(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
前記回路基板とともに中空室を形成する導電性キャップと、
前記中空室内で前記回路基板に設けられた素子と、
前記導電性キャップと電気的に接続されたグランド電極と、
前記導電性キャップと前記回路基板との間に形成され、または前記導電性キャップに形成された隙間部と、
少なくとも前記隙間部を覆い、前記中空室を気密に封止する封止体と、を備え、
前記封止体は、前記導電性キャップと前記回路基板との接続部全体を覆っている、電子部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品であって、
前記隙間部は前記封止体が前記中空室内に入り込まない大きさである、電子部品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子部品であって、
前記グランド電極は、前記導電性キャップの外側の前記回路基板上に位置しており、前記導電性キャップの外側に設けられた導電性の接続材料によって前記導電性キャップと電気的に接続されている、電子部品。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の電子部品であって、
前記導電性キャップの上面は前記封止体から露出しており、
前記封止体は前記導電性キャップの上面よりも低い位置に設けられている、電位部品。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の電子部品であって、
前記回路基板の、前記素子が設けられた表面には、段差が形成されており、
前記導電性キャップは、前記回路基板の前記段差に応じた段差を有する形状となっている、電子部品。
【請求項６】
素子が設けられた回路基板と、前記回路基板とともに中空室を形成し、該中空室の内部と外部とを連通する隙間部を形成する導電性キャップと、を準備する工程と、
前記素子が前記中空室内に配置されるように前記導電性キャップを前記回路基板に配置する工程と、
前記導電性キャップをグランド電極に電気的に接続する工程と、
少なくとも前記隙間部を覆い、前記中空室を気密に封止する封止体を形成する工程と、を含み、
前記封止体が、前記導電性キャップと前記回路基板との接続部全体を覆うように形成される、電子部品の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電子部品の製造方法であって、
前記隙間部は前記封止体が前記中空室内に入り込まない大きさである、電子部品の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の電子部品の製造方法であって、
前記導電性キャップは、前記中空室の外側に前記グランド電極が位置するように前記回路基板上に配置され、
前記導電性キャップは、該導電性キャップの外側に導電性の接続材料を形成することによって前記グランド電極と電気的に接続される、電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板および導電性キャップに囲まれた中空室内に設けられた素子を備えた電子部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波通信機やレーダー装置など、高周波帯域で使用する通信機器が開発されている。これら通信機器で使用される電子部品では、高周波特性を十分に引き出すため、電子部品に搭載された半導体素子の周囲に、比誘電率の低い空気層を有する気密な中空室が形成される。
【０００３】
特許文献１は、有機材料で構成された基板と、基板上の素子搭載領域と、少なくとも素子搭載領域を覆う導電性キャップと、を備えた電子部品を開示している。この導電性キャップは、半田によって基板上の接地導体と固定されている。
【０００４】
特許文献２は、回路基板に搭載された半導体素子を含む回路構成部品を気密に封止する気密封止構造を開示している。気密封止構造としては、金属部分と樹脂部分とからなる封止キャップが用いられる。封止キャップの金属部分は、回路基板に設けられた接地された環状の導電性回路パターンに、半田若しくは溶接によって接続されている。
【０００５】
特許文献３は、実装基板に実装された電子部品を保護すると共に当該電子部品を含む空間を電磁気的にシールドするための電子部品保護用キャップを開示している。このキャップは、樹脂層と導電性を有する導電層とを含むフィルムから構成されている。導電層は、実装基板に設けられた接地用導体部に電気的に接続されている。
【０００６】
特許文献４は、メタルコア基板と、コアメタル層上に固定された角速度を検出するための半導体素子と、メタルコア基板の配線層に固定されたキャップと、を備えた角速度検出装置を開示している。半導体素子は、キャップとメタルコア基板とで形成される中空室内に配設されている。キャップは、メタルコア基板上の配線層に固定されている。メタルコア基板およびキャップは樹脂により封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−９７３１５号
【特許文献２】特開２０００−１７４１５１号
【特許文献３】特開２００２−２３１８４３号
【特許文献４】特開２０１１−１９１０７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜４に開示された導電性キャップは、例えば半田によって基板上に実装される。キャップを基板に実装する際、実装時の熱により導電性キャップの内側の空間（中空室）と外側の空間との間で圧力差が生じる。この圧力差により、半田が導電性キャップの外部に向けて飛び出すことがある。その結果、基板に設けられた導電性パターンと導電性キャップとの接続性が低下したり、中空室の気密性が低下したりすることがある。
【０００９】
本発明の目的は上記問題のいずれかを解決する電子部品を提供することにある。その目的の一例は、基板に設けられた導電性パターンと導電性キャップとの接続性を向上させること、および／または中空室内の気密性を向上させることができる電子部品またはその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
電子部品は、回路基板と、回路基板とともに中空室を形成する導電性キャップと、中空室内で回路基板に設けられた素子と、導電性キャップと電気的に接続されたグランド電極と、導電性キャップと回路基板との間に形成され、または導電性キャップに形成された隙間部と、少なくとも隙間部を覆い、中空室を気密に封止する封止体と、を備えている。
【００１１】
電子部品の製造方法は、素子が設けられた回路基板と、回路基板とともに中空室を形成し、該中空室の内部と外部とを連通する隙間部を形成する導電性キャップと、を準備する工程と、素子が中空室内に配置されるように導電性キャップを回路基板に配置する工程と、導電性キャップをグランド電極に電気的に接続する工程と、少なくとも隙間部を覆い、中空室を気密に封止する封止体を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
回路基板に設けられたグランド電極と導電性キャップとの接続性を向上させることができ、また回路基板と導電性キャップとにより形成される中空室の気密性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態における電子部品の概略上面図である。
【図２】図１の２Ａ−２Ａ線に沿った電子部品の概略断面図である。
【図３】導電性キャップ、接続材料および封止体を取り除いたときの第１の実施形態における電子部品の概略上面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態における電子部品の製造装置を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態における電子部品の概略上面図である。
【図６】図５の６Ａ−６Ａ線に沿った電子部品の概略断面図である。
【図７】図５の７Ａ−７Ａ線に沿った電子部品の概略断面図である。
【図８】導電性キャップ、接続材料および封止体を取り除いたときの第２の実施形態における電子部品の概略上面図である。
【図９】第３の実施形態における電子部品の概略上面図である。
【図１０】図９の１０Ａ−１０Ａ線に沿った電子部品の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１〜図３は、第１の実施形態における電子部品の構成を示している。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った電子部品の断面を示している。電子部品は、回路基板１と、回路基板１上に実装された素子３と、導電性キャップ７と、封止体１２と、を備えている。なお、図３は、導電性キャップ７、接続材料９および封止体１２を取り除いたときの電子部品を示している。
【００１６】
回路基板１は、例えば配線層が形成された有機材料によって構成される。素子３は、回路基板１の素子実装領域２に銀ペースト等によって実装されている。素子３に設けられた端子１５と回路基板１に設けられた接続端子５とが、例えば金のような金属ワイヤ４等によって電気的に接続されている。この接続端子５は、回路基板１の内層に形成されたビアまたはスルーホール６を介して、回路基板１の反対面に形成された接続端子１５に接続されている。
【００１７】
回路基板１上には素子実装領域２を含む領域を覆う導電性キャップ７が設けられている。導電性キャップ７は、回路基板１とともに中空室１３を形成している。回路基板１の素子実装領域２に設けられた素子３は、中空室１３内に配置されている。導電性キャップ７は、導電性の接続材料９によって回路基板１に設けられたグランド電極８と電気的に接続されている。接続材料９は、Ｓｎを主成分とした半田や導電性樹脂であって良い。
【００１８】
導電性キャップ７の材質は、ステンレス、銅またはニッケルや、これらを積層したもの等であって良い。また、導電性キャップ７は、表面に錫や金等がコーティングされたものであってもよい。この場合、導電性キャップ７の表面の酸化を抑制することができ、更には、接続材料９としての半田と導電性キャップ７とを良好に接続することができる。
【００１９】
図２に示すように、導電性キャップ７には、導電性キャップ７を貫通する隙間部１０が形成されている。これに代えて、隙間部１０は、導電性キャップ７と回路基板１との間に形成されていても良い。隙間部１０は少なくとも１つ形成されていれば良い。隙間部１０は、グランド電極８と導電性キャップ７との接続部以外の部分であれば、どこに形成されていても良い。
【００２０】
回路基板１上には、モールド樹脂層のような封止体１２が設けられている。封止体１２は、少なくとも隙間部１０を覆い、中空室１３を気密に封止している。この封止体１２は、導電性キャップ７とグランド電極８との接続部と、導電性キャップ７と、を覆っていても良い。
【００２１】
導電性キャップ７は、電磁シールドとして機能し、電子部品のノイズを改善する。また、封止体１２は、素子３が収容された中空室１３の気密性を向上させる。これにより、高い品質の電子部品が得られる。
【００２２】
隙間部１０の大きさは、封止体１２の形成時に、封止体１２が隙間部１０を通って中空室１３内に入り込まない程度であることが望ましい。例えば、隙間部１０は、導電性キャップ７の外側位置で、好ましくは直径７０μｍ以下、より好ましくは直径４０μｍ以下の大きさである。
【００２３】
本実施形態の電子部品では、隙間部１０が形成されていることにより、導電性キャップ７を回路基板１に実装する時の熱によって、中空室１３の内部と外部との間で圧力差が生じにくい。したがって、例えば半田のような接続材料９が飛び散ることを防止することができる。その結果、グランド電極８と導電性キャップ７との接続性を向上させることができ、更には回路基板１と導電性キャップ７とにより形成される中空室１３の気密性を向上させることができる。
【００２４】
封止体１２は、導電性キャップ７と回路基板１との接続部全体を覆っていることが好ましい。これにより、電子部品を別のメイン基板に実装する際に、実装時の熱により中空室１３の内部と外部との間で圧力差が生じたとしても、封止体１２によって接続材料９の飛び出しが防止される。したがって、中空室１３の気密性を維持することができる。
【００２５】
グランド電極８は、回路基板１上に形成されており、導電性キャップ７を囲む環形状をしていることが好ましい。環状のグランド電極８は導電性キャップ７よりも外側に配置されており、導電性キャップ７は回路基板１の表面と隙間なく接していることが好ましい。
【００２６】
環状のグランド電極８の外周にはレジスト１１が設けられていて良い。レジスト１１は、回路基板１の表面から上方に突出している。このレジスト１１により、導電性キャップ７とグランド電極８とを接続する接続材料９がグランド電極８の外側へ広がることを抑制することができる。
【００２７】
図３では、レジスト１１がグランド電極８の外周部の一部を覆う形状となっている。これに限らず、レジスト１１はグランド電極８の外側に配置されていれば良い。グランド電極８と導電性キャップ７との接続部は、レジスト１１から露出したグランド電極８の表面と、導電性キャップ７の外周側の表面の一部と、接続材料９と、によって形成されている。
【００２８】
図３では、グランド電極８は、素子実装領域２を囲む閉じた環の形状となっており、隙間部１０は導電性キャップ７の上面に形成されている。しかしながら、グランド電極８の一部を開口し、この開口部分に導電性キャップ７の隙間部１０を形成しても良い。
【００２９】
導電性キャップ７は回路基板１と隙間なく接しており、グランド電極８は導電性キャップ７の外側に配置されていることが好ましい。この場合、導電性キャップ７の外側に導電性の接続材料９を供給することにより、導電性キャップ７とグランド電極８とを電気的に接続することができる。これにより、接続材料９が中空室１３内に侵入することが抑制される。その結果、導電性キャップ７の実装時に、導電性キャップ７と素子実装領域２に配置された素子３等との間でショートが生じることを防止することができる。
【００３０】
上記例の他、導電性キャップ７の縁部に合わせて、回路基板１上にグランド電極８が配置されていても良い。この場合、回路基板１に設けられたグランド電極８上に接続材料９を供給した状態で、導電性キャップ７をグランド電極８に押し付けて、導電性キャップ７とグランド電極８とを電気的に接続することができる。ただし、この場合、導電性キャップ７を回路基板１に実装する際に、例えば半田からなる接続材料９が中空室１３内へ流動し、ショートを引き起こす可能性がある。接続材料９が中空室１３内に侵入することを抑制するという観点からは、グランド電極８は導電性キャップ７の外側に配置されていることが好ましい。
【００３１】
上記の電子部品は、例えば、マイクロ波通信機やレーダー装置など高周波帯域で使用する通信機器に用いることができる。
【００３２】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は上記の電子部品を製造する方法の一例を示す断面図である。まず、回路面を上にした状態で素子３を回路基板１の素子実装領域２に実装する。素子３は、銀ペースト等を用いて実装することができる。素子３に設けられた端子１５は、回路基板１に設けられた接続端子５に、金などの金属ワイヤ４を用いて接続される（図４（ａ）参照）。
【００３３】
次に、素子３を覆うように、導電性キャップ７を回路基板１に配置する。このとき、導電性キャップ７は、回路基板１とともに中空室１３を形成し、素子３はこの中空室１３内に収容される。導電性キャップ７は、錫メッキされたステンレスを用いることができる。導電性キャップ７の厚みは、０．１ｍｍ程度であって良い。
【００３４】
また、この導電性キャップ７には、中空室１３の内部と外部とを連通する隙間部１０が形成されている。これに代えて、隙間部１０は、導電性キャップ７と回路基板１との間に形成されても良い。隙間部１０は、後に形成する封止体１２が中空室１３内に入り込まない大きさであることが好ましい。隙間部１０は、例えば４０μｍの直径の大きさであって良い。
【００３５】
また、回路基板１上に配置されたグランド電極８は導電性キャップ７より外側に位置することが好ましい。
【００３６】
次に、グランド電極８から導電性キャップ７の外周側面の一部までを覆うように導電性の接続材料９を供給し、導電性キャップ７とグランド電極８とを電気的に接続する（図４（ｂ）参照）。ここで、接続材料９によって隙間部１０が塞がれないようにする。
【００３７】
接続材料９の供給方法として、ディスペンス法などを適用することができる。接続材料９として半田を用いた場合、半田の融点以上に加熱して、導電性キャップ７とグランド電極８との接続を行う。接続材料９は、錫（Ｓｎ）を主成分とする材料を用いることができる。必要に応じ、隙間部１０を塞がないように、導電性キャップ７に錘を載せて圧力をかけた状態で接続を行ってもかまわない。
【００３８】
接続材料９として銀ペーストを用いることもできる。この場合も同様に、銀ペーストの硬化温度まで銀ペーストを加熱して、導電性キャップ７とグランド電極８との接続を行う。
【００３９】
隙間部１０が形成されていることにより、導電性キャップ７をグランド電極８に接続する時の熱によっても、中空室１３の内部と外部との間で圧力差が生じにくい。したがって、接続材料９が飛び散ることを防止することができる。その結果、グランド電極８と導電性キャップ７との接続性を向上させることができ、更には回路基板１と導電性キャップ７とにより形成される中空室１３の気密性を向上させることができる。
【００４０】
また、上記のように、グランド電極８より内側に導電性キャップ７を配置した後に、導電性キャップ７の外側に接続材料９を供給することにより、導電性キャップ７の内部への接続材料９の侵入を抑制することができる。
【００４１】
環状のグランド電極８の外周にはレジスト１１が設けられていることが好ましい。この場合、レジスト１１により、接続材料９がグランド電極８の外側へ広がることを抑制することができる。
【００４２】
次に、少なくとも隙間部１０を覆い、中空室１３を気密に封止する封止体１２を形成する（図４（ｃ）参照）。具体的には、導電性キャップ７が実装された電子部品をモールド型の中に配置し、トランスファーモールド法等を用いて封止体１２としてのモールド樹脂層を形成する。
【００４３】
封止体１２は、グランド電極８と導電性キャップ７との接続部全体を覆うように形成されることが好ましい。これにより、電子部品を別のメイン基板に実装する際に、実装時の熱により中空室１３の内部と外部との間で圧力差が生じたとしても、封止体１２によって接続材料９の飛び出しが防止される。したがって、中空室１３の気密性を維持することができる。
【００４４】
図示はしていないが、複数の回路基板１がマトリックス状に配列した集合基板に対しても上記の製造方法を適用することが可能である。この場合、最後に、集合基板を個々の基板に分割することで、本実施形態の電子部品が得られる。
【００４５】
［第２の実施形態］
第２の実施形態における電子部品ついて図５〜図８を用いて説明する。図５は、第２の実施形態における電子部品の概略上面図である。図６は図５の６Ａ−６Ａ線に沿った電子部品の概略断面図であり、図７は図５の７Ａ−７Ａ線に沿った電子部品の概略断面図である。図８は、導電性キャップ、接続材料および封止体を取り除いたときの第２の実施形態における電子部品の概略上面図である。
【００４６】
この電子部品は、回路基板１と、素子３と、導電性キャップ７と、グランド電極８と、封止体１２と、を備えている。素子３は、回路基板１および導電性キャップ７により囲まれた中空室１３内に設けられている。
【００４７】
回路基板１の、素子３が実装されている面に、接続端子５が設けられている。接続端子５は、中空室１３の内部から外部へ引き出されている。導電性キャップ７は、接続端子５を中空室１３の外部に引き出すことができるように、回路基板１の表面から退避した形状となっている（図７参照）。つまり、導電性キャップ７は、接続端子５やレジスト１１などにより形成された段差に応じた段差を有する形状となっている。
【００４８】
導電性キャップ７と接続端子５とが短絡しないように、この隙間部１０付近で、接続端子５の少なくとも一部が絶縁性のレジスト１１に覆われていることが好ましい。また、グランド電極８は接続端子５と接しないパターン形状となっている。グランド電極８は、接続材料９によって導電性キャップ７の外周の一部と電気的に接続されている。
【００４９】
また、図７に示すように、導電性キャップ７と回路基板１との間には隙間部１０が形成されている。本実施形態では、隙間部１０は、接続端子５やレジスト１１が設けられている位置にある。つまり、接続端子５は、この隙間部１０を通って中空室１３から外部へ引き出されている。導電性キャップ７と接続端子５やレジスト１１との間の間隔は、好ましくは７０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下である。隙間部１０の大きさがこの程度であれば、封止体１２が中空室１３内に進入することを防止することができる。
【００５０】
導電性キャップ７の、回路基板１と接する面が、回路基板１の表面に形成されている段差を回避する形状となっているため、接続端子５などによって段差が形成された回路基板１においても、中空部１３の気密性および導電性キャップ７の電磁シールド特性を維持することができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
第３の実施形態における電子部品ついて図９および図１０を用いて説明する。図９は、第３の実施形態における電子部品の概略上面図である。図１０は、図９の１０Ａ−１０Ａ線に沿った電子部品の概略断面図である。この電子部品は、回路基板１と、素子３と、導電性キャップ７と、グランド電極８と、封止体１２と、を備えている。
【００５２】
本実施形態では、封止体１２は、導電性キャップ７とグランド電極８との接続部と、導電性キャップ７の側面の一部と、を覆っている。つまり、導電性キャップ７の上面、つまり回路基板１と対向する面は、封止体１２から露出している。そして、封止体１２は導電性キャップ７の上面よりも低い位置に設けられている。これにより、電子部品の薄型化を図ることができる。
【００５３】
また、導電性キャップ７の側面に、導電性キャップ７を貫通する隙間部１０が形成されている。隙間部１０は封止体１２によって覆われており、中空室１３が気密に封止されている。ここで、導電性キャップ７に形成された隙間部１０は、グランド電極８と導電性キャップ７との接続部以外の位置で、且つ、封止体１２によって覆われる位置であれば、どこに配置されていても良い。封止体１２は、トランスファーモールド法やディスペンス法などにより形成することができる。
【００５４】
その他の構成は、第１の実施形態における電子部品と同様であるため、その説明を省略する。
【００５５】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００５６】
１    回路基板
２    素子実装領域
３    素子
４    導電性ワイヤ
５    接続端子
６    ビア
７    導電性キャップ
８    グランド電極
９    導電性の接続材料
１０  隙間部
１１  レジスト
１２  封止体
１３  中空室
１５  端子
【図１】
0005915265.tif 000002
【図２】
0005915265.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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