(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【0013】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における電子装置は、
図1〜
図4に示された例のように、電子部品搭載用基板1と、電子部品搭載用基板1の主面に設けられた電子部品2とを含んでいる。電子装置は、
図4に示された例のように、例えば電子モジュールを構成するモジュール用基板5上の接続パッド51に接合材6を用いて接続される。
【0014】
本実施形態における電子部品搭載用基板1は、基板11と、基板11の主面に電子部品2を搭載する、第1のスリット12aを挟むように設けられた搭載電極12と、平面視で搭載電極12を取り囲み、第2のスリット13aを有するように設けられたプレーン電極13と、搭載電極12とプレーン電極13とを接続する接続電極14と、主面と相対する他の主面に設けられた外部電極15とを有している。基板11の内部には、ビア導体16が設けられている。平面透視において、接続電極14と外部電極15とが重なり、外部電極15の外縁が接続電極14を取り囲むように設けられている。
図1〜
図3において、電子装置は仮想のxyz空間におけるxy平面に実装されている。
図1〜
図3において、上方向とは、仮想のz軸の正方向のことをいう。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に電子部品搭載用基板1等が使用される際の上下を限定するものではない。
【0015】
図1(a)および
図2に示す例において、ビア導体16が、平面透視において、プレーン電極13と重なる領域を破線にて示している。また、
図1(b)に示す例において、接続電極14およびビア導体16が、平面透視において、外部電極15と重なる領域を破線にて示している。
【0016】
基板11は、主面(
図1〜
図3では上面)および他の主面(
図1〜
図3では下面)を有している。基板11は、平面視において、主面および他の主面のそれぞれに対して二組の対向する辺(4辺)を有した矩形の板状の形状を有している。基板11は、電子部品2を支持するための支持体として機能し、基板11の一方主面に設けられた搭載電極12上に電子部品2が半田バンプ等の接続部材3を介して接着され固定される。
【0017】
基板11は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス),窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックスを用いることができる。基板11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体である場合であれば、酸化アルミニウム(Al
2O
3),酸化珪素(SiO
2),酸化マグネシウム(MgO),酸化カルシウム(CaO)等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿物を作製する。この泥漿物を、従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを作製する。次に、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、セラミックグリーンシートを必要に応じて複数枚積層して生成形体を形成し、この生成形体を高温(約1600℃)で焼成することによって複数の絶縁層からなる基板11が製作される。
【0018】
搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15、ビア導体16は、搭載電極12に搭載された電子部品2とモジュール用基板5とを電気的に接続するためのものである。また、搭載電極12は、電子部品搭載用基板1と電子部品2とを接合するためのものである。外部電極15は、電子部品搭載用基板1とモジュール用基板5とを接合するためのものである。
【0019】
搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14は、基板11の主面に設けられている。搭載電極12は、第1のスリット12aを挟むように基板11の主面に設けられており、一対の電極として形成されている。第1のスリット12aの幅W1は、0.02mm〜0.2mm程度に設けら
れている。プレーン電極13は、平面視で搭載電極12を取り囲むように基板11の主面に設けられている。プレーン電極13は、第2のスリット13aを有するように設けられており、一対の電極として形成されている。第2のスリット13aの幅W2は、0.02mm〜0.2mm程
度に設けられている。接続電極14は、搭載電極12とプレーン電極13との間に設けられており、搭載電極12とプレーン電極13とを接続するようにそれぞれ設けられている。それぞれの搭載電極12とプレーン電極13とを接続するそれぞれの接続部14は、
図1および2に示す例において、電子部品2の搭載部を挟んで対向して設けられている。第1のスリット12aおよび第2のスリット13aは、
図1および
図2に示す例において、直線状に設けられている。
【0020】
外部電極15は、基板11の主面に相対する基板11の他の主面に設けられている。外部電極15は、
図1(b)に示す例のように、平面透視において、接続電極14と重なっており、外部電極15の外縁が接続電極14を取り囲むように設けられている。外部電極15は、平面透視において、例えば、接続電極14の全領域と重なるように設けられている。また、外部電極15は、平面透視において、搭載電極12の一部およびプレーン電極13の一部とも重なるように配置されている。
【0021】
ビア導体16は、基板11の内部、すなわち基板11の厚み方向に設けられている。ビア導体16は、基板11の主面に設けられたプレーン電極13と基板11の他の主面に設けられた外部電
極15とを接続している。
図1〜
図3に示す例において、プレーン電極13と外部電極15とを3つのビア導体16により接続している。
【0022】
搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15、ビア導体16の材料は、例えばタングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn),銀(Ag)または銅(Cu)等を主成分とする金属粉末メタライズである。搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15は、例えば基板11用のセラミックグリーンシートに搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって印刷塗布し、基板11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。また、ビア導体16は、例えば、基板11用のセラミックグリーンシートに金型またはパンチングによる打ち抜き加工またはレーザー加工等の加工方法によってビア導体16用の貫通孔を形成し、この貫通孔にビア導体16用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって充填しておき、基板11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。上述のメタライズペーストは、上述の金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、メタライズペーストは、基板11との接合強度を高めるために、ガラス粉末、セラミック粉末を含んでいても構わない。
【0023】
搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15の基板11から露出した表面には、ニッケル,金等の耐蝕性に優れる金属めっき層が被着される。搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15が腐食することを低減できるとともに、搭載電極12と電子部品2との接合、搭載電極12と接続部材3との接続、またはモジュール用基板5と外部電極15とを強固に接合することができる。例えば、搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15の基板11から露出した表面には、厚さ1〜10μm程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜3μm程度の金めっき層とが順次被着される。
【0024】
また、めっき層は、ニッケルめっき層/金めっき層に限られるものではなく、ニッケルめっき層/金めっき層/銀めっき層、あるいはニッケルめっき層/パラジウムめっき層/金めっき層等を含むその他の金属めっき層であっても構わない。
【0025】
また、電子部品2が搭載される搭載電極12上では、例えば上述のニッケルめっき層と金めっき層の下地層に、例えば、厚さ10〜80μm程度の銅めっき層を金属めっき層として被着させておくことにより、電子部品2の熱を銅めっき層を介して電子部品搭載用基板1側に良好に放熱させやすくしてもよい。
【0026】
また、外部電極15上では、例えば上述のニッケルめっき層と金めっき層の下地層に、例えば、厚さ10〜80μm程度の銅めっき層を金属めっき層として被着させておくことにより、電子部品搭載用基板1の熱を銅めっき層を介してモジュール用基板5側に良好に放熱させやすくしてもよい。
【0027】
電子部品搭載用基板1の一方主面に設けられた搭載電極12上に、電子部品2が搭載されることによって電子装置を作製できる。電子部品搭載用基板1に搭載される電子部品2は、ICチップやLSIチップ等の半導体素子,発光素子,水晶振動子や圧電振動子等の圧電素子および各種センサ等である。例えば、電子部品2がフリップチップ型の半導体素子である場合には、半導体素子は、はんだバンプや金バンプまたは導電性樹脂(異方性導電樹脂等)等の接続部材3を介して、半導体素子の電極と搭載電極12とが電気的および機械的に接続されることによって電子部品搭載用基板1に搭載される。また、例えば、電子部品2がワイヤボンディング型の半導体素子である場合には、半導体素子は、低融点ろう材または導電性樹脂等の接合部材によって、電子部品2を搭載する一方の搭載電極12上に固定された後、ボンディングワイヤ等の接続部材3を介して半導体素子の電極と他方の搭載
電極12とが電気的に接続されることによって電子部品搭載用基板1に搭載される。また、電子部品搭載用基板1には、複数の電子部品2を搭載しても良いし、必要に応じて、抵抗素子や容量素子、ツェナーダイオード等の他の電子部品を搭載しても良い。また、電子部品2は必要に応じて、樹脂やガラス等からなる封止材4、樹脂やガラス、セラミックス、金属等からなる蓋体等により封止される。
【0028】
本実施形態の電子装置が、
図4に示された例のように、モジュール用基板5の接続パッド51に半田等の接合材6を介して接続されて、電子モジュールとなる。
【0029】
本実施形態の電子部品搭載用基板1によれば、基板11と、基板11の主面に電子部品2を搭載する、第1のスリット12aを挟むように設けられた搭載電極12と、平面視で搭載電極12を取り囲み、第2のスリット13aを有するように設けられたプレーン電極13と、搭載電極12とプレーン電極13とを接続する接続電極14と、主面と相対する他の主面に設けられた外部電極15とを有しており、平面透視において、接続電極14と外部電極15とが重なり、外部電極15の外縁が接続電極14を取り囲むように設けられていることにより
、ビア導体16の熱が接続電極14を介して電子部品2側に大きく伝わることを抑制し、接続電極14側よりも外部電極15側に伝わりやすくすることで、電子部品搭載用基板1の歪みを抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0030】
また、搭載電極12とプレーン電極13との間に第3のスリット14aを有しており、第3のスリット14aが接続電極14を挟むように設けられていると、搭載電極12とプレーン電極13との伝熱経路を小さくすることができ
、ビア導体16の熱が接続電極14を介して電子部品2側に大きく伝わることを効果的に抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0031】
接続電極14は、
図2に示す例のように、2つの第3のスリット14aにより挟まれている。第3のスリット14aの幅W3は、第1のスリット12aおよび第2のスリット13aと同様に、0.02mm〜0.2mm程度に設けられている。
【0032】
本実施形態の電子装置によれば、上記構成の電子部品搭載用基板1と、電子部品搭載用基板1に搭載された電子部品2とを有していることによって、電気的信頼性に関して向上されている。
【0033】
本実施形態の電子モジュールによれば、上記構成の電子装置と、電子装置が接続されたモジュール用基板5とを有していることから、長期信頼性に優れたものとすることができる。
【0034】
本実施形態における電子部品搭載用基板1は、薄型で高出力の電子装置において好適に使用することができ、電子部品搭載用基板1における信頼性を向上することができる。例えば、電子部品2として、発光素子を搭載する場合、薄型で高輝度の発光装置用の電子部品搭載用基板1として好適に用いることができる。
【0035】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態による電子装置について、
図5〜
図7を参照しつつ説明する。
【0036】
本発明の第2の実施形態における電子装置において、上記した実施形態の電子装置と異なる点は、搭載部の中央部と接続電極14とを結ぶ仮想直線Nおよび第2のスリット13aか
ら離れた位置に配置されている点である。
【0037】
図5(a)および
図6に示す例において、ビア導体16が、平面透視において、プレーン電極13と重なる領域を破線にて示している。また、
図5(b)に示す例において、接続電極14およびビア導体16が、平面透視において、外部電極15と重なる領域を破線にて示している。
【0038】
搭載部の中央部とは、電子部品2が搭載される領域の中心である。第2の実施形態における電子部品搭載用基板1においては、
図5および
図7に示す例のように、電子部品2が基板11の中央部に搭載されることから、搭載部の中央部とは、基板11の中心となる。それぞれの搭載電極12とプレーン電極13とを接続するそれぞれの接続部14は、
図5および6に示す例において、電子部品2の搭載部を挟んで対向して設けられており、仮想直線Nは、対向して設けられた接続部14とを結ぶように位置している。
【0039】
本発明の第2の実施形態の電子部品搭載用基板1によれば、第1の実施形態と同様に
、ビア導体16の熱が接続電極14を介して電子部品2側に大きく伝わることを抑制し、接続電極14側よりも外部電極15側に伝わりやすくすることで、電子部品搭載用基板1の歪みを抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0040】
また、プレーン電極13と外部電極15とを接続するビア導体16を有しており、ビア導体16は、平面透視でプレーン電極13および外部電極15と重なっており、電子部品2を搭載する搭載部の中央部と接続電極14とを結ぶ仮想直線Nから離れた位置に配置されていることから、搭載電極12とプレーン電極13との伝熱経路である接続電極14からより離れたものとなり、ビア導体16の熱が接続電極14を介して電子部品2側に大きく伝わることを効果的に抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0041】
また、複数のビア導体16が、
図5〜
図7に示す例のように、電子部品2の搭載部を挟んで点対称に配置、すなわち、基板11の一方の側面側に偏って配置されないようにしておくと、ビア導体16の熱が基板11の一方側に偏ることを抑制し、電子部品搭載用基板1の歪みを抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。ビア導体16は、平面透視において、
図5〜
図7に示す例において、第1の実施形態の電子部品搭載用基板1と同様に、基板11の左側および右側にそれぞれ3つのビア導体16が設けられている。第2の実施形態の電子部品搭載用基板1は、基板11の左側において、仮想直線Nより上側に2つのビア導体16、仮想直線Nより下側に1つのビア導体16が設けられている。また、基板11の右側において、仮想直線Nより上側に1つのビア導体16、仮想直線Nより下側に2つのビア導体16が設けられている。電子部品搭載用基板1を平面視にて4分割した際、対角に向かい合う領域に配置されるビア導体16の数が同様になるように、ビア導体16を配置している。
【0042】
第2の実施形態における電子部品搭載用基板1は、薄型で高出力の電子装置において好適に使用することができ、電子部品搭載用基板1における信頼性を向上することができる。例えば、電子部品2として、発光素子を搭載する場合、薄型で高輝度の発光装置用の電子部品搭載用基板1として好適に用いることができる。
【0043】
第2の実施形態の電子部品搭載用基板1は、上述の第1の実施形態の電子部品搭載用基板1と同様の製造方法を用いて製作することができる。
【0044】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態による電子装置について、
図8および
図9を参照しつつ
説明する。
【0045】
本発明の第3の実施形態における電子装置において、上記した実施形態の電子装置と異なる点は、1つの搭載電極12と1つのプレーン電極13とを接続する接続電極14が複数設けられている点である。
図8に示す例において、1つの搭載電極12と1つのプレーン電極13との間に、3つの接続電極14を設けている。
【0046】
図8(a)および
図9に示す例において、ビア導体16が、平面透視において、プレーン電極13と重なる領域を破線にて示している。また、
図8(b)に示す例において、接続電極14およびビア導体16が、平面透視において、外部電極15と重なる領域を破線にて示している。
【0047】
本発明の第3の実施形態の電子部品搭載用基板1によれば、第1の実施形態と同様に、ビア導体16の熱が接続電極14を介して電子部品2側に大きく伝わることを抑制し、接続電極14側よりも外部電極15側に伝わりやすくすることで、電子部品搭載用基板1の歪みを抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0048】
なお、電子部品2を搭載する搭載部の中央部とそれぞれの接続電極14とを結ぶ仮想直線Nから離れた位置に配置されていると、搭載電極12とプレーン電極13との伝熱経路である接続電極14からより離れたものとなり、ビア導体16の熱が接続電極14を介して電子部品2側に大きく伝わることを効果的に抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0049】
第3の実施形態における電子部品搭載用基板1は、薄型で高出力の電子装置において好適に使用することができ、電子部品搭載用基板1における信頼性を向上することができる。例えば、電子部品2として、発光素子を搭載する場合、薄型で高輝度の発光装置用の電子部品搭載用基板1として好適に用いることができる。
【0050】
第3の実施形態の電子部品搭載用基板1は、上述の第1の実施形態の電子部品搭載用基板1と同様の製造方法を用いて製作することができる。
【0051】
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態による電子装置について、
図10および
図11を参照しつつ説明する。
【0052】
本発明の第4の実施形態における電子装置において、上記した実施形態の電子装置と異なる点は、基板11が複数の絶縁層11aより形成されている点である。基板11は、
図11に示す例において、2層の絶縁層11aにより形成されている。
【0053】
図10(a)に示す例において、ビア導体16が、平面透視において、プレーン電極13と重なる領域を破線にて示している。また、
図10(b)に示す例において、接続電極14およびビア導体16が、平面透視において、外部電極15と重なる領域を破線にて示している。
【0054】
本発明の第4の実施形態の電子部品搭載用基板1によれば、第1の実施形態と同様に、ビア導体16の熱が接続電極14を介して電子部品2側に大きく伝わることを抑制し、接続電極14側よりも外部電極15側に伝わりやすくすることで、電子部品搭載用基板1の歪みを抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0055】
また、
図10および
図11の例に示すように、基板11の主面側に設けられたビア導体16と基板11の他の主面側に設けられたビア導体16との位置が平面視でずれていても構わない。基
板11の主面側に設けられたビア導体16と基板11の他の主面側に設けられたビア導体16とは、搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14と同様の材料または製造方法により製作され、基板11の内部に設けられた配線により電気的に接続される。この場合、他の主面側のビア導体16が、主面側のビア導体16よりも基板11の外周側、すなわち、平面透視にて、搭載電極12から遠い領域に位置していると、基板11の中央側に熱が集中することを抑制し、電子部品搭載用基板1の歪みを抑制することができ、電子部品2の剥がれや電子部品2の破損を低減することができる。
【0056】
第4の実施形態における電子部品搭載用基板1は、薄型で高出力の電子装置において好適に使用することができ、電子部品搭載用基板1における信頼性を向上することができる。例えば、電子部品2として、発光素子を搭載する場合、薄型で高輝度の発光装置用の電子部品搭載用基板1として好適に用いることができる。
【0057】
第4の実施形態の電子部品搭載用基板1は、上述の第1の実施形態の実施形態の電子部品搭載用基板1と同様の製造方法を用いて製作することができる。
【0058】
本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、基板11の角部に、面取り部あるいは円弧状の切欠き部が基板11の厚み方向に形成された電子部品搭載用基板1であっても構わない。
【0059】
搭載電極12、プレーン電極13、接続電極14、外部電極15は、上述の実施形態では、コファイア法を用いて形成しているが、従来周知のポストファイア法あるいは薄膜法等を用いて形成した金属層であっても構わない。この場合、位置精度に優れた電子部品搭載用基板1および電子装置とすることができる。
【0060】
また、第1〜第4の実施形態の電子部品等作用基板1において、平面視にて、3つのビア導体16により、1つの搭載電極12と1つの外部電極15とを接続しているが、4つ以上のビア導体16により、1つの搭載電極12と1つの外部電極15とを接続していても構わない。
【0061】
また、上述の例では、基板11は、1層または2層の絶縁層により形成しているが、3層以上の絶縁層によって形成していても構わない。
【0062】
また、第1〜第4の実施形態の電子部品搭載用基板1の形態を組み合わせても構わない。例えば、第4の実施形態の電子部品搭載用基板1において、1つの搭載電極12と1つのプレーン電極13との間に、複数の接続電極14を設けても構わない。