JP6301738B2 - Electronic device mounting package and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、電子素子、例えばCCD(Charge Coupled Device)型またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型等の撮像素子が搭載される電子素子搭
載用パッケージおよび電子装置に関する。
The present invention relates to an electronic device mounting package and an electronic device in which an electronic device, for example, a charge coupled device (CCD) type or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type imaging device is mounted.
従来からCCD型またはCMOS型等の撮像素子をパッケージに搭載した電子装置が知られている。このような電子装置として、電子素子がパッケージに実装され、パッケージがフレキシブル基板に搭載されて、電子素子がコネクタを介してプリント基板等に電気的に接続されているものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic device in which an image sensor such as a CCD type or a CMOS type is mounted on a package is known. As such an electronic device, an electronic device is mounted on a package, the package is mounted on a flexible substrate, and the electronic device is electrically connected to a printed circuit board or the like via a connector.
近年の高精細な画像や動画への要求の高まりから、電子素子の負荷が大きくなっており、電子素子から発する熱が大きいものとなっている。電子素子から発する熱が外部へ充分に放散されないと、熱によって電子素子から出力される信号の電気特性が低下したり、熱によって電子素子がパッケージから剥がれて正常な撮像が出来なくなることが懸念される。 Due to the recent increase in demand for high-definition images and moving images, the load on the electronic elements is increasing, and the heat generated from the electronic elements is large. If the heat generated from the electronic element is not sufficiently dissipated to the outside, the electrical characteristics of the signal output from the electronic element may be degraded by heat, or the electronic element may be peeled off from the package by the heat and normal imaging cannot be performed. The
本発明の一つの態様による電子素子搭載用パッケージは、ベースとなる金属板と、絶縁体を有する絶縁基体と、前記金属板と前記絶縁基体に挟まれており、搭載される電子素子に電気的に接続される配線導体を有しているフレキシブル基板とを備えており、前記金属板は厚み方向に貫通する孔を有しており、前記金属板の前記孔は前記金属板の下面側より上面側が大きい。
An electronic element mounting package according to an aspect of the present invention includes a metal plate serving as a base, an insulating base having an insulator, and the metal plate and the insulating base between which the electronic element is mounted. A flexible substrate having a wiring conductor connected to the metal plate, wherein the metal plate has a hole penetrating in the thickness direction, and the hole of the metal plate is an upper surface from a lower surface side of the metal plate. The side is big .
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の電子素子搭載用パッケージと、該電子素子搭載用パッケージに実装されており、前記配線導体に電気的に接続された電子素子を備えていることを特徴とするものである。 According to another aspect of the present invention, an electronic device includes an electronic element mounting package having the above-described configuration, and an electronic element mounted on the electronic element mounting package and electrically connected to the wiring conductor. It is characterized by that.
本発明の一つの態様による電子素子搭載用パッケージは、ベースとなる金属板と、絶縁体を有する絶縁基体と、金属板と絶縁基体に挟まれており、搭載される電子素子に電気的に接続される配線導体を有しているフレキシブル基板とを備えており、金属板は厚み方向に貫通する孔を有しており、金属板の孔は金属板の下面側より上面側が大きいことから、搭載される電子素子が動作した際に発生する熱を、ベースとなる金属板を介して外部へ効率的に放散することが可能となり、また、金属板とフレキシブル基板との熱膨張差による熱応力を孔により緩和することが可能となり、熱応力によるパッケージの反りを抑えることが可能となり、電子素子が安定して動作可能なものとすることができる。 An electronic device mounting package according to one aspect of the present invention is sandwiched between a metal plate as a base, an insulating base having an insulator, and the metal plate and the insulating base, and is electrically connected to the electronic device to be mounted. The metal plate has a hole penetrating in the thickness direction, and the hole of the metal plate is larger on the upper surface side than the lower surface side of the metal plate. It is possible to efficiently dissipate the heat generated when the electronic element is operated to the outside through the base metal plate, and to reduce the thermal stress due to the difference in thermal expansion between the metal plate and the flexible substrate. It becomes possible to relax by the holes, it is possible to suppress the warpage of the package due to thermal stress, and the electronic element can be operated stably.
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の電子素子搭載用パッケージを備えていることによって、電子素子が安定して動作可能なものとすることができる。 According to another aspect of the present invention, the electronic device includes the electronic device mounting package having the above-described configuration, whereby the electronic device can operate stably.
本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示されているように、本発明の実施形態における電子装置1は、電子素子搭載用パッケージと、電子素子搭載用パッケージに実装された電子素子8とを含んでいる。電子装置1は、例えば電子モジュールを構成するプリント基板上に接合材を用いて接続される。 As shown in FIG. 1, an electronic device 1 according to an embodiment of the present invention includes an electronic element mounting package and an electronic element 8 mounted on the electronic element mounting package. For example, the electronic device 1 is connected to a printed circuit board constituting an electronic module using a bonding material.
電子素子搭載用パッケージは、ベースとなる金属板5と、絶縁基体2と、フレキシブル基板3とを含んでいる。 The electronic element mounting package includes a metal plate 5 serving as a base, an insulating base 2, and a flexible substrate 3.
絶縁基体2は、互いに積層された複数の絶縁層(絶縁体ともいう)2a〜2cから成る。絶縁層2a〜2cは、例えば、酸化アルミニウム質焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体,ムライト質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいは、ポリイミド,エポキシ樹脂,フッ素樹脂,ポリノルボルネンまたはベンゾシクロブテン等の有機樹脂材料、あるいはセラミック材料の粉末を有機樹脂材料中に分散して成る複合絶縁材料等の電気絶縁材料から成るものである。絶縁基体2は、例えばセラミックグリーンシート積層法またはアディティブ法等の基板形成手段によって形成される。 The insulating base 2 is composed of a plurality of insulating layers (also referred to as insulators) 2a to 2c stacked on each other. The insulating layers 2a to 2c are made of, for example, a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, a mullite sintered body, or a glass ceramic, Alternatively, it is made of an organic insulating material such as an organic resin material such as polyimide, epoxy resin, fluororesin, polynorbornene or benzocyclobutene, or a composite insulating material in which a ceramic material powder is dispersed in an organic resin material. . The insulating base 2 is formed by a substrate forming means such as a ceramic green sheet lamination method or an additive method.
絶縁基体2が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まず、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化カルシウムまたは酸化マグネシウム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状となし、これをドクターブレード法等のシート形成方法によってシート状となすことによって絶縁層2a〜2cとなるセラミックグリーンシートを得る。このセラミックグリーンシートを適当な大きさに切断して、上下に積層して積層体を作製し、この積層体を還元雰囲気中で約1,600℃の温度で焼成するこ
とによって複数の絶縁層2a〜2cが積層された絶縁基体2が製作される。
If the insulating substrate 2 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, first, an appropriate organic binder and solvent are added to and mixed with the raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, calcium oxide or magnesium oxide, and the slurry is mixed. The ceramic green sheet used as the insulating layers 2a-2c is obtained by making this into a sheet form by a sheet forming method such as a doctor blade method. This ceramic green sheet is cut into an appropriate size, and laminated to prepare a laminated body. The laminated body is fired at a temperature of about 1,600 ° C. in a reducing atmosphere to thereby form a plurality of insulating layers 2a to 2c. The insulating base 2 laminated with is manufactured.
絶縁基体2には配線導体が設けられている。配線としては、例えば、絶縁基体2の上面には電子素子と電気的に接続される接続電極が設けられ、絶縁基体2の下面にはフレキシブル基板3の配線導体4と接続される端子電極が設けられ、絶縁基体2の内部には接続電極と端子電極とを電気的に接続する、貫通導体を含む内部配線が設けられている。絶縁基体2が、例えばセラミック材料から成る場合であれば、配線は、例えばタングステン(W),モリブデン(Mo),モリブデン−マンガン(Mo−Mn),銅(Cu),銀(Ag)または銀−パラジウム(Ag−Pd)等の金属材料を用いることができる。上記した絶縁基体2を作製する工程において、タングステン(W),モリブデン(Mo),モリブデン−マンガン(Mo−Mn),銅(Cu),銀(Ag)または銀−パラジウム(Ag−Pd)等の粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒等を添加混合して得た導体ペーストを、絶縁基体2となるセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法によって所定のパターンに印刷塗布して、絶縁基体2となるセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基体2の所定位置に被着形成される。配線が貫通導体である場合は、金型
やパンチングによる打ち抜き加工やレーザー加工によってグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に印刷法によって配線用の導体ペーストを充填しておくことによって形成される。
The insulating base 2 is provided with a wiring conductor. As the wiring, for example, a connection electrode that is electrically connected to the electronic element is provided on the upper surface of the insulating substrate 2, and a terminal electrode that is connected to the wiring conductor 4 of the flexible substrate 3 is provided on the lower surface of the insulating substrate 2. Inside the insulating base 2, an internal wiring including a through conductor is provided for electrically connecting the connection electrode and the terminal electrode. If the insulating base 2 is made of, for example, a ceramic material, the wiring is made of, for example, tungsten (W), molybdenum (Mo), molybdenum-manganese (Mo-Mn), copper (Cu), silver (Ag), or silver- A metal material such as palladium (Ag—Pd) can be used. In the step of manufacturing the insulating base 2 described above, tungsten (W), molybdenum (Mo), molybdenum-manganese (Mo-Mn), copper (Cu), silver (Ag), silver-palladium (Ag-Pd), or the like. A conductive paste obtained by adding and mixing an appropriate organic binder and solvent to the powder is preliminarily printed and applied in a predetermined pattern on a ceramic green sheet to be an insulating substrate 2 by a screen printing method. By baking at the same time as the sheet, the insulating base 2 is deposited on a predetermined position. When the wiring is a through conductor, it is formed by forming a through hole in the green sheet by punching by a die or punching or laser processing, and filling this through hole with a conductor paste for wiring by a printing method Is done.
絶縁基体2が、例えばエポキシ樹脂から成る場合であれば、まず、ガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させて成るガラスエポキシ樹脂から成る基板を最下層の絶縁層2cとし、その上面に液状の熱硬化性または感光性のエポキシ樹脂前駆体をスピンコート法もしくはカーテンコート法等により被着させ、これを加熱あるいは紫外線等の光を照射することで硬化処理することによって絶縁層2bを形成する。さらにこの上に必要な層数に応じて繰り返し絶縁層を形成することで複数の絶縁層2a〜2cを形成される。 If the insulating substrate 2 is made of, for example, an epoxy resin, first, a substrate made of glass epoxy resin obtained by impregnating a glass fiber woven cloth with the epoxy resin is used as the lowermost insulating layer 2c, and a liquid is formed on the upper surface thereof. The insulating layer 2b is formed by applying a thermosetting or photosensitive epoxy resin precursor by spin coating or curtain coating, and curing it by heating or irradiating light such as ultraviolet rays. . Furthermore, a plurality of insulating layers 2a to 2c are formed by repeatedly forming an insulating layer on this according to the required number of layers.
絶縁基体2が有機樹脂材料から成る場合であれば、配線は、上記のように形成する絶縁層と、銅層を無電解めっき法または蒸着法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用することによって作製される。例えば、感光性樹脂を用いて貫通孔を有する絶縁層を形成し、絶縁層上に所定パターン形状のマスクを形成して、スパッタリング法,真空蒸着法またはメッキ法によって貫通孔内および絶縁層の表面に所定形状の金属薄膜を形成すればよい。または、マスクを形成せずに絶縁層の上面の全面に金属薄膜を形成した後に、所定形状のマスクを形成して不要な部分をエッチングによって除去する方法で形成してもよい。あるいは、例えば銅から成る金属箔を所定形状に加工して絶縁層上に転写することで配線導体および電極を形成してもよい。 If the insulating substrate 2 is made of an organic resin material, the wiring adopts the insulating layer formed as described above and the copper layer using a thin film forming technique such as an electroless plating method or an evaporation method, and a photolithography technique. It is produced by. For example, an insulating layer having a through hole is formed using a photosensitive resin, a mask having a predetermined pattern shape is formed on the insulating layer, and the inside of the through hole and the surface of the insulating layer are formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or a plating method. A metal thin film having a predetermined shape may be formed on the substrate. Alternatively, after forming a metal thin film on the entire upper surface of the insulating layer without forming a mask, a mask having a predetermined shape may be formed and unnecessary portions may be removed by etching. Or you may form a wiring conductor and an electrode by processing the metal foil which consists of copper, for example in a predetermined shape, and transcribe | transferring on an insulating layer.
図1に示された例において、電子素子8とフレキシブル基板3上に形成されている電極7とは、絶縁基体2に形成された貫通導体を含む配線を介して接続されている。電極7は、フレキシブル基板3の貫通導体を介して配線導体4と接続されている。なお、絶縁基体2として枠状のものを用い、電子素子8を絶縁基体2の枠内に露出したフレキシブル基板3上に実装するようにしてもよい。 In the example shown in FIG. 1, the electronic element 8 and the electrode 7 formed on the flexible substrate 3 are connected via a wiring including a through conductor formed on the insulating base 2. The electrode 7 is connected to the wiring conductor 4 through the through conductor of the flexible substrate 3. Note that a frame-shaped insulating substrate 2 may be used, and the electronic element 8 may be mounted on the flexible substrate 3 exposed in the frame of the insulating substrate 2.
フレキシブル基板3は、金属板5と絶縁基体2に挟まれており、搭載された電子素子8に電気的に接続される配線導体4を有している。具体的には、例えば、絶縁層と、配線導体4と、フレキシブル基板3の内部の図示されていない接着層と、カバー層とを含んでいる。絶縁層が、例えばポリイミド層から成る場合であれば、フィルム状のベースとなる絶縁層の上下に接着層を介して銅箔を圧着した後に、エッチング処理にて配線導体4を形成し、さらにこの上にカバー層を積層することでフレキシブル基板3を形成することができる。 The flexible substrate 3 is sandwiched between the metal plate 5 and the insulating base 2 and has a wiring conductor 4 that is electrically connected to the mounted electronic element 8. Specifically, for example, an insulating layer, a wiring conductor 4, an adhesive layer (not shown) inside the flexible substrate 3, and a cover layer are included. If the insulating layer is made of, for example, a polyimide layer, a copper foil is pressure-bonded on the upper and lower sides of the insulating layer to be a film-like base via an adhesive layer, and then a wiring conductor 4 is formed by etching treatment. The flexible substrate 3 can be formed by laminating a cover layer thereon.
配線導体4は、信号用の配線導体とグランド用の配線導体で伝送線路を形成しており、信号用の配線導体の配線幅や配線厚、または信号用の配線導体とグランド用の配線導体間の距離、あるいは絶縁層やカバー層の厚みを設定することによって、特性インピーダンスを任意の値(一般的には、シングル配線であれば50Ω、差動配線であれば100Ω)に設定
することができる。特性インピーダンスが整合された信号伝送路によって、信号の伝送特性が向上された電子装置1を実現することが可能となる。伝送送路は、高周波信号を伝送するのに適した構造であればよく、例えば、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、コプレナー線路、または2つの平行な線路導体からなる差動線路構造としてもよい。
The wiring conductor 4 forms a transmission line with a signal wiring conductor and a ground wiring conductor, and the wiring width and thickness of the signal wiring conductor or between the signal wiring conductor and the ground wiring conductor. The characteristic impedance can be set to an arbitrary value (generally, 50Ω for single wiring and 100Ω for differential wiring) by setting the distance or the thickness of the insulating layer or cover layer . It is possible to realize the electronic apparatus 1 with improved signal transmission characteristics by means of the signal transmission path in which the characteristic impedance is matched. The transmission line may be a structure suitable for transmitting a high-frequency signal, and may be, for example, a microstrip line, a strip line, a coplanar line, or a differential line structure including two parallel line conductors.
フレキシブル基板3に形成されている配線導体4および電極7は、例えば銅(Cu),銀(Ag),ニッケル(Ni),クロム(Cr),チタン(Ti),金(Au),ニオブ(Nb)またはそれらの合金等の金属材料から成る薄膜等で形成することができる。 The wiring conductor 4 and the electrode 7 formed on the flexible substrate 3 are, for example, copper (Cu), silver (Ag), nickel (Ni), chromium (Cr), titanium (Ti), gold (Au), niobium (Nb Or a thin film made of a metal material such as an alloy thereof.
図1において、フレキシブル基板3の下面には金属板5が設けられており、金属板5には厚み方向に貫通する孔6が形成されている、すなわち金属板5が厚み方向に貫通する孔
6を有しているものとなっている。このようにフレキシブル基板3の下面に金属板5が設けられていることによって、搭載された電子素子8が動作した際に発生する熱を、金属板5を介して外部へ効率的に放散することが可能となる。また、フレキシブル基板3の下面には金属板5が設けられており、金属板5が厚み方向に貫通する孔6を有してることによって、金属板5とフレキシブル基板3との熱膨張差による熱応力を孔6により緩和することが可能となり、熱応力によるパッケージの反りを抑えることが可能となる。これらのことから、電子素子が安定して動作可能なものとすることができる。
In FIG. 1, a metal plate 5 is provided on the lower surface of the flexible substrate 3, and a hole 6 that penetrates in the thickness direction is formed in the metal plate 5, that is, a hole 6 through which the metal plate 5 penetrates in the thickness direction. It has become. Thus, by providing the metal plate 5 on the lower surface of the flexible substrate 3, heat generated when the mounted electronic element 8 operates can be efficiently dissipated to the outside through the metal plate 5. Is possible. Further, a metal plate 5 is provided on the lower surface of the flexible substrate 3, and the metal plate 5 has a hole 6 that penetrates in the thickness direction, so that heat due to a difference in thermal expansion between the metal plate 5 and the flexible substrate 3 can be obtained. The stress can be relaxed by the holes 6, and the warpage of the package due to the thermal stress can be suppressed. Therefore, the electronic element can be stably operated.
また、金属板5の孔6は、平面透視で配線導体4と重なる位置に設けられていることが好ましい。フレキシブル基板3において、金属板5と絶縁基体2に挟まれている部分と金属板5と絶縁基体2に挟まれていない部分において配線導体4の特性インピーダンスが異なるという場合がある。具体的には、金属板5と絶縁基体2に挟まれている部分においては、フレキシブル基板3の配線導体4に導体である金属板5が近接しているため、インピーダンスが低下してしまう。配線導体4と重なる位置に金属板5が厚み方向に貫通する孔6を有していることから、配線導体4における孔6と重なる部分のインピーダンスを重ならない部分のインピーダンスより高めることができる。よって、金属板5と絶縁基体2に挟まれている部分のフレキシブル基板3の配線導体4の特性インピーダンスを高くすることができるため、金属板5と絶縁基体2に挟まれている部分の特性インピーダンスを金属板4と絶縁基体に挟まれていない部分のインピーダンスに近づけることができる。その結果として、高速の信号を伝送する際にも安定した動作を確保することができる。 Moreover, it is preferable that the hole 6 of the metal plate 5 is provided at a position overlapping the wiring conductor 4 in a plan view. In the flexible substrate 3, the characteristic impedance of the wiring conductor 4 may be different between a portion sandwiched between the metal plate 5 and the insulating base 2 and a portion not sandwiched between the metal plate 5 and the insulating base 2. Specifically, in the portion sandwiched between the metal plate 5 and the insulating base 2, the metal plate 5 as a conductor is close to the wiring conductor 4 of the flexible substrate 3, so that the impedance is lowered. Since the metal plate 5 has the hole 6 penetrating in the thickness direction at a position overlapping the wiring conductor 4, the impedance of the portion overlapping the hole 6 in the wiring conductor 4 can be made higher than the impedance of the portion not overlapping. Therefore, since the characteristic impedance of the wiring conductor 4 of the flexible substrate 3 in the portion sandwiched between the metal plate 5 and the insulating substrate 2 can be increased, the characteristic impedance of the portion sandwiched between the metal plate 5 and the insulating substrate 2 can be increased. Can be brought close to the impedance of the portion not sandwiched between the metal plate 4 and the insulating substrate. As a result, stable operation can be ensured even when high-speed signals are transmitted.
厚み方向に貫通する孔6の大きさは、配線導体4の幅方向の長さを、配線導体4の配線幅の3倍以上とし、配線導体4の長さ方向の長さを、フレキシブル基板3を伝送される信号の波長の1/16よりも小さくすることで、配線導体4の特性インピーダンスを高めつつ、伝送される信号が厚み方向に貫通する孔6より漏洩することを防止できる。 The size of the hole 6 penetrating in the thickness direction is such that the length in the width direction of the wiring conductor 4 is at least three times the wiring width of the wiring conductor 4, and the length in the length direction of the wiring conductor 4 is set to the flexible substrate 3. Is made smaller than 1/16 of the wavelength of the transmitted signal, the characteristic impedance of the wiring conductor 4 can be increased, and the transmitted signal can be prevented from leaking from the hole 6 penetrating in the thickness direction.
なお、図2に示されるように、金属板5の厚み方向に貫通する孔6は、金属板5の下面側より上面側が大きいのが好ましい。金属板5の下面側より上面側が大きいと、電子素子8からの熱を平面方向に拡散させつつ、金属板5の下面方向へ伝えることができ、より効率的に外部に放散することが可能となり、好ましい。 As shown in FIG. 2, the hole 6 penetrating in the thickness direction of the metal plate 5 is preferably larger on the upper surface side than the lower surface side of the metal plate 5. When the upper surface side is larger than the lower surface side of the metal plate 5, heat from the electronic element 8 can be transmitted to the lower surface direction of the metal plate 5 while diffusing in the plane direction, and it can be more efficiently dissipated to the outside. ,preferable.
また、図2に示されるように、金属板5の孔6は上面から下面にかけて漸次大きくなっていると、金属板5と配線導体4との間の距離が暫次大きくなるため、配線導体4の特性インピーダンスの変化が緩やかなものとなり、特性インピーダンスの急激な変化による反射ノイズが発生するのを抑制することができる。厚み方向に貫通する孔6の上面側は、少なくとも下面側より金属板5の厚み分以上に大きくする、すなわち、金属板5の下面と孔6の内面との間の角度を45度以下とすることで、配線導体4の特性インピーダンスの急激な変化による反射ノイズの増加を抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 2, when the hole 6 of the metal plate 5 is gradually increased from the upper surface to the lower surface, the distance between the metal plate 5 and the wiring conductor 4 is temporarily increased. Thus, the change in the characteristic impedance is moderate, and the occurrence of reflection noise due to the abrupt change in the characteristic impedance can be suppressed. The upper surface side of the hole 6 penetrating in the thickness direction is at least larger than the thickness of the metal plate 5 than the lower surface side, that is, the angle between the lower surface of the metal plate 5 and the inner surface of the hole 6 is 45 degrees or less. Thus, an increase in reflection noise due to a sudden change in the characteristic impedance of the wiring conductor 4 can be suppressed.
ここで、図2に示された構造の具体例について説明すると、絶縁基体2の比誘電率が10.0であり、配線導体4の配線幅が50μm、配線導体4を伝送される信号の最大周波
数が5GHzである場合には、厚み方向に貫通する孔6のサイズは、配線導体4の配線幅の3倍である150μm以上、信号の波長の1/16である約1.2mm以下とすればよい。
Here, a specific example of the structure shown in FIG. 2 will be described. The relative permittivity of the insulating base 2 is 10.0, the wiring width of the wiring conductor 4 is 50 μm, and the maximum signal transmitted through the wiring conductor 4 is maximum. When the frequency is 5 GHz, the size of the hole 6 penetrating in the thickness direction is 150 μm or more which is three times the wiring width of the wiring conductor 4 and about 1.2 mm or less which is 1/16 of the signal wavelength. That's fine.
また、図3(a)に示されるように、金属板5の孔6は、平面透視で配線導体4と重なる位置にのみ設けられていると、配線導体4の特性インピーダンスを高めることができるとともに、金属板5の機械的強度を適度に保つことが可能となり、好ましい。なお、金属板5の孔6は、平面透視において孔6の中心が配線導体4の幅方向の中心と重なるように設けることで、配線導体4に対する特性インピーダンスの偏りをなくすことができるため
、良好な信号を伝送することができ、好ましい。
Further, as shown in FIG. 3A, when the hole 6 of the metal plate 5 is provided only at a position overlapping the wiring conductor 4 in a plan view, the characteristic impedance of the wiring conductor 4 can be increased. It is possible to keep the mechanical strength of the metal plate 5 moderately, which is preferable. Note that the hole 6 of the metal plate 5 is good because the center of the hole 6 overlaps the center of the wiring conductor 4 in the width direction when seen in a plan view, so that the bias of the characteristic impedance with respect to the wiring conductor 4 can be eliminated. Can transmit a simple signal.
また、図3(b)に示されるように、金属板5とフレキシブル基板3とが重なる領域において、配線導体4の配置に偏りがある場合は、配線導体4と重ならない位置にも孔6を設けて孔6の配置が偏らないようにすると、熱応力の分布に偏りが発生することがなくなり、パッケージの反りを抑えることができるので好ましい。例えば、図3の例では、金属板5の中心線cより右側だけに配線導体4が存在するが、中心線cの左側にも孔6を設けている。このとき、中心線cに対して対称となるように孔6を配置している。上下方向にも対称に配置しており、全体的に偏りなく孔6が配置されている。 Further, as shown in FIG. 3B, when the arrangement of the wiring conductor 4 is biased in the region where the metal plate 5 and the flexible substrate 3 overlap, the hole 6 is also formed at a position where the wiring conductor 4 does not overlap. It is preferable to provide the holes 6 so that the arrangement of the holes 6 is not biased, because the distribution of thermal stress does not occur and the warpage of the package can be suppressed. For example, in the example of FIG. 3, the wiring conductor 4 exists only on the right side of the center line c of the metal plate 5, but the hole 6 is also provided on the left side of the center line c. At this time, the holes 6 are arranged so as to be symmetric with respect to the center line c. The holes 6 are also arranged symmetrically in the vertical direction, and the holes 6 are arranged without any bias.
以下、図2に示された電子装置1(金属板5に貫通する孔6を有する電子素子搭載用パッケージ)と比較例の電子装置41(金属板45に孔6を有しない電子素子搭載用パッケージ)との伝送特性のシミュレーション結果について図5を参照して説明する。 Hereinafter, the electronic device 1 shown in FIG. 2 (electronic element mounting package having a hole 6 penetrating the metal plate 5) and the electronic device 41 of a comparative example (electronic element mounting package not having the hole 6 in the metal plate 45) ) And the transmission result simulation result will be described with reference to FIG.
図5は、電子素子搭載用パッケージの反射特性を示すグラフであり、横軸は周波数を、縦軸は反射量S11をデシベル表示にて示している。また、図5において、実線は本実施形
態の電子装置1の場合の特性を示し、破線は比較例の電子装置41の場合の特性を示している。
FIG. 5 is a graph showing the reflection characteristics of the electronic device mounting package, in which the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the reflection amount S11 in decibels. In FIG. 5, the solid line indicates the characteristic in the case of the electronic device 1 of the present embodiment, and the broken line indicates the characteristic in the case of the electronic device 41 of the comparative example.
本実施形態の電子素子搭載用パッケージのシミュレーションモデルでは、絶縁基体2は、誘電率が10.0、サイズが10mm角、厚みが250μmであり、フレキシブル基板3の厚みが107.5μm(配線層が18μm、絶縁層が25μm、接着層が52μm、カバー層が12.5μm)、配線導体4の配線幅が40μm、配線厚みが18μm、配線間距離が40μmの差動配線であり、金属板5のサイズが10mm角、厚みが50μmであり、貫通する孔6は、サイズが400μm角で、800μmピッチで配線導体4と重なるように形成されている。この場合、配線導体4の特性インピーダンスは、金属板5に貫通する孔6がない部分の特性インピーダンスと、貫通する孔6の部分の特性インピーダンスの平均である81.4Ωとなり、金属板5と絶縁基体2に挟まれていない部分のフレキシブル基板3の配線導体4の特性インピーダンス84.6Ωにより近づく。 In the simulation model of the electronic device mounting package of the present embodiment, the insulating substrate 2 has a dielectric constant of 10.0, a size of 10 mm square, a thickness of 250 μm, and a flexible substrate 3 having a thickness of 107.5 μm (the wiring layer is 18 μm, insulating layer 25 μm, adhesive layer 52 μm, cover layer 12.5 μm), wiring width of wiring conductor 4 is 40 μm, wiring thickness is 18 μm, and distance between wirings is 40 μm. The size is 10 mm square, the thickness is 50 μm, and the through holes 6 are 400 μm square in size and are formed so as to overlap the wiring conductor 4 at an 800 μm pitch. In this case, the characteristic impedance of the wiring conductor 4 is 81.4Ω, which is the average of the characteristic impedance of the portion where there is no hole 6 penetrating the metal plate 5 and the characteristic impedance of the portion of the hole 6 penetrating the metal plate 5. The characteristic impedance of the wiring conductor 4 of the flexible substrate 3 in a portion not sandwiched between the bases 2 is closer to 84.6Ω.
これに対して比較例の電子素子搭載用パッケージは、図4に示されているものであり、絶縁基体42のサイズが10mm角であり、貫通する孔6がない点以外は同様の構成である。この場合、配線導体44の特性インピーダンスは、80.0Ωとなる。 On the other hand, the electronic element mounting package of the comparative example is the same as that shown in FIG. 4 except that the size of the insulating base 42 is 10 mm square and there is no through hole 6. . In this case, the characteristic impedance of the wiring conductor 44 is 80.0Ω.
図5に示されているように、5GHzまでの反射特性において、比較例の電子装置41
においては、反射量の最大値が4.2GHzで−13.1dBに対して、本実施形態の配線基板においては、反射量の最大値が4.1GHzで−14.4dBとなっており改善されている。
As shown in FIG. 5, the electronic device 41 of the comparative example has a reflection characteristic up to 5 GHz.
The maximum reflection amount is -13.1 dB at 4.2 GHz, whereas the maximum reflection amount is -14.4 dB at 4.1 GHz in the wiring board of the present embodiment. ing.
このようなことから、図2に示された電子素子搭載用パッケージでは、金属板5と絶縁基体2に挟まれている部分のフレキシブル基板3の配線導体4の特性インピーダンスを効果的に高め、金属板5と絶縁基体2に挟まれていない部分のフレキシブル基板3の配線導体4の特性インピーダンスと整合を図れるため、反射特性を改善することができる。 Therefore, in the electronic device mounting package shown in FIG. 2, the characteristic impedance of the wiring conductor 4 of the flexible substrate 3 in the portion sandwiched between the metal plate 5 and the insulating base 2 is effectively increased, and the metal Since the impedance can be matched with the characteristic impedance of the wiring conductor 4 of the flexible substrate 3 in the portion not sandwiched between the plate 5 and the insulating base 2, the reflection characteristic can be improved.
本実施形態の電子素子搭載用パッケージによれば、ベースとなる金属板5と、絶縁体から成る絶縁基体2と、金属板5と絶縁基体2に挟まれており、搭載される電子素子8に電気的に接続される配線導体4を有しているフレキシブル基板3とを含んでおり、金属板5は厚み方向に貫通する孔6を有していることから、搭載される電子素子が動作した際に発生する熱を、ベースとなる金属板を介して外部へ効率的に放散することが可能となり、また、金属板5とフレキシブル基板3との熱膨張差による応力を孔6により緩和することが
可能となり、金属板5とフレキシブル基板3との熱膨張差よる応力に伴う反りを抑え、電子装置における断線等を抑制することが可能となり、電子素子が安定して動作可能なものとすることができる。
According to the electronic element mounting package of the present embodiment, the metal plate 5 as a base, the insulating base 2 made of an insulator, and the metal plate 5 and the insulating base 2 are sandwiched between the electronic element 8 to be mounted. And the flexible substrate 3 having the wiring conductor 4 to be electrically connected, and the metal plate 5 has the hole 6 penetrating in the thickness direction, so that the mounted electronic element is operated. It is possible to efficiently dissipate the heat generated at the time to the outside through the base metal plate, and to relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the metal plate 5 and the flexible substrate 3 through the holes 6. It is possible to suppress warping due to stress due to the difference in thermal expansion between the metal plate 5 and the flexible substrate 3, to suppress disconnection in the electronic device, and to allow the electronic element to operate stably. Can do.
本実施形態の電子装置によれば、上記構成の電子素子搭載用パッケージを有していることによって、電子素子が安定して動作可能なものとすることができる。 According to the electronic device of the present embodiment, the electronic element can be stably operated by having the electronic element mounting package having the above-described configuration.
1:電子装置
2:絶縁基体
3:フレキシブル基板
4:配線導体
5:金属板
6:孔
7:電極
8:電子素子
1: Electronic device 2: Insulating substrate 3: Flexible substrate 4: Wiring conductor 5: Metal plate 6: Hole 7: Electrode 8: Electronic element
Claims (3)
絶縁基体と、
前記金属板と前記絶縁基体に挟まれており、搭載される電子素子に電気的に接続される配線導体を有しているフレキシブル基板とを備えており、
前記金属板は厚み方向に貫通する孔を有しており、
前記金属板の前記孔は前記金属板の下面側より上面側が大きいことを特徴とする電子素子搭載用パッケージ。 A metal plate,
An insulating substrate;
A flexible substrate having a wiring conductor sandwiched between the metal plate and the insulating base and electrically connected to the mounted electronic element;
The metal plate has a hole penetrating in the thickness direction ,
The package for mounting an electronic device , wherein the hole of the metal plate has a larger upper surface side than a lower surface side of the metal plate .
該電子素子搭載用パッケージに実装されており、前記配線導体に電気的に接続された電子素子とを備えていることを特徴とする電子装置。 The electronic device mounting package according to claim 1 or 2 ,
An electronic device comprising: an electronic device mounted on the electronic device mounting package and electrically connected to the wiring conductor.
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