(57)【要約】      （修正有）【課題】電子機器の実装基板に形成された機能部が発する熱を、効率よく放熱することを可能にする技術を提供する。【解決手段】制御部１００、無線通信部１０、表示部１３、マイク１８、撮像部１９などの機能部が形成された基板３０と、前記基板３０を収容する外装２００とを備え、機能部は基板３０の表面にエピタキシャル成長された化合物半導体層に形成されるとともに、基板３０はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の単結晶を主成分とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの機能部が配置された基板と、
前記基板を収容する外装と
を備え、
前記基板はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の単結晶を主成分とする、電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器であって、
前記機能部として、前記電子機器の動作を制御する制御部を有する、電子機器。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の電子機器であって、
前記機能部として、通信信号の送受信を行う無線通信部を有する、電子機器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電子機器であって、
前記機能部として、情報を表示する表示部を有する、電子機器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電子機器であって、
前記機能部として、音声を入力するマイクを有する、電子機器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電子機器であって、
前記機能部として、画像を撮像する撮像部を有する、電子機器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電子機器であって、
前記機能部の少なくとも１つが、前記基板の表面にエピタキシャル成長された化合物半導体層に形成されている、電子機器。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電子機器であって、
前記機能部の少なくとも１つが、前記基板の表面に接合された半導体基板に形成されている、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にも記載されているように、従来から電子機器に関して様々な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６５２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、電子機器内に収容される実装基板には、電子部品を有する機能部が形成されている。そして、実装基板に形成された機能部が発する熱を、効率よく放熱できることが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は上述した点に鑑みて成されたものであり、電子機器の実装基板に形成された機能部が発する熱を、効率よく放熱することを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子機器の一態様は、少なくとも１つの機能部が配置された基板と、前記基板を収容する外装とを備え、前記基板はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の単結晶を主成分とする。
【０００７】
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記機能部として、前記電子機器の動作を制御する制御部を有する。
【０００８】
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記機能部として、通信信号の送受信を行う無線通信部を有する。
【０００９】
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記機能部として、情報を表示する表示部を有する。
【００１０】
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記機能部として、音声を入力するマイクを有する。
【００１１】
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記機能部として、画像を撮像する撮像部を有する。
【００１２】
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記機能部の少なくとも１つが、前記基板の表面にエピタキシャル成長された化合物半導体層に形成されている。
【００１３】
また、本発明に係る電子機器の一態様では、前記機能部の少なくとも１つが、前記基板の表面に接合された半導体基板に形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子機器の実装基板に形成された機能部が発する熱を、効率よく放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る電子機器の外観を示す前面図である。
【図３】実施の形態に係る電子機器の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】圧電振動素子の構造を示す上面図である。
【図５】圧電振動素子の構造を示す上面図である。
【図６】圧電振動素子が撓み振動する様子を示す図である。
【図７】圧電振動素子が撓み振動する様子を示す図である。
【図８】気導音及び伝導音を説明するための図である。
【図９】実施の形態に係る電子機器の分解斜視図である。
【図１０】実施の形態に係る実装基板の前面図である。
【図１１】実施の形態に係る実装基板の断面図である。
【図１２】実施の形態に係る実装基板の断面図である。
【図１３】実施の形態に係る実装基板の断面図である。
【図１４】実施の形態に係る実装基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜＜電子機器の外観＞＞
図１，２は、それぞれ、本実施の形態に係る電子機器１の外観を示す斜視図及び前面図である。本実施の形態に係る電子機器１は、例えば、スマートフォン等の携帯電話機であって、基地局及びサーバー等を通じて他の通信装置と通信することが可能である。電子機器１の形状は、平面視において略長方形の板状形状となっている。電子機器１の外装（外面あるいは表面）２００は、前面側パネル２と、枠体３と、裏面側パネル４とによって構成されている。
【００１７】
前面側パネル２は、板状であって、平面視において略長方形を成している。前面側パネル２は、図１，２に示されるように、電子機器１の前面部分を構成している。前面側パネル２は、電子機器１の前面を構成する第１主面７０と、第１主面７０とは反対側に位置する第２主面７１とを有している（後述の図９参照）。以後、第１主面７０を「外側主面７０」と呼び、第２主面７１を「内側主面７１」と呼ぶことがある。
【００１８】
本実施形態では、前面側パネル２は透光性を有し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体を主成分とする。アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の単結晶を主成分とする透明な単結晶は、一般的にはサファイアと呼ばれ、強化ガラス等と比較して傷がつき難く、割れ難く、かつ熱伝導性が高く、ひいては放熱性が高い等の特徴を有している。また、ヤング率の大きさが３８０〜２４０ＧＰａ程度と非常に大きく、変形し難い。前面側パネル２は、例えば、ガラス、アクリル樹脂等で形成されていてもよいが、より傷がつき難く割れ難い等の観点で、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体であることが好ましい。なお、本明細書において、「透光性」とは、可視光に対する透過率が５０％以上であることをいう。本実施形態の前面側パネル２の厚さは例えば４ｍｍ程度である。なお前面側パネル２は、例えばガラスやアクリル樹脂等の透明性材料で構成されていてもよく、材質については特に限定されない。
【００１９】
本明細書において「主成分」として含む場合は、具体的には少なくとも５０質量％、好ましくは７０質量％含むことをいう。傷がよりつき難く、割れや欠け等をより確実に抑制する点で、また着色が少なく透明性が高い等の点で、外装２００を構成するサファイアのＡｌ２Ｏ３純度（含有量）は９０質量％以上、好ましくは９９質量％以上であることが好ましい。
【００２０】
図２に示されるように、前面側パネル２は、表示領域２ａと周縁領域２ｂとを備えている。後述する表示部１３によって表示された文字、記号、図形、映像等の各種情報は、前面側パネル２における表示領域２ａを通して使用者に視認される。
【００２１】
前面側パネル２の内側主面７１には、後述するタッチパネル１６が貼り付けられている。使用者は、前面側パネル２の表示領域２ａを指等で操作することによって、電子機器１に対して各種指示を与えることができる。また、前面側パネル２の内側主面７１には、圧電振動素子１７が貼り付けられている。また、前面側パネル２の内側主面７１には、撮像部１９が有するレンズ２０が対向配置されている。例えば、前面側パネル２を光の透過率が高いサファイアで形成する場合には、外装２００内に収納された撮像部１９によって、撮影を行うことができる。なお、撮像部１９は、外装２００から露出していてもよい。この場合には、外装２００には、撮像部１９を露出させるための貫通孔が設けられる。
【００２２】
枠体３は、図１に示されるように、電子機器１の側面部分の一部を構成している。本実施形態では枠体３は、前面側パネル２と同様にサファイアで構成されている。なお枠体３は例えばガラスやアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂あるいはナイロン系樹脂等の樹脂材料等で構成されていてもよく、材質については特に限定されない。
【００２３】
裏面側パネル４は、板状であって、平面視において略長方形を成している。裏面側パネル４は、図１，３に示されるように、電子機器１の裏面部分を構成している。本実施形態では裏面側パネル４も、前面側パネル２及び枠体３と同様にサファイアで構成されている。なお裏面側パネル４もガラスやアクリル樹脂ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂あるいはナイロン系樹脂等の樹脂材料等で構成されていてもよく、材質については特に限定されない。
【００２４】
＜＜電子機器の電気的構成＞＞
図３は、電子機器１の電気的構成を示すブロック図である。図３に示されるように、電子機器１には、制御部１００と、無線通信部１０と、表示部１３と、タッチパネル１６と、圧電振動素子１７と、マイク１８と、撮像部１９と、電池２２とが設けられている。電子機器１に設けられた、これらの構成要素は、電子機器１の外装２００内に収められている。なお、本実施の形態では、電子機器１に設けられた複数の構成要素のそれぞれを、「機能部」と呼ぶことがある。
【００２５】
制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０２及び記憶部１０３等を備えている。制御部１００は、電子機器１の他の構成要素を制御することによって、電子機器１の動作を統括的に管理（制御）する。記憶部１０３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されている。記憶部１０３には、電子機器１を制御するための、具体的には電子機器１が備える無線通信部１０、表示部１３等の各構成要素を制御するための制御プログラムであるメインプログラム及び複数のアプリケーションプログラム等が記憶されている。制御部１００の各種機能は、ＣＰＵ１０１及びＤＳＰ１０２が記憶部１０３内の各種プログラムを実行することによって実現される。
【００２６】
無線通信部１０は、無線処理部１１およびアンテナ１２を有している。無線通信部１０は、電子機器１とは別の携帯電話機あるいはインターネットに接続されたウェブサーバ等の通信装置との通信信号の送受信を、アンテナ１２を用いて行う。無線処理部１１は、アンテナ１２で受信された受信信号に対して増幅処理及びダウンコンバートを行って、制御部１００に出力する。また、無線処理部１１は、制御部１００で生成される送信信号に対してアップコンバート及び増幅処理を行って、アンテナ１２に出力する。制御部１００は、入力される受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる、音声や音楽などを示す音信号（音情報）などを取得する。
【００２７】
表示部１３は、例えば、液晶ディスプレイである。表示部１３は、バックライト１４および液晶パネル１５を有している。バックライト１４は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光体を少なくとも１つ有している。液晶パネル１５が、制御部１００からの入力信号に応じて、バックライト１４から照射された光の透過光量を調整することで、液晶パネル１５（表示部１３）の表面に各種情報が表示される。前述した通り、表示部１３によって表示された各種情報は、表示領域２ａを通して電子機器１の外部から視認される。
【００２８】
タッチパネル１６は、例えば、投影型静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル１６は、前面側パネル２の内側主面７１に貼り付けられている。タッチパネル１６は、互いに対向配置されたシート状の二つの電極センサを備えている。使用者が指等の操作子で表示領域２ａに対して接触すると、タッチパネル１６における、当該操作子と対向する部分の静電容量が変化する。そして、タッチパネル１６は、静電容量の変化に応じた電気的な信号を制御部１００に出力する。このように、タッチパネル１６は、操作子の表示領域２ａに対する接触を検出することができる。
【００２９】
圧電振動素子１７は、前面側パネル２の内側主面７１に貼り付けられている。圧電振動素子１７は、制御部１００から与えられる駆動電圧によって振動させられる。制御部１００は、音信号に基づいて駆動電圧を生成し、当該駆動電圧を圧電振動素子１７に与える。圧電振動素子１７が、制御部１００によって音信号に基づいて振動させられることによって、前面側パネル２が音信号に基づいて振動する。その結果、前面側パネル２から使用者に受話音が伝達される。この受話音の音量は、使用者が前面側パネル２に耳を近づけた際に適切に聞こえる程度の音量となっている。圧電振動素子１７の詳細および前面側パネル２から使用者に伝達される受話音については後で詳細に説明する。
【００３０】
なお、以下の説明では、圧電振動素子１７によって、前面側パネル２から使用者に受話音が伝達される場合について説明するが、圧電振動素子１７の代わりに、例えば、制御部１００からの電気的な音信号を音に変換して出力するダイナミックスピーカーを採用してもよい。ダイナミックスピーカーを採用する場合には、外装２００（前面側パネル２、枠体３もしくは裏面側パネル４）に、レシーバ穴が設けられる。ダイナミックスピーカーから出力される音は、外装２００に設けられるレシーバ穴から外部に出力される。既述したように外装２００は硬い材料で形成されるため、レシーバ穴等といった貫通孔を設ける加工がし辛い。したがって、電子機器１にレシーバ穴が不必要な圧電振動素子１７を採用することで、外装２００に対する、レシーバ穴を設ける為の加工工程を削減することができ、その結果、電子機器１の製造を容易にすることができる。また、外装２００は、レシーバ穴が設けられることで強度が弱くなる。しかし、圧電振動素子１７を採用した場合には、外装２００にレシーバ穴を設ける必要がないため、外装２００の強度を維持することができる。
【００３１】
マイク１８には、通話等の際に使用者の音声等が入力され、入力された音声等を電気的な信号に変換して制御部１００に出力する。電子機器１の外部からの音は、電子機器１の表面に設けられたマイク穴（図示せず）から電子機器１の内部に取り込まれてマイク１８に入力される。
【００３２】
撮像部１９は、レンズ２０および少なくとも１つの受光素子で構成される受光部２１などを有しており、レンズ２０で集光された光が受光部２１で受光されることで、静止画像及び動画像を撮像することができる。電池２２は、電子機器１の電源を出力する。電池２２から出力された電源は、電子機器１が備える制御部１００及び無線通信部１０などに含まれる各電子部品に対して供給される。
【００３３】
なお、電子機器１は、図３に示される構成要素に限定されず、その他複数種類の構成要素を有していてもよい。
【００３４】
＜圧電振動素子の詳細＞
図４，５は、それぞれ、圧電振動素子１７の構造を示す上面図及び側面図である。図４，５に示されるように、圧電振動素子１７は一方向に長い形状を成している。具体的には、圧電振動素子１７は、平面視で長方形の細長い板状を成している。圧電振動素子１７は、例えばバイモルフ構造を有している。圧電振動素子１７は、シム材１７ｃを介して互いに貼り合わされた第１圧電セラミック板１７ａ及び第２圧電セラミック板１７ｂを備えている。
【００３５】
圧電振動素子１７では、第１圧電セラミック板１７ａに対して正の電圧を印加し、第２圧電セラミック板１７ｂに対して負の電圧を印加すると、第１圧電セラミック板１７ａは長手方向に沿って伸び、第２圧電セラミック板１７ｂは長手方向に沿って縮むようになる。これにより、図６に示されるように、圧電振動素子１７は、第１圧電セラミック板１７ａを外側にして山状に撓むようになる。
【００３６】
一方で、圧電振動素子１７では、第１圧電セラミック板１７ａに対して負の電圧を印加し、第２圧電セラミック板１７ｂに対して正の電圧を印加すると、第１圧電セラミック板１７ａは長手方向に沿って縮み、第２圧電セラミック板１７ｂは長手方向に沿って伸びるようになる。これにより、図７に示されるように、圧電振動素子１７は、第２圧電セラミック板１７ｂを外側にして山状に撓むようになる。
【００３７】
圧電振動素子１７は、図６の状態と図７の状態とを交互にとることによって、撓み振動を行う。制御部１００は、第１圧電セラミック板１７ａと第２圧電セラミック板１７ｂとの間に、正の電圧と負の電圧とが交互に現れる交流電圧を印加することによって、圧電振動素子１７を撓み振動させる。
【００３８】
なお、図４〜７に示される圧電振動素子１７では、シム材１７ｃを間に挟んで貼り合わされた第１圧電セラミック板１７ａ及び第２圧電セラミック板１７ｂから成る構造が１つだけ設けられていたが、複数の当該構造を積層させても良い。
【００３９】
このような構造を有する圧電振動素子１７は、前面側パネル２の内側主面７１の周端部に配置される。具体的には、圧電振動素子１７は、前面側パネル２の内側主面７１の上側端部における、短手方向（左右方向）の中央部に配置される。また、圧電振動素子１７は、その長手方向が、前面側パネル２の短手方向に沿うように配置される。これにより、圧電振動素子１７は、前面側パネル２の短手方向に沿って撓み振動を行う。そして、圧電振動素子１７の長手方向の中心は、前面側パネル２の内側主面７１の上側端部における短手方向の中心と一致している。
【００４０】
ここで、上述の図６，７に示されるように、撓み振動を行う圧電振動素子１７では、その長手方向の中心が最も変位量が大きくなる。したがって、圧電振動素子１７の長手方向の中心が、前面側パネル２の内側主面７１の上側端部における短手方向の中心と一致することによって、圧電振動素子１７における、撓み振動での変位量が最大となる箇所が、前面側パネル２の内側主面７１の上側端部における短手方向の中心に一致するようになる。
【００４１】
＜受話音の発生について＞
本実施の形態に係る電子機器１では、圧電振動素子１７が前面側パネル２を振動させることによって、当該前面側パネル２から気導音及び伝導音が使用者に伝達される。言い換えれば、圧電振動素子１７自身の振動が前面側パネル２に伝わることにより、当該前面側パネル２から気導音及び伝導音が使用者に伝達される。
【００４２】
ここで、気導音とは、外耳道孔（いわゆる「耳の穴」）に入った音波（空気振動）が鼓膜を振動させることによって、人の脳で認識される音である。一方で、伝導音とは、耳介が振動させられ、その耳介の振動が鼓膜に伝わって当該鼓膜が振動することによって、人の脳で認識される音である。以下に、気導音及び伝導音について詳細に説明する。
【００４３】
図８は気導音及び伝導音を説明するための図である。図８には、電子機器１の使用者の耳の構造が示されている。図８においては、波線４００は気道音が脳で認識される際の音信号（音情報）の伝導経路を示している。実線４１０は伝導音が脳で認識される際の音信号の伝導経路を示している。
【００４４】
前面側パネル２に取り付けられた圧電振動素子１７が、受話音を示す電気的な音信号に基づいて振動させられると、前面側パネル２が振動して、当該前面側パネル２から音波が出力される。使用者が、電子機器１を手に持って、当該電子機器１の前面側パネル２を当該使用者の耳介３００に近づけると、あるいは当該電子機器１の前面側パネル２を当該使用者の耳介３００に当てると（接触させると）、当該前面側パネル２から出力される音波が外耳道孔３１０に入る。前面側パネル２からの音波は、外耳道孔３１０内を進み、鼓膜３２０を振動させる。鼓膜３２０の振動は耳小骨３３０に伝わり、耳小骨３３０が振動する。そして、耳小骨３３０の振動は蝸牛３４０に伝わって、蝸牛３４０において電気信号に変換される。この電気信号は、聴神経３５０を通って脳に伝達され、脳において受話音が認識される。このようにして、前面側パネル２から使用者に対して気導音が伝達される。
【００４５】
また、使用者が、電子機器１を手に持って、当該電子機器１の前面側パネル２を当該使用者の耳介３００に当てると、耳介３００が、圧電振動素子１７によって振動させられている前面側パネル２によって振動させられる。耳介３００の振動は鼓膜３２０に伝わり、鼓膜３２０が振動する。鼓膜３２０の振動は耳小骨３３０に伝わり、耳小骨３３０が振動する。そして、耳小骨３３０の振動は蝸牛３４０に伝わり、蝸牛３４０において電気信号に変換される。この電気信号は、聴神経３５０を通って脳に伝達され、脳において受話音が認識される。このようにして、前面側パネル２から使用者に対して伝導音が伝達される。図８では、耳介３００内部の耳介軟骨３００ａも示されている。
【００４６】
なお、ここでの伝導音は、骨導音（「骨伝導音」とも呼ばれる）とは異なるものである。骨導音は、頭蓋骨を振動させて、頭蓋骨の振動が直接蝸牛などの内耳を刺激することによって、人の脳で認識される音である。図８においては、例えば下顎骨５００を振動させた場合において、骨伝導音が脳で認識される際の音信号の伝達経路を複数の円弧４２０で示している。
【００４７】
このように、本実施の形態では、圧電振動素子１７が前面の前面側パネル２を適切に振動させることによって、前面側パネル２から電子機器１の使用者に対して気導音及び伝導音を伝えることができる。使用者は、前面側パネル２に耳（耳介）を近づけることによって当該前面側パネル２からの気導音を聞くことができる。また使用者は、前面側パネル２に耳（耳介）を接触させることによって当該前面側パネル２からの気導音及び伝導音を聞くことができる。本実施の形態に係る圧電振動素子１７では、使用者に対して適切に気導音及び伝導音を伝達できるように、その構造が工夫されている。使用者に対して気導音及び伝導音を伝えることができるように電子機器１を構成することによって様々メリットが発生する。
【００４８】
例えば、使用者は、前面側パネル２を耳に当てれば音が聞こえることから、電子機器１において耳を当てる位置をそれほど気にすることなく通話を行うことができる。
【００４９】
また、使用者は、周囲の騒音が大きい場合には、耳を前面側パネル２に強く押し当てることによって、伝導音の音量を大きくしつつ、周囲の騒音を聞こえにくくすることができる。よって、使用者は、周囲の騒音が大きい場合であっても、適切に通話を行うことができる。
【００５０】
また、使用者は、耳栓やイヤホンを耳に取り付けた状態であっても、前面側パネル２を耳（より詳細には耳介）に当てることによって、電子機器１からの受話音を認識することができる。また、使用者は、耳にヘッドホンを取り付けた状態であっても、当該ヘッドホンに前面側パネル２を当てることによって、電子機器１からの受話音を認識することができる。
【００５１】
＜＜電子機器の内部について＞＞
図９は、本実施の形態に係る電子機器１の分解斜視図である。なお、図９では、図面の煩雑さを避けるために、複数の機能部（電子部品）を互いに接続する複数の電気配線や圧電振動素子１７など、電子機器１が備える機能部の一部の図示を省略して示している。
【００５２】
本実施の形態では、電子機器１の外装２００が、サファイアから成る前面側パネル２と、サファイアから成る枠体３と、サファイアから成る裏面側パネル４とで構成されている場合について説明する。サファイアは樹脂に比べて硬いことから、本実施の形態のように、外装２００をサファイアで構成した場合には、外装２００に傷が付きにくくなる。前面側パネル２と枠体３、および枠体３と裏面側パネル４とは、例えば後述する接合技術によって接合されている。本実施の形態では、前面側パネル２と、枠体３と、裏面側パネル４とからなる外装２００に、電子機器１が備える複数の機能部が収容されている。
【００５３】
前面側パネル２の内側主面７１には、タッチパネル１６及び圧電振動素子１７が両面テープ等で貼り付けられている。制御部１００などの機能部が配置された基板３０（以降、実装基板３０ともいう）および電池２２は、タッチパネル１６の裏面に配置される。本実施の形態における実装基板３０には、制御部１００、無線通信部１０、表示部１３、マイク１８、撮像部１９が形成されている。なお、本実施の形態では、図９に示されるように、実装基板３０のうち、タッチパネル１６と対向する面を第１主面７２と呼び、第１主面７２とは反対側の主面を第２主面７３と呼ぶ。
【００５４】
また、実装基板３０は、サファイアで形成されている。サファイアは、熱伝導率が高いため、電子機器１の動作中に当該実装基板３０に形成（配置）された制御部１００などの機能部から発する熱を、効率良く放熱することができる。実装基板３０の詳細については、後で説明する。
【００５５】
そして、実装基板３０および電池２２に対向するように、裏面側パネル４が配置される。
【００５６】
なお、本実施の形態では、外装２００が、３つの部材（前面側パネル２、枠体３および裏面側パネル４）で構成される場合について説明するが、外装２００は、３つの部材を組み合わして構成される態様でなくてもよい。外装２００は、例えば、１つもしくは２つの部材のみで構成されても良いし、４つ以上の部材が組み合わされて構成されてもよい。
【００５７】
なお、外装２００に収納される各機能部の配置位置は、図９に示される例に限定されない。例えば、電池２２が、実装基板３０の裏面に配置されてもよい。
【００５８】
＜外装の接合について＞
前述したように、本実施の形態では、電子機器１の外装２００が、サファイアから成る前面側パネル２と、サファイアから成る枠体３と、サファイアから成る裏面側パネル４とで構成されている。
【００５９】
前面側パネル２と枠体３、および枠体３と裏面側パネル４とは、例えば、いわゆるメタライズ接合によって接合されている。例えば、前面側パネル２と枠体３との接合では、前面側パネル２および枠体３の接合部分のそれぞれの表面にメタライズ層を形成し、形成したメタライズ層の表面に金属メッキ層を形成した後に、前面側パネル２および枠体３の接合部分同士を対面させてそれぞれのメッキ層に挟むようにロウ材を配置し、全体を昇温させてロウ材を融解させた後に固化すればよい。例えば、前面側パネル２と枠体３の接合部分のそれぞれの表面に、Ｍｏ−Ｍｎ、Ｗ−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ等のいずれかを主成分とするメタライズ層を形成し、その表面にニッケル（Ｎｉ）メッキ層を被着させる。より具体的には、例えば、Ｍｏ粉末とＭｎ粉末と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）粉末とに有機バインダ、溶剤を混合してなる金属ペーストを１０μｍの厚さとなるように印刷塗布し、乾燥後加湿したフォーミングガス中で１４００℃の温度で焼成してメタライズ層を形成し、このメタライズ層の表面にＮｉメッキ層を電解メッキ法により約２μｍの厚さで被着しておく。次に、それぞれのメッキ層に挟むように、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＩｎＢｉ、ＳｎＺｎＡｌ、ＳｎＰｂ等のいずれかを主成分とする比較的低温で溶融する半田を配置し、全体を昇温させて半田を溶融させた後に降温させて半田を固化して、前面側パネル２および枠体３を接合すればよい。枠体３及び裏面側パネル４も同様に接合すればよい。この半田は、スズ（Ｓｎ）を主成分とし、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等を含んでいる。
【００６０】
また、前面側パネル２と枠体３、および枠体３と裏面側パネル４とは、金属等を主成分とした接合層を設けずに、部材同士を直接当接させて接合（直接接合）してもよい。直接接合には、例えば、接合部分を活性化して接合する方法や、熱によって接合する方法が存在する。
【００６１】
例えば、前面側パネル２および枠体３の接合部分を活性化して接合する方法としては、真空中でイオンビームや中性子ビームを照射して前面側パネル２および枠体３の表面をエッチングして活性化する方法、化学溶液で前面側パネル２および枠体３の表面をエッチングして活性化する方法などが挙げられる。この接合では、原子間力などを利用した固相接合（Solid State Bonding）によって、前面側パネル２および枠体３の接合部分同士が接合している。
【００６２】
熱による接合では、例えば、中心線平均粗さを５００［Å］以下となるように研磨した前面側パネル２および枠体３の各接合部分を室温において対向させて張り合わせ、真空度を１．３×１０−３［Ｐａ］以下（好適には、真空度を１．３×１０−４［Ｐａ］以下）にして、温度を１０００［℃］以上（好適には、１５００［℃］以上）に昇温させて接合すればよい。この接合では、物理化学的な結合力によって、前面側パネル２および枠体３の接合部分同士が接合している。
【００６３】
このような金属層による接合や直接接合は、例えば、前面側パネル２と枠体３、および枠体３と裏面側パネル４とを両面テープあるいは接着剤で互いに取り付けた場合と比較して、電子機器１の気密性を高めることができる。したがって、外装２００の接合に、上述した金属層による接合や直接接合を採用した場合には、電子機器１の防水性能を高めることができる。なお、前面側パネル２と枠体３、および枠体３と裏面側パネル４との接合は、例えば両面テープや接着剤等によって接合してもよく、接合形態については特に限定されない。
【００６４】
＜＜実装基板について＞＞
図１０は、実装基板３０の前面図を示す図である。図１０に例示されるように、実装基板３０の第１主面７２には、制御部１００、無線通信部１０、表示部１３、マイク１８および撮像部１９が配置されている。図１０では図示が省略されているが、制御部１００は、実装基板３０に形成された他の機能部（無線通信部１０、表示部１３、マイク１８および撮像部１９）と、図示しないビアホール配線等を介して相互に電気的に接続されている。また、第２主面７３に、アンテナ１２が配置されている。なお、制御部１００は、タッチパネル１６などの実装基板３０と別体に設けられた機能部とも電気的に接続されている。本実施形態では、実装基板３０に、制御部１００、無線通信部１０、表示部１３、マイク１８および撮像部１９と複数の機能部が配置されているが、実装基板３０に配置される機能部の数量や種類は限定されない。本発明では、サファイアを主成分とする実装基板に少なくとも１つの機能部が配置されていればよい。
【００６５】
本実施の形態に係る実装基板３０では、ＣＰＵ１０１、ＤＳＰ１０２および記憶部１０３が第１主面７２に形成されて制御部１００が構成されている。また、本実施の形態に係る第１主面７２に無線処理部１１が形成され、第２主面７３にアンテナ１２が配置されることで、無線通信部１０が構成されている。
【００６６】
既述したように、本実施の形態に係る実装基板３０には、サファイアが採用される。サファイアは熱伝導性が高いので、実装基板３０に形成された制御部１００などの機能部から発する熱を、実装基板３０から効率よく逃すことが可能である。
【００６７】
また、サファイアは電気抵抗も小さいので、実装基板３０の表面を流れる暗電流が小さく抑制される。したがって、実装基板３０に形成された制御部１００などの機能部における、暗電流に起因する動作不良を抑制することができる。
【００６８】
＜機能部の形成について＞
図１１は、図１０に示される矢視Ａ−Ａにおける実装基板３０の断面図である。図１２，１３はそれぞれ、図１０に示される矢視Ｂ−Ｂにおける実装基板３０の断面図である。図１４は、図１０に示される矢視Ｃ−Ｃにおける実装基板３０の断面図である。なお、図１１〜１４では、図面の煩雑さを避けるために、図１０と同様に、制御部１００と各機能部を電気的に接続する配線の図示を省略している。
【００６９】
図１１〜１４に示されるように、制御部１００、無線処理部１１、表示部１３、マイク１８および撮像部１９はいずれも、実装基板３０の第１主面７２に形成された化合物半導体層４０に形成されている。
【００７０】
化合物半導体層４０は、III−Ｖ族化合物半導体を主成分としている。より具体的には、化合物半導体層４０は例えば、実装基板３０の第１主面７２にエピタキシャル成長された、ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ，ｙ，ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化物系半導体を主成分とする化合物半導体層からなる。III−Ｖ族化合物半導体、その中でも特にＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ，ｙ，ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化物系半導体等は、サファイアと近い格子定数を有しており、実装基板３０の第１主面７２には、結晶欠陥等が少なく結晶性が高い化合物半導体層４０をエピタキシャル成長させることができる。
【００７１】
図１１に示される例では、制御部１００、無線処理部１１およびマイク１８が化合物半導体層４０に形成されている。制御部１００、無線処理部１１およびマイク１８は、公知の半導体素子製造プロセスを経て化合物半導体層４０に形成された、電気信号を処理可能な、いわゆるＣＭＯＳ素子機能等を有して構成された電子デバイス素子構造を有している。無線処理部１１は、化合物半導体層４０に形成されている図示しない電気配線を介して、制御部１００との受信信号などの電気信号の送受信を行う。マイク１８は、化合物半導体層４０に形成されている図示しない電気配線を介して、制御部１００に、当該マイク１８で変換された電気信号を送信する。
【００７２】
図１２に示される例では、撮像部１９が有する受光部２１を構成する受光素子２１ａ，２１ｂが化合物半導体層４０に形成されている。図１２では、２つの受光素子（受光素子２１ａ，２１ｂ）が図示されているが、受光部２１が有する受光素子の数は２つに限られない。受光部２１は、例えば数百万個の受光素子で構成されている場合もある。
【００７３】
受光素子２１ａ，２１ｂのそれぞれは、公知の半導体素子製造プロセスを経て化合物半導体層４０が加工されて形成されている。受光素子２１ａ，２１ｂのそれぞれは、化合物半導体層４０を含んで構成された、受光した光に応じた電流（電気信号）を発生するいわゆるフォトダイオード素子構造を有している。受光素子２１ａ，２１ｂで発生した電流は、化合物半導体層４０に形成されている図示しない電気配線を介して、制御部１００に送信される。そして、図１２では図示が省略されているが、撮像部１９が有するレンズ２０などの他の部品が、例えば、受光部２１もしくは化合物半導体層４０に取り付けられることで、実装基板３０（化合物半導体層４０）に撮像部１９が形成されている。
【００７４】
図１３に示される例では、無線処理部１１が第１主面７２上の化合物半導体層４０に形成され、アンテナ１２が第２主面７３に配置されている。アンテナ１２は、第２主面７３に設けられた溝５０の内部に配置された導体で構成されている。
【００７５】
また、実装基板３０には、溝５０の底面から第１主面７２まで貫通している、貫通孔５１が設けられている。貫通孔５１には、導体が充填される。図１３に示されるように、貫通孔５１に充填された導体４１の一方の端部は、無線処理部１１と接続しており、他方の端部はアンテナ１２と接続している。そのため、導体４１は、無線処理部１１とアンテナ１２とを電気的に接続する配線として使用することができる。
【００７６】
溝５０および貫通孔５１に配置（充填）される導体は、銀（Ａｇ）を主成分としており、銅（Ｃｕ）およびチタン（Ｔｉ）を含んでいる。
【００７７】
図１４に示される例では、表示部１３のバックライト１４を構成する発光体１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、化合物半導体層４０に形成されている。図１４には、３つの発光体が図示されているが、バックライト１４は、１つもしくは２つの発光体で構成されてもよいし、４つ以上の発光体で構成されてもよい。
【００７８】
発光体１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれは、公知の半導体素子製造プロセスを経て化合物半導体層４０が加工されて形成されている。発光体１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれは、化合物半導体層４０を含んで構成された、入力された電流などの電気信号に応じて光を発光するいわゆるＬＥＤ素子構造を有している。発光体１４ａ，１４ｂ，１４ｃに入力される電気信号は、化合物半導体層４０に形成されている図示しない電気配線を介して例えば制御部１００から送信される。また、図１４に示されるように、バックライト１４には、液晶パネル１５が取り付けられる。また、第２主面７３には、バックライト１４からの光を反射する反射膜４２が形成される。反射膜４２は、例えば、銀（Ａｇ）薄膜であり、バックライト１４から漏れて実装基板３０を透過した光を、液晶パネル１５に向かわせるためのものである。
【００７９】
III−Ｖ族化合物半導体、特にＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ，ｙ，ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化物系半導体は、広いバンドギャップと直接遷移型のバンド構造を有しており、電子デバイス素子として用いた場合、高周波信号の処理能力が高く、また高い出力で電気信号を送信することができる。また、III−Ｖ族化合物半導体、特にＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ，ｙ，ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化物系半導体は、上記物理的特徴から、発光素子（ＬＥＤ素子）として用いた場合、入力された電気信号に対する応答性に優れ、入力された電気信号に応じた高強度の光を発光することができる。また、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ、等の各種元素の含有割合を調整することで、バンドギャップの大きさや発光波長などの種々の特性を、広い範囲にわたって細かく調整することができる。
【００８０】
なお、以上説明した実施形態では、サファイアからなる実装基板３０の表面にエピタキシャル成長させた、III−Ｖ族化合物半導体を主成分とする化合物半導体層４０に、制御部１００、無線処理部１１およびマイク１８等が形成されているが、例えばこれら制御部１００等は、例えば実装基板３０の表面に接合した半導体基板に形成してもよい。
【００８１】
例えば半導体基板として、厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍと比較的薄い、シリコン単結晶基板を用いることができる。このような半導体基板は例えば、実装基板３０の第１主面７２に接合技術を用いて接合すればよい。接合技術としては、接合する対象面の表面を活性化して接合する方法、および静電気力を利用して接合する方法等が挙げられる。表面を活性化する方法としては、実装基板３０の第１主面７２と、接合する半導体基板の接合する対象面を、例えば真空中でイオンビームを照射して表面をエッチングして活性化する方法や、化学溶液で接合する対象面の表面をエッチングして活性化する方法などが挙げられる。表面を活性化させる接合方法は、原子間力などを利用したいわゆる固相接合（Solid State Bonding）であり、実装基板３０と半導体基板とが直接的に接合される。このようにして接合した半導体基板を、公知の半導体素子製造プロセスを用いて加工することで、制御部１００や無線処理部１１、およびマイク１８等の各種機能部を形成すればよい。このようにサファイアからなる実装基板３０に接合された半導体基板に形成された各種機能部は、例えば厚さが数百μｍ以上のシリコン単結晶基板の表面部分が加工されて形成された一般的な機能部に比べて、高い電気信号処理性能を有している。これは、比較的厚さの薄い半導体基板に形成された機能部（半導体素子）は、絶縁体であるサファイアからなる実装基板３０に接合されているので、機能部同士の間の浮遊容量、および機能部とそのほかの部分との浮遊容量が小さく、また各機能部で処理される電気信号の漏洩も小さく各機能部へのノイズ信号の侵入も少ない等の理由からである。このように実装基板３０に接合した半導体基板に機能部を形成した場合も、形成された各機能部は高い電気信号処理性能を有しており、各機能部は、これらの電気信号を高速かつ高精度に信号処理することができる。
【００８２】
図９〜１４に示される例では、実装基板３０に、制御部１００、無線通信部１０、表示部１３、マイク１８および撮像部１９が形成されているが、実装基板３０に形成される機能部の種類はこれに限定されない。例えば、制御部１００および撮像部１９を実装基板３０に形成し、他の機能部を実装基板３０とは別の基板に形成してもよい。また、ある機能部が有する複数の部品の一部が実装基板３０に形成されていてもよい。例えば、無線通信部１０が有する無線処理部１１が実装基板３０に形成され、アンテナ１２が実装基板３０とは別体として設けられていてもよい。
【００８３】
また、図９〜１４に示される例では、第１主面７２に、制御部１００、無線処理部１１、表示部１３、マイク１８および撮像部１９が形成され、第２主面７３にアンテナ１２が配置されていたが、実装基板３０における機能部の形成（配置）位置はこれに限定されない。例えば、第１主面７２および第２主面７３のそれぞれに化合物半導体層４０を形成し、第１主面７２に形成された化合物半導体層４０に表示部１３を形成し、第２主面７３に形成された化合物半導体層４０に制御部１００、無線通信部１０（無線処理部１１およびアンテナ１２）、マイク１８および撮像部１９を形成してもよい。この場合には、例えば実装基板に設けられた貫通孔５１に充填された導体４１によって、制御部１００と表示部１３とを電気的に接続する。
【００８４】
また、実装基板３０には、制御部１００、無線通信部１０、表示部１３、マイク１８および撮像部１９以外の機能部が形成されてもよい。例えば、既述したように、圧電振動素子１７の代わりにダイナミックスピーカーを採用した場合に、当該ダイナミックスピーカーを実装基板３０に形成してもよい。
【００８５】
また、タッチパネル１６も、図示しないサファイアからなる実装基板に形成した化合物半導体層、またはこの実装基板に接合した半導体基板、および実装基板の表面に形成した電極層等を加工して形成されている。上述のようにサファイアは絶縁性が高く、サファイアからなる実装基板を用いてタッチパネルを形成することで、タッチ位置の検出精度や検出速度を向上させることがきる。また、サファイアは放熱性が高いので、タッチパネルにおいて発生した熱や、タッチパネルの近傍の機能部から発生した熱を、前面側パネル２に効率的に伝えることができる。またサファイアは透明性が高い（光の透過率が高い）ので、表示部１３に表示された画像情報を表す光は、比較的高い光量を維持したままタッチパネル１６および前面側パネル２を透過することができるので、表示部１３から照射する光の光量を比較的低くして画像情報の表示にかかる消費電力を低く抑えた場合でも、観察者は充分な明るさで画像を視認することができる。このように本実施形態の電子機器１では、多くのサファイアを使用しており、電子機器１全体の熱伝導性が高いので、電子機器１の外装２００内部における温度上昇を抑制することができる。
【００８６】
上記の例では、本願発明を携帯電話機に適用する場合を例にあげて説明したが、本願発明は、スマートフォン等の携帯電話機以外の電子機器、例えばタブレット端末等にも適用することができる。
【００８７】
以上のように、電子機器１は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００８８】
１  電子機器
１０  無線通信部
１３  表示部
１８  マイク
１９  撮像部
３０  実装基板
１００  制御部
２００  外装
【図１】
2015141960.tif 000003
【図２】
2015141960.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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