电子设备的制作方法

专利名称：电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备配置在腔室内的电子设备元件的电子设备。
背景技术：
以往以来，如图15所示，用于搭载发光设备元件的发光元件用封装构成为将由陶 瓷材料构成的基体200和由陶瓷材料构成的框体300接合一体化，在框体300的内侧形成 有容纳发光设备元件100的腔室3a。在由陶瓷材料构成的基体200上，如图15所示可以形成导热通孔400，在基体上形 成有导热通孔400的发光设备元件用封装中，可以将腔室3a内収容的发光设备元件100的 热释放到外部。另外，导热通孔400通过在贯通了基体200的通孔中填充金属浆料等来构 成。通过导热通孔400从由陶瓷材料构成的基体200的上表面向下表面贯通，从而在 导热通孔400向腔室3a内露出的发光设备元件用封装中，腔室3a内収容的发光设备元件 100的热通过导热通孔400向基体200的下表面移动。但是，对于以往的导热通孔，发光设备元件的放热性不充分，具有由热引起的发光 设备元件的性能降低等的问题。此外，不仅仅是发光设备元件，在具备其他电子设备元件的 电子设备中，也同样具有放热性不充分的问题。而且，在搭载电子设备元件的封装由陶瓷材 料构成的情况下，还具有翘曲等的问题。

发明内容
因此，本发明的目的是在具备用于搭载发光设备元件或集成电路等电子设备元件 的电子设备元件用封装的电子设备中，获得高放热性并且缓和封装的翘曲。本发明涉及的第1电子设备具备由陶瓷材料构成的基体；隔着由金属材料构成 的第1传热层配置在所述基体的上表面的中央区域的电子设备元件；形成在所述基体的下 表面的中央区域，由金属材料构成的第1放热层；配设在所述基体内，由金属材料构成，连 结所述第1传热层和所述第1放热层的多个导热通孔；埋设在所述基体内，由金属材料构 成，从所述基体的下表面中央区域的上方延伸到所述基体的下表面周边区域的上方并且与 所述多个导热通孔交叉的第2传热层。根据上述第1电子设备，不仅来自电子设备元件的热通过导热通孔从第1放热层 放出，来自电子设备元件的热还通过导热通孔向第2传热层移动。由此，来自电子设备元件 的热传向基体整体而从电子设备整体放出。此外，在现有的电子设备中，由于第1传热层与基体的关系产生了翘曲。根据上述 第1电子设备，通过在基体内设置第2传热层，能够调整电子设备的翘曲。
本发明涉及的第2电子设备根据上述第1电子设备，还具备形成在所述基体的下 表面周边区域，由金属材料构成的第2放热层；和埋设在所述基体内，由金属材料构成，连 结所述第2传热层和所述第2放热层的多个第2导热通孔。本发明涉及的第3电子设备根据上述第1或第2电子设备，所述第2传热层向所 述基体的侧面延伸，其前端部在该侧面露出。根据上述第3电子设备，通过第2传热层在基体侧面露出，能够更早的将热向基体 外部放出。本发明涉及的第4电子设备，根据上述第1至第3电子设备的任意一个，还具备配 置在所述基体的上表面并由陶瓷材料构成的框体，所述框体具有由所述框体的内周面和所 述基体的上表面构成的腔室，在该腔室内设置所述电子设备元件。本发明涉及的第5电子设备根据上述第1至第4电子设备的任意一个，还具备埋 设在所述基体内，在所述第2传热层内从存在于所述基体的下表面周边区域的上方的部分 向所述基体的下表面延伸的侧通孔。


图1是本发明第1实施方式涉及的具备电子元件用封装的电子设备的立体图。图2是用于说明陶瓷体形成工序的图，是在图1所示的A-A’线切断的电子元件用 封装的剖面图。图3是煅烧了陶瓷层叠体之后的电子元件用封装的剖面图。图4是表示电子元件用封装中配置了电子元件的状态的剖面图。图5是表示在电子元件用封装中用树脂覆盖了电子元件的状态的剖面图。图6是用于说明本发明第2实施方式涉及的电子元件用封装的陶瓷体形成工序的 图，是在与图1所示的A-A’线相同的线切断的剖面图。图7是煅烧了陶瓷层叠体之后的电子元件用封装的剖面图。图8是表示在电子元件用封装中配置了电子元件的状态的剖面图。图9是表示在电子元件用封装的腔室中填充了树脂之后的状态的剖面图。图10是表示第2实施方式的电极配置例的剖面图。图11是表示在第3实施方式中的电子元件用封装的腔室中填充了树脂之后的状 态的剖面图。图12是表示在第4实施方式中的电子元件用封装的腔室中填充了树脂之后的状 态的剖面图。图13是表示在第4实施方式中的其他电子元件用封装的腔室中填充了树脂之后 的状态的剖面图。图14是表示在第4实施方式中的又一其他电子元件用封装的腔室中填充了树脂 之后的状态的剖面图。图15是表示以往例中的电子元件用封装的状态的剖面图。
具体实施例方式以下，根据附图具体地说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)图1 图5是对于本发明第1实施方式涉及的电子设备表示完成品及其制造方法 的工序的剖面图。这里，图2 图5是沿图1所示的A-A’线的剖面图，后述的图6 图9 也同样。此外，在第2 第4实施方式的说明中所用的图10 图14也同样。如图1所示，本实施方式的电子设备具备由陶瓷材料构成的基体2，在该基体2的 上表面2a，配置有第1传热层8、电子设备元件1、电极10 (正极和负极等)、连接电子设备元 件1的金线12、包含荧光体的树脂6，另一方面在基体2的下表面，配置有第1放热层9 (在 图1中省略)。在陶瓷体形成工序中，如图2所示，通过层叠多个由具有绝缘性的陶瓷材料构成 的陶瓷片21，从而形成陶瓷片21的层叠体711 (成为烧结后基体2)。在陶瓷体形成工序中， 还在层叠体711 (成为烧结后基体2)的上表面中央区域形成应配置有电子设备元件1的第 1传热层8，并且在该上表面的周边区域形成应连接于电子设备元件1的电极10。此外，在 层叠体711 (成为烧结后基体2)的下表面中央区域形成第1放热层9，并且在该下表面的周 边区域配置电极10。而且，在层叠体711 (成为烧结后基体2)上形成连接上表面侧的电极 10和下表面侧的电极10的电极连接用通孔11，在该电极连接用通孔11中填充电极浆料。 另外，也可以在煅烧层叠体711从而形成了基体2之后，形成第1传热层8、电极10以及第 1放热层9。这里，在被层叠的陶瓷片21上分别形成多个填充了金属浆料等的通孔4，这些通 孔4配置为属于不同陶瓷片21的通孔彼此相互重合。因此，在通孔4的烧结后，相互重合 的通孔4彼此结合而形成导热通孔51，由此成为第1传热层8和第1放热层9经由导热通 孔51相互连接的情况。此外，在形成层叠体711 (成为烧结后基体2)时，在多个陶瓷片21内相互相邻的 一对陶瓷片21之间，形成第2传热层52。具体而言，第2传热层52形成为在层叠体711 (成 为烧结后基体2)的下表面中央区域的上方位置与导热通孔51交叉，并且延伸到层叠体 711 (成为烧结后基体2)的下表面周边区域的上方。对于导热通孔51和第2传热层52，采用热传导率高的银(Ag)或铜(Cu)等金属。 此外，对于形成陶瓷片21的陶瓷，采用能够与第1传热层8和第2传热层52同时煅烧的低 温同时煅烧陶瓷(LTCC)。但是，在作为导热通孔51和第2传热层52的材料而采用高熔点 的金属材料的情况下，作为陶瓷片21的材料，可以使用高温煅烧用的陶瓷材。上述第1放热层9在对安装基板和放热板等进行焊接时作为连接部来使用。但 是，将第1放热层9形成在层叠体711 (成为烧结后基体2)的下表面，由此通过层叠体711 的煅烧而形成的基体2有可能翘曲。另一方面，通过调节第2传热层52的厚度使其比第1 放热层9变薄或变厚，从而能够调整煅烧后的基体2的翘曲。因此，通过调整第2传热层52 的厚度，能够制作基体2的翘曲量小的电子设备。此外，在采用发光设备元件作为电子设备元件1的情况下，第2传热层52还作为 反射来自该发光设备元件的光的反射层起作用。因为将第2传热层52埋设在基体2的内 部，所以在包含荧光体的树脂6与第2传热层52之间不会产生反应等，从而成为可以防止 由该反应等引起的反射率的降低。这里，考虑反射率的大小时，以银> LTCC >金的顺序变大。银若与在后工序使用
5的包含荧光体的树脂6直接接触则被氧化(硫化)等从而反射率降低，但是LTCC和金即使 与树脂6接触也几乎不反应。因此优选跨广大范围，通过反射率高且与树脂6几乎不反应 的LTCC的露出面来形成基体2的上表面2a，仅搭载发光元件的区域被第1传热层8覆盖。 即，在从第1传热层8向基体2的外周引出线时，优选按照该线一定通过LTCC的露出面的 方式在基体2的上表面2a配置第1传热层8。此外，优选电极10由金形成。接着在煅烧工序中煅烧层叠体711。由此，如图3所示，在层叠体711上所形成的 通孔4彼此相互连结，形成将基体2从上表面2a到下表面2b贯通的导热通孔51，此外，交 叉的导热通孔51与第2传热层52接合。在本实施方式中，作为形成基体2的陶瓷采用了低温同时煅烧陶瓷(LTCC)，所以 能够用800°C 1000°C的温度使该陶瓷烧结。因此，能够抑制导热通孔51、第1传热层8、 第2传热层52、第1放热层9所采用的金属材料的异常收缩等的同时使层叠体711烧结。此外，对于第2传热层52，因为其主原料是金属所以比陶瓷柔软。因此，若为了改 善传热而扩大平行于基体2的上表面2a的第2传热层52的截面积，烧结后的第2传热层 52的截面容易凹陷，此外，封装本身的强度容易变弱。但是，在本实施例的形态在，在层叠体 711中第2传热层52夹在陶瓷片21中。因此，第2传热层52的截面难以凹陷，此外，封装 的强度难以变弱。而且，第2传热层52与导热通孔51交叉，所以对基体2整体容易放热。而且，在电子设备元件1小的情况下，该电子设备元件1的正下方的通孔4的截面 积变小。但是，根据本结构，可以扩大导热通孔51和第2传热层52的合计放热面積。接着在电子设备元件1设置工序中，如图4所示，在由煅烧工序煅烧的第1传热层 8上设置电子设备元件1，用金线12连接于电极10 (由金等构成)等。接着在用包含荧光体的树脂6覆盖基体2的上表面2a的工序中，如图5所示，用 包含荧光体的树脂6覆盖电子设备元件1，并使该树脂6固化。由此，制作本发明第1实施 方式涉及的电子元件设备。在所制作的电子设备中，从电子设备元件1发生的热从第1传热层8通过导热通 孔51向基体2的下表面2b移动并从下表面放出。此时，热也从导热通孔51向第2传热层 52传递，扩散在基体2中。因此，能够高效地从设备整体放出电子设备元件1的热。此外，由于形成第1传热层8和第1放热层9而基体2的翘曲变大，但是通过在基 体2内形成第2传热层52，能够缓和基体2的翘曲。此外，上述电子设备在基体2的上表面具有即使第1传热层8与电子设备元件1 相同大小也能够高效地放热的构造。因此，在电子设备元件1是发光元件时，尽可能减小第 1传热层8的面積而扩大形成基体2的LTCC的露出面積，由此能够防止反射率的降低。(第2实施方式)图6 图9是对于本发明第2实施方式涉及的电子设备表示完成品及其制造方法 的工序的剖面图。另外，连接电子设备元件1的电极等用与第1实施方式同样的方法形成， 所以省略说明。如图6所示，在本实施方式的陶瓷体形成工序形成的层叠体712，在第1实施方式 的层叠体711的基础上，在基体2的上表面配置有框体31，通过该框体31的内周面和基体 2的上表面形成有空间31a (成为烧结后腔室31a)。在这点上，本实施方式的层叠体712与 第1实施方式的层叠体711不同。
在框体31的空间31a中，在该空间31a区域中形成有在所述层叠体712的上表面 中央区域配置电子设备元件1的第1传热层8。在层叠体712 (成为烧结后基体2)的下表 面中央区域形成第1放热层9。另外，也可以在煅烧层叠体712从而形成基体2之后形成第 1传热层8和第1放热层9。在陶瓷片21的每一个上形成有通孔4。此外，第2传热层52与第1实施方式同样 地形成。接着在煅烧工序中，通过煅烧在陶瓷体形成工序形成的层叠体712和框体31，基 体2和框体31被接合一体化，制作图7所示的电子设备元件用封装73。然后，通过框体31的烧结，形成由框体31的内周面和基体2的上表面构成的腔室 3a。这里，在电子设备元件1是发光元件的情况下，通过在腔室3a内也适用如第1实施方 式所述的那样第2传热层52还作为反射层起作用的结构，不仅能够改善放热，还通过基体 2的上表面和腔室3a的内周面的两面而高效地反射来自发光元件的光。在本实施方式中，作为形成基体2和框体31的陶瓷，采用了低温同时煅烧陶瓷 (LTCC)，所以能够用800°C 1000°C的温度使该陶瓷烧结。接着在电子元件设置工序中，如图8所示，在由煅烧工序制作的电子设备元件用 封装73的第1放热层8上配置电子设备元件1。接着，在树脂填充工序中，在图9所示的腔室3a的内部填充包含荧光体的树脂6， 并使该树脂6硬化。由此，制作本发明第2实施方式涉及的电子设备。在所制作的电子设备中，发挥与第1实施例同样的放热效果。此外，通过电子设备具有腔室3a，在电子设备元件1是发光元件时，能够高效地反 射发光元件的光。此外，作为例，能够形成图10所示那样的电极连接用通孔11和电极10。(第3实施方式)采用图11说明第3实施方式。在第3实施方式中，与第2实施方式不同的点是 第2传热层52形成为在基体2的侧面露出。这以外的构造以及制造方法与第2实施方式 相同。根据本实施方式涉及的电子设备，因为第2传热层52在基体2的侧面露出，所以 提高从基体2向外部的放热特性。而且，通过在第2传热层52的侧面形成露出部，向基体2 外部的放热变好。而且，如图11所示，通过在第2传热层52的侧面形成侧部传热层12，在 对安装基板进行焊接时形成角焊缝(fillet)，放热特性比第1、第2实施方式进一步提高。(第4实施方式)采用图12说明第4实施方式。在第4实施方式中，与第2实施方式不同的点是 第2传热层52被层叠多个，而不是一个。这以外的构造及制造方法与第2实施方式相同。根据本实施方式涉及的电子设备，因为层叠多个第2传热层52，所以与第2实施方 式相比，向基体2的传热量变大，因此放热特性提高。此外，由于第 在多个， 所以封装的翘曲的调整容易。此外，如图13所示，对于埋设在基体2中的多个第2传热层52，通过分别改变与基 体2的上表面大致垂直的方向的厚度，能够精度良好的调整封装的翘曲。因此，根据上述第 4实施方式涉及的电子设备，与第1、2、3实施方式涉及的电子设备相比，能够使放热特性提高，此外能够使翘曲的调整精度提高。此外，如图14所示，也可以在基体2中形成侧通孔41，该侧通孔41在第2传热层 52内从存在于基体2的下表面周边区域的上方位置的部分向基体2的下表面延伸，与第2 放热层9a连接。由此，第2放热层9a和第1放热层9a成为相互连结。这里，在侧通孔41 中填充有热传导良好的金属材料。根据第4实施方式涉及的电子设备，与第1、2、3实施方式涉及的电子设备相比，放 热特性提高。另外，本发明的各部结构不限于上述实施方式，在权利要求书中所记载的技术范 围内可以进行各种变形。
权利要求
一种电子设备，具备由陶瓷材料构成的基体；电子设备元件，其隔着由金属材料构成的第1传热层，配置在所述基体的上表面的中央区域；第1放热层，其形成在所述基体的下表面的中央区域，由金属材料构成；多个导热通孔，配设在所述基体内，由金属材料构成，且连结所述第1传热层和所述第1放热层；和第2传热层，其埋设在所述基体内，由金属材料构成，且从所述基体的下表面中央区域的上方延伸到所述基体的下表面周边区域的上方并且与所述多个导热通孔交叉。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，还具备第2放热层，其形成在所述基体的下表面的周边区域，由金属材料构成；和多个第2导热通孔，埋设在所述基体内，由金属材料构成，且连结所述第2传热层和所 述第2放热层。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第2放热层向所述基体的侧面延伸，其前端部在该侧面的表面露出。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，还具备框体，其配置在所述基体的上表面，由陶瓷材料构成，所述框体具有由所述框体的内周面和所述基体的上表面构成的腔室，在该腔室内设置 有电子设备元件。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，还具备侧通孔，其埋设在所述基体内，在所述第2传热层内从存在于所述基体的下表 面的周边区域的上方的部分向所述基体的下表面延伸。
全文摘要
本发明涉及的第1电子设备具备由陶瓷材料构成的基体；隔着由金属材料构成的第1传热层配置在所述基体的上表面的中央区域的电子设备元件；形成在所述基体的下表面的中央区域，由金属材料构成的第1放热层；配设在所述基体内，由金属材料构成，连结所述第1传热层和所述第1放热层的多个导热通孔；埋设在所述基体内，由金属材料构成，从所述基体的下表面中央区域的上方延伸到所述基体的下表面周边区域的上方并且与所述多个导热通孔交叉的第2传热层。
文档编号H01L23/13GK101853820SQ20101013433
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月31日
发明者人见卓磨, 伊藤秀树, 山腰清, 本乡政纪, 福山正美, 高木秀树 申请人:三洋电机株式会社;三洋电波工业株式会社