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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-22
(45)【発行日】2022-03-03
(54)【発明の名称】電子素子モジュール
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/10 20060101AFI20220224BHJP
   H01L 23/00 20060101ALI20220224BHJP
   H01L 23/02 20060101ALI20220224BHJP
   H01L 29/84 20060101ALI20220224BHJP
【FI】
H01L23/10 B
H01L23/00 C
H01L23/02 J
H01L29/84 B
H01L29/84 A
【請求項の数】 13
(21)【出願番号】P 2018004824
(22)【出願日】2018-01-16
(65)【公開番号】P2019125675
(43)【公開日】2019-07-25
【審査請求日】2020-12-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100086380
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 稔
(74)【代理人】
【識別番号】100135389
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 尚
(72)【発明者】
【氏名】西山 雄人
【審査官】豊島 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-181788(JP,A)
【文献】特開2017-038237(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2010/0200983(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L21/54
23/00-23/04
23/06-23/10
23/16-23/26
29/84
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに反対側を向く搭載面および実装面を有する基材および当該基材に形成された配線部を有する基板と、
前記基板の前記搭載面に搭載された1以上の電子素子と、
前記電子素子と前記配線部とに接続された複数のボンディングワイヤと、
前記電子素子を覆い且つ前記搭載面に接合体によって接合されたカバーと、
を備えた電子素子モジュールであって、
前記配線部は、前記搭載面に形成された複数の搭載面部を有しており、
前記複数の搭載面部は、前記複数のボンディングワイヤが接続されたボンディング部を各々が有する複数の第1搭載面部と、グランド接続される第2搭載面部と、を含み、
前記カバーは導電性材料からなり且つ前記第2搭載面部に導通しており、
前記接合体は、絶縁性接合材を含み、
前記接合体は、前記カバーと前記第1搭載面部とを導通させ且つ前記第1搭載面部との接合領域である導通接合領域を有する導電性接合材を含み、
前記基材は、厚さ方向に直角である第1方向に沿う基材第1辺および基材第2辺と、前記厚さ方向および前記第1方向に直角である第2方向に沿う基材第3辺および基材第4辺と、を有し、
前記厚さ方向視において最も大きい前記電子素子は、前記基材第1辺に対向する素子第1辺、前記基材第2辺に対向する素子第2辺、前記基材第3辺に対向する素子第3辺および前記基材第4辺に対向する素子第4辺を有し、
前記複数のボンディング部は、前記第2方向において前記素子第1辺よりも外方の領域、または前記第1方向において前記素子第3辺よりも外方の領域、に配置されており、
前記複数のボンディング部は、前記基材第1辺および前記基材第3辺と、前記素子第1辺の延長線および前記素子第3辺の延長線と、に囲まれた領域を避けた位置に配置されていることを特徴とする、電子素子モジュール。
【請求項2】
前記導通接合領域は、前記第方向において前記素子第2辺よりも外方の領域、または前記第方向において前記素子第4辺よりも外方の領域、に配置されている、請求項に記載の電子素子モジュール。
【請求項3】
前記導通接合領域は、前記基材第2辺および前記基材第4辺と、前記素子第2辺の延長線および前記素子第4辺の延長線と、に囲まれた領域に配置されている、請求項に記載の電子素子モジュール。
【請求項4】
前記複数のボンディング部は、前記基材第1辺と前記素子第1辺との間において、前記第2方向に沿って配列されたものを含む、請求項に記載の電子素子モジュール。
【請求項5】
前記複数のボンディング部は、前記基材第3辺と前記素子第3辺との間において、前記第1方向に沿って配列されたものを含む、請求項またはに記載の電子素子モジュール。
【請求項6】
前記絶縁性接合材は、前記基材第1辺および前記素子第1辺の間に位置する接合材第1部と、前記基材第3辺および前記素子第3辺の間に位置する接合材第3部と、を含む、請求項ないしのいずれかに記載の電子素子モジュール。
【請求項7】
前記接合材第1部および前記接合材第3部は、前記複数のボンディング部よりも外方に位置している、請求項に記載の電子素子モジュール。
【請求項8】
前記絶縁性接合材は、前記基材第2辺および前記素子第2辺の間に位置する接合材第2部と、前記基材第4辺および前記素子第4辺の間に位置する接合材第4部と、を含む、請求項またはに記載の電子素子モジュール。
【請求項9】
前記基板は、前記配線部の一部を覆い、前記複数のボンディング部を露出させるボンディング用開口と、前記第2搭載面部の少なくとも一部を露出させるグランド用開口と、を有する搭載面絶縁層を有する、請求項ないしのいずれかに記載の電子素子モジュール。
【請求項10】
前記ボンディング用開口は、前記基材第1辺および前記素子第1辺の間に位置する開口第1部と、前記基材第3辺および前記素子第3辺の間に位置する開口第3部と、を有する、請求項に記載の電子素子モジュール。
【請求項11】
前記グランド用開口は、前記第方向において前記素子第2辺よりも外方の領域、または前記第方向において前記素子第4辺よりも外方の領域、に配置されている、請求項または10に記載の電子素子モジュール。
【請求項12】
前記第2搭載面部は、前記厚さ方向視において前記基材第1辺ないし前記基材第4辺と前記素子第1辺ないし前記素子第4辺との間に位置する矩形環状部を有する、請求項ないし11のいずれかに記載の電子素子モジュール。
【請求項13】
前記1以上の電子素子は、気圧センサを含む、請求項1ないし12のいずれかに記載の電子素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子素子モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体集積回路の製造に用いられる微細加工技術を利用して、機械要素部品と電子回路とを集積化したデバイスであるMEMS(Micro Electro Mechanical System)が知られている。特許文献1には、MEMSであるセンサを中空構造の半導体パッケージに搭載した電子素子モジュールA1が記載されている。
【0003】
電子素子モジュールが外部からの電磁ノイズを受けると、電子素子モジュールの動作信頼性が低下するおそれがある。また、電子素子モジュールは、小型であることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2016-39190号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、動作信頼性を高めつつ小型化を図ることが可能な電子素子モジュールを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によって提供される電子素子モジュールは、互いに反対側を向く搭載面および実装面を有する基材および当該基材に形成された配線部を有する基板と、前記基板の前記搭載面に搭載された1以上の電子素子と、前記電子素子と前記配線部とに接続された複数のボンディングワイヤと、前記電子素子を覆い且つ前記搭載面に接合体によって接合されたカバーと、を備えた電子素子モジュールであって、前記配線部は、前記搭載面に形成された複数の搭載面部を有しており、前記複数の搭載面部は、前記複数のボンディングワイヤが接続されたボンディング部を各々が有する複数の第1搭載面部と、グランド接続される第2搭載面部と、を含み、前記カバーは導電性材料からなり且つ前記第2搭載面部に導通しており、前記接合体は、絶縁性接合材を含むことを特徴としている。
【0007】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記接合体は、前記カバーと前記第1搭載面部とを導通させ且つ前記第1搭載面部との接合領域である導通接合領域を有する導電性接合材を含む。
【0008】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材は、厚さ方向に直角である第1方向に沿う基材第1辺および基材第2辺と、前記厚さ方向および前記第1方向に直角である第2方向に沿う基材第3辺および基材第4辺と、を有し、前記厚さ方向視において最も大きい前記電子素子は、前記基材第1辺に対向する素子第1辺、前記基材第2辺に対向する素子第2辺、前記基材第3辺に対向する素子第3辺および前記基材第4辺に対向する素子第4辺を有する。
【0009】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のボンディング部は、前記第1方向において前記素子第1辺よりも外方の領域、または前記第2方向において前記素子第3辺よりも外方の領域、に配置されている。
【0010】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通接合領域は、前記第1方向において前記素子第2辺よりも外方の領域、または前記第2方向において前記素子第4辺よりも外方の領域、に配置されている。
【0011】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通接合領域は、前記基材第2辺および前記基材第4辺と、前記素子第2辺の延長線および前記素子第4辺の延長線と、に囲まれた領域に配置されている。
【0012】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のボンディング部は、前記基材第1辺および前記基材第3辺と、前記素子第1辺の延長線および前記素子第3辺の延長線と、に囲まれた領域を避けた位置に配置されている。
【0013】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のボンディング部は、前記基材第1辺と前記素子第1辺との間において、前記第2方向に沿って配列されたものを含む。
【0014】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のボンディング部は、前記基材第3辺と前記素子第3辺との間において、前記第1方向に沿って配列されたものを含む。
【0015】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁性接合材は、前記基材第1辺および前記素子第1辺の間に位置する接合材第1部と、前記基材第3辺および前記素子第3辺の間に位置する接合材第3部と、を含む。
【0016】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記接合材第1部および前記接合材第3部は、前記複数のボンディング部よりも外方に位置している。
【0017】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁性接合材は、前記基材第2辺および前記素子第2辺の間に位置する接合材第2部と、前記基材第4辺および前記素子第4辺の間に位置する接合材第4部と、を含む。
【0018】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記基板は、前記配線部の一部を覆い、前記複数のボンディング部を露出させるボンディング用開口と、前記第2搭載面部の少なくとも一部を露出させるグランド用開口と、を有する搭載面絶縁層を有する。
【0019】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ボンディング用開口は、前記基材第1辺および前記素子第1辺の間に位置する開口第1部と、前記基材第3辺および前記素子第3辺の間に位置する開口第3部と、を有する。
【0020】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記グランド用開口は、前記第1方向において前記素子第2辺よりも外方の領域、または前記第2方向において前記素子第4辺よりも外方の領域、に配置されている。
【0021】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第2搭載面部は、前記厚さ方向視において前記基材第1辺ないし前記基材第4辺と前記素子第1辺ないし前記素子第4辺との間に位置する矩形環状部を有する。
【0022】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記1以上の電子素子は、気圧センサを含む。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、電子素子モジュールの動作信頼性を高めつつ小型化を図ることができる。
【0024】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【0025】
図1】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールを示す斜視図である。
図2】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部斜視図である。
図3】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部平面図である。
図4】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部平面図である。
図5】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部平面図である。
図6】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部底面図である。
図7】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部底面図である。
図8図1のVIII-VIII線に沿う断面図である。
図9図3のIX-IX線に沿う要部拡大断面図である。
図10図3のX-X線に沿う要部拡大断面図である。
図11図5のXI-XI線に沿う要部拡大断面図である。
図12】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールのブロック図である。
図13】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールの気圧センサの一例を示す平面図である。
図14図13のXIV-XIV線に沿う要部拡大断面図である。
図15】本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールの変形例を示す要部拡大断面図である。
図16】本発明の第2実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部平面図である。
図17】本発明の第3実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【0027】
<第1実施形態>
図1図14に基づき、本発明の第1実施形態に係る電子素子モジュールA1について説明する。電子素子モジュールA1は、基板1、電子部品2、気圧センサ3、複数のボンディングワイヤ4、カバー6および接合体7を備えている。本実施形態の電子素子モジュールA1は、気圧を検出するものであり、例えば携帯端末などの各種電子機器の回路基板に実装される。例えば携帯端末においては、電子素子モジュールA1は大気圧を検出する。検出された大気圧は、高度を演算するための情報として用いられる。
【0028】
図1は、電子素子モジュールA1を示す斜視図である。図2は、電子素子モジュールA1を示す要部斜視図である。図3は、電子素子モジュールA1を示す要部平面図である。図4は、電子素子モジュールA1を示す要部平面図である。図5は、電子素子モジュールA1を示す要部平面図である。図6は、電子素子モジュールA1を示す要部底面図である。図7は、電子素子モジュールA1を示す要部底面図である。図8は、図1のVIII-VIII線に沿う断面図である。図9は、図3のIX-IX線に沿う要部拡大断面図である。図10は、図3のX-X線に沿う要部拡大断面図である。図11は、図5のXI-XI線に沿う要部拡大断面図である。図12は、電子素子モジュールA1のブロック図である。図13は、電子素子モジュールA1の気圧センサの一例を示す平面図である。図14は、図13のXIV-XIV線に沿う要部拡大断面図である。
【0029】
図2においては、カバー6を想像線で示している。図3においては、カバー6を省略している。図4においては、電子部品2、気圧センサ3、ボンディングワイヤ4およびカバー6を省略している。図5においては、電子部品2、気圧センサ3、ボンディングワイヤ4、カバー6および後述の搭載面絶縁層1Cを省略している。図7においては、後述の実装面絶縁層1Dを省略している。
【0030】
これらの図において、電子素子モジュールA1の厚さ方向(平面視方向)をz方向(z1-z2方向)とし、z方向に直交する電子素子モジュールA1の一方の辺に沿う方向をx方向(x1-X2方向)、z方向およびx方向に直交する方向をy方向(y1―y2方向)として説明する(以下の図においても同様)。なお、x方向は、本発明の第1方向に相当し、y方向は、本発明の第2方向に相当する。本実施形態においては、電子素子モジュールA1は、x方向およびy方向寸法が例えば2mm程度、z方向寸法が0.8~1mm程度とされる。
【0031】
基板1は、図1図11に示すように、電子部品2および気圧センサ3を搭載し、電子素子モジュールA1を各種電子機器の回路基板(図示略)に実装するための部材である。本実施形態においては、基材1A、配線部1B、搭載面絶縁層1Cおよび実装面絶縁層1Dを有する。
【0032】
基材1Aは、電気絶縁体からなり、基板1の主要構成部材である。基材1Aは、たとえばガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、セラミックスなどであり限定されない。基材1Aは、たとえば平面視矩形状の板状であり、搭載面1a、実装面1bおよび側面1cを有する。搭載面1aおよび実装面1bは、基板1の厚さ方向(z方向)において互いに反対側を向いている。搭載面1aは、z1方向を向く面であり、電子部品2が搭載される面である。実装面1bは、z2方向を向く面であり、電子素子モジュールA1を各種電子機器の回路基板に実装する際に利用される面である。側面1cは、搭載面1aおよび実装面1bを繋ぐ面であり、x方向またはy方向を向いており、z方向に平行である。本実施形態においては、基板1のz方向の寸法は100~200μm程度であり、x方向およびy方向の寸法はそれぞれ2mm程度である。
【0033】
また、図3図5に示すように、基材1Aは、基材第1辺11A、基材第2辺12A、基材第3辺13Aおよび基材第4辺14Aを有する。基材第1辺11Aおよび基材第2辺12Aは、x方向に沿う辺であり、互いにy方向に離間している。基材第3辺13Aおよび基材第4辺14Aは、y方向に沿う辺であり、互いにx方向に離間している。
【0034】
配線部1Bは、電子部品2および気圧センサ3と電子素子モジュールA1外の回路等とを導通させるための導通経路をなすものである。配線部1Bは、たとえばCu、Ni、Ti、Au等の単種類または複数種類の金属からなり、たとえばメッキによって形成される。本実施形態においては、配線部1Bは、複数の搭載面部100、貫通部105、および実装面部107を有する。
【0035】
図3図5に示すように、複数の搭載面部100は、基材1Aの搭載面1aに形成されており、互いに離間した複数の独立領域である。本実施形態においては、複数の搭載面部100は、複数の第1搭載面部101および第2搭載面部102を含む。
【0036】
図3図5および図9に示すように、第1搭載面部101は、ボンディング部11を有するものである。ボンディング部11は、搭載面絶縁層1Cから露出しており、ボンディングワイヤ4の端部がボンディングされるものである。本実施形態においては、複数のボンディング部11が、y方向に沿って配置されている。また、複数のボンディング部11が、x方向に沿って配置されている。また、本実施形態においては、第1搭載面部101は、z方向視において電子部品2と重なる領域に延出する部分を有する。
【0037】
図3図5および図10に示すように、第2搭載面部102は、図3図4および図7に示すように、延出部12および矩形環状部13を有する。矩形環状部13は、z方向視矩形環状の部分であり、複数の第1搭載面部101の外側に配置されている。また、矩形環状部13は、電子部品2の外側に配置されている。延出部12は、矩形環状部13から内側に延出する部分であり、z方向視において電子部品2と重なる。延出部12のうち搭載面絶縁層1Cから露出する部分には、ボンディングワイヤ4がボンディングされている。
【0038】
図5図7および図11に示すように、貫通部105は、基材1A内の適所においてz方向に延びる導通経路を構成している。本実施形態においては、複数の第1搭載面部101のすべてに、貫通部105が繋がっている。また、第2搭載面部102の延出部12に貫通部105が繋がっている。図示された例においては、貫通部105は、搭載面1aと実装面1bとに到達している。すべての貫通部105は、z方向視において電子部品2と重なっている。
【0039】
複数の実装面部107は、基材1Aの実装面1bに形成されている。複数の実装面部107は、互いに離間した複数の独立領域である。本実施形態においては、実装面部107は、貫通部105を介して第1搭載面部101または第2搭載面部102と導通している。実装面部107のうち実装面絶縁層1Dから露出した部分は、実装電極部19とされている。実装電極部19は、電子素子モジュールA1を回路基板等に実装する際に用いられる部位である。
【0040】
搭載面絶縁層1Cは、配線部1Bの複数の搭載面部100の適所を覆うことにより、当該部位を絶縁保護するためのものである。搭載面絶縁層1Cは、絶縁材料からなるものであり、たとえばレジスト樹脂によって構成される。図2図4図9および図10に示すように、本実施形態においては、搭載面絶縁層1Cは、ボンディング用開口111およびグランド用開口112を有する。
【0041】
ボンディング用開口111は、複数の第1搭載面部101の少なくとも一部ずつを露出させるものである。本実施形態においては、ボンディング用開口111は、開口第1部1111および開口第3部1113を有する。開口第1部1111は、基材1Aの基材第1辺11Aと電子部品2との間の領域に設けられており、図示された例においては、x方向に沿って長く延びる形状である。第1搭載面部101のうち開口第1部1111から露出した部分は、ボンディング部11とされている。開口第3部1113は、基材1Aの基材第3辺13Aと電子部品2との間の領域に設けられており、図示された例においては、y方向に沿って長く延びる形状である。第1搭載面部101のうち開口第3部1113から露出した部分は、ボンディング部11とされている。なお、図9の断面図は、開口第1部1111を含む断面図であり、開口第3部1113を含む断面図と同様である。
【0042】
グランド用開口112は、第2搭載面部102の少なくとも一部を露出させるものである。本実施形態においては、第2搭載面部102は、グランド用開口112の矩形環状部13の一部を露出させている。図示された例においては、グランド用開口112は、基材第2辺12Aおよび基材第4辺14Aがなす角部と電子部品2との間の領域に設けられている。
【0043】
実装面絶縁層1Dは、配線部1Bの複数の実装面部107の適所を覆うことにより、当該部位を絶縁保護するためのものである。実装面絶縁層1Dは、絶縁材料からなるものであり、たとえばレジスト樹脂によって構成される。図6図9および図10に示すように、本実施形態においては、実装面絶縁層1Dは、複数の実装用開口115を有する。
【0044】
実装用開口115は、実装面部107の一部ずつを露出させており、図示された例においては、矩形状である。実装面部107のうち実装用開口115から露出した部分は、実装電極部19とされている。図示された例においては、複数の実装用開口115は、基材第1辺11A、基材第2辺12A、基材第3辺13Aおよび基材第4辺14Aに沿って配置されている。
【0045】
電子部品2は、センサが検出した電気信号を処理するものであり、いわゆるASIC(Application Specific Integrated Circuit)素子として構成されている。電子部品2は、本発明の電子素子の一例である。図12に示すように、本実施形態においては、電子部品2は、温度センサ229を備えており、当該温度センサ229が検出した電気信号、および、気圧センサ3が検出した電気信号の処理を行う。電子部品2は、温度センサ229が検出した電気信号と気圧センサ3が検出した電気信号とをマルチプレクサ239で多重化して、アナログ/デジタル変換回路249でをデジタル信号に変換する。そして、信号処理部259が、クロック269のクロック信号に基づいて、記憶部279の記憶領域を利用しながら、増幅やフィルタリング、論理演算などの処理を行う。信号処理後の信号は、インターフェイス289を介して出力される。これにより、電子素子モジュールA1は、気圧および気温を検出した信号を適切な信号処理を行った上で、出力することができる。
【0046】
電子部品2は、基板上に各種素子が形成されたものである。電子部品2は、平面視矩形状の板状であり、搭載面2a、実装面2bおよび側面2cを有する。搭載面2aおよび実装面2bは、電子部品2の厚さ方向(z方向)において互いに反対側を向いている。搭載面2aは、z1方向を向く面であり、本実施形態においては、気圧センサ3が搭載される面である。実装面2bは、z2方向を向く面であり、電子部品2を基板1の搭載面1aに実装する際に利用される面である。側面2cは、搭載面2aおよび実装面2bを繋ぐ面であり、x方向またはy方向を向いており、z方向に平行である。本実施形態においては、電子部品2のz方向の寸法は80μm程度であり、x方向およびy方向の寸法はそれぞれ1~1.2mm程度である。電子部品2は、z方向視における大きさが気圧センサ3より大きく、電子素子モジュールA1における最大の電子素子である。
【0047】
図示された例においては、電子部品2は、基板1の搭載面1aのx1方向寄り(基材第4辺14A寄り)およびy1方向寄り(基材第2辺12A寄り)に搭載されている。電子部品2と基板1とは、たとえば、ダイアタッチフィルムなどからなる接合材29によって接合されている。
【0048】
電子部品2の搭載面2aには、複数の電極パッド25が設けられている。電極パッド25は、基板1のボンディング部11に導通接合される電極として用いられるものである。電極パッド25には、ボンディングワイヤ4がボンディングされる。電極パッド25は、例えばAlやアルミ合金などの金属からなり、たとえばメッキによって形成される。電極パッド25は、搭載面2aの配線パターンに接続しており、気圧センサ3が搭載される領域を避けた位置に配置されている。
【0049】
電子部品2は、素子第1辺21、素子第2辺22、素子第3辺23および素子第4辺24を有する。素子第1辺21および素子第2辺22は、x方向に沿う辺であり、互いにy方向に離間している。素子第1辺21は、基材第1辺11Aと対向している。素子第2辺22は、基材第2辺12Aと対向している。素子第3辺23および素子第4辺24は、y方向に沿う辺であり、互いにx方向に離間している。素子第3辺23は、基材第3辺13Aと対向している。素子第4辺24は、基材第4辺14Aと対向している。
【0050】
図3図5に示すように、開口第1部1111は、y方向において基材第1辺11Aと素子第1辺21との間の領域に設けられている。また、複数のボンディング部11は、y方向において基材第1辺11Aと素子第1辺21との間の領域に設けられているものを含む。開口第3部1113は、x方向において基材第3辺13Aと素子第3辺23との間の領域に設けられている。また、複数のボンディング部11は、x方向において基材第3辺13Aと素子第3辺23との間の領域に設けられているものを含む。複数のボンディング部11は、基材第1辺11Aおよび基材第3辺13Aと、素子第1辺21の延長線素子第1辺211および素子第3辺23の延長線231とに囲まれた領域を避けた位置に設けられている。
【0051】
グランド用開口112は、x方向において素子第4辺24よりも外方(x1方向)に位置している。また、グランド用開口112は、y方向において素子第2辺22よりも外方(y1方向)に位置している。本実施形態においては、グランド用開口112は、基材第2辺12Aおよび基材第4辺14Aと素子第2辺22の延長線221および素子第4辺24の延長線241とに囲まれた領域に配置されている。矩形環状部13は、基材第1辺11A、基材第2辺12A、基材第3辺13Aおよび基材第4辺14Aと素子第1辺21、素子第2辺22、素子第3辺23および素子第4辺24との間の領域に配置されている。
【0052】
気圧センサ3は、気圧を検出するためのセンサである。気圧センサ3は、気圧を検出し、その検出結果を電気信号として電子部品2に出力する。気圧センサ3は、本発明における電子素子の一例である。図8図13および図14に示すように、気圧センサ3は、直方体形状であり、主面3a、実装面3bおよび側面3cを有する。主面3aおよび実装面3bは、気圧センサ3の厚さ方向(z方向)において互いに反対側を向いている。主面3aは、z1方向を向く面である。実装面3bは、z2方向を向く面であり、気圧センサ3を電子部品2に実装する際に利用される面である。側面3cは、主面3aおよび実装面3bを繋ぐ面であり、x方向またはy方向を向いており、z方向に平行である。本実施形態においては、気圧センサ3のz方向の寸法は30~40μm程度であり、x方向およびy方向の寸法はそれぞれ0.7~1mm程度である。図5に示すように、気圧センサ3は、シリコン基板31およびガラス基板32を備えている。
【0053】
シリコン基板31は、シリコンを積層した箱形状をなし、ダイアフラム311およびダイアフラム311の外縁を支持する支持層312を備えている。シリコン基板31は、積層されたシリコン基板材料に、所定のエッチングマスクを介してエッチングを施すことで形成される。エッチングされて薄膜状となった部分が、ダイアフラム311になる。薄膜状というのは、少なくとも支持層312の厚さ(z方向の寸法)より薄く、後述するキャビティ33内の気圧とキャビティ33外部の気圧との差で変形可能な厚さであることを意味している。なお、シリコン基板31の形成方法は限定されず、薄膜状のダイアフラム311を形成できればよい。本実施形態においては、ダイアフラム311の厚さ(z方向の寸法)は、7μm程度である。
【0054】
ガラス基板32は、シリコン基板31に形成された開口部を塞ぐように、支持層312に固定される。ガラス基板32とシリコン基板31とは、例えば陽極接合によって接合される。なお、ガラス基板32とシリコン基板31とは、その他の接合方法(例えば接着剤による接着)によって接合されていてもよい。ダイアフラム311、支持層312およびガラス基板32で囲まれた空間は密閉されて、圧力が一定に保たれるキャビティ33になる。本実施形態では、キャビティ33は、絶対真空に近い真空とされている。また、本実施形態では、ダイアフラム311を平面視矩形状としており、キャビティ33を直方体形状の空間としている(図2においては、実際には見えないキャビティ33を一点鎖線で示している)。なお、ダイアフラム311およびキャビティ33の形状は限定されない。例えば、ダイアフラム311を平面視円形状としてもよい。この場合、キャビティ33は円柱形状になる。
【0055】
気圧センサ3は、キャビティ33内の気圧とキャビティ33外部の気圧との差で変形するダイアフラム311の形状(歪み具合)に応じた電気信号を生成して、電子部品2に出力する。
【0056】
図14に示すように、シリコン基板31は、シリコン層31aとシリコン層31cとの間に酸化層31bを配置して積層されたシリコン基板材料を、x2方向から酸化層31bまでエッチングを施すことで形成されている。残ったシリコン層31aが、ダイアフラム311になる。また、シリコン層31aのx1方向の面には、不純物の拡散によって拡散抵抗37が形成され、不純物の拡散によって拡散配線36が形成されている。拡散抵抗37は、ダイアフラム311に形成されており、ダイアフラム311の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗である。また、シリコン層31aのx1方向の面には、スパッタにより金属配線35が形成され、金属配線35の所定の位置に、電極パッド34が形成されている。図13においては、拡散抵抗37および拡散配線36を破線で示している。
【0057】
図13に示すように、気圧センサ3のダイアフラム311内には、4つの拡散抵抗37a,37b,37c,37dが配置されている。4つの拡散抵抗37a,37b,37c,37dは、金属配線35および拡散配線36によって接続されて、ブリッジ回路を構成している。また、気圧センサ3のダイアフラム311の周囲には、4つの電極パッド34a,34b,34c,34dが配置されている。電極パッド34aは、拡散抵抗37aと拡散抵抗37cとを接続する金属配線35に接続されている。電極パッド34bは、拡散抵抗37aと拡散抵抗37bとを接続する金属配線35に接続されている。電極パッド34cは、拡散抵抗37cと拡散抵抗37dとを接続する金属配線35に接続されている。電極パッド34dは、拡散抵抗37bと拡散抵抗37dとを接続する金属配線35に接続されている。電極パッド34aと電極パッド34dとの間には、例えば5Vの基準電圧が印加され、電極パッド34bと電極パッド34cとの間の電圧が電気信号として、電子部品2に出力される。拡散抵抗37bおよび拡散抵抗37cは、ダイアフラム311が歪むことによって、電流の流れる方向(図13では長手方向)に延びるので、抵抗値が大きくなる。一方、拡散抵抗37aおよび拡散抵抗37dは、ダイアフラム311が歪むことによって、電流の流れる方向に直交する方向(図13では短手方向)に延びるので、抵抗値が小さくなる。これにより、ダイアフラム311の歪み具合に応じて、電極パッド34bと電極パッド34cとの間の電圧が変化する。なお、図13は、配線パターンの一例であり、電極パッド34a,34b,34c,34d、拡散抵抗37a,37b,37c,37d、拡散配線36および金属配線35の配置位置および接続方法は限定されない。
【0058】
図3に示すように、気圧センサ3は、電子部品2の搭載面2aのx1方向寄り(素子第4辺24寄り)およびy1方向寄り(素子第2辺22寄り)に搭載されている。気圧センサ3と電子部品2とは、図示しないシリコーン樹脂などの接合部材によって接合されている。気圧センサ3の電極パッド34(34a,34b,34c,34d)は、基板1のボンディング部11に導通接合されている。電極パッド34には、ボンディングワイヤ4がボンディングされる。電極パッド34は、例えばAlやアルミ合金などの金属からなる。各電極パッド34は、基板1のボンディング部11および配線パターンを介して、電子部品2の電極パッド25と電気的に接続されている。なお、気圧センサ3の電極パッド34と電子部品2の電極パッド25とを、ボンディングワイヤ4で接続してもよい。
【0059】
ボンディングワイヤ4は、基板1のボンディング部11と、電子部品2の電極パッド25または気圧センサ3の電極パッド34とを導通させるためのものであり、たとえばAu等の金属からなる。なお、ボンディングワイヤ4の素材は限定されず、たとえばAl,Cuなどであってもよい。ボンディングワイヤ4の一端はボンディング部11にボンディングされており、他端は電極パッド25または電極パッド34にボンディングされている。
【0060】
カバー6は、導電性材料からなる箱形状の部材であり、電子部品2、気圧センサ3およびボンディングワイヤ4を覆うようにして、基板1の搭載面1aに接合体7によって接合されている。図示された例においては、カバー6は、平面視矩形状である。なお、カバー6を構成する導電性材料は特に限定されず、たとえば金属が用いられる。また、カバー6の製造方法は限定されない。カバー6と基板1の間の空間は、樹脂が充填されているのではなく、中空になっている。また、カバー6は、開口部61を有する。開口部61は、カバー6の内部に外気を取り入れるためのものである。開口部61が設けられ、中空になっていることで、気圧センサ3は、電子素子モジュールA1の周囲の気圧(例えば大気圧)を検出することができ、電子部品2の温度センサ229は、電子素子モジュールA1の周囲の気温を検出することができる。本実施形態では、カバー6は、1つの開口部61を有する(図1参照)。なお、開口部61の数は限定されない。
【0061】
接合体7は、カバー6を基板1の搭載面1aに接合するためのものである。本実施形態においては、接合体7は、絶縁性整合材71および導電性整合材72を含む。
【0062】
絶縁性整合材71は、絶縁性であり、たとえばエポキシ樹脂等の樹脂からなる。図2図3図4および図9に示すように、絶縁性整合材71は、接合材第1部711、接合材第2部712、接合材第3部713および接合材第4部714を含む。図示された例においては、絶縁性整合材71は、ボンディング部11およびボンディングワイヤ4に接していない。
【0063】
接合材第1部711は、基材第1辺11Aおよび素子第1辺21の間に位置する。接合材第3部713は、基材第3辺13Aおよび素子第3辺23の間に位置する。本実施形態においては、接合材第1部711と接合材第3部713とは互いに繋がっている。
【0064】
接合材第2部712は、基材第2辺12Aおよび素子第2辺22の間に位置する。接合材第4部714は、基材第4辺14Aおよび素子第4辺24の間に位置する。本実施形態においては、接合材第2部712は、接合材第3部713に繋がっている。接合材第4部714は、接合材第1部711に繋がっている。接合材第2部712と接合材第4部714とは、繋がっていない。
【0065】
導電性整合材72は、導電性であり、たとえばAgを含有するペーストである。導電性整合材72は、グランド用開口112と重なる位置に設けられており、第2搭載面部102の矩形環状部13と接している。導電性整合材72は、第2搭載面部102とカバー6とを接合しており、これらを導通させている。矩形環状部13(第2搭載面部102)のうちグランド用開口112から露出した部分と、導電性整合材72とが接合している領域が、導通接合領域721である。本実施形態においては、導通接合領域721およびグランド用開口112は、素子第4辺24よりもx方向における外方(x1方向)に配置されている。また、導通接合領域721およびグランド用開口112は、素子第2辺22よりもy方向における外方(y1方向)に配置されている。図示された例においては、導通接合領域721およびグランド用開口112は、基材第2辺12Aおよび基材第4辺14Aと、延長線221および延長線241とに囲まれた領域に配置されている。
【0066】
次に、電子素子モジュールA1の作用について説明する。
【0067】
本実施形態によれば、カバー6は、第2搭載面部102に導通することにより、グランド接続される。これにより、外部からの電磁ノイズをカバー6によって吸収することが可能である。したがって、集積回路素子2や気圧センサ3の動作信頼性を高めることができる。また、カバー6は、絶縁性整合材71を含む接合体7によって基板1に接合されている。絶縁性整合材71は、絶縁性であるため、仮にボンディング部11やボンディングワイヤ4と接したとしても、意図しない導通を生じさせない。このため、カバー6とボンディング部11やボンディングワイヤ4との距離を近づけることができる。これにより、電子素子モジュールA1の小型化を図ることができる。
【0068】
本実施形態においては、図4に示す容易、複数のボンディング部11は、基材第1辺11Aおよび基材第3辺13Aと、素子第1辺21および素子第3辺23との間の領域に配置されている。一方、導通接合領域721は、素子第2辺22または素子第4辺24よりも外方に配置されている。このような構成は、複数の11と導通接合領域721(導電性整合材72)との距離を遠ざけることが可能である。したがって、意図しない導通を生じさせないのに有利であり、電子素子モジュールA1の小型化に好ましい。さらに、導通接合領域721が、基材第2辺12Aおよび基材第4辺14Aと延長線221および延長線241とに囲まれた領域に配置されていることは、意図しない導通をより確実に生じさせないことが可能であり、電子素子モジュールA1の小型化に好適である。
【0069】
図3に示すように、複数の電極パッド25および複数の電極パッド34は、基材第1辺11A寄り(y2方向寄り)または基材第3辺13A寄り(x2方向寄り)に配置されている。これは、ボンディングワイヤ4の長さを縮小するのに適しており、電子素子モジュールA1の小型化に好ましい。
【0070】
図15図17は、本発明の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【0071】
<第1実施形態 変形例>
図15は、電子素子モジュールA1の変形例を示す要部拡大断面図である。本変形例の電子素子モジュールA11においては、接合体7の絶縁性整合材71が、ボンディング部11に接している。また、絶縁性整合材71は、ボンディングワイヤ4に接している。
【0072】
このような変形例によっても。電子素子モジュールA11の動作信頼性を高めつつ、小型化を図ることができる。また、絶縁性整合材71は、絶縁性であるため、絶縁性整合材71がボンディング部11およびボンディングワイヤ4と接触しても、意図しない導通が生じるおそれがない。これは、カバー6とボンディング部11およびボンディングワイヤ4との距離を縮小するのに適しており、電子素子モジュールA11の小型化に有利である。
【0073】
<第2実施形態>
図16は、本発明の第2実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部平面図である。本実施形態の電子素子モジュールA2においては、グランド用開口112および導通接合領域721の位置が、上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、グランド用開口112および導通接合領域721は、基材第2辺12Aおよび基材第4辺14Aと、延長線221および延長線241とに囲まれた領域を避けた位置に設けられている。グランド用開口112および導通接合領域721は、素子第2辺22よりもy方向外方(y1方向)に配置されている。
【0074】
このような実施形態によっても。電子素子モジュールA2の動作信頼性を高めつつ、小型化を図ることができる。また、グランド用開口112および導通接合領域721が、素子第2辺22または素子第4辺24よりも外方に位置していれば、複数のボンディングワイヤ4および複数のボンディング部11と導電性整合材72とが、意図せず導通することを抑制することができる。
【0075】
<第3実施形態>
図17は、本発明の第3実施形態に係る電子素子モジュールを示す要部平面図である。本実施形態の電子素子モジュールA3においては、グランド用開口112および導通接合領域721は、基材第1辺11Aおよび基材第3辺13Aと、延長線211および延長線231とに囲まれた領域に配置されている。また、本実施形態においても、複数のボンディング部11は、基材第1辺11Aおよび基材第3辺13Aと、延長線211および延長線231とに囲まれた領域を避けた位置に設けられている。
【0076】
本実施形態においては、絶縁性整合材71の接合材第1部711と接合材第3部713とが互いに離間している。また、接合材第2部712と接合材第4部714とが互いに繋がっている。
【0077】
このような実施形態によっても。電子素子モジュールA2の動作信頼性を高めつつ、小型化を図ることができる。また、延長線211および延長線231を境界として、導通接合領域721とボンディング部11とを分けて配置することにより、導電性整合材72がボンディング部11に意図せず導通してしまうことを抑制することができる。また、第2搭載面部102が矩形環状部13を有する構成は、搭載面絶縁層1Cのグランド用開口112の位置を変更することによって、導通接合領域721を所望の位置に配置することができるという利点がある。
【0078】
本発明に係る電子素子モジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電子素子モジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【0079】
A1,A11,A2,A3:電子素子モジュール
1 :基板
1A :基材
1B :配線部
1C :搭載面絶縁層
1D :実装面絶縁層
1a :搭載面
1b :実装面
1c :側面
2 :電子部品
2a :搭載面
2b :実装面
2c :側面
3 :気圧センサ
3a :主面
3b :実装面
3c :側面
4 :ボンディングワイヤ
6 :カバー
7 :接合体
11 :ボンディング部
11A :基材第1辺
12 :延出部
12A :基材第2辺
13 :矩形環状部
13A :基材第3辺
14A :基材第4辺
19 :実装電極部
21 :素子第1辺
22 :素子第2辺
23 :素子第3辺
24 :素子第4辺
25 :電極パッド
29 :接合材
31 :シリコン基板
31a :シリコン層
31b :酸化層
31c :シリコン層
32 :ガラス基板
33 :キャビティ
34,34a,34b,34c,34d:電極パッド
35 :金属配線
36 :拡散配線
37,37a,37b,37c,37d:拡散抵抗
61 :開口部
71 :絶縁性整合材
72 :導電性整合材
100 :搭載面部
101 :第1搭載面部
102 :第2搭載面部
105 :貫通部
107 :実装面部
111 :ボンディング用開口
112 :グランド用開口
115 :実装用開口
211 :延長線素子第1辺
211,221,231,241:延長線
229 :温度セン
229 :温度センサ
239 :マルチプレクサ
249 :デジタル変換回路
259 :信号処理部
269 :クロック
279 :記憶部
289 :インターフェイス
311 :ダイアフラム
312 :支持層
711 :接合材第1部
712 :接合材第2部
713 :接合材第3部
714 :接合材第4部
721 :導通接合領域
1111 :開口第1部
1113 :開口第3部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17