(57)【要約】【課題】  チップが実装基板に搭載された電子デバイスにおいて電磁波による特性変動を防止する。【解決手段】  素子基板の主面１１ａ上に所定の導体パターンが形成されたチップ１１と、信号線路１４ｂを含む配線パターンが形成され、チップ１１がバンプ１２を介して配線パターンと電気的に接続されて実装された実装基板１３と、開口部１５ａが信号線路１４ｂを含む箇所に位置するようにしてチップ１１を覆う電磁波吸収体１５と、電磁波吸収体１５を実装基板１３に固定する固定手段１６と、電磁波吸収体１５の開口部１５ａを閉塞して電磁波吸収体１５とでチップ１１を封止する封止手段１７とを有する構成とする。【選択図】        図１
2005303110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子基板の主面上に所定の導体パターンが形成されたチップと、
信号線路を含む配線パターンが形成され、前記チップが導通手段を介して前記配線パターンと電気的に接続されて実装された実装基板と、
開口部が前記信号線路を含む箇所に位置するようにして前記チップを覆う電磁波吸収体と、
前記電磁波吸収体を前記実装基板に固定する固定手段と、
前記電磁波吸収体の前記開口部を閉塞して前記電磁波吸収体とで前記チップを封止する封止手段と、
を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記電磁波吸収体と前記信号線路との間隔は０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記導通手段は導体突起であり、前記チップは当該導体突起を介してフェースダウンボンディングにより前記実装基板に実装されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記チップにおける前記主面とは反対面である裏面と前記電磁波吸収体との間には、これらの隙間を埋めるスペーサが設けられていることを特徴とする請求項３記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記チップにおける前記主面とは反対面である裏面と前記電磁波吸収体とは相互に接触していることを特徴とする請求項３記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記電磁波吸収体の内周面には金属膜が設けられていることを特徴とする請求項４または５記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記固定手段は、前記金属膜および前記実装基板に形成された接地線路と接触した導電性接着剤であることを特徴とする請求項６記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記封止手段はＵＶ硬化樹脂または熱硬化樹脂であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子デバイスに関し、特に電磁波の不要輻射による特性劣化防止に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの移動体通信機器やコンピュータ装置には、小型、軽量で省電力、そして高速大容量通信の要求を満たす電子デバイスが用いられている。電子デバイスでは、回路素子が形成された素子形成面が実装基板の実装面と対向するようにして、導体突起を介してチップが実装基板に電気的および機械的に接続されたフェースダウンボンディングが用いられているものがあり、実装面積を狭小化して小型化の要請に応えている。
【０００３】
ここで、特に、例えば５ＧＨｚといった数ＧＨｚ程度の高い周波数帯域で動作するＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの高周波の電子デバイスでは、使用クロック周波数近傍またはその逓倍の電磁波の不要輻射（ノイズ）が不可避的に発生し易くなる。すると、このような電磁波の不要輻射により回路間が電磁的に結合することがあり、デバイスの動作が不安定化するおそれがある。
【０００４】
電磁波の外部への漏洩を防止してこのような問題をなくすには、電子デバイスを金属材料を用いてシールド（電磁シールド）すればよい。しかしながら、電磁シールドすると放射された電磁波はシールド材で反射されてしまうことから、今度はシールドされたケース内で共振伝搬モードが発生するおそれがある。
【０００５】
このため、たとえば特開２００１−６０６４２号公報や特開２００２−１３４６７９号公報には、回路素子の形成されたチップを電磁波吸収体の分散された封止材で封止して放射される電磁波を吸収する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６０６４２号公報
【特許文献２】特開２００２−１３４６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２００１−６０６４２号公報や特開２００２−１３４６７９号公報に記載の技術では、高周波の信号が流れて電磁的に敏感な部位である信号線路に電磁波吸収体が近接あるいは接触するため、増幅率や反射率の損失が増大してデバイスの特性が変動してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、チップが実装基板に搭載された電子デバイスにおいて電磁波による特性変動を防止することのでき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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子デバイスは、素子基板の主面上に所定の導体パターンが形成されたチップと、信号線路を含む配線パターンが形成され、チップが導通手段を介して配線パターンと電気的に接続されて実装された実装基板と、開口部が信号線路を含む箇所に位置するようにしてチップを覆う電磁波吸収体と、電磁波吸収体を実装基板に固定する固定手段と、電磁波吸収体の開口部を閉塞して電磁波吸収体とでチップを封止する封止手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい形態において、電磁波吸収体と信号線路との間隔は０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに好ましい形態において、導通手段は導体突起であり、チップは当該導体突起を介してフェースダウンボンディングにより実装基板に実装されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のさらに好ましい形態において、チップにおける主面とは反対面である裏面と電磁波吸収体との間には、これらの隙間を埋めるスペーサが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のさらに好ましい形態において、チップにおける主面とは反対面である裏面と電磁波吸収体とは相互に接触していることを特徴とする。
【００１３】
本発明のさらに好ましい形態において、電磁波吸収体の内周面には金属膜が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のさらに好ましい形態において、固定手段は、金属膜および実装基板に形成された接地線路と接触した導電性接着剤であることを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらに好ましい形態において、封止手段はＵＶ硬化樹脂または熱硬化樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００１７】
すなわち、電磁波吸収体に形成された開口部が信号線路を含む箇所に位置するようにしてチップを覆うことにより電磁波吸収体と信号線路とが非接触となっているので、封止されたチップなどから放射された不要な電磁波が電磁波吸収体で吸収されつつ増幅率や反射率の損失が抑制されるようになり、電磁波による特性変動を有効に防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態である電子デバイスを示す平面図、図２は図１の電子デバイスにおけるII−II線に沿った断面図、図３は図１の電子デバイスにおけるIII−III線に沿った断面図、図４は図１の電子デバイスに用いられた電波吸収体の形状を信号線路との関係で示す斜視図、図５は図１の電子デバイスにおける電磁波吸収体と信号線路との間隔と損失との関係を示すグラフ、図６は図１の電子デバイスの周波数特性を比較例との関係で示すグラフ、図７は本発明の一実施の形態である電子デバイスの変形例に用いられた電波吸収体の形状を信号線路との関係で示す斜視図である。
【００２０】
図１、図２および図３において、本実施の形態の電子デバイス１０は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）単結晶などの素子基板の主面１１ａ上に所定の導体パターンにより回路素子（たとえば、トランジスタ、共振器、フィルタ、キャパシタ、インダクタなど）が形成された高周波デバイスであるＭＭＩＣなどのチップ１１が、チップ１１の同じく主面１１ａに設けられたはんだバンプやスタッドバンプなどの導通手段であるバンプ（導体突起）１２を介してフェースダウンボンディングにより実装基板１３に実装されたものである。
【００２１】
たとえばセラミック基板や有機基板などの実装基板１３には、電源線路１４ａ、信号線路１４ｂ、接地線路１４ｃなどの配線パターンが形成されており、これらの配線パターン１４ａ〜１４ｃがバンプ１２を介してチップの電源電極、入出力電極、接地電極（何れも図示せず）などと電気的に接続されている。なお、配線パターンは、たとえばＡｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）あるいはこれらの合金等を塗布・焼成することにより、あるいはメッキや蒸着をすることにより形成される。
【００２２】
そして、バンプ１２や主面１１ａと非接触でチップ１１を覆い、接着剤（固定手段）１６により実装基板１３に接着した電磁波吸収体１５が設けられている。
【００２３】
この電磁波吸収体１５はチップ１１などから放射された電磁波を吸収するもので、図４に詳しく示すように、電磁波吸収体１５には開口部１５ａが形成されている。そして、この開口部１５ａは、前述した信号線路１４ｂを含む箇所に位置するようにしてチップ１１を覆っている。したがって、電源線路１４ａと接地線路１４ｃとは電磁波吸収体１５と接触しているが（図２参照）、信号線路１４ｂは電磁波吸収体１５と非接触となっている（図３参照）。但し、本発明では信号線路１４ｂが開口部１５ａに位置して電磁波吸収体１５と非接触となっていればよく、電源線路１４ａと接地線路１４ｃとについては、電磁波吸収体１５に対して接触しているか否かは問わない。
【００２４】
ここで、電磁波吸収体１５は、たとえばフェライトやパーマロイなどの透磁率の高い軟磁性体が微粉化されて樹脂（エポキシ樹脂、フェノール樹脂など）、ゴム（シリコンゴム、クロロプレンゴムなど）といった絶縁性を有する結合媒体中に分散されたものである。
【００２５】
具体的には、たとえばフェライト粒子（Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｂａフェライトなど）を２〜８体積％混合してペースト状にしたウレタン系樹脂またはエポキシ系樹脂、カーボンを３〜１０体積％混合してペースト状にしたウレタン系樹脂またはエポキシ系樹脂、カーボンおよびフェライトを３〜１０体積％混合してペースト状にしたウレタン系樹脂またはエポキシ系樹脂等を用いることができる。さらに、微粉化された軟磁性体としては、上記以外にも、たとえば窒化鉄、カーボニル鉄、パーマロイ、パーメンジュール、珪素鋼、センダスト、あるいはＦｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）を１つ以上含む軟磁性金属材料などがある。
【００２６】
但し、電磁波吸収体１５はこれら例示列挙した材料に限定されるものではなく、電磁波を吸収することのできる物質である限り、種々のものを適用することができる。
【００２７】
電磁波吸収体１５の開口部１５ａは、例えば樹脂製の封止手段１７により閉塞されている。したがって、実装基板１３に搭載されたチップ１１は電磁波吸収体１５と封止手段１７とで封止されて外的環境から遮断され、水分や塵埃などの影響から保護される。
【００２８】
なお、樹脂製の封止手段１７としては、たとえばエポキシ樹脂やベークライト（フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂など）などを用いることができる。但し、このような熱硬化性樹脂ではなく、ＵＶ光により硬化するＵＶ硬化性樹脂など他種の樹脂を用いてもよく、さらには封止手段として樹脂以外のものを用いることもできる。なお、樹脂を用いる場合には、硬化時の粘度低下がより少ないＵＶ硬化性樹脂を用いるのが望ましい。
【００２９】
チップ１１における主面１１ａとの反対面、すなわち裏面１１ｂと電磁波吸収体１５との間には、両者の隙間を埋める例えば熱伝導性に優れたスペーサ１８が設けられている。これにより、実装基板１３に対するチップ１１の機械的保持がスペーサ１８を介した電磁波吸収体１５とバンプ１２とで行われることにより耐振動衝撃性の向上が図られている。なお、このようなスペーサ１８を用いることなく、チップ１１の裏面１１ｂと電磁波吸収体１５とを接触させるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、電子デバイス１０における電磁波吸収体１５と信号線路１４ｂとの間隔と損失との関係を図５に示す。ここでは、実装基板１３としてセラミック基板を用い、このセラミック基板上にライン長４．４８ｍｍのマイクロストリップ型の信号線路１４ｂを形成した。また、電磁波吸収体１５としてウレタン系樹脂にカーボンを３体積％混合した誘電率＝５、ｔａｎδ＝０．５のものを用いた。図５において、横軸が電磁波吸収体１５と信号線路１４ｂとの間隔、縦軸が線路１ｍｍ当たりの伝送損失である。
【００３１】
図示するように、電磁波吸収体１５と信号線路１４ｂとの間隔が広がるにつれて伝送損失が小さくなり、０．１ｍｍ以下では伝送損失が急激に大きくなっているのが分かる。したがって、電磁波吸収体１５と信号線路１４ｂとの間隔は０．１ｍｍ以上になっていることが望ましい。
【００３２】
次に、このような電子デバイス１０の周波数特性を図６に示す。図６においては、電磁波吸収体１５と信号線路１４ｂとの間隔を０．３ｍｍにし、電磁波吸収体１５と電源線路１４ａおよび接地線路１４ｃとが接触した電子デバイスの周波数特性を示している。また、比較例として、電磁波吸収体と信号線路が接触した電子デバイスの周波数特性を併せて示している。
【００３３】
また、図６中、Ａ１は本発明の電子デバイスにおける増幅率、Ａ２は本発明の電子デバイスにおける入力側信号線路の反射率、Ａ３は本発明の電子デバイスにおける出力側信号線路の反射率、Ｂ１は比較例の電子デバイスにおける増幅率、Ｂ２は比較例の電子デバイスにおける入力側信号線路の反射率、Ｂ３は比較例の電子デバイスにおける出力側信号線路の反射率である。増幅率については高いほど特性が良好で、反射率については低いほど特性が良好となる。
【００３４】
図６に示すように、本発明の電子デバイス１０では、比較例の電子デバイスに比べて増幅率、信号線路の反射率ともに良好な特性を示しているのが分かる。
【００３５】
このように、本発明の電子デバイス１０によれば、電磁波吸収体１５に形成された開口部１５ａが信号線路１４ｂを含む箇所に位置するようにしてチップ１１を覆うことにより電磁波吸収体１５と信号線路１４ｂとが非接触となっているので、封止されたチップ１１などから放射された不要な電磁波が電磁波吸収体１５で吸収されつつ増幅率や反射率の損失が抑制されるようになり、電磁波による特性変動を有効に防止することが可能になる。
【００３６】
なお、電磁波吸収体１５に形成された開口部１５ａは、図７に示すように、信号線路１４ｂのみの部分だけを切り欠くような形状となっていてもよい。
【００３７】
また、電磁波吸収体１５の内周面に金属膜を設け、当該金属膜を接地線路１４ｃと接続して接地導体としたり、チップ動作時における放熱用のヒートシンクとしてもよい。そして、金属膜を接地導体とする場合、固定手段としての接着剤１６には、金属膜および実装基板１３に形成された接地線路１４ｃと接触する導電性の接着剤を用いるのがよい。また、金属膜をヒートシンクとする場合、固定手段としての接着剤１６には、高い熱導電性を有する導電性あるいは絶縁性の接着剤を用いるのがよい。
【００３８】
以上の説明においては、実装基板１３に実装されるチップ１１として高周波デバイスであるＭＭＩＣが適用されているが、本発明におけるチップの種類はＭＭＩＣに限定されるものではなく、素子基板上に導体パターンが形成された様々なチップを適用することが可能である。
【００３９】
また、導通手段として導体突起１２を用い、チップ１１はこの導体突起１２を介してフェースダウンボンディングにより実装基板１３に実装されているが、導通手段としてボンディングワイヤを用い、チップ１１をワイヤボンディングにより実装基板１３に実装するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態である電子デバイスを示す平面図である。
【図２】図１の電子デバイスにおけるII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１の電子デバイスにおけるIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図１の電子デバイスに用いられた電波吸収体の形状を信号線路との関係で示す斜視図である。
【図５】図１の電子デバイスにおける電磁波吸収体と信号線路との間隔と損失との関係を示すグラフである。
【図６】図１の電子デバイスの周波数特性を比較例との関係で示すグラフである。
【図７】本発明の一実施の形態である電子デバイスの変形例に用いられた電波吸収体の形状を信号線路との関係で示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  電子デバイス
１１  チップ
１１ａ  主面
１２  バンプ（導体突起）
１３  実装基板
１４ａ  電源線路
１４ｂ  信号線路
１４ｃ  接地線路
１５  電磁波吸収体
１６  固定手段
１７  封止手段
１８  スペーサ
【図１】
2005303110.tif 000003
【図２】
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【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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