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JP7239342B2 - 電子装置及び電子装置の製造方法 - Google Patents

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JP7239342B2
JP7239342B2 JP2019022447A JP2019022447A JP7239342B2 JP 7239342 B2 JP7239342 B2 JP 7239342B2 JP 2019022447 A JP2019022447 A JP 2019022447A JP 2019022447 A JP2019022447 A JP 2019022447A JP 7239342 B2 JP7239342 B2 JP 7239342B2
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wiring
layer
electronic device
electronic component
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隆幸 松本
元 中西
忠明 勝山
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29109Indium [In] as principal constituent
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    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29111Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29113Bismuth [Bi] as principal constituent
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    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/29118Zinc [Zn] as principal constituent
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29139Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29147Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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    • H01L2224/29339Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
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Description

本発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関するものである。
従来、基板上に複数の電子部品を搭載した電子装置が知られている。この種の電子装置としては、基板としてリードフレームが用いられ、そのリードフレームの上に複数の電子部品を搭載したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2016/076162号
ところが、従来の電子装置では、リードフレームの上に複数の電子部品が横並びに配置されることになるため、電子装置の平面形状が大型化するという問題がある。
本発明の一観点によれば、第1配線及び第2配線を有する第1金属板と、前記第2配線と平面視で重なるように、前記第1配線の下面に実装された電子部品と、前記第1配線の下面と電気的に接続された電極を有する第2金属板と、前記第1金属板と前記第2金属板と前記電子部品との間を充填し、前記電子部品を被覆する絶縁層と、を有し、前記第2配線は、前記第1配線よりも前記絶縁層の内周側に設けられており、前記第2配線の上面は、前記絶縁層から露出されている。
本発明の一観点によれば、小型化できるという効果を奏する。
一実施形態の電子装置を示す概略断面図(図2~図5における1-1断面図)。 一実施形態の電子装置を示す概略平面図。 一実施形態の電子装置を示す概略平面図。 一実施形態の電子装置を示す概略平面図。 一実施形態の電子装置を示す概略平面図。 一実施形態の電子装置の適用例を示す概略断面図。 (a)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図(図7(a)における7b-7b断面図)。 (a)~(c)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図。 (a)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図(図9(a)における9b-9b断面図)。 (a)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図(図10(a)における10b-10b断面図)。 (a)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図(図11(a)における11b-11b断面図)。 (a)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図(図12(a)における12b-12b断面図)。 (a),(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、一実施形態の電子装置の製造方法を示す概略断面図。 変更例の電子装置を示す概略断面図。 変更例の電子装置を示す概略断面図。 変更例の電子装置を示す概略断面図。
以下、一実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが各図面で同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。
まず、図1~図5に従って、電子装置10の構造について説明する。
図1に示すように、電子装置10は、基板20と、基板20に実装された1つ又は複数の電子部品100とを有している。基板20は、金属板30と、金属板30の下面に接合された金属板40と、金属板40の下面に接合された金属板50と、金属板30の下面に実装された1つ又は複数(ここでは、1つ)の電子部品60と、金属板30,40,50間に形成され、電子部品60を被覆する絶縁層70とを有している。すなわち、基板20は、電子部品60を内蔵した基板である。
基板20は、例えば、直方体状に形成されている。本例の基板20の平面形状は、矩形状に形成されている。基板20の大きさは、例えば、平面視で、4mm×4mm~10mm×10mm程度とすることができる。基板20の厚さは、例えば、0.4mm~1.1mm程度とすることができる。ここで、本明細書において、「平面視」とは、対象物を金属板30の上面の法線方向から視ることを言い、「平面形状」とは、対象物を金属板30の上面の法線方向から視た形状のことを言う。
金属板30,40,50の材料としては、例えば、銅(Cu)やCu合金を用いることができる。金属板30,40,50の材料としては、例えば、42アロイ等の鉄-ニッケル(Fe-Ni)合金を用いることができる。なお、金属板30,40,50の材料は、互いに同じ材料であってもよいし、互いに異なる材料であってもよい。金属板30の厚さは、例えば、0.1mm~0.3mm程度とすることができる。金属板40の厚さは、例えば、0.2mm~0.5mm程度とすることができる。金属板50の厚さは、例えば、0.1mm~0.3mm程度とすることができる。金属板30,40,50の厚さは、互いに同じ厚さに設定してもよいし、互いに異なる厚さに設定してもよい。
絶縁層70の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂、又はこれら樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。絶縁層70の下面から上面までの厚さは、例えば、0.4mm~1.1mm程度とすることができる。
次に、図1~図3に従って、金属板30の構造について説明する。
図2及び図3に示すように、金属板30は、複数の配線31と、複数の配線34と、複数の給電層35とを有している。これら複数の配線31と複数の配線34と複数の給電層35とは、例えば、同一平面上に形成されている。金属板30には、その金属板30を厚さ方向に貫通して、複数の配線31と複数の配線34と複数の給電層35とを画定する開口部30Xが形成されている。なお、図2は、金属板30及び絶縁層70を下方から視た平面図であり、図3は、金属板30及び絶縁層70を上方から視た平面図である。
複数の配線31は、互いに離間して形成されている。複数の配線31は、例えば、電子装置10(基板20)の外周領域に形成されている。複数の配線31は、例えば、電子装置10の外周縁に沿って所定の間隔を空けて設けられている。本例では、基板20の外形をなす各辺に沿って3つの配線31が所定の間隔を空けて設けられている。
各配線31は、例えば、本体部32と、突出部33とを有している。本体部32は、例えば、直方体状に形成されている。突出部33は、本体部32の側面のうち電子装置10(基板20)の外周縁側に位置する側面32Aから電子装置10の外周縁側に向かって突出するように形成されている。突出部33は、例えば、直方体状に形成されている。突出部33の幅寸法は、例えば、本体部32の幅寸法よりも短く設定されている。なお、本明細書における各部材の幅寸法は、電子装置10(基板20)の外側面を一周する方向である電子装置10の外周方向に沿って延びる寸法である。
図1に示すように、突出部33の厚さは、例えば、本体部32の厚さよりも薄く形成されている。突出部33の厚さは、例えば、本体部32の厚さの0.3倍~0.7倍程度の厚さに設定することができる。突出部33は、本体部32の上面側から金属板40側に凹むように形成されている。すなわち、突出部33の下面は本体部32の下面と略面一に形成される一方で、突出部33の上面が本体部32の上面よりも下方側の位置に形成されている。突出部33の上面は、絶縁層70によって被覆されている。この絶縁層70は、例えば、本体部32の側面32Aを被覆するように形成されている。
突出部33の電子装置10外周縁側の外側面33A(つまり、突出部33の先端面)は、絶縁層70の外側面70Aから露出されている。突出部33の外側面33Aは、例えば、絶縁層70の外側面70Aと略面一に形成されている。このとき、絶縁層70から露出される突出部33の外側面33Aは、本体部32の側面32Aよりも面積が小さく形成されている。すなわち、本実施形態では、突出部33の幅寸法を本体部32の幅寸法よりも短く設定し、突出部33を本体部32よりも薄く形成することで、絶縁層70から露出される外側面33Aの面積が本体部32の側面32Aの面積よりも小さく形成されている。
各配線31は、例えば、電子部品60搭載用の配線である。また、複数の配線31の一部は、例えば、電子部品100搭載用の配線である。例えば、配線31は、その上面が電子部品100の搭載面となり、下面が電子部品60の搭載面となる。
各配線31の下面には、金属層90が形成されている。各金属層90は、例えば、本体部32の下面に形成されている。各金属層90は、電子部品60のバンプ61に対応して形成されている。すなわち、各金属層90は、電子部品60が金属板30に実装された際に、電子部品60のバンプ61と対向する位置に形成されている。図2に示すように、複数の金属層90は、例えば、電子部品60の外周縁に沿って形成されている。各金属層90は、例えば、本体部32の下面に部分的に形成されている。各金属層90は、例えば、平面視円形状に形成されている。
金属層90としては、金(Au)層、ニッケル(Ni)層/Au層(Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層)、Ni層/パラジウム(Pd)層/Au層(Ni層とPd層とAu層をこの順番で積層した金属層)、Ni層/銀(Ag)層(Ni層とAg層をこの順番で積層した金属層)などを用いることができる。ここで、Au層はAu又はAu合金からなる金属層、Ni層はNi又はNi合金からなる金属層、Pd層はPd又はPd合金からなる金属層、Ag層はAg又はAg合金からなる金属層である。これらNi層、Au層、Pd層、Ag層としては、例えば、電解めっき法により形成された金属層(電解めっき金属層)を用いることができる。
図2及び図3に示すように、複数の配線34は、複数の配線31よりも基板20内周側に設けられている。配線34は、例えば、一部の配線31から基板20内周側に突出するように形成されている。配線34は、例えば、配線31の本体部32の側面のうち側面32Aとは反対側の側面から基板20内周側に突出するように形成されている。配線34の幅寸法は、例えば、各配線31の幅寸法よりも長く設定されている。配線34は、例えば、配線31と連続して一体に形成されている。複数の配線34は、電子部品100搭載用の配線である。
図1に示すように、配線34は、例えば、配線31の本体部32と同じ厚さに形成されている。すなわち、配線34の上面は本体部32の上面と略面一に形成され、配線34の下面は本体部32の下面と略面一に形成されている。
ここで、配線31の本体部32の上面と配線34の上面とは、絶縁層70の上面から露出されている。本体部32の上面及び配線34の上面は、例えば、絶縁層70の上面と略面一に形成されている。絶縁層70から露出された配線31,34の上面は、電子部品と電気的に接続するための電子部品搭載用パッドとして機能する。
本体部32の上面及び配線34の上面には、金属層91が形成されている。金属層91は、例えば、本体部32の上面全面及び配線34の上面全面を被覆するように形成されている。すなわち、金属層91は、絶縁層70から露出されている配線31,34の上面全面を被覆するように形成されている。金属層91の例としては、例えば、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層を挙げることができる。なお、金属層91の代わりに、例えば、配線31,34の上面に、OSP(Organic Solderability Preservative)処理などの酸化防止処理を施して形成されるOSP膜を形成するようにしてもよい。OSP膜としては、アゾール化合物やイミダゾール化合物等の有機被膜を用いることができる。
図2及び図3に示すように、複数の給電層35は、例えば、基板20の角部に形成されている。複数の給電層35は、例えば、基板20の四隅(4箇所の角部)に形成されている。各給電層35は、例えば、基板20の角部から基板20の対角線に沿って延びるように形成されている。各給電層35は、例えば、複数の配線31,34と離間して形成されており、複数の配線31,34と電気的に絶縁されている。
各給電層35の電子装置10外周縁側の側面は、例えば、絶縁層70の外側面70Aから露出されている。各給電層35の電子装置10外周縁側の側面は、例えば、絶縁層70の外側面70Aと略面一に形成されている。各給電層35は、例えば、配線31の本体部32と同じ厚さに形成されている。
次に、電子部品60について説明する。
図1に示すように、電子部品60は、金属板30の下面に実装されている。電子部品60は、例えば、配線34と平面視で重なるように、配線31の本体部32の下面に実装されている。電子部品60としては、例えば、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品や、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品を用いることができる。電子部品60としては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態の電子部品60は半導体チップである。半導体チップとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)チップやGPU(Graphics Processing Unit)チップなどのロジックチップを用いることができる。また、半導体チップとしては、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)チップ、SRAM(Static Random Access Memory)チップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることができる。
本例の電子部品60は、配線31にフリップチップ実装されている。例えば、電子部品60の回路形成面(ここでは、上面)に配設されたバンプ61が、配線31の下面に形成された金属層90に接合されている。これにより、電子部品60は、バンプ61及び金属層90を介して配線31と電気的に接続されている。
次に、金属板40の構造について説明する。
金属板40の上面は、金属板30の下面に接合されている。金属板40の上面は、例えば、導電性を有する接合材80を介して金属板30の下面に接合されている。接合材80としては、例えば、はんだ、銀ペースト等の導電性ペーストや金属ろう材を用いることができる。はんだとしては、例えば、鉛(Pd)フリーはんだを用いることができる。鉛フリーはんだとしては、例えば、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn(亜鉛)-Bi(ビスマス)系のはんだを用いることができる。
図4に示すように、金属板40は、複数の配線41と、複数の給電層45とを有している。これら複数の配線41及び複数の給電層45は、例えば、同一平面上に形成されている。金属板40には、その金属板40を厚さ方向に貫通して、複数の配線41及び複数の給電層45を画定する開口部40Xが形成されている。なお、図4は、金属板40及び絶縁層70を下方から視た平面図である。
複数の配線41は、互いに離間して形成されている。複数の配線41は、電子装置10(基板20)の外周領域に形成されている。複数の配線41は、電子装置10の外周縁に沿って所定の間隔を空けて設けられている。本例では、基板20の外形をなす各辺に沿って3つの配線41が所定の間隔を空けて設けられている。図1に示すように、各配線41は、配線31の一部と平面視で重なる位置に形成されている。各配線41は、例えば、配線31のうち電子部品60の実装領域よりも外側に位置する部分と平面視で重なるように形成されている。
図4に示すように、各配線41は、例えば、本体部42と、突出部43とを有している。本体部42は、例えば、直方体状に形成されている。突出部43は、本体部42の側面のうち電子装置10(基板20)の外周縁側に位置する側面42Aから電子装置10の外周縁側に向かって突出するように形成されている。突出部43は、例えば、直方体状に形成されている。突出部43の幅寸法は、例えば、本体部42の幅寸法よりも短く設定されている。
図1に示すように、突出部43の厚さは、例えば、本体部42の厚さよりも薄く形成されている。突出部43の厚さは、例えば、本体部42の厚さの0.3倍~0.7倍程度の厚さに設定することができる。突出部43は、本体部42の下面側から金属板30側に凹むように形成されている。すなわち、突出部43の上面は本体部42の上面と略面一に形成される一方で、突出部43の下面が本体部42の下面よりも上方側の位置に形成されている。
配線41の上面は、配線31の下面に接合されている。配線41の上面は、例えば、接合材80によって配線31の下面に接合されている。このとき、本体部42は、本体部32の一部と平面視で重なるように形成されている。また、突出部43は、突出部33と平面視で重なるように形成されている。このため、例えば、本体部42の上面が接合材80によって本体部32の下面に接合されており、突出部43の上面が接合材80によって突出部33の下面に接合されている。なお、接合材80は、例えば、配線41の上面全面を被覆するように形成されている。
突出部43の下面は、絶縁層70によって被覆されている。この絶縁層70は、例えば、本体部42の側面42Aを被覆するように形成されている。
突出部43の電子装置10外周縁側の外側面43A(つまり、突出部43の先端面)は、絶縁層70の外側面70Aから露出されている。突出部43の外側面43Aは、例えば、絶縁層70の外側面70A及び突出部33の外側面33Aと略面一に形成されている。このとき、絶縁層70から露出される突出部43の外側面43Aは、本体部42の側面42Aよりも面積が小さく形成されている。すなわち、本実施形態では、突出部43の幅寸法を本体部42の幅寸法よりも短く設定し、突出部43を本体部42よりも薄く形成することで、絶縁層70から露出される外側面43Aの面積が本体部42の側面42Aの面積よりも小さくなっている。
図4に示すように、複数の給電層45は、例えば、基板20の角部に形成されている。給電層45は、例えば、基板20の四隅に形成されている。各給電層45は、例えば、基板20の角部から基板20の対角線に沿って延びるように形成されている。各給電層45は、例えば、複数の配線41と離間して形成されており、複数の配線41と電気的に絶縁されている。各給電層45は、配線41の本体部42と同じ厚さに形成されている。各給電層45は、給電層35(図2参照)と平面視で重なる位置に形成されている。各給電層45の上面は、例えば、図2に示した給電層35の下面に接合材80(図1参照)を介して接合されている。
各給電層45の電子装置10外周縁側の外側面は、例えば、絶縁層70の外側面70Aから露出されている。各給電層45の電子装置10外周縁側の外側面は、例えば、絶縁層70の外側面70Aと略面一に形成されている。
次に、金属板50の構造について説明する。
図1に示すように、金属板50の上面は、金属板40の下面に接合されている。金属板50の上面は、例えば、導電性を有する接合材81を介して金属板40の下面に接合されている。接合材81としては、例えば、はんだ、銀ペースト等の導電性ペーストや金属ろう材を用いることができる。はんだとしては、例えば、鉛フリーはんだを用いることができる。鉛フリーはんだとしては、例えば、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn-Bi系のはんだを用いることができる。
図5に示すように、金属板50は、複数の電極51と、放熱板52と、複数の給電層55とを有している。これら複数の電極51と放熱板52と複数の給電層55とは、例えば、同一平面上に形成されている。金属板50には、その金属板50を厚さ方向に貫通して、複数の電極51と放熱板52と複数の給電層55とを画定する開口部50Xが形成されている。なお、図5は、金属板50及び絶縁層70を下方から視た平面図である。
複数の電極51は、互いに離間して形成されている。複数の電極51は、電子装置10(基板20)の外周領域に形成されている。複数の電極51は、電子装置10の外周縁に沿って所定の間隔を空けて設けられている。本例では、基板20の外形をなす各辺に沿って3つの電極51が所定の間隔を空けて設けられている。各電極51は、例えば、直方体状に形成されている。
図1に示すように、各電極51は、配線31,41の一部と平面視で重なる位置に形成されている。各電極51は、例えば、配線31,41のうち電子部品60の実装領域よりも外側に位置する部分と平面視で重なるように形成されている。各電極51は、配線41の下面に接合されている。各電極51の上面は、例えば、接合材81によって配線41の本体部42の下面に接合されている。本例の各電極51は、配線41を介して配線31と電気的に接続されている。換言すると、配線41は、配線31と電極51とを接続する中継端子として機能する。なお、接合材81は、例えば、配線41の本体部42の下面全面を被覆するように形成されている。
電極51の電子装置10外周縁側の外側面51Aは、例えば、絶縁層70の外側面70Aから露出されている。電極51の外側面51Aは、例えば、突出部43の外側面43Aよりも基板20内周側に後退した位置に形成されている。このため、基板20の外側面には、突出部43の外側面43Aと面一に形成された絶縁層70の外側面70Aと電極51の外側面51Aとによって構成される段差部20Xが形成されている。
図5に示すように、段差部20Xは、例えば、基板20の外周方向の全周に亘って連続して形成されている。すなわち、電極51の外側面51A以外の側面を被覆する絶縁層70の外側面70Bは、絶縁層70の外側面70Aよりも基板20内周側に後退した位置に形成されている。このとき、絶縁層70の外側面70Bは、例えば、電極51の外側面51Aと略面一に形成されている。
図1に示すように、電極51の外側面51Aは、例えば、本体部42の側面42Aよりも基板20外周縁側に突出した位置に形成されている。このため、電極51は、本体部42の側面42Aを被覆する部分における絶縁層70の下面の一部を被覆するように形成されている。
電極51の下面51Bは、絶縁層70の下面から露出されている。電極51の下面51Bは、例えば、絶縁層70の下面と略面一に形成されている。
絶縁層70から露出された電極51の外側面51A及び下面51Bには、金属層92が形成されている。金属層92は、例えば、電極51の外側面51A全面及び下面51B全面を被覆するように形成されている。金属層92は、例えば、電極51の外側面51Aと下面51Bとを連続して被覆するように形成されている。金属層92の側面は、例えば、絶縁層70の外側面70Aよりも基板20内周側に後退した位置に形成されている。金属層92の例としては、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層を挙げることができる。なお、金属層92の代わりに、例えば、電極51の外側面51A及び下面51Bに、OSP処理などの酸化防止処理を施して形成されるOSP膜を形成するようにしてもよい。OSP膜としては、アゾール化合物やイミダゾール化合物等の有機被膜を用いることができる。
放熱板52は、複数の電極51よりも基板20内周側に設けられている。放熱板52は、例えば、電子部品60と平面視で重なる位置に形成されている。放熱板52は、例えば、平面視矩形状に形成されている。放熱板52の平面形状は、例えば、電子部品60の平面形状と同程度の大きさに形成されている。
放熱板52の厚さは、例えば、電極51の厚さよりも薄く形成されている。放熱板52の厚さは、例えば、電極51の厚さの0.3倍~0.7倍程度の厚さに設定することができる。放熱板52は、電極51の上面側から下方に凹むように形成されている。すなわち、放熱板52の下面は電極51の下面と同一平面上に形成される一方で、放熱板52の上面が電極51の上面よりも下方側の位置に形成されている。
放熱板52は、例えば、電子部品60に熱的に接続されている。放熱板52の上面は、例えば、接着層82を介して電子部品60の背面(ここでは、下面)に接合されている。接着層82としては、例えば、エポキシ系、ポリイミド系やシリコーン系などの熱硬化性の接着剤や、熱伝導部材(TIM:Thermal Interface Material)を用いることができる。熱伝導部材の材料としては、インジウム(In)、銀等の軟質金属、シリコーンゲル、又は金属フィラー、グラファイト等を含有した有機系の樹脂バインダー等を用いることができる。接着層82は、例えば、電子部品60と放熱板52とを接着する機能と、電子部品60と放熱板52とを熱的に接続する機能とを有している。なお、接着層82の厚さは、例えば、20~50μm程度とすることができる。
放熱板52の下面は、例えば、絶縁層70の下面から露出されている。放熱板52の下面は、例えば、絶縁層70の下面と略面一に形成されている。放熱板52の下面には、例えば、金属層92が形成されている。金属層92は、例えば、放熱板52の下面全面を被覆するように形成されている。
図5に示すように、複数の給電層55は、例えば、基板20の角部近傍に形成されている。給電層55は、例えば、基板20の四隅近傍に形成されている。各給電層55は、例えば、基板20の角部近傍から基板20の対角線に沿って延びるように形成されている。各給電層55は、例えば、放熱板52と連続して一体に形成されている。各給電層55は、例えば、放熱板52の角部に接続されている。
各給電層55は、例えば、その大部分が電極51と同じ厚さに形成されている。各給電層55は、給電層45(図4参照)及び給電層35(図2参照)と平面視で重なる位置に形成されている。各給電層55の上面は、例えば、図4に示した給電層45の下面に接合材81(図1参照)を介して接合されている。
各給電層55の電子装置10外周縁側の外側面は、例えば、絶縁層70の外側面70A,70Bから露出されている。各給電層55の下面は、例えば、絶縁層70の下面から露出されている。各給電層55の電子装置10外周縁側の外側面及び各給電層55の下面には、例えば、それら外側面全面及び下面全面を被覆する金属層92(図1参照)が形成されている。
図1に示すように、絶縁層70は、金属板30と金属板40と金属板50との間の空間、及び金属板30,40,50と電子部品60との間の空間を充填するように形成されている。絶縁層70は、例えば、金属板30,40,50にそれぞれ形成された開口部30X,40X,50Xを充填するように形成されている。詳述すると、絶縁層70は、各配線31間、各配線34間、各給電層35(図2参照)間、及び配線31と配線34と給電層35との間を充填するように形成されている。絶縁層70は、各配線41間、各給電層45(図4参照)間、及び配線41と給電層45との間を充填するように形成されている。絶縁層70は、各電極51間、各給電層55(図5参照)間、及び電極51と放熱板52と給電層55との間を充填するように形成されている。絶縁層70は、例えば、電子部品60を全体的に被覆するように形成されている。
図3に示すように、金属板30の上面には、1つ又は複数(ここでは、7つ)の電子部品100(二点鎖線参照)が実装されている。電子部品100は、例えば、配線31又は配線34の上面に実装されている。電子部品100は、配線34の上面に実装された電子部品101と、配線31の上面に実装された電子部品102とを有している。電子部品101,102としては、例えば、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品や、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品を用いることができる。電子部品101,102としては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態では、電子部品101がチップインダクタであり、電子部品102がチップコンデンサである。
電子部品101は、例えば、複数の配線34の間に形成された開口部30Xを跨がるように、その開口部30Xの両側に形成された2つの配線34の上面に実装されている。図1に示すように、電子部品101は、例えば、配線34の上面に形成された金属層91上に実装されている。電子部品101は、例えば、導電性を有する接合材105を介して金属層91に接合されている。これにより、電子部品101は、接合材105及び金属層91を介して配線34と電気的に接続されている。電子部品101は、例えば、配線31,34及び金属層90を介して電子部品60と電気的に接続されている。ここで、電子部品101は、例えば、電子部品60の一部と平面視で重なるように形成されている。
接合材105としては、例えば、はんだ、銀ペースト等の導電性ペーストや金属ろう材を用いることができる。はんだとしては、例えば、鉛フリーはんだを用いることができる。鉛フリーはんだとしては、例えば、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn-Bi系のはんだを用いることができる。
図3に示すように、各電子部品102は、例えば、複数の配線31の間に形成された開口部30Xを跨がるように、その開口部30Xの両側に形成された2つの配線31の上面に実装されている。各電子部品102は、電子部品101と同様に、配線31の上面に形成された金属層91(図1参照)上に実装されている。各電子部品102は、例えば、その一部が電子部品60(図1参照)と平面視で重なるように形成されている。
次に、図6に従って、電子装置10の実装形態の一例について説明する。
電子装置10は、例えば、マザーボード等の実装用の基板200に実装される。ここで、基板200の上面には、複数の配線層201と金属層202とが形成されている。電子装置10は、電極51がはんだ層211によって配線層201に接合され、放熱板52がはんだ層212によって金属層202に接合されている。例えば、電極51の外側面51A及び下面51Bに形成された金属層92は、はんだ層211により配線層201に接合されている。このとき、金属層92が、電極51の下面51Bだけではなく、電極51の外側面51Aにも形成されている。すなわち、金属層92が立体的に形成されている。これにより、金属層92とはんだ層211とが立体的に接合されるため、好適なフィレットを有するはんだ層211が形成される。このようなはんだ層211は、接合強度が高い。したがって、電極51の下面51Bのみに金属層92が形成される場合に比べて、電極51(金属層92)と配線層201との接続信頼性を向上させることができる。なお、放熱板52の下面に形成された金属層92は、はんだ層212により金属層202に接合されている。
配線層201及び金属層202の材料としては、例えば、銅や銅合金を用いることができる。はんだ層211,212の材料としては、例えば、鉛フリーはんだを用いることができる。鉛フリーはんだとしては、例えば、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn-Bi系のはんだを用いることができる。
次に、電子装置10の製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、最終的に電子装置10の各構成要素となる部分には、最終的な構成要素の符号を付して説明する。
まず、図7(a)に示す工程では、大判の金属板30Aを準備する。金属板30Aは、例えば、金属板30が形成される個別領域A1がマトリクス状(ここでは、2×2)に複数個連設されている。なお、図7(a)に示した例では、金属板30Aが4個の個別領域A1を有するが、個別領域A1の数は特に制限されない。以下では、説明の簡略化のために、1つの個別領域A1に着目して説明を行う。
図7(a)に示すように、金属板30Aの各個別領域A1には、平面視格子状に形成されたセクションバー36と、セクションバー36から個別領域A1の平面視中央部に向かって延在された櫛歯状の配線31と、配線34と、セクションバー36の角部から延在された給電層35とを画定する開口部30Xが形成されている。このとき、各個別領域A1に形成された配線31,34及び給電層35は、セクションバー36を介して、隣接する個別領域A1に形成された配線31,34及び給電層35と連結されている。なお、個別領域A1は、図1に示した電子装置10に相当する構造体が形成された後、最終的に一点鎖線で示した切断線に沿って切断されて個片化され、各々個別の電子装置10となる。すなわち、各個別領域A1において一点鎖線で囲まれた領域よりも外側の部分、つまりセクションバー36は、最終的に廃棄される部分である。なお、図面の簡略化のために、図7(a)、図9(a)及び図10(a)では、図中左上の1つの個別領域A1内のみに一点鎖線で切断線を示している。また、図7(a)は、図7(b)に示した構造体を上方から視た平面図である。
本例では、図7(b)に示すように、セクションバー36の上面及び配線31の突出部33の上面に凹部30Yが形成されている。すなわち、本例のセクションバー36及び突出部33は上面側から薄化されている。以上説明した開口部30X及び凹部30Yは、例えば、以下に説明するエッチング加工により形成することができる。なお、図7(b)は、図7(a)に示した7b-7b断面における左上の1つの個別領域A1の断面構造を主に示した断面図である。また、これ以降の図8、図9(b)、図10(b)、図11(b)、図12(b)、図13~図17に示した断面図も同様の部分の断面構造を主に示している。
まず、図8(a)に示す工程では、平板状の金属板30Aを準備する。
次に、図8(b)に示す工程では、金属板30Aの上面に開口パターン120X,120Yを有するレジスト層120を形成するとともに、金属板30Aの下面に開口パターン121Xを有するレジスト層121を形成する。開口パターン120X,121Xは、開口部30X(図1参照)の形成領域に対応する部分の金属板30Aの上面及び下面をそれぞれ露出するように形成される。開口パターン120Yは、凹部30Y(図7(b)参照)の形成領域に対応する部分の金属板30Aの上面を露出するように形成される。
レジスト層120,121の材料としては、例えば、感光性のドライフィルム又は液状のフォトレジスト(例えば、ノボラック系樹脂やアクリル系樹脂等のドライフィルムレジストや液状レジスト)等を用いることができる。例えば、感光性のドライフィルムを用いる場合には、金属板30Aの上面又は下面にドライフィルムを熱圧着によりラミネートし、そのドライフィルムをフォトリソグラフィ法によりパターニングしてレジスト層120,121を形成する。なお、液状のフォトレジストを用いる場合にも、液状のフォトレジストを塗布後、同様の工程を経て、レジスト層120,121を形成することができる。
続いて、図8(c)に示す工程では、レジスト層120,121をエッチングマスクとして、金属板30Aを両面からウェットエッチングして開口部30X及び凹部30Yを形成する。具体的には、レジスト層120,121の開口パターン120X,121Xから露出された金属板30Aを両面からエッチング除去して開口部30Xを形成する。この開口部30Xの形成により、各個別領域A1に、セクションバー36と、本体部32及び突出部33を有する配線31と、配線34と、給電層35(図7(a)参照)とが画定される。また、本工程では、レジスト層120の開口パターン120Yから露出された金属板30Aを上面からエッチング(ハーフエッチング)し、金属板30Aを上面側から所要の深さまで除去して薄化する。これにより、開口パターン120Yから露出された金属板30Aに凹部30Yが形成され、セクションバー36及び突出部33が上面側から薄化される。なお、本工程で使用されるエッチング液は、金属板30Aの材料に応じて適宜選択することができる。例えば、金属板30Aとして銅板を用いる場合には、エッチング液として塩化第二鉄水溶液や塩化第二銅水溶液を使用することができ、金属板30Aの両面からスプレーエッチングにて本工程を実施することができる。
次いで、レジスト層120,121を例えばアルカリ性の剥離液(例えば、有機アミン系剥離液、苛性ソーダ、アセトン、エタノールなど)により除去する。これにより、図7(b)に示すように、開口部30X及び凹部30Yが形成され、各個別領域A1に金属板30が形成される。以上の製造工程により、図7(a)及び図7(b)に示した構造体を製造することができる。
なお、本例では、開口部30X及び凹部30Yをエッチング加工により形成するようにしたが、例えば、プレス加工により開口部30X及び凹部30Yを形成することもできる。
次に、図9(a)及び図9(b)に示す工程では、配線31の本体部32の下面に金属層90を形成する。本例では、本体部32の下面の一部に部分的に金属層90を形成する。金属層90は、例えば、本体部32の下面のうち電子部品60の実装領域の外周縁近傍に形成される。金属層90は、例えば、金属板30Aを給電層に利用する電解めっき法により形成することができる。例えば、金属層90の形成領域以外の金属板30Aの表面全面を被覆するレジスト層を形成し、そのレジスト層をめっきマスクとした電解めっき法により、レジスト層から露出される金属板30A上に金属層90が形成される。また、スパージャ方式により金属層90を形成してもよい。あるいは、金属板30Aの下面全面に金属層90を形成するようにしてもよい。なお、図9(a)は、図9(b)に示した構造体を下方から視た平面図である。
続いて、図10(a)及び図10(b)に示す工程では、回路形成面に形成されたバンプ61を有する電子部品60を準備する。次いで、各個別領域A1の配線31の下面に電子部品60を実装する。例えば、各個別領域A1の配線31の下面に形成された金属層90上に、電子部品60のバンプ61をフリップチップ接合する。例えば、バンプ61がはんだバンプである場合には、バンプ61と金属層90とを位置合わせした後に、リフロー処理を行って、バンプ61(はんだバンプ)を溶融させ、バンプ61を金属層90に電気的に接続する。バンプ61としてはんだバンプを用いる場合には、後工程で形成される接合材80,81(図1参照)を構成するはんだよりも融点の高いはんだを用いることが好ましい。なお、図10(a)は、図10(b)に示した構造体を下方から視た平面図である。
次に、図11(a)及び図11(b)に示す工程では、大判の金属板40Aを準備する。金属板40Aは、例えば、金属板40が形成される個別領域A2がマトリクス状(ここでは、2×2)に複数個連設されている。なお、図11(a)に示した例では、金属板40Aが4個の個別領域A2を有するが、個別領域A2の数は特に制限されない。以下では、説明の簡略化のために、1つの個別領域A2に着目して説明を行う。
図11(a)に示すように、金属板40Aの各個別領域A2には、平面視格子状に形成されたセクションバー46と、セクションバー46から個別領域A2の平面視中央部に向かって延在された櫛歯状の配線41と、セクションバー46の角部から延在された給電層45とを画定する開口部40Xが形成されている。このとき、各個別領域A2に形成された配線41及び給電層45は、セクションバー46を介して、隣接する個別領域A2に形成された配線41及び給電層45と連結されている。各個別領域A2は、図7(a)に示した金属板30Aの個別領域A1に対応して形成されている。各個別領域A2の平面形状は、各個別領域A1(図7(a)参照)の平面形状と同じ大きさに形成されている。各個別領域A2は、図1に示した電子装置10に相当する構造体が形成された後、最終的に一点鎖線で示した切断線に沿って切断されて個片化され、各々個別の電子装置10となる。このため、各個別領域A2において一点鎖線で囲まれた領域よりも外側の部分、つまりセクションバー46は、最終的に廃棄される部分である。図11(a)では、図面の簡略化のために、図中左上の1つの個別領域A2内のみに一点鎖線で切断線を示している。なお、図11(a)は、図11(b)に示した構造体を下方から視た平面図である。
本例では、図11(b)に示すように、セクションバー46の下面及び配線41の突出部43の下面に凹部40Yが形成されている。すなわち、本例のセクションバー46及び突出部43は下面側から薄化されている。これら開口部40X及び凹部40Yは、図8(a)~図8(c)に示した工程と同様の工程を実施することによって形成することができる。
次に、図12(a)及び図12(b)に示す工程では、大判の金属板50Aを準備する。金属板50Aは、例えば、金属板50が形成される個別領域A3がマトリクス状(ここでは、2×2)に複数個連設されている。なお、図12(a)に示した例では、金属板50が4個の個別領域A3を有するが、個別領域A3の数は特に制限されない。以下では、説明の簡略化のために、1つの個別領域A3に着目して説明を行う。
図12(a)に示すように、金属板50Aの各個別領域A3には、平面視格子状に形成されたセクションバー56と、セクションバー56から個別領域A3の平面視中央部に向かって延在された櫛歯状の電極51と、放熱板52と、給電層55とを画定する開口部50Xが形成されている。給電層55は、セクションバー56の角部から延在されて放熱板52と一体に形成されている。このとき、各個別領域A3に形成された電極51、放熱板52及び給電層55は、セクションバー56を介して、隣接する個別領域A3に形成された電極51、放熱板52及び給電層55と連結されている。各個別領域A3は、図7(a)に示した金属板30Aの個別領域A1及び図11(a)に示した金属板40Aの個別領域A2に対応して形成されている。なお、各個別領域A3内の構造体は、製造工程の途中において一点鎖線で示した切断線に沿って切断される。このため、各個別領域A3において一点鎖線で囲まれた領域よりも外側の部分、つまりセクションバー56は、最終的に廃棄される部分である。図12(a)では、図面の簡略化のために、図中左上の1つの個別領域A3内のみに一点鎖線で切断線を示している。なお、図12(a)は、図12(b)に示した構造体を上方から視た平面図である。
本例では、図12(b)に示すように、放熱板52は上面側から薄化されている。開口部50Xの形成及び放熱板52の薄化は、図8(a)~図8(c)に示した工程と同様の工程によって実施することができる。
続いて、図13(a)に示す工程では、金属板50Aの上面に、導電性を有する接合材81を形成する。接合材81は、例えば、電極51の上面のうち金属板40A(具体的には、配線41の本体部42の下面)との接合面に形成される。また、接合材81は、給電層55(図12(a)参照)の上面にも形成される。なお、接合材81は、金属板40A側に形成するようにしてもよい。また、金属板40Aの上面に、導電性を有する接合材80を形成する。接合材80は、例えば、金属板40Aの上面のうち金属板30A(具体的には、配線31及びセクションバー36の下面)と接合される上面、つまり配線41及びセクションバー46の上面に形成される。また、接合材80は、給電層45(図11(a)参照)の上面にも形成される。なお、接合材80は、金属板30A側に形成するようにしてもよい。例えば、はんだペーストのディスペンサによる塗布や転写印刷により、金属板40A,50Aの上面に接合材80,81を形成することができる。また、接合材80,81は、例えば、接合材80,81となる液状樹脂やペースト状樹脂をディスペンサ等により金属板40A,50Aの上面に塗布することにより形成することもできる。
また、放熱板52の上面に、接着層82を形成する。接着層82は、例えば、放熱板52の上面全面を被覆するように形成される。なお、接着層82は、電子部品60の背面に形成するようにしてもよい。例えば、はんだペーストのディスペンサによる塗布や転写印刷により、放熱板52の上面に接着層82を形成することができる。また、接着層82は、例えば、接着層82となる液状樹脂やペースト状樹脂をディスペンサ等により放熱板52の上面に塗布することにより形成することもできる。また、接着層82は、シート状の接着剤を放熱板52の上面に貼着することにより形成することもできる。
次いで、金属板50Aの上方に、金属板40Aと、電子部品60が実装された金属板30Aとを順に配置する。このとき、個別領域A1,A2,A3が互いに平面視で重なるように、金属板30A,40A,50Aを配置する。すなわち、個別領域A1,A2,A3が上下に整列するように、金属板30A,40A,50Aを配置する。具体的には、金属板30Aの配線31と金属板40Aの配線41とが対向し、配線41と電極51とが対向し、電子部品60と放熱板52とが対向するように、金属板30A,40A,50Aを配置する。また、図示は省略するが、給電層35,45,55がそれぞれ上下に整列するように、金属板30A,40A,50Aを配置する。
次に、図13(b)に示す工程では、金属板50Aの上面に形成された接合材81に金属板40Aの下面を接触させ、金属板40Aの上面に形成された接合材80に金属板30Aの下面を接触させ、放熱板52の上面に形成された接着層82に電子部品60の背面を接触させる。続いて、接合材80,81及び接着層82を加熱することにより、金属板30Aと金属板40Aと金属板50Aとを接合材80,81を介して接合し、電子部品60と放熱板52とを接着層82を介して接合する。これにより、金属板50Aの上面に金属板40Aが積層され、その金属板40Aの上面に金属板30Aが積層される。このように、本工程では、金属板30Aと金属板40Aと金属板50Aとが一括して積層される。
次に、図14(a)に示す工程では、金属板50Aの下面にテープ130を接着する。例えば、テープ130の粘着剤(図示略)が塗布されている側の面を金属板50Aの下面に貼り付ける。例えば、金属板50Aの下面にシート状のテープ130を熱圧着によりラミネートする。ここで、テープ130の材料としては、例えば、耐薬品性や耐熱性に優れた材料を用いることができる。テープ130の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂やポリエステル樹脂を用いることができる。また、テープ130の粘着剤としては、後工程のモールディングによって形成される絶縁層70(図1参照)から容易に剥離することのできる材料を用いることができる。このような粘着剤の材料としては、例えば、シリコーン系の粘着材料を用いることができる。
続いて、図14(b)に示す工程では、テープ130の上面に、金属板30A,40A,50A及び電子部品60を封止する絶縁層70を形成する。例えば、テープ130の上面に、開口部30X,40X,50X及び凹部30Y,40Yを充填し、金属板30Aの上面を被覆し、電子部品60を全体的に被覆する絶縁層70を形成する。絶縁層70は、例えば、樹脂モールド成形法により形成することができる。例えば、絶縁層70の材料として熱硬化性を有したモールド樹脂を用いる場合には、図14(a)に示した構造体を金型内に収容し、その金型内に、圧力(例えば、5~10MPa)を印加して流動化したモールド樹脂を導入する。その後、モールド樹脂を180℃程度の温度で加熱して硬化させることにより、絶縁層70を形成する。本工程の封止処理中において、テープ130は、モールド樹脂の金属板50Aの下面への漏れ出し(「モールドフラッシュ」ともいう。)を抑制する役割を果たす。なお、モールド樹脂を充填する方法としては、例えば、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法やインジェクションモールド法などの方法を用いることができる。
そして、所要の封止処理を終えると、絶縁層70で覆われた構造体を上記金型から取り出す。その後、テープ130を金属板50A及び絶縁層70から除去(剥離)する。例えば、金属板50A及び絶縁層70からテープ130を機械的に剥離する。これにより、図15(a)に示すように、金属板50Aの下面と絶縁層70の下面とが外部に露出される。このとき、テープ130の上面に接していた金属板50Aの下面と絶縁層70の下面とは略面一に形成されている。なお、この段階では、金属板50Aの下面側に、剥離したテープ130の粘着剤の一部等が残存している可能性がある。そこで、その残存している可能性のある粘着剤を、例えば、アッシング(酸素プラズマを用いたドライエッチング)で除去するようにしてもよい。
次に、図15(b)に示す工程では、図15(a)に示した構造体を厚さ方向の中途位置までハーフカット(研磨)し、溝部50Yを形成する。本例のハーフカットでは、金属板50Aのセクションバー56(図15(a)参照)を除去し、金属板50Aを厚さ方向に貫通する溝部50Yを形成する。これにより、電極51の外側面51Aが外部に露出されるとともに、配線41の本体部42の側面42Aを被覆する部分の絶縁層70の下面の一部が外部に露出される。溝部50Yは、例えば、金属板30A,40Aにおける切断領域(一点鎖線参照)よりも幅が広く形成される。また、溝部50Yの内側面は、配線41の本体部42の側面42Aよりも個別領域A1,A2の外周縁側に形成されている。このため、仮に溝部50Yが設計値よりも深く形成された場合であっても、本体部42の側面42Aが研磨されることを好適に抑制できる。溝部50Yの形成は、例えば、ダイシングブレードやスライサーを用いて行うことができる。なお、本工程により、電極51と放熱板52及び給電層55(図12(a)参照)とが分離される。
続いて、図16(a)に示す工程では、金属板30Aの上面が外部に露出されるように、絶縁層70の上面を研磨する。例えば、金属板30Aの上面と絶縁層70の上面とが面一になるように、絶縁層70の上面を研磨する。絶縁層70の研磨には、バフ研磨やブラスト処理が用いられる。なお、モールドフラッシュ等によって金属板50Aの下面を覆う絶縁層70が形成されている場合には、絶縁層70の下面も同様に研磨するようにしてもよい。
次いで、図16(b)に示す工程では、絶縁層70から露出された金属板30Aの上面に金属層91を形成するとともに、絶縁層70から露出された金属板50Aの側面及び下面に金属層92を形成する。金属層91,92は、例えば、金属板30A,40A,50Aを給電層に利用する電解めっき法により形成することができる。ここで、金属板30Aでは、セクションバー36によって配線31,34及び給電層35(図7(a)参照)が電気的に接続されている。また、金属板40Aでは、セクションバー46によって配線41及び給電層45(図11(a)参照)が電気的に接続されている。このとき、金属板50Aの電極51は、金属板40Aの配線41及び金属板30Aの配線31を通じて、金属板30Aと電気的に接続されている。また、金属板50Aの放熱板52は、金属板30A,40A,50Aにそれぞれ形成された給電層35(図7(a)参照)、給電層45(図11(a)参照)及び給電層55(図12(a)参照)を通じて、金属板30A,40Aと電気的に接続されている。このため、金属板30A,40A,50Aを給電層に利用する電解めっき法を施すことにより、電極51の外側面51A及び下面51Bと放熱板52の下面に金属層92を形成することができる。
次に、図17(a)に示す工程では、各個別領域A1の配線31,34の上面に電子部品100を実装する。例えば、各個別領域A1の配線31,34の上面に形成された金属層91上に、電子部品100を接合材105により実装する。
以上の製造工程により、各個別領域A1,A2に電子装置10に相当する構造体を製造することができる。
次いで、ダイシングソー等により、図中の一点鎖線で示す切断位置における絶縁層70、セクションバー36,46及び接合材80を切断し、個別の電子装置10に個片化される。このとき、本例の切断位置は、各個別領域A1,A2において、電極51の外側面51Aを被覆する金属層92の側面よりも外側の位置に設定されている。これにより、ダイシングソー等によって金属層92の表面が損傷することを好適に抑制できる。また、本工程により、図17(b)に示すように、切断面である、突出部33の外側面33Aと突出部43の外側面43Aと絶縁層70の外側面70Aとが略面一に形成される。
以上の製造工程により、複数の電子装置10を一括して製造することができる。なお、個片化後の電子装置10は、天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
(1)配線34と平面視で重なるように配線31の下面に実装された電子部品60と、配線31の下面と電気的に接続される電極51を有する金属板50と、配線31,34を有する金属板30と金属板50と電子部品60との間を充填する絶縁層70とを設けた。また、配線34の上面を絶縁層70から露出させるようにした。この構成によれば、電子部品60と平面視で重なる配線34の上面に、電子部品60とは別の電子部品100を実装することができる。これにより、金属板30の上下に複数の電子部品60,100を実装することができる。このため、リードフレーム上に複数の電子部品を横並びに実装する従来の電子装置に比べて、電子装置10の平面形状を小型化することができる。
(2)また、電子部品60と電子部品100とを、それら電子部品60,100の間に形成された配線31,34によって電気的に接続することができる。これにより、例えば、ワイヤボンディング等によって複数の電子部品を電気的に接続する場合に比べて、電子装置10を小型化することができる。また、ワイヤボンディング等によって複数の電子部品を電気的に接続する場合に比べて、電子部品60と電子部品100との間の配線長を短くすることができるため、電気的特性を向上させることができる。例えば、チップインダクタである電子部品100の直下に、半導体チップである電子部品60を配置することができるため、電子部品60と電子部品100との間の寄生インダクタンスを低減することができる。
(3)さらに、電子部品60が実装される配線31とは別に、その配線31の下面と電気的に接続される電極51を設けた。この構成によれば、電極51によっても、電子部品60,100で発生する熱を放熱させることができる。このため、配線31をそのまま電極として利用する場合に比べて、電子部品60,100で発生する熱を配線31及び電極51から効率良く放熱することができる。これにより、電子部品60,100の温度上昇を抑制することができる。
(4)配線31の下面に中継端子となる配線41の上面を接合し、配線41の下面に電極51の上面を接合するようにした。この構成によれば、配線41によっても、電子部品60,100で発生する熱を放熱させることができる。このため、配線31をそのまま電極として利用する場合に比べて、電子部品60,100で発生する熱を配線31及び電極51から効率良く放熱することができる。これにより、電子部品60,100の温度上昇を抑制することができる。
(5)また、中継端子となる配線41を設けたことにより、電子部品60の実装面である配線31の下面から電極51の下面までの厚さを厚く形成することができる。この構成によれば、電子部品60の厚さが厚くなった場合であっても、配線41の厚さを厚くすることによって、配線31の下面から電極51の下面までの厚さを、電子部品60を内蔵可能な厚さに容易に調整することができる。
(6)金属板50に放熱板52を設けるようにした。この放熱板52により電子部品60で発生する熱を効率良く放熱することができる。
(7)また、放熱板52を設けたことにより、電子部品60の上下両面に金属板30,50を配置することができる。このため、電子装置10を反りに強い構造とすることができる。したがって、電子装置10に反りが発生することを好適に抑制できる。
(8)突出部33の幅寸法を本体部32の幅寸法よりも短く設定し、突出部33を本体部32よりも薄く形成することで、突出部33の外側面33Aの面積を本体部32の側面32Aの面積よりも小さく形成した。これにより、電極51以外で絶縁層70から露出される金属板30の端面(つまり、突出部33の外側面33A)の面積を小さくすることができる。
(9)突出部43の幅寸法を本体部42の幅寸法よりも短く設定し、突出部43を本体部42よりも薄く形成することで、突出部43の外側面43Aの面積を本体部42の側面42Aの面積よりも小さく形成した。これにより、電極51以外で絶縁層70から露出される金属板40の端面(つまり、突出部43の外側面43A)の面積を小さくすることができる。
(10)金属板30と金属板40と金属板50とを個別に製造することが可能である。このため、金属板30,40,50の材料を個々に選択することができ、広い用途に対応することができる。
(他の実施形態)
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図18に示すように、放熱板52の下面を被覆する金属層92を省略してもよい。この場合には、金属板30の給電層35(図2参照)及び金属板40の給電層45(図4参照)を省略することができる。
・上記実施形態では、放熱板52を、電極51よりも薄く形成したが、これに限定されない。例えば、放熱板52を、電極51と同じ厚さに形成してもよい。
・図19に示すように、金属板50から放熱板52(図1参照)を省略してもよい。この場合には、金属板30の給電層35(図2参照)と金属板40の給電層45(図4参照)と金属板50の給電層55(図5参照)を省略することができる。
・図20に示すように、基板20から金属板40(図1参照)を省略してもよい。この場合には、電極51の上面が、配線31の下面に接合される。例えば、電極51の上面は、接合材80を介して配線31の下面に接合される。
・上記実施形態では、配線41の上面を、接合材80により配線31の下面に接合するようにしたが、接合方法はこれに限定されない。例えば、配線31と配線41とを拡散接合によって接合してもよい。ここで、拡散接合とは、接合する金属材料同士を密着させ、真空や不活性ガス等の雰囲気中で、加圧・加熱することで金属材料同士の接合面に生じる原子の拡散を利用して金属材料同士を原子レベルで接合する技術である。例えば、拡散接合は、配線31の下面に配線41を重ね合わせて、真空中で加熱及び加圧して接合を行う。例えば、配線31,41の材料として銅を用いる場合には、加熱温度を500~600℃程度とすることができ、圧力を0.005~0.015kN/mm程度とすることができる。なお、拡散接合によって接合された配線31と配線41とは、界面の無い状態で(すなわち、隙間が全く無い状態で)一体化され、配線41の上面と配線31の下面とが直接接合される。
・上記実施形態では、電極51の上面を、接合材81により配線41の下面に接合するようにしたが、接合方法はこれに限定されない。例えば、電極51と配線41とを拡散接合によって接合してもよい。なお、拡散接合によって接合された電極51と配線41とは、界面の無い状態で(すなわち、隙間が全く無い状態で)一体化され、電極51の上面と配線41の下面とが直接接合される。
・上記実施形態では、電極51の外側面51A及び下面51Bを連続して被覆するように金属層92を形成したが、これに限定されない。例えば、電極51の下面51Bのみを被覆するように金属層92を形成してもよい。
・上記実施形態では、突出部33を、本体部32よりも幅寸法を短く形成し、本体部32よりも薄く形成したが、これに限定されない。例えば、突出部33の幅寸法を、本体部32の幅寸法と同じになるように、又は本体部32の幅寸法よりも長くなるように形成してもよい。また、突出部33を本体部32と同じ厚さに形成してもよい。
・上記実施形態では、突出部43を、本体部42よりも幅寸法を短く形成し、本体部42よりも薄く形成したが、これに限定されない。例えば、突出部43の幅寸法を、本体部42の幅寸法と同じになるように、又は本体部42の幅寸法よりも長くなるように形成してもよい。また、突出部43を本体部42と同じ厚さに形成してもよい。
・上記実施形態では、金属層90,91,92を電解めっき法により形成するようにした。これに限らず、金属層90,91,92を無電解めっき法により形成するようにしてもよい。
・上記実施形態の基板20に内蔵する電子部品60の数は特に限定されない。例えば、金属板30の下面に2つ以上の電子部品60を実装するようにしてもよい。また、基板20に内蔵する電子部品は1種類に限らず、複数種類の電子部品を内蔵するようにしてもよい。
・上記実施形態の金属板30の上面に実装する電子部品100の数は特に限定されない。例えば、金属板30の上面に1つの電子部品100を実装するようにしてもよい。
・上記実施形態における電子部品60,100の実装の形態は、様々に変形・変更することが可能である。電子部品60,100の実装の形態としては、例えば、フリップチップ実装、ワイヤボンディング実装、はんだ実装又はこれらを組み合わせた形態が挙げられる。
・上記実施形態の電子装置10において、金属板30の上面に実装される電子部品100を、モールド樹脂等により樹脂封止するようにしてもよい。すなわち、基板20の上面に、電子部品100を封止する封止樹脂を形成するようにしてもよい。
・上記実施形態における基板20の構造は特に限定されない。例えば、上記実施形態では、3層の金属板30,40,50を積層するようにしたが、4層以上の金属板を積層するようにしてもよい。また、配線31,34,41及び電極51の配置や平面形状などは様々に変形・変更することが可能である。
・上記実施形態では、図13(a)及び図13(b)に示した工程において、金属板30Aと金属板40Aと金属板50Aとを一括して積層するようにした。これに限らず、例えば、金属板30Aと金属板40Aと金属板50Aとを個別に積層するようにしてもよい。この場合には、例えば、まず、配線31の下面に配線41の上面を接合して、金属板30Aの下面に金属板40Aを積層する。その後、配線41の下面に電極51の上面を接合して、金属板40Aの下面に金属板50Aを積層する。
・上記実施形態では、多数個取りの製造方法に具体化したが、単数個取り(一個取り)の製造方法に具体化してもよい。
10 電子装置
20 基板
20X 段差部
30 金属板(第1金属板)
31 配線(第1配線)
32 本体部
32A 側面(一側面)
33 突出部
33A 外側面
34 配線(第2配線)
40 金属板(第3金属板)
41 配線(中継端子)
50 金属板(第2金属板)
51 電極
52 放熱板
60 電子部品
70 絶縁層
90,91,92 金属層
100,101,102 電子部品

Claims (10)

  1. 第1配線及び第2配線を有する第1金属板と、
    前記第2配線と平面視で重なるように、前記第1配線の下面に実装された電子部品と、
    前記第1配線の下面と電気的に接続された電極を有する第2金属板と、
    前記第1金属板と前記第2金属板と前記電子部品との間を充填し、前記電子部品を被覆する絶縁層と、を有し、
    前記第2配線は、前記第1配線よりも前記絶縁層の内周側に設けられており、
    前記第2配線の上面は、前記絶縁層から露出されている電子装置。
  2. 前記第1配線の下面に接合された中継端子を有する第3金属板を更に有し、
    前記電極は、前記中継端子の下面に接合されている請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記電極の側面のうち前記電子装置の外周縁側に位置する外側面と前記電極の下面とは、前記絶縁層から露出されており、
    前記電極の前記外側面と前記電極の下面とを連続して被覆する金属層を更に有する請求項1又は2に記載の電子装置。
  4. 前記電極の前記外側面は、前記絶縁層の外側面よりも前記電子装置の内周側に後退した位置に形成されており、
    前記電極の前記外側面と前記絶縁層の外側面とによって段差部が形成されている請求項3に記載の電子装置。
  5. 前記第2金属板は、前記電極と離間して形成され、前記電子部品と熱的に接続される放熱板を更に有する請求項1~4のいずれか一項に記載の電子装置。
  6. 前記放熱板の下面は、前記絶縁層から露出されており、
    前記放熱板の下面を被覆する金属層を更に有する請求項5に記載の電子装置。
  7. 前記第1配線は、本体部と、前記本体部の一側面から前記電子装置の外周縁側に向かって突出する突出部とを有し、
    前記突出部は、前記本体部よりも幅寸法が短く形成され、且つ前記本体部よりも薄く形成されており、
    前記突出部の側面のうち前記電子装置の外周縁側に位置する外側面が前記絶縁層の外側面から露出されている請求項1~6のいずれか一項に記載の電子装置。
  8. 前記第2配線の上面を被覆する金属層と、
    前記第2配線の上面に形成された前記金属層に実装された電子部品と、を更に有する請求項1~7のいずれか一項に記載の電子装置。
  9. 金属板をプレス加工又はエッチング加工し、第1配線及び第2配線を有する第1金属板を形成する工程と、
    金属板をプレス加工又はエッチング加工し、電極を有する第2金属板を形成する工程と、
    金属板をプレス加工又はエッチング加工し、中継端子を有する第3金属板を形成する工程と、
    前記第2配線と平面視で重なるように、前記第1配線の下面に電子部品を実装する工程と、
    前記第1配線の下面に前記中継端子を接合し、前記第1金属板の下面に前記第3金属板を積層する工程と、
    前記中継端子の下面に前記電極を接合し、前記第3金属板の下面に前記第2金属板を積層する工程と、
    前記第1金属板と前記第2金属板と前記第3金属板と前記電子部品との間を充填し、前記電子部品を被覆するとともに、前記第2配線の上面を露出する絶縁層を形成する工程と、を有し、
    前記第2配線は、前記第1配線よりも前記絶縁層の内周側に設けられる電子装置の製造方法。
  10. 金属板をプレス加工又はエッチング加工し、第1配線及び第2配線を有する第1金属板を形成する工程と、
    金属板をプレス加工又はエッチング加工し、電極を有する第2金属板を形成する工程と、
    前記第2配線と平面視で重なるように、前記第1配線の下面に電子部品を実装する工程と、
    前記第1配線の下面に前記電極を接合し、前記第1金属板の下面に前記第2金属板を積層する工程と、
    前記第1金属板と前記第2金属板と前記電子部品との間を充填し、前記電子部品を被覆するとともに、前記第2配線の上面を露出する絶縁層を形成する工程と、を有し、
    前記第2配線は、前記第1配線よりも前記絶縁層の内周側に設けられる電子装置の製造方法。
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