(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年の電子部品の需要は車載部品や携帯電話等へと拡大しており、従来よりも過酷な温度条件や振動条件下で電子部品が使用される。このような状況下において、電子部品に備えられる素子搭載用基板に固定される電極の固定強度の向上が求められている。電極の固定強度が不十分である場合、熱衝撃や振動等によって電極が素子搭載用基板から剥がれる虞がある。上記特許文献1や特許文献2に開示されているような従来の素子搭載用基板では、電極が固定されている部位はキャビティの底面のみである。
【0006】
そこで、本発明は、搭載される素子に電気的に接続される導電体層を有する素子搭載用基板であって当該導電体層が剥がれ難い素子搭載用基板、及び当該素子搭載用基板を備える電子部品を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明の素子搭載用基板は、基体部と前記基体部の一方の面に設けられる枠状の枠体部とを有する基板本体と、前記基板本体上に配置され、搭載される素子に電気的に接続される導電体層と、を備え、前記枠体部の内周面は前記基体部から延在する複数の面からなり、前記導電体層は、前記基体部の前記一方の面のうち前記枠体部で囲われる部分である上面と、前記複数の面のうち少なくとも二つの面とに跨るように配置されることを特徴とする。
【0008】
本発明の素子搭載用基板によれば、導電体層は基体部の上面だけでなく枠体部の内周面に含まれる複数の面のうち少なくとも二つの面にも跨いで配置されるため、導電体層が固定される面積を大きくし易くなるとともに、導電体層が3次元的又は立体的に配置されることで、基板の面方向(基板の厚み方向に垂直な方向)の振動に対して導電体層が剥がれ難くなる。従って、導電体層を基板本体に強固に固定させやすくなり、熱衝撃や振動等によって導電体層に応力が加わるとしても導電体層が基板本体から剥がれ難い。
【0009】
また、上記素子搭載用基板において、前記導電体層は、前記基体部の前記上面と前記複数の面のうち互いに隣り合う二つの面とに跨るように配置されることが好ましい。
【0010】
このように導電体層が枠体部の内周面のうち互いに隣り合う二つの面に配置されることによって、導電体層が設けられる箇所を狭い範囲に集中させやすくなり、導電体層が応力を受けても基板本体からより剥がれ難くなる。
【0011】
また、上記素子搭載用基板において、上記のように導電体層が枠体部の内周面を構成する複数の面のうち互いに隣り合う二つの面に配置される場合、前記基体部の前記上面と前記隣り合う二つの面とで形成される角部は、前記導電体層が非配置とされることが好ましい。
【0012】
基体部の上面と枠体部の内周面のうち互いに隣り合う二つの面で形成される角部は他の部位に比べて応力が集中しやすい。当該角部に導電体層が非配置とされることによって、導電体層に応力が加わり難くなり、導電体層が基板本体からより剥がれ難くなる。
【0013】
また、上記素子搭載用基板において、前記導電体層は素子が電気的に接続される素子接続部を有し、前記素子接続部は、前記二つの面のうち一方の面と前記基体部の上面との交線に垂直な線と、前記二つの面のうち他方の面と前記基体部の上面との交線に垂直な線と、の交点を含む領域に位置することが好ましい。
【0014】
素子が上記領域に位置する素子接続部で接続されることによって、素子から導電体層に加えられる応力が分散しやすくなるため、導電体層が基板本体からより剥がれ難くなる。また、導電体層の剥がれは、素子接続部を支点として素子接続部の近傍で発生するため、導電体層のうち最も強固な部分である上記領域に素子接続部が設けられることによって、導電体層が基板本体からより剥がれ難くなる。
【0015】
また、本発明の電子部品は、上述の本発明の素子搭載用基板と、前記導電体層に電気的に接続される素子と、を備えることを特徴とする。
【0016】
上述したように本発明の素子搭載用基板によれば導電体層が基板本体から剥がれ難い。よって、本発明の素子搭載用基板の導電体層に接続される素子から当該導電体層が熱衝撃や振動等を加えられるとしても、当該導電体層は基板本体から剥がれ難い。従って、本発明の電子部品は耐久性が向上される。
【発明の効果】
【0017】
以上のように、本発明の素子搭載用基板は素子に電気的に接続される導電体層が基板本体から剥がれ難く、本発明の電子部品は耐久性が向上される。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】
図1は本発明の一つの実施形態に係る電子部品を概略的に示す分解斜視図である。本実施形態の電子部品1は、素子搭載用基板10、素子50及び蓋体60を主な構成として備えている。以下、電子部品1を構成するこれらの構成要素についてより詳細に説明する。
【0021】
<素子搭載用基板10>
図2は
図1に示す素子搭載用基板10を概略的に示す斜視図である。
図3は
図2に示す素子搭載用基板10から接着剤30及び絶縁層20が省略されている図である。
図4は
図3に示す素子搭載用基板10の平面図である。
【0022】
素子搭載用基板10は、基体部11と枠体部12とを有する基板本体10x、絶縁層20、接着剤30、及び導電体層40,41を主な構成として備えている。なお、基体部11及び枠体部12は一体成形されており、
図1から
図3において基体部11と枠体部12との境界は点線で示されている。
【0023】
基体部11は、仮に基体部11と枠体部12とを分離する場合、平板状の部位とされる。基体部11は平板状であれば形状及び大きさは特に限定されない。本実施形態の基体部11は外周の形状が四角形であり、この場合の基体部11の大きさは、例えば3mm(縦幅)×2mm(横幅)×0.6mm(厚さ)とされる。
【0024】
枠体部12は、基体部11の一方の面に設けられる枠状の部位である。枠体部12は枠状であれば形状及び大きさは特に限定されない。本実施形態の枠体部12は外周及び内周の形状が四角形であり、枠体部12の内周面13は基体部11から延在する四つの面13a,13b,13c,13dから構成されている。
【0025】
枠体部12の内周面13によって囲まれる領域は厚さ方向に貫通する孔になっている。上記のように枠体部12は基体部11の一面上に設けられるため、枠体部12の基体部11と反対側は開口している。そして、基体部11の当該一面のうち枠体部12で囲われる部分である“枠体部12側の面11a”(以下、「上面11a」という。)と枠体部12の内周面13とにより凹部であるキャビティ15が形成されている。なお、本実施形態では内周面13を構成する各面13a,13b,13c,13dは上記開口側に向かうにつれて外周側に向かう傾斜面とされている。
【0026】
枠体部12の大きさは特に限定されないが、例えば3mm(縦幅)×2mm(横幅)×0.2mm(厚さ)とされる。また、傾斜面である面13a,13b,13c,13dの傾斜角度は特に限定されないが、例えば基体部11の上面11aに対して75°とされる。また、キャビティ15の開口の大きさは特に限定されないが、例えば0.9mm(縦幅)×0.9mm(横幅)とされる。
【0027】
本実施形態の基板本体10xはセラミックスで構成されており、当該セラミックスとしては特に限定されないが、例えば、アルミナを主成分とするセラミックスや、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスや、ムライトを主成分とするセラミックス等を挙げることができる。
【0028】
また、基板本体10xは例えば以下のようにして作製される。セラミックグリーンシートを準備し、当該セラミックグリーンシートをプレス成型してから焼成することによって得られる。なお、セラミックグリーンシートとは、焼成することによりセラミック焼結体となる生シートのことであって、焼成前のセラミック基板のことをいう。セラミックグリーンシートは次のように製造される。例えば、基板本体10xがアルミナセラミックスから成る場合には、アルミナ粉末、焼結助剤、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を適宜混合してスラリーを調製する。次に、調製したスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等の方法により平坦なシート状に成形して単層のセラミックグリーンシートを作製する。なお、セラミックグリーンシートは、原料粉末を成型機に充填して加圧成形することにより作製することもできる。セラミックグリーンシートを焼成する際には、上記のように基板本体10xがアルミナセラミックスから成る場合、アルミナが焼結し得る所定の温度(例えば、1400℃から1800℃程度の温度)で焼成する。
【0029】
ただし、基板本体10xの製造方法は特に限定されない。例えば、平板状の基体部11を作製した後、別に作製した枠体部12を当該基体部11に一体化させて基板本体10xとしてもよい。
【0030】
上述のキャビティ15は発光ダイオード、水晶振動子、MEMS等の素子50が搭載される部位である。従って、キャビティ15には素子50に電気的に接続される一対の導電体層40,41が設けられる。導電体層40,41のうち基体部11の上面11a上に配置される一部は素子50に電気的に接続される電極として機能する。また、導電体層40,41の他の一部は枠体部12の基体部11とは反対側の面12a(以下、「天面12a」という。)を超えて基体部11の枠体部12とは反対側の面(図に表れていない面)まで配設され、当該反対側の面に配設される導電体層40,41の一部は電子部品1の外部と接続される入力端子又は出力端子として機能する。
【0031】
導電体層40,41は基板本体10x上に配置され、搭載される素子50に電気的に接続される導電性を有する一対の層である。それぞれの導電体層40,41は、基体部11の上面11aと内周面13を構成する複数の面13a,13b,13c,13dのうち少なくとも二つの面とに跨るようにそれぞれ配置されている。より具体的には、導電体層40は基体部11の上面11aと三つの面13a,13b,13cとに跨るように配置され、導電体層41は基体部11の上面11aと互いに隣り合う二つの面13a,13dとに跨るように配置されている。ただし、導電体層40は上面11aと面13a,13bとで形成される角部14a及び上面11aと面13b,13cとで形成される角部14bには非配置であり、導電体層41は上面11aと面13a,13dとで形成される角部14cには非配置である。
【0032】
導電体層40,41を基板本体10xに固定する方法は特に限定されない。例えば、導電性を有する材料を含むペーストを、インクジェット印刷、パッド印刷、スクリーン印刷等の印刷方法によって、導電体層40,41が配置される場所に塗布して乾燥させて導電体層40,41を形成する方法や、導電性を有する材料から構成される薄膜を接着剤等で基板本体10xに接着させて当該薄膜を導電体層40,41とする方法等によって、導電体層40,41を基板本体10xに固定することができる。
【0033】
本実施形態の素子搭載用基板10によれば、上記のように導電体層40,41は基体部11の上面11aだけでなく枠体部12の内周面13を構成する面のうち少なくとも二つの面にも跨いで配置されるため、導電体層40,41が固定される部分の面積を大きくし易くなるとともに、導電体層40,41が3次元的又は立体的に配置されることで、素子搭載用基板10の面方向(素子搭載用基板10の厚み方向に垂直な方向)の振動に対して導電体層40,41が剥がれ難くなる。従って、導電体層40,41を基板本体10xに強固に固定させ易くなり、熱衝撃や振動等によって導電体層40,41に応力が加わるとしても導電体層40,41が基板本体10xから剥がれ難い。
【0034】
また、上記のように導電体層40,41が枠体部の内周面13のうち互いに隣り合う二つの面に配置されることによって、導電体層40,41が固定される箇所を狭い範囲に集中させやすくなり、導電体層40,41が応力を受けても基板本体10xからより剥がれ難くなる。
【0035】
さらに、角部14a,14b,14cに導電体層40,41が非配置とされることによって、以下に説明するように導電体層40,41がより剥がれ難くなる。基体部11の上面11aと枠体部12の内周面13のうち互いに隣り合う二つの面で形成される角部14a,14b,14cは他の部位に比べて応力が集中しやすい。当該角部14a,14b,14cに導電体層40,41が非配置とされることによって、導電体層40,41に応力が加わり難くなり、導電体層40,41が基板本体10xから剥がれ難くなる。
【0036】
次に、絶縁層20について説明する。絶縁層20は、枠体部12の天面12a上に配置される導電体層40,41を覆うように、枠体部12の外周に沿って天面12aの全体又は一部に形成される枠状の層である。
【0037】
絶縁層20は電気絶縁体で構成される。また、絶縁層20を構成する材料は、接着剤30を介して素子搭載用基板10に蓋体60を固定する際に溶融し難い材料であることが好ましい。後述するように、素子搭載用基板10に蓋体60を固定する際には加熱する場合がある。このとき、絶縁層20が溶融すると絶縁層20が意図した場所に形成されない虞がある。従って、絶縁層20を構成する材料の例としては、接着剤30より融点が高いガラスや樹脂等を挙げることができる。また、キャビティ15に収容される素子50が空気や水分による悪影響を受けることを抑制するためには、絶縁層20は空気や水分が透過し難い材料で構成されることが好ましい。従って、絶縁層20は例えばガラスで構成されることが好ましい。
【0038】
次に、接着剤30について説明する。接着剤30は枠体部12の天面12a側に、枠体部12の外周に沿って枠状に塗布され、素子搭載用基板10に蓋体60を固定する接着剤である。接着剤30としては、ガラスや樹脂などの熱可塑性材料、熱硬化性樹脂、架橋性樹脂、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。ただし、接着剤30は熱可塑性材料であることが好ましい。熱可塑性材料は常温では変形し難い。従って、接着剤30として熱可塑性材料を用いる場合、素子搭載用基板10と蓋体60との接着を開始する前は接着剤30を所望の位置に保持しやすい。
【0039】
また、キャビティ15に収容される素子50が熱による悪影響を受けることを抑制するためには、接着剤30は素子搭載用基板10に蓋体60を固定させる際に高温の熱を必要としない材料であることが好ましい。また、キャビティ15に収容される素子50が空気や水分による悪影響を受けることを抑制するためには、接着剤30は空気や水分が透過し難い材料であることが好ましい。従って、接着剤30としては、例えば300℃〜400℃程度のガラス転移点を有する低融点ガラスが好ましい。
【0040】
<素子50>
素子50は上述したように素子搭載用基板10のキャビティ15に搭載される。素子50の具体例としては、発光ダイオード、水晶振動子、MEMS等を挙げることができる。素子50は図示していない電極と当該電極に電気的に接続された端子を有しており、当該端子が導電性ペーストやはんだ等で導電体層40,41に電気的に接続されることによって、素子50が通電可能な状態でキャビティ15に搭載される。
【0041】
導電体層40,41に素子50が電気的に接続される素子接続部42,43の位置は特に限定されないが、以下に説明する位置であることが好ましい。素子接続部42,43の位置について、
図5及び
図6を参照して説明する。
図5は
図4にVで示す部分を拡大して示す図である。
図6は
図4にVIで示す部分を拡大して示す図である。
【0042】
導電体層40は素子50が電気的に接続される素子接続部42を有し、素子接続部42は導電体層40が配置されている二つの面13a,13bのうち一方の面13aと基体部11の上面11aとの交線L1に垂直な線L2と、当該二つの面13a,13bのうち他方の面13bと基体部11の上面11aとの交線L3に垂直な線L4との交点を含む領域に位置することが好ましい。また、導電体層41は素子50が電気的に接続される素子接続部43を有し、素子接続部43は導電体層41が配置されている二つの面13a,13dのうち一方の面13aと基体部11の上面11aとの交線L5に垂直な線L6と、当該二つの面13a,13dのうち他方の面13dと基体部11の上面11aとの交線L7に垂直な線L8との交点を含む領域に位置することが好ましい。素子接続部42,43がこのような領域に位置することによって、素子50から導電体層40,41に加えられる応力が分散しやすくなるため、導電体層40,41が剥がれ難くなる。また、導電体層40,41の剥がれは、素子接続部42,43を支点として素子接続部42,43の近傍で発生するため、導電体層40,41のうち最も強固な部分である上記領域に素子接続部42,43が設けられることによって、導電体層40,41が基板本体10xからより剥がれ難くなる。
【0043】
<蓋体60>
蓋体60は接着剤30を介して素子搭載用基板10に固定され、キャビティ15を密封する部材である。蓋体60の大きさ及び形状はキャビティ15を密封できる大きさ及び形状であれば特に限定されない。このような蓋体60は、例えばニッケル、鉄、銅等の金属や、セラミックス、シリコン、ガラス、樹脂等によって構成される。また、蓋体60と素子搭載用基板10とを強固に固定する観点からは、接着剤30に接着する部位に接着剤を蓋体60の素子搭載用基板10側の面に塗布してもよい。
【0044】
蓋体60を素子搭載用基板10に固定する方法は接着剤30の種類に応じて適宜選択される。例えば接着剤30は熱可塑性材料からなる場合、接着剤30を介して蓋体60を素子搭載用基板10に載せて接着剤30が軟化する温度で加熱し、その後冷却することによって蓋体60を素子搭載用基板10に固定することができる。
【0045】
以上説明したように、本実施形態の素子搭載用基板10によれば導電体層40,41が固定される部分の面積を大きくし易くなるとともに、導電体層40,41が3次元的又は立体的に配置されることで、素子搭載用基板10の面方向(素子搭載用基板10の厚み方向に垂直な方向)の振動に対して導電体層40,41が剥がれ難くなる。よって、導電体層40,41に接続される素子50から導電体層40,41が熱衝撃や振動等を加えられるとしても、導電体層40,41は基板本体10xから剥がれ難い。従って、素子搭載用基板10を備える電子部品1は従来よりも過酷な温度条件や振動条件下で使用される場合であっても耐久性が向上される。
【0046】
なお、これまでの本発明の実施形態に係る説明では、導電体層40,41が枠体部12の内周面13を構成する複数の面のうち互いに隣り合う面に配置される形態を例示して説明したが、本発明は係る形態に限定されない。本発明の素子搭載用基板において、導電体層は基体部の上面と枠体部の内周面を構成する複数の面のうち少なくとも二つの面とに跨るように配置されていればよい。
図7は他の実施形態に係る素子搭載用基板10aを概略的に示す平面図である。
図7において素子搭載用基板10と同様の構成には同符号を付している。素子搭載用基板10aは導電体層40に代えて導電体層40aを備える点で素子搭載用基板10と異なる。導電体層40aは基体部11の上面11aと内周面13に含まれる面のうち隣り合わない面13a,13cとに跨るように配置されている。このような形態であっても導電体層40aが固定される部分の面積を大きくすることができるとともに、導電体層40aが3次元的又は立体的に配置されるので、素子搭載用基板10aの面方向(素子搭載用基板10aの厚み方向に垂直な方向)の振動に対して導電体層40aが剥がれ難くなる。従って、導電体層40aを基板本体10xに強固に固定させやすくなり、熱衝撃や振動等によって導電体層40aに応力が加わるとしても導電体層40aが基板本体10xから剥がれ難い。
【0047】
また、これまでの本発明の実施形態に係る説明では枠体部12の内周の形状が四角形であり、内周面13が四つの面から構成される形態を例示して説明したが、本発明は係る形態に限定されない。本発明の素子搭載用基板において、枠体部の内周面はより多くの面を有する形状であってもよく、導電体層は枠体部の内周面に含まれるこれらの面のうち少なくとも二つの面に跨るように配置されていればよい。
【0048】
また、これまでの本発明の実施形態に係る説明では基体部11の上面11aと枠体部12の内周面13のうち互いに隣り合う二つの面とで形成される角部に導電体層40,41が非配置である形態について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、基体部の上面と枠体部の内周面のうち互いに隣り合う二つの面とで形成される角部に導電体層が配置されてもよい。ただし、上述のように導電体層を基板本体からより剥がれ難くする観点からは、当該角部には導電体層が非配置であることが好ましい。