電気機器
【課題】本発明は、電気部品に対するシールドを完全なものとするとともに、電気部品周囲の空間距離を必要最小限に短縮してシールド領域を最小化した電気機器を提供する。
【解決手段】一面に電気部品である半導体装置２が接続される配線パターンＨを有し、他の面にグランドパターン３を有する多層配線基板１と、互いに所定間隔を存し多層配線基板の一面における電気部品の周囲部位とグランドパターンとの間に亘って設けられる複数のスルーホール４と、半導体装置を囲むように配設され各々がスルーホールと電気的に接続される複数のはんだボール５と、これらはんだボールと電気的に接続され半導体装置を覆う導電性天板６とを具備する。
【解決手段】一面に電気部品である半導体装置２が接続される配線パターンＨを有し、他の面にグランドパターン３を有する多層配線基板１と、互いに所定間隔を存し多層配線基板の一面における電気部品の周囲部位とグランドパターンとの間に亘って設けられる複数のスルーホール４と、半導体装置を囲むように配設され各々がスルーホールと電気的に接続される複数のはんだボール５と、これらはんだボールと電気的に接続され半導体装置を覆う導電性天板６とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気部品である、たとえば半導体装置から発生する電磁波による妨害を阻止するためのシールド構造を備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器である、たとえば多種機能を有する携帯電話等においては、動作周波数の高周波化が進むとともに、パワー増加が顕著であり、それにともない強い電磁波が放射されるようになった。配線基板上に実装されるコイル等の電気部品相互間の距離が短くなっていることも一因であるが、他の周辺電気部品に電磁波障害を及ぼし易い。
【０００３】
［特許文献１］には、半導体パッケージ基板が実装される実装用基板と半導体パッケージ基板の外部端子との接合部分から放射される電磁波を遮蔽する状態に、金属以外の材質からなる電磁波吸収体を設けたことを特徴とする半導体パッケージ基板の電磁シールド構造が開示されている。
【０００４】
［特許文献２］には、表面実装型のＢＧＡである被シールド部品の信号端子から基板に引き込む信号線のみを、グランドと導通を取ったＢＧＡボールでシールドし、前記被シールド部品自身のシールドは、別部品である金属シールド板からなるシールドケースで覆う構造が開示されている。
【０００５】
しかしながら、［特許文献１］で電磁波吸収体として用いられるフェライトは加工性が悪く、高加工精度が得られないので量産的に劣る。また、フェライト粉を樹脂に混ぜた流動性のあるフェライト樹脂を、基板本体の周縁に沿って流し込み、硬化させる実施例が記載されているが、基板本体周辺にフェライト樹脂が流出して、必要面積が大になる。
【０００６】
［特許文献２］のシールドケースは、金属板であるので、板金加工すれば良く、量産性には問題がない。ただし、前記シールドケースを配線基板に取付ける構造に係る詳細な記載がなく、不明である。そこで、シールドケースを配線基板に取付けるには、図６に示す構造が考えられる。
【特許文献１】特開２００１−１６０６０５号公報
【特許文献２】特開平 ８− ６４９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図中ａは金属板からなる配線基板であり、所定の配線パターン部位に半導体装置ｂが実装される。半導体装置ｂ底面と配線基板ａ表面との間に、狭小で部分的な隙間が存在し、そのまま放置すると隙間に湿気や有害ガスが侵入し残留する。長期の使用に亘れば、残留湿気や残留有害ガスが半導体装置や配線基板を腐蝕する等の悪影響を及ぼす。
【０００８】
そこで、前記半導体装置ｂ底面と配線基板ａ表面との隙間に樹脂材ｃをアンダーフィルし、悪影響の発生を阻止する。同時に、アンダーフィルした樹脂材ｃによって半導体装置ｂの配線基板ａに対する取付け強度が強化され、半導体装置ｂを実装する配線基板ａを備えた電気機器に多少の接触衝撃や落下衝撃がかかっても、充分耐えられる。
【０００９】
図に示すように、前記アンダーフィルをなす樹脂材ｃの一部が半導体装置ｂの周面から浸出（はみ出す）状態となって残る。この浸出範囲は他の電子部品を設けることができない、いわゆるアンダーフィル禁止領域Ｎａであり、通常２ｍｍは必要である。アンダーフィル禁止領域Ｎａ外部に、フレームｅの下端部が配線基板ａにはんだ付けｚされる。
【００１０】
前記フレームｅは板厚が０．２〜０．５ｍｍの金属板を板金加工してなり、半導体装置ｂを囲む平面矩形状の枠体であって上端が内側に折曲される。このフレームｅを配線基板ａにはんだ付けｚするのに必要な幅であるパターン幅Ｎｂは、最低１ｍｍを確保しなければならない。
【００１１】
フレームｅには複数の孔部ｇが設けられ、各孔部ｇへ嵌り込むエンボス（突起）ｈを備えたカバーｉが、フレームｅに被せられる。このカバーｉもフレームｅと同一板厚の板金加工品であり、カバーｉとフレームｅとでシールドケースＱが構成される。前記シールドケースＱは、半導体装置ｂから発生する電磁波が外部へ漏れないようシールドする。
【００１２】
しかしながら、板金加工品は高精度の平面度を得るのは困難であり、フレームｅと配線基板ａとのはんだ付けｚが不均一になり易い。いわゆる、未はんだ部が部分的に生じる虞れがあり、そこから電磁波が漏れて完全シールド性を確保できなくなる。そのため、多量のはんだを盛って対応しなければならず、パターン幅Ｎｂの拡大につながる。
【００１３】
また、半導体装置ｂの全周囲に沿ってアンダーフィル禁止領域Ｎａとパターン幅Ｎｂを必要とし、これらの合計が少なくとも３ｍｍの幅となる。複数の半導体装置ｂを実装する配線基板ａであれば、当然、配線基板ａの大型化を招いてしまう。そして、この配線基板ａを備えた電気機器である、たとえば携帯電話等の小型化を規制することとなる。
【００１４】
本発明は前記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、電気部品に対するシールドを完全なものとするとともに、電気部品周囲の空間距離を必要最小限に短縮して、シールド領域を最小化した電気機器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を満足するため本発明は、一面に電気部品が接続される配線パターンを有し他の面にグランドパターンを有する多層配線基板と、互いに所定間隔を存し多層配線基板の一面における電気部品の周囲部位とグランドパターンとの間に亘って設けられる複数のスルーホールと、電気部品を囲むように配設され各々がスルーホールと電気的に接続される複数のはんだボールと、これらはんだボールと電気的に接続され電気部品を覆う天板部材とを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電気部品に対するシールドを完全化し、電気部品の周囲に必要な空間距離を必要最小限に短縮して、シールド領域を最小化するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第１の実施の形態での電気部品（以下、「半導体装置」と呼ぶ）２を備えた電気機器１０の概略の平面図と断面図である。前記半導体装置２は、ここでは１個のみ示しているが、実際には複数個の半導体装置２を備えている。
【００１８】
図中１は多層配線基板であり、この多層配線基板１表面（図１（Ｂ）の上面）の所定部位には配線パターンＨが設けられている。この配線パターンＨには、ＢＧＡタイプの半導体装置２が実装される。
【００１９】
前記半導体装置２は、所定の厚さ寸法で、平面視で矩形状をなす。底面部にはリードの代用となる球形のはんだ（以下、「はんだボール」と呼ぶ）２ａがアレイ状に突設されていて、配線基板１にフリップチップボンディングされている。具体的には、半導体装置２底面のはんだボール２ａが金属バンプを形成し、これを多層配線基板１の配線パターンＨ上に設けられる電極パッドに押付けて接続する。
【００２０】
前記多層配線基板１裏面には、グランド（ＧＮＤ）に接地されるグランドパターン３が設けられる。さらに多層配線基板１には、多層配線基板１裏面に設けられる前記グランドパターン３と多層配線基板１表面との間に亘って、複数のスルーホール４が互いに所定間隔を存して設けられる。
【００２１】
なお説明すると、多層配線基板１の表面にスルーホール４の一端部が露出していて、その露出位置は前記半導体装置２の各辺周縁から所定間隔だけ離間している。したがって、スルーホール４は多層配線基板１の表面における半導体装置２の周囲部位とグランドパターン３との間に亘って設けられることになる。
【００２２】
このようなスルーホール４の一端部に、はんだボール５が接合される。前記はんだボール５を、図１(Ａ)では“破線の楕円”で表し、図１(Ｂ)では“実線の楕円”で表したうえに断面のハッチングを入れている。
前記はんだボール５は、半導体装置２の底面に突出する前記はんだボール２ａとは相違して、より大径のものである。そして、半導体装置２全体の厚み（高さ）寸法よりも、はんだボール５の直径が大である。互いに多層配線基板１の表面に載置された状態となっていて、その上端部は半導体装置２上面よりも上方に突出する。
【００２３】
前記スルーホール４の直径よりも前記はんだボール５の直径が大であるが、スルーホール４に接続された状態ではんだボール５相互は互いに接触することはない。すなわち、後述するように組立てられた電気機器１０を加熱炉に収容して加熱し、加熱完了の状態ではんだボール５相互の間隔が１ｍｍ以下になるように、スルーホール４相互の間隔およびはんだボール５の直径が設定されている。
【００２４】
全てのはんだボール５に亘って１枚の天板部材６が支持されている。図１（Ａ）を参照すると分かるように、平面視で矩形状に形成される前記天板部材６の各辺部に沿って複数のはんだボール５が位置する。そして、はんだボール５の直径と半導体装置２の厚み寸法との大小関係から、天板部材６は半導体装置２の上方部位を間隙を存して覆う。
【００２５】
前記天板部材６は、矩形平板状の樹脂材６ａと、この平板樹脂材６ａの下面全面に亘って被覆される導電性を有する金属膜６ｂとから構成される。すなわち、天板部材６は導電性を有するところから、以後、これを「導電性天板」と呼ぶ。
導電性天板６の下面全面に、金属膜６ｂからなるベタパターンが形成されることになる。図１（Ｂ）に示すように、導電性天板６を構成する金属膜６ｂはソルダレジスト膜７で覆われ、前記スルーホール４と対向する位置のみ開口部として形成される電極パッド８が設けられる。電極パッド８は、図１(Ａ)では“実線の真円”で表し、図１(Ｂ)ではソルダレジスト膜７の“切れ目”で表している。
【００２６】
前記導電性天板６の中心位置は前記半導体装置２の中心位置と略一致していて、半導体装置２の周面から導電性天板６の周面が同一寸法だけ突出する。換言すれば、半導体装置２に対して導電性天板６は相似形をなしていて、導電性天板６の面積は半導体装置２の面積よりも大に形成される。
【００２７】
このように、多層配線基板１に半導体装置２を実装するのに、半導体装置２底面から突出する前記はんだボール２ａが用いられ、多層配線基板１に導電性天板６を取付けるのにも、前記はんだボール５が用いられる。
そこで、はんだの特性に応じて、多層配線基板１に半導体装置２および導電性天板６を位置決めして加熱炉に入れ、双方のはんだボール２ａ，５を同時に溶融させる。あるいは、先にはんだボール２ａを溶融させて多層配線基板１に半導体装置２を実装し、そのあと、はんだボール５を溶融させて多層配線基板１に導電性天板６を取付ける。
【００２８】
前記多層配線基板１に半導体装置２を実装した状態で、従来構造と同様、半導体装置２底面と多層配線基板１表面との間に狭小の隙間が存在している。一方、はんだボール５の直径が０．６５ｍｍのものを選択し、はんだボール５が溶融したとき多層配線基板１と導電性天板６との間に約０．４ｍｍの隙間が存在するように寸法設定されている。
【００２９】
さらに、隣接するはんだボール５相互が溶融した状態で接触する、いわゆるブリッジ状にならないように、各スルーホール４と電極パッド８相互間の距離が設定される。実際に、はんだボール５の直径と重量、加熱炉における加熱温度、導電性天板６の面積重量等の条件から、溶融したはんだボール５相互の隙間が、１ｍｍ以下になるよう設定される。
【００３０】
溶融した状態でのはんだボール５相互の隙間を１ｍｍ以下とする理由については、後述する。この隙間を利用して、溶融した樹脂材９を配線基板１表面と半導体装置２底面との間に注入し、アンダーフィルする。多層配線基板１と半導体装置２との間に充分な量のアンダーフィルをなした後も、樹脂材９の注入を継続する。
【００３１】
樹脂材９は導電性天板６底面の金属膜６ｂと半導体装置２上面との隙間に充填されるとともに、半導体装置２周面外部と導電性天板６周面との間にも充填される。この状態で樹脂材９の注入を停止すると、結果として、半導体装置２の全周面に亘って樹脂材９が充填され、半導体装置２は樹脂封止される。
【００３２】
したがって、多層配線基板１に対する半導体装置２の取付け強度が大となる。多層配線基板１と導電性天板６との間にも樹脂材９が充填されるので、多層配線基板１に対する導電性天板６の取付け強度が大となる。図１（Ｂ）では、樹脂材９が導電性天板６周面から突出した状態としているが、実際には、はんだボール５相互の隙間を埋める程度でよく、導電性天板６周面から突出しない。
【００３３】
このようにして、半導体装置２を実装する多層配線基板１と、この多層配線基板１に所定間隔を存して設けられグランドパターン３に接続する複数のスルーホール４と、これらスルーホール４に接続され半導体装置２の周囲を囲むように配置される複数のはんだボール５と、これらはんだボール５に電気的に接続され前記半導体装置２の上面を覆う導電性天板６とで、電気機器１０が構成される。
【００３４】
前記はんだボール５は多層配線基板１のグランドパターン３とスルーホール４を介して導電性天板６に電気的に接続されている。換言すれば、導電性天板６と多層配線基板１のグランドパターン３との電気的な導通を、スルーホール４とはんだボール５で取ることになる。
【００３５】
半導体装置２から出る電磁波は、導電性天板６の下面全面を覆う金属膜６ｂによってシールド（遮蔽）され、さらに導電性天板６を取付けるはんだボール５によってシールドされる。隣接するはんだボール５相互の隙間を１ｍｍ以下に設定してあるので、後述する理由によりこの隙間から電磁波が漏れることはない。
【００３６】
なお、前記導電性天板６は樹脂材６ａの下面全面を金属膜６ｂで覆う構成とすることにより、導電性天板６は比較的、高い平面度を得る。一方、多層配線基板１は、文字通り多層に形成され、ある程度の板厚を有することで高い平面度を得る。多層配線基板１に導電性天板６を取付けた状態で、互いの隙間が均一になり、従来構造のような未はんだ部分は発生し難い。
【００３７】
たとえ、何らかの理由により導電性天板６が変形していて平面度の精度が低くなっても、はんだボール５が溶融にともなって導電性天板６の変形を吸収する。すなわち、導電性天板６の変形がある程度の範囲内であれば、導電性天板６を配線基板１に取付けた状態で、導電性天板６と多層配線基板１との隙間を一定範囲内に確保できる。
【００３８】
半導体装置２の周面からはんだボール５による取付け幅までの距離Ｍ１は、配線基板１に実装される電子部品相互の必要最低限な距離と同一であればよい。前記距離Ｍ１を、「部品間実装禁止領域」と呼ぶとすると、この領域幅Ｍ１は０．２ｍｍあればよい。また、はんだボール５による導電性天板６の取付け幅Ｍ２は、はんだボール５の直径と同じ０．６５ｍｍあればよい。
【００３９】
結局、導電性天板６は半導体装置２の周面から、部品間実装禁止領域Ｍ１である０．２ｍｍと、はんだボール５による導電性天板６の取付け幅Ｍ２である０．６５ｍｍとの合計の、０．８５ｍｍだけ突出する面積となる。
図６に示す従来構造の電気機器Ｑにおいては、上述したように半導体装置ｂ周面から３ｍｍ突出している。本発明では０．８５ｍｍであるから、従来構造と比較すると、はるかに小型化を図れることとなる。
【００４０】
さらに、多層配線基板１に半導体装置２をアンダーフィルする樹脂材９を、そのまま多層配線基板１に対する導電性天板６の取付け強度増大化に用いた。この樹脂材９は半導体装置２と導電性天板６との間に充填すればよく、従来構造のように半導体装置の周面から外方へ浸出させるのに必要なアンダーフィル禁止領域を確保しなくてすむ。
前記はんだボール５と導電性天板６からなる電気機器１０が占有する領域が最小となり、複数の前記半導体装置２を備えた携帯電話等の電気機器１０の小型化を確実に推進できる。
【００４１】
はんだボール５が溶融した状態で、隣接するはんだボール５相互の隙間を１ｍｍ以下としながら電磁波の漏れを防止できる理由は、図５のシールド効果（シールド量）を示すグラフから説明できる。
このグラフは、横軸にはんだボール５相互の隙間に相当するスリットの大きさ（ｍｍ）を取り、縦軸に半導体装置２を搭載する電気機器に用いられる信号の周波数（ｄＢ）を取る。
【００４２】
詳しくは、無限平面金属板に空いた長方形スリットのシールド量Ｓを示していて、
Ｓ ＝ ２０ｌｏｇ（λ／２／ｄ）
の式から算出される。
なお、λ＝Ｃ／ｆであり、λ：波長、Ｃ：光束、ｆ：周波数。
ｄ：スリットが矩形状をなしている場合に、長い方の寸法。
グラフは、 ｄ＜＜λ／２ のときの、スリット寸法対シールド量を表している。
【００４３】
電気機器は種類や用途に応じて、用いられる信号の周波数が相違している。そこで、図のように、１００ＭＨＺをＬａ変化として、１ＧＨＺをＬｂ変化として、２ＧＨＺをＬｃ変化として、５ＧＨＺをＬｄ変化として、それぞれ信号の周波数別に測定した。
いずれの電気機器においても必要なシールド効果（ｄＢ）は、経験値から、最低限３０ｄＢは確保しなければならない。好ましくは、それ以上のシールド効果を得たい。
図の結果から、同じスリットの大きさであっても、信号の周波数の長い方がシールド効果（ｄＢ）が大であり、周波数が短くなるにしたがって、シールド効果が小さくなっていることが分かる。
【００４４】
上述した電気機器である携帯電話の場合は、周波数が５ＧＨＺの極短波長電波が用いられている。そして、上述のように３０ｄＢ以上のシールド効果を確保したいので、５ＧＨＺのライン（Ｌｄ変化）と、縦軸のシールド効果において３０ｄＢのラインとが交差する横軸のスリットの大きさを読むと、「約１ｍｍ」となっている。
【００４５】
すなわち、多層配線基板１に対して導電性天板６を取付ける溶融した状態のはんだボール５は、隣接するはんだボール５との隙間を１ｍｍ以下になるように設定する。したがって、隣接するはんだボール５相互間の隙間から電磁波が漏れることはなく、シールド効果を確保できて周囲の半導体装置等の電気部品に与える影響がない。
【００４６】
図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第２の実施の形態での、多層配線基板１に実装される厚形半導体装置２Ａと電気機器１０Ａの概略の平面図と断面図である。前記第１の実施の形態と同一の構成部品は、同番号を付して新たな説明を省略する。
そして、配線基板１に形成される配線パターンＨとグランドパターン３およびスルーホール４と、導電性天板６Ａに形成されるソルダレジスト膜７および電極パッド８と、多層配線基板１と半導体装置２Ａおよび導電性天板６Ａをアンダーフィルする樹脂材９は省略して示す。（以下、同じ）
この実施の形態は、電気機器１０Ａとして占有する面積に変りがないが、特に厚形の半導体装置２Ａを用いた場合に有効である。すなわち、第１の実施の形態における構成のまま、厚形半導体装置２Ａを導電性天板６で覆うとすると全体的に厚いものとなって、電気機器１０の面積を減少させたことの効果と相殺してしまう。
【００４７】
そこで、以下に述べるように、電気機器１０Ａの背低化を図っている。
すなわち、導電性天板６Ａは先に説明したものと同一の板厚と同一の面積であってよく、部品間実装禁止領域Ｍ１が０．２ｍｍ、取付け幅Ｍ２が０．６５ｍｍを確保する。そのうえで、導電性天板６Ａの下面における部品間実装禁止領域Ｍ１から内側全てを座ぐり加工して、導電性天板６Ａ下面に凹陥部１２を設ける。
【００４８】
凹陥部１２の全面に亘って金属膜６ｂで被覆することは勿論である。半導体装置２Ａを多層配線基板１に実装したうえで、導電性天板６Ａにおける凹陥部１２を下面側として、厚形半導体装置２Ａの上端部を凹陥部１２に挿入する。
【００４９】
導電性天板６Ａと、はんだボール５とからなる電気機器１０Ａにおいては、第１の実施の形態と同様のシールド効果を得る。そして、配線基板１から導電性天板６Ａ上面に至るまでの電気機器１０Ａの高さ寸法が、半導体装置２Ａを導電性天板６Ａの凹陥部１２に挿入する分だけ低くなり、電気機器１０Ａの背低化を得られる。
【００５０】
図３（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第３の実施の形態での、配線基板１に実装される厚形半導体装置２Ａと電気機器１０Ｂの概略の平面図と断面図である。
この実施の形態も、電気機器１０Ｂとして占有する面積に変りがないが、特に厚形の半導体装置２Ａに適用される。ただし、第２の実施の形態で述べたような導電性天板６Ａに凹陥部１２を設ける加工では手間がかかるので、これを不要としたい。
【００５１】
はんだボール５を介して取付けられる平板状の導電性天板６で厚形半導体装置２Ａを覆う基本構成では、本来、半導体装置２Ａが厚形になった分、はんだボール５は直径が大なるものを用いなければならない。
ただし、多層配線基板１に設けられるスルーホール４の相互間隔を変えると大幅な設計変更となり、多層配線基板１から製造し直す必要があるので、少なくともスルーホール４の相互間隔は変えられない。
【００５２】
そのため、相互間隔を変えないスルーホール４のそれぞれに、直径を大としたはんだボール５を接続しようとしても、はんだボール５は球形なので、最も突出する部分が隣接するはんだボール５の最も突出する部分に接触してしまい、スルーホール４に対する接続ができない。
【００５３】
たとえ接触しない範囲内の直径のはんだボール５を用いたとしても、はんだボール５が大型になるから、加熱温度や加熱時間を調整し直す必要があり、手間がかかる。溶融した状態ではんだボール５相互のブリッジ現象を防止し、かつ互いの隙間が１ｍｍ以下になるように完成できる可能性はほとんどない。
【００５４】
そこで、導電性天板６に対する凹陥加工を不要としたうえで、スルーホール４の相互間隔を変えず、はんだボール５も何ら変更せずにそのまま用いて、電気機器１０Ｂがある程度厚形になることは認めたうえで、厚形電気部品２Ａに対応した構成を図３（Ａ）（Ｂ）にもとづいて述べる。
【００５５】
具体的には、同一の手段で厚形半導体装置２Ａを多層配線基板１に実装する。その一方で、前記した取付け幅Ｍ２と同一幅寸法で、かつ通常の半導体装置２と厚形半導体装置２Ａとの厚さの差に相当する厚さ寸法の金属片からなり、導電性を有するスペーサ１５を用意し、これを多層配線基板１に先付け（はんだ付け）する。
【００５６】
スペーサ１５の上面にパッドが設けられ、そこにはんだボール５が接合され、はんだボール５を介して導電性天板６が取付けられる。スペーサ１５はスルーホールを介してグランドパターンと電気的に接続され、かつはんだボール５を介して導電性天板６と電気的に接続される。したがって、導電性天板６と多層配線基板１のグランドパターンとの電気的な導通を、スルーホールとスペーサ１５およびはんだボール５で取ることになる。
【００５７】
完成した電気機器１０Ｂは、半導体装置２Ａの周囲をスペーサ１５と複数のはんだボール５が囲み、半導体装置２Ａを導電性天板６が覆う。前記スペーサ１５の板厚分、すなわち通常の半導体装置２と厚形半導体装置２Ａとの厚さの差分だけ、電気機器１０Ｂとして厚形になることはやむを得ない。
【００５８】
しかしながら、スルーホール４相互の間隔を変えずにすむので、多層配線基板１は勿論のこと、はんだボール５および導電性天板６は図１で用いたものをそのまま用いることができる。しかも、溶融した状態ではんだボール５相互の隙間が確実に１ｍｍ以下になり、半導体装置２Ａから発生する電磁波が外部に漏れないように確実にシールドする。
【００５９】
図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第４の実施の形態での、多層配線基板１に実装される半導体装置２と電気機器１０Ｃの概略の平面図と断面図である。
この実施の形態では、先に第１の実施の形態で説明した通常タイプの半導体装置２に適用される。また、電気機器１０Ｃとして、半導体装置２から発生する電磁波を確実にシールドすることは変りがないが、この薄型化を実現している。
【００６０】
すなわち、電気機器１０Ｃは、グランドパターンとスルーホールを有するとともに半導体装置２を実装する多層配線基板１と、はんだボール５および、後述する導電性天板６Ｃとから構成される。多層配線基板１とはんだボール５は上述のものをそのまま用いる。ここでの導電性天板６Ｃは、全体が導電性のよい金属板からなる。
【００６１】
したがって、前記金属製導電性天板６Ｃは、上述した導電性天板６よりも薄肉ですみ、平板樹脂材６ａを被覆する金属膜６ｂの加工が不要となるばかりか、電気機器１０Ｃとして背低化を得られる。ただし、この導電性天板６Ｃは前記導電性天板６よりも重量がかさみ、部品費としてある程度高価になることはやむを得ない。
【００６２】
なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図２】本発明における第２の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図３】本発明における第３の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図４】本発明における第４の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図５】スリット寸法対シールド量の特性図。
【図６】本発明の従来例の、配線基板に実装される半導体装置と、取付けられるシールド板の一部断面図。
【符号の説明】
【００６４】
２…半導体装置（電気部品）、Ｈ…配線パターン、３…グランドパターン、１…多層配線基板、４…スルーホール、５…はんだボール、６…導電性天板（天板部材）、９…（アンダーフィルされる）樹脂材、１２…凹陥部、１５…スペーサ、６ａ…樹脂製平板、６ｂ…金属膜、６Ｃ…金属製導電性天板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気部品である、たとえば半導体装置から発生する電磁波による妨害を阻止するためのシールド構造を備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器である、たとえば多種機能を有する携帯電話等においては、動作周波数の高周波化が進むとともに、パワー増加が顕著であり、それにともない強い電磁波が放射されるようになった。配線基板上に実装されるコイル等の電気部品相互間の距離が短くなっていることも一因であるが、他の周辺電気部品に電磁波障害を及ぼし易い。
【０００３】
［特許文献１］には、半導体パッケージ基板が実装される実装用基板と半導体パッケージ基板の外部端子との接合部分から放射される電磁波を遮蔽する状態に、金属以外の材質からなる電磁波吸収体を設けたことを特徴とする半導体パッケージ基板の電磁シールド構造が開示されている。
【０００４】
［特許文献２］には、表面実装型のＢＧＡである被シールド部品の信号端子から基板に引き込む信号線のみを、グランドと導通を取ったＢＧＡボールでシールドし、前記被シールド部品自身のシールドは、別部品である金属シールド板からなるシールドケースで覆う構造が開示されている。
【０００５】
しかしながら、［特許文献１］で電磁波吸収体として用いられるフェライトは加工性が悪く、高加工精度が得られないので量産的に劣る。また、フェライト粉を樹脂に混ぜた流動性のあるフェライト樹脂を、基板本体の周縁に沿って流し込み、硬化させる実施例が記載されているが、基板本体周辺にフェライト樹脂が流出して、必要面積が大になる。
【０００６】
［特許文献２］のシールドケースは、金属板であるので、板金加工すれば良く、量産性には問題がない。ただし、前記シールドケースを配線基板に取付ける構造に係る詳細な記載がなく、不明である。そこで、シールドケースを配線基板に取付けるには、図６に示す構造が考えられる。
【特許文献１】特開２００１−１６０６０５号公報
【特許文献２】特開平 ８− ６４９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図中ａは金属板からなる配線基板であり、所定の配線パターン部位に半導体装置ｂが実装される。半導体装置ｂ底面と配線基板ａ表面との間に、狭小で部分的な隙間が存在し、そのまま放置すると隙間に湿気や有害ガスが侵入し残留する。長期の使用に亘れば、残留湿気や残留有害ガスが半導体装置や配線基板を腐蝕する等の悪影響を及ぼす。
【０００８】
そこで、前記半導体装置ｂ底面と配線基板ａ表面との隙間に樹脂材ｃをアンダーフィルし、悪影響の発生を阻止する。同時に、アンダーフィルした樹脂材ｃによって半導体装置ｂの配線基板ａに対する取付け強度が強化され、半導体装置ｂを実装する配線基板ａを備えた電気機器に多少の接触衝撃や落下衝撃がかかっても、充分耐えられる。
【０００９】
図に示すように、前記アンダーフィルをなす樹脂材ｃの一部が半導体装置ｂの周面から浸出（はみ出す）状態となって残る。この浸出範囲は他の電子部品を設けることができない、いわゆるアンダーフィル禁止領域Ｎａであり、通常２ｍｍは必要である。アンダーフィル禁止領域Ｎａ外部に、フレームｅの下端部が配線基板ａにはんだ付けｚされる。
【００１０】
前記フレームｅは板厚が０．２〜０．５ｍｍの金属板を板金加工してなり、半導体装置ｂを囲む平面矩形状の枠体であって上端が内側に折曲される。このフレームｅを配線基板ａにはんだ付けｚするのに必要な幅であるパターン幅Ｎｂは、最低１ｍｍを確保しなければならない。
【００１１】
フレームｅには複数の孔部ｇが設けられ、各孔部ｇへ嵌り込むエンボス（突起）ｈを備えたカバーｉが、フレームｅに被せられる。このカバーｉもフレームｅと同一板厚の板金加工品であり、カバーｉとフレームｅとでシールドケースＱが構成される。前記シールドケースＱは、半導体装置ｂから発生する電磁波が外部へ漏れないようシールドする。
【００１２】
しかしながら、板金加工品は高精度の平面度を得るのは困難であり、フレームｅと配線基板ａとのはんだ付けｚが不均一になり易い。いわゆる、未はんだ部が部分的に生じる虞れがあり、そこから電磁波が漏れて完全シールド性を確保できなくなる。そのため、多量のはんだを盛って対応しなければならず、パターン幅Ｎｂの拡大につながる。
【００１３】
また、半導体装置ｂの全周囲に沿ってアンダーフィル禁止領域Ｎａとパターン幅Ｎｂを必要とし、これらの合計が少なくとも３ｍｍの幅となる。複数の半導体装置ｂを実装する配線基板ａであれば、当然、配線基板ａの大型化を招いてしまう。そして、この配線基板ａを備えた電気機器である、たとえば携帯電話等の小型化を規制することとなる。
【００１４】
本発明は前記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、電気部品に対するシールドを完全なものとするとともに、電気部品周囲の空間距離を必要最小限に短縮して、シールド領域を最小化した電気機器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を満足するため本発明は、一面に電気部品が接続される配線パターンを有し他の面にグランドパターンを有する多層配線基板と、互いに所定間隔を存し多層配線基板の一面における電気部品の周囲部位とグランドパターンとの間に亘って設けられる複数のスルーホールと、電気部品を囲むように配設され各々がスルーホールと電気的に接続される複数のはんだボールと、これらはんだボールと電気的に接続され電気部品を覆う天板部材とを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電気部品に対するシールドを完全化し、電気部品の周囲に必要な空間距離を必要最小限に短縮して、シールド領域を最小化するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第１の実施の形態での電気部品（以下、「半導体装置」と呼ぶ）２を備えた電気機器１０の概略の平面図と断面図である。前記半導体装置２は、ここでは１個のみ示しているが、実際には複数個の半導体装置２を備えている。
【００１８】
図中１は多層配線基板であり、この多層配線基板１表面（図１（Ｂ）の上面）の所定部位には配線パターンＨが設けられている。この配線パターンＨには、ＢＧＡタイプの半導体装置２が実装される。
【００１９】
前記半導体装置２は、所定の厚さ寸法で、平面視で矩形状をなす。底面部にはリードの代用となる球形のはんだ（以下、「はんだボール」と呼ぶ）２ａがアレイ状に突設されていて、配線基板１にフリップチップボンディングされている。具体的には、半導体装置２底面のはんだボール２ａが金属バンプを形成し、これを多層配線基板１の配線パターンＨ上に設けられる電極パッドに押付けて接続する。
【００２０】
前記多層配線基板１裏面には、グランド（ＧＮＤ）に接地されるグランドパターン３が設けられる。さらに多層配線基板１には、多層配線基板１裏面に設けられる前記グランドパターン３と多層配線基板１表面との間に亘って、複数のスルーホール４が互いに所定間隔を存して設けられる。
【００２１】
なお説明すると、多層配線基板１の表面にスルーホール４の一端部が露出していて、その露出位置は前記半導体装置２の各辺周縁から所定間隔だけ離間している。したがって、スルーホール４は多層配線基板１の表面における半導体装置２の周囲部位とグランドパターン３との間に亘って設けられることになる。
【００２２】
このようなスルーホール４の一端部に、はんだボール５が接合される。前記はんだボール５を、図１(Ａ)では“破線の楕円”で表し、図１(Ｂ)では“実線の楕円”で表したうえに断面のハッチングを入れている。
前記はんだボール５は、半導体装置２の底面に突出する前記はんだボール２ａとは相違して、より大径のものである。そして、半導体装置２全体の厚み（高さ）寸法よりも、はんだボール５の直径が大である。互いに多層配線基板１の表面に載置された状態となっていて、その上端部は半導体装置２上面よりも上方に突出する。
【００２３】
前記スルーホール４の直径よりも前記はんだボール５の直径が大であるが、スルーホール４に接続された状態ではんだボール５相互は互いに接触することはない。すなわち、後述するように組立てられた電気機器１０を加熱炉に収容して加熱し、加熱完了の状態ではんだボール５相互の間隔が１ｍｍ以下になるように、スルーホール４相互の間隔およびはんだボール５の直径が設定されている。
【００２４】
全てのはんだボール５に亘って１枚の天板部材６が支持されている。図１（Ａ）を参照すると分かるように、平面視で矩形状に形成される前記天板部材６の各辺部に沿って複数のはんだボール５が位置する。そして、はんだボール５の直径と半導体装置２の厚み寸法との大小関係から、天板部材６は半導体装置２の上方部位を間隙を存して覆う。
【００２５】
前記天板部材６は、矩形平板状の樹脂材６ａと、この平板樹脂材６ａの下面全面に亘って被覆される導電性を有する金属膜６ｂとから構成される。すなわち、天板部材６は導電性を有するところから、以後、これを「導電性天板」と呼ぶ。
導電性天板６の下面全面に、金属膜６ｂからなるベタパターンが形成されることになる。図１（Ｂ）に示すように、導電性天板６を構成する金属膜６ｂはソルダレジスト膜７で覆われ、前記スルーホール４と対向する位置のみ開口部として形成される電極パッド８が設けられる。電極パッド８は、図１(Ａ)では“実線の真円”で表し、図１(Ｂ)ではソルダレジスト膜７の“切れ目”で表している。
【００２６】
前記導電性天板６の中心位置は前記半導体装置２の中心位置と略一致していて、半導体装置２の周面から導電性天板６の周面が同一寸法だけ突出する。換言すれば、半導体装置２に対して導電性天板６は相似形をなしていて、導電性天板６の面積は半導体装置２の面積よりも大に形成される。
【００２７】
このように、多層配線基板１に半導体装置２を実装するのに、半導体装置２底面から突出する前記はんだボール２ａが用いられ、多層配線基板１に導電性天板６を取付けるのにも、前記はんだボール５が用いられる。
そこで、はんだの特性に応じて、多層配線基板１に半導体装置２および導電性天板６を位置決めして加熱炉に入れ、双方のはんだボール２ａ，５を同時に溶融させる。あるいは、先にはんだボール２ａを溶融させて多層配線基板１に半導体装置２を実装し、そのあと、はんだボール５を溶融させて多層配線基板１に導電性天板６を取付ける。
【００２８】
前記多層配線基板１に半導体装置２を実装した状態で、従来構造と同様、半導体装置２底面と多層配線基板１表面との間に狭小の隙間が存在している。一方、はんだボール５の直径が０．６５ｍｍのものを選択し、はんだボール５が溶融したとき多層配線基板１と導電性天板６との間に約０．４ｍｍの隙間が存在するように寸法設定されている。
【００２９】
さらに、隣接するはんだボール５相互が溶融した状態で接触する、いわゆるブリッジ状にならないように、各スルーホール４と電極パッド８相互間の距離が設定される。実際に、はんだボール５の直径と重量、加熱炉における加熱温度、導電性天板６の面積重量等の条件から、溶融したはんだボール５相互の隙間が、１ｍｍ以下になるよう設定される。
【００３０】
溶融した状態でのはんだボール５相互の隙間を１ｍｍ以下とする理由については、後述する。この隙間を利用して、溶融した樹脂材９を配線基板１表面と半導体装置２底面との間に注入し、アンダーフィルする。多層配線基板１と半導体装置２との間に充分な量のアンダーフィルをなした後も、樹脂材９の注入を継続する。
【００３１】
樹脂材９は導電性天板６底面の金属膜６ｂと半導体装置２上面との隙間に充填されるとともに、半導体装置２周面外部と導電性天板６周面との間にも充填される。この状態で樹脂材９の注入を停止すると、結果として、半導体装置２の全周面に亘って樹脂材９が充填され、半導体装置２は樹脂封止される。
【００３２】
したがって、多層配線基板１に対する半導体装置２の取付け強度が大となる。多層配線基板１と導電性天板６との間にも樹脂材９が充填されるので、多層配線基板１に対する導電性天板６の取付け強度が大となる。図１（Ｂ）では、樹脂材９が導電性天板６周面から突出した状態としているが、実際には、はんだボール５相互の隙間を埋める程度でよく、導電性天板６周面から突出しない。
【００３３】
このようにして、半導体装置２を実装する多層配線基板１と、この多層配線基板１に所定間隔を存して設けられグランドパターン３に接続する複数のスルーホール４と、これらスルーホール４に接続され半導体装置２の周囲を囲むように配置される複数のはんだボール５と、これらはんだボール５に電気的に接続され前記半導体装置２の上面を覆う導電性天板６とで、電気機器１０が構成される。
【００３４】
前記はんだボール５は多層配線基板１のグランドパターン３とスルーホール４を介して導電性天板６に電気的に接続されている。換言すれば、導電性天板６と多層配線基板１のグランドパターン３との電気的な導通を、スルーホール４とはんだボール５で取ることになる。
【００３５】
半導体装置２から出る電磁波は、導電性天板６の下面全面を覆う金属膜６ｂによってシールド（遮蔽）され、さらに導電性天板６を取付けるはんだボール５によってシールドされる。隣接するはんだボール５相互の隙間を１ｍｍ以下に設定してあるので、後述する理由によりこの隙間から電磁波が漏れることはない。
【００３６】
なお、前記導電性天板６は樹脂材６ａの下面全面を金属膜６ｂで覆う構成とすることにより、導電性天板６は比較的、高い平面度を得る。一方、多層配線基板１は、文字通り多層に形成され、ある程度の板厚を有することで高い平面度を得る。多層配線基板１に導電性天板６を取付けた状態で、互いの隙間が均一になり、従来構造のような未はんだ部分は発生し難い。
【００３７】
たとえ、何らかの理由により導電性天板６が変形していて平面度の精度が低くなっても、はんだボール５が溶融にともなって導電性天板６の変形を吸収する。すなわち、導電性天板６の変形がある程度の範囲内であれば、導電性天板６を配線基板１に取付けた状態で、導電性天板６と多層配線基板１との隙間を一定範囲内に確保できる。
【００３８】
半導体装置２の周面からはんだボール５による取付け幅までの距離Ｍ１は、配線基板１に実装される電子部品相互の必要最低限な距離と同一であればよい。前記距離Ｍ１を、「部品間実装禁止領域」と呼ぶとすると、この領域幅Ｍ１は０．２ｍｍあればよい。また、はんだボール５による導電性天板６の取付け幅Ｍ２は、はんだボール５の直径と同じ０．６５ｍｍあればよい。
【００３９】
結局、導電性天板６は半導体装置２の周面から、部品間実装禁止領域Ｍ１である０．２ｍｍと、はんだボール５による導電性天板６の取付け幅Ｍ２である０．６５ｍｍとの合計の、０．８５ｍｍだけ突出する面積となる。
図６に示す従来構造の電気機器Ｑにおいては、上述したように半導体装置ｂ周面から３ｍｍ突出している。本発明では０．８５ｍｍであるから、従来構造と比較すると、はるかに小型化を図れることとなる。
【００４０】
さらに、多層配線基板１に半導体装置２をアンダーフィルする樹脂材９を、そのまま多層配線基板１に対する導電性天板６の取付け強度増大化に用いた。この樹脂材９は半導体装置２と導電性天板６との間に充填すればよく、従来構造のように半導体装置の周面から外方へ浸出させるのに必要なアンダーフィル禁止領域を確保しなくてすむ。
前記はんだボール５と導電性天板６からなる電気機器１０が占有する領域が最小となり、複数の前記半導体装置２を備えた携帯電話等の電気機器１０の小型化を確実に推進できる。
【００４１】
はんだボール５が溶融した状態で、隣接するはんだボール５相互の隙間を１ｍｍ以下としながら電磁波の漏れを防止できる理由は、図５のシールド効果（シールド量）を示すグラフから説明できる。
このグラフは、横軸にはんだボール５相互の隙間に相当するスリットの大きさ（ｍｍ）を取り、縦軸に半導体装置２を搭載する電気機器に用いられる信号の周波数（ｄＢ）を取る。
【００４２】
詳しくは、無限平面金属板に空いた長方形スリットのシールド量Ｓを示していて、
Ｓ ＝ ２０ｌｏｇ（λ／２／ｄ）
の式から算出される。
なお、λ＝Ｃ／ｆであり、λ：波長、Ｃ：光束、ｆ：周波数。
ｄ：スリットが矩形状をなしている場合に、長い方の寸法。
グラフは、 ｄ＜＜λ／２ のときの、スリット寸法対シールド量を表している。
【００４３】
電気機器は種類や用途に応じて、用いられる信号の周波数が相違している。そこで、図のように、１００ＭＨＺをＬａ変化として、１ＧＨＺをＬｂ変化として、２ＧＨＺをＬｃ変化として、５ＧＨＺをＬｄ変化として、それぞれ信号の周波数別に測定した。
いずれの電気機器においても必要なシールド効果（ｄＢ）は、経験値から、最低限３０ｄＢは確保しなければならない。好ましくは、それ以上のシールド効果を得たい。
図の結果から、同じスリットの大きさであっても、信号の周波数の長い方がシールド効果（ｄＢ）が大であり、周波数が短くなるにしたがって、シールド効果が小さくなっていることが分かる。
【００４４】
上述した電気機器である携帯電話の場合は、周波数が５ＧＨＺの極短波長電波が用いられている。そして、上述のように３０ｄＢ以上のシールド効果を確保したいので、５ＧＨＺのライン（Ｌｄ変化）と、縦軸のシールド効果において３０ｄＢのラインとが交差する横軸のスリットの大きさを読むと、「約１ｍｍ」となっている。
【００４５】
すなわち、多層配線基板１に対して導電性天板６を取付ける溶融した状態のはんだボール５は、隣接するはんだボール５との隙間を１ｍｍ以下になるように設定する。したがって、隣接するはんだボール５相互間の隙間から電磁波が漏れることはなく、シールド効果を確保できて周囲の半導体装置等の電気部品に与える影響がない。
【００４６】
図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第２の実施の形態での、多層配線基板１に実装される厚形半導体装置２Ａと電気機器１０Ａの概略の平面図と断面図である。前記第１の実施の形態と同一の構成部品は、同番号を付して新たな説明を省略する。
そして、配線基板１に形成される配線パターンＨとグランドパターン３およびスルーホール４と、導電性天板６Ａに形成されるソルダレジスト膜７および電極パッド８と、多層配線基板１と半導体装置２Ａおよび導電性天板６Ａをアンダーフィルする樹脂材９は省略して示す。（以下、同じ）
この実施の形態は、電気機器１０Ａとして占有する面積に変りがないが、特に厚形の半導体装置２Ａを用いた場合に有効である。すなわち、第１の実施の形態における構成のまま、厚形半導体装置２Ａを導電性天板６で覆うとすると全体的に厚いものとなって、電気機器１０の面積を減少させたことの効果と相殺してしまう。
【００４７】
そこで、以下に述べるように、電気機器１０Ａの背低化を図っている。
すなわち、導電性天板６Ａは先に説明したものと同一の板厚と同一の面積であってよく、部品間実装禁止領域Ｍ１が０．２ｍｍ、取付け幅Ｍ２が０．６５ｍｍを確保する。そのうえで、導電性天板６Ａの下面における部品間実装禁止領域Ｍ１から内側全てを座ぐり加工して、導電性天板６Ａ下面に凹陥部１２を設ける。
【００４８】
凹陥部１２の全面に亘って金属膜６ｂで被覆することは勿論である。半導体装置２Ａを多層配線基板１に実装したうえで、導電性天板６Ａにおける凹陥部１２を下面側として、厚形半導体装置２Ａの上端部を凹陥部１２に挿入する。
【００４９】
導電性天板６Ａと、はんだボール５とからなる電気機器１０Ａにおいては、第１の実施の形態と同様のシールド効果を得る。そして、配線基板１から導電性天板６Ａ上面に至るまでの電気機器１０Ａの高さ寸法が、半導体装置２Ａを導電性天板６Ａの凹陥部１２に挿入する分だけ低くなり、電気機器１０Ａの背低化を得られる。
【００５０】
図３（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第３の実施の形態での、配線基板１に実装される厚形半導体装置２Ａと電気機器１０Ｂの概略の平面図と断面図である。
この実施の形態も、電気機器１０Ｂとして占有する面積に変りがないが、特に厚形の半導体装置２Ａに適用される。ただし、第２の実施の形態で述べたような導電性天板６Ａに凹陥部１２を設ける加工では手間がかかるので、これを不要としたい。
【００５１】
はんだボール５を介して取付けられる平板状の導電性天板６で厚形半導体装置２Ａを覆う基本構成では、本来、半導体装置２Ａが厚形になった分、はんだボール５は直径が大なるものを用いなければならない。
ただし、多層配線基板１に設けられるスルーホール４の相互間隔を変えると大幅な設計変更となり、多層配線基板１から製造し直す必要があるので、少なくともスルーホール４の相互間隔は変えられない。
【００５２】
そのため、相互間隔を変えないスルーホール４のそれぞれに、直径を大としたはんだボール５を接続しようとしても、はんだボール５は球形なので、最も突出する部分が隣接するはんだボール５の最も突出する部分に接触してしまい、スルーホール４に対する接続ができない。
【００５３】
たとえ接触しない範囲内の直径のはんだボール５を用いたとしても、はんだボール５が大型になるから、加熱温度や加熱時間を調整し直す必要があり、手間がかかる。溶融した状態ではんだボール５相互のブリッジ現象を防止し、かつ互いの隙間が１ｍｍ以下になるように完成できる可能性はほとんどない。
【００５４】
そこで、導電性天板６に対する凹陥加工を不要としたうえで、スルーホール４の相互間隔を変えず、はんだボール５も何ら変更せずにそのまま用いて、電気機器１０Ｂがある程度厚形になることは認めたうえで、厚形電気部品２Ａに対応した構成を図３（Ａ）（Ｂ）にもとづいて述べる。
【００５５】
具体的には、同一の手段で厚形半導体装置２Ａを多層配線基板１に実装する。その一方で、前記した取付け幅Ｍ２と同一幅寸法で、かつ通常の半導体装置２と厚形半導体装置２Ａとの厚さの差に相当する厚さ寸法の金属片からなり、導電性を有するスペーサ１５を用意し、これを多層配線基板１に先付け（はんだ付け）する。
【００５６】
スペーサ１５の上面にパッドが設けられ、そこにはんだボール５が接合され、はんだボール５を介して導電性天板６が取付けられる。スペーサ１５はスルーホールを介してグランドパターンと電気的に接続され、かつはんだボール５を介して導電性天板６と電気的に接続される。したがって、導電性天板６と多層配線基板１のグランドパターンとの電気的な導通を、スルーホールとスペーサ１５およびはんだボール５で取ることになる。
【００５７】
完成した電気機器１０Ｂは、半導体装置２Ａの周囲をスペーサ１５と複数のはんだボール５が囲み、半導体装置２Ａを導電性天板６が覆う。前記スペーサ１５の板厚分、すなわち通常の半導体装置２と厚形半導体装置２Ａとの厚さの差分だけ、電気機器１０Ｂとして厚形になることはやむを得ない。
【００５８】
しかしながら、スルーホール４相互の間隔を変えずにすむので、多層配線基板１は勿論のこと、はんだボール５および導電性天板６は図１で用いたものをそのまま用いることができる。しかも、溶融した状態ではんだボール５相互の隙間が確実に１ｍｍ以下になり、半導体装置２Ａから発生する電磁波が外部に漏れないように確実にシールドする。
【００５９】
図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第４の実施の形態での、多層配線基板１に実装される半導体装置２と電気機器１０Ｃの概略の平面図と断面図である。
この実施の形態では、先に第１の実施の形態で説明した通常タイプの半導体装置２に適用される。また、電気機器１０Ｃとして、半導体装置２から発生する電磁波を確実にシールドすることは変りがないが、この薄型化を実現している。
【００６０】
すなわち、電気機器１０Ｃは、グランドパターンとスルーホールを有するとともに半導体装置２を実装する多層配線基板１と、はんだボール５および、後述する導電性天板６Ｃとから構成される。多層配線基板１とはんだボール５は上述のものをそのまま用いる。ここでの導電性天板６Ｃは、全体が導電性のよい金属板からなる。
【００６１】
したがって、前記金属製導電性天板６Ｃは、上述した導電性天板６よりも薄肉ですみ、平板樹脂材６ａを被覆する金属膜６ｂの加工が不要となるばかりか、電気機器１０Ｃとして背低化を得られる。ただし、この導電性天板６Ｃは前記導電性天板６よりも重量がかさみ、部品費としてある程度高価になることはやむを得ない。
【００６２】
なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図２】本発明における第２の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図３】本発明における第３の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図４】本発明における第４の実施の形態に係る、配線基板に実装される半導体装置と、この半導体装置をシールドする電気機器の平面図と断面図。
【図５】スリット寸法対シールド量の特性図。
【図６】本発明の従来例の、配線基板に実装される半導体装置と、取付けられるシールド板の一部断面図。
【符号の説明】
【００６４】
２…半導体装置（電気部品）、Ｈ…配線パターン、３…グランドパターン、１…多層配線基板、４…スルーホール、５…はんだボール、６…導電性天板（天板部材）、９…（アンダーフィルされる）樹脂材、１２…凹陥部、１５…スペーサ、６ａ…樹脂製平板、６ｂ…金属膜、６Ｃ…金属製導電性天板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に電気部品が接続される配線パターンを有し、他の面にグランドパターンを有する多層配線基板と、
互いに所定間隔を存し、かつ前記多層配線基板の一面における前記電気部品の周囲部位と前記グランドパターンとの間に亘って設けられる複数のスルーホールと、
前記電気部品を囲むように配設され、各々が前記スルーホールと電気的に接続される複数のはんだボールと、
これらはんだボールと電気的に接続され、前記電気部品を覆う天板部材と
を具備することを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記電気部品と前記多層配線基板との間の隙間と、多層配線基板と前記天板部材との間隙に、樹脂材が充填されていることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記天板部材は、前記電気部品の一部が挿入する凹陥部を有することを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の電気機器。
【請求項４】
前記多層配線基板一面と前記はんだボールとの間に、はんだボールを介して天板部材と電気的に接続するとともに、スルーホールを介してグランドパターンと電気的に接続する、導電性を有するスペーサが介在されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の電気機器。
【請求項５】
前記天板部材は、合成樹脂材からなる平板と、この平板樹脂材の一面を覆う導電性を有する金属膜とからなり、前記金属膜が前記はんだボールに接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気機器。
【請求項６】
前記天板部材は、導電性を有する金属板からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気機器。
【請求項１】
一面に電気部品が接続される配線パターンを有し、他の面にグランドパターンを有する多層配線基板と、
互いに所定間隔を存し、かつ前記多層配線基板の一面における前記電気部品の周囲部位と前記グランドパターンとの間に亘って設けられる複数のスルーホールと、
前記電気部品を囲むように配設され、各々が前記スルーホールと電気的に接続される複数のはんだボールと、
これらはんだボールと電気的に接続され、前記電気部品を覆う天板部材と
を具備することを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記電気部品と前記多層配線基板との間の隙間と、多層配線基板と前記天板部材との間隙に、樹脂材が充填されていることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記天板部材は、前記電気部品の一部が挿入する凹陥部を有することを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の電気機器。
【請求項４】
前記多層配線基板一面と前記はんだボールとの間に、はんだボールを介して天板部材と電気的に接続するとともに、スルーホールを介してグランドパターンと電気的に接続する、導電性を有するスペーサが介在されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の電気機器。
【請求項５】
前記天板部材は、合成樹脂材からなる平板と、この平板樹脂材の一面を覆う導電性を有する金属膜とからなり、前記金属膜が前記はんだボールに接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気機器。
【請求項６】
前記天板部材は、導電性を有する金属板からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−３８１１９（Ｐ２００９−３８１１９Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９９４５３（Ｐ２００７−１９９４５３）
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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