JP2006173287A - 電子部品収納用セラミックパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージの軽薄短小化に対応できると共に、セラミック枠体上面の導体金属膜及びこれに接合される金属枠体の枠幅を大きくして金属製蓋体を接合した時の気密信頼性を高くできる電子部品収納用セラミックパッケージ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】セラミック底体１１と、セラミック枠体１２を一体化した焼成体のセラミック枠体１２の上面に有する導体金属膜１３にろう付け接合される金属枠体１４を有し、金属枠体１４及びセラミック枠体１２の内周壁面と、セラミック底体１１の上面とで電子部品搭載用のキャビティ部１５が設けられる電子部品収納用セラミックパッケージ１０において、導体金属膜１３の枠幅の少なくともキャビティ部１５側の端部がセラミック枠体１２の側面稜線２２まで設けられると共に、導体金属膜１３の枠幅のキャビティ部１５側の端部の上面が導体金属膜１３の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、平板状のセラミック底体と、窓枠状のセラミック枠体及び金属枠体とで形成されるキャビティ部に電子部品が搭載され、セラミック枠体の上面に形成される導体金属膜に接合された金属枠体に金属製蓋体が接合されて電子部品がキャビティ部内部で中空状態で気密に封止されるための電子部品収納用セラミックパッケージ及びその製造方法に関する。

近年、半導体素子、水晶振動子、圧電素子等の電子部品を収納させるためのセラミックパッケージは、電子部品を搭載させた装置、例えば、携帯電話や、パソコン等の小型化、高信頼性化等の要求に伴い、ますます軽薄短小化、高信頼性化等への対応が迫られている。図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、これに対応するための従来の電子部品収納用セラミックパッケージ５０には、気密信頼性の高いセラミック製のセラミック底体５１と、セラミック製の窓枠形状をした板状のセラミック枠体５２を積層し焼成した焼成体からなり、セラミック枠体５２の上面に金属枠体５３をろう付け接合した構造を有するものが知られている。この電子部品収納用セラミックパッケージ５０のセラミック底体５１には、上面に高融点金属なる電子部品接続用パッド５４や、下面に高融点金属なる外部接続端子パッド５５等の導体パターンがセラミックと同時焼成されて形成されている。また、この電子部品収納用セラミックパッケージ５０のセラミック枠体５２には、上面に高融点金属なる導体金属膜５６がセラミックと同時焼成されて形成されている。この導体金属膜５６は、セラミック枠体５２上面の枠体幅の両側面の稜線、あるいは側面稜線より若干引き下がった部分から曲面を有して盛り上がり、盛り上がった部分の上面を平坦面とするような形状に形成されている。そして、この導体金属膜５６の上面には、例えば、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等のセラミックと熱膨張係数が近似する金属からなり、窓枠状に形成された金属枠体５３が、例えば、Ａｇ−Ｃｕ系の高温ろう材を介してろう付け接合されている。この電子部品収納用セラミックパッケージ５０は、セラミック底体５１の平板上面又は階段状上面と、セラミック枠体５２の内周壁面とで形成される電子部品を搭載するためのキャビティ部５７を有している。

なお、この電子部品収納用セラミックパッケージ５０には、複数層のセラミックに形成するそれぞれの導体パターン間を電気的に導通状態とするためや、複数層のそれぞれの導体パターンの表面に電解めっき被膜を施すためにセラミックに貫通孔を設けて形成するビア５８や、キャスタレーション５９が形成されている。この電子部品収納用セラミックパッケージ５０には、キャビティ部５７に電子部品（図示せず）が搭載され、セラミック枠体５２の上面に形成された導体金属膜５６にろう付け接合された金属枠体５３に金属製蓋体（図示せず）が接合材を介して接合されて電子部品がキャビティ部５７内に中空状態で気密に封止される。そして、電子部品が実装された電子部品収納用セラミックパッケージ５０は、パッケージの下面の外部接続端子パッド５５で半田等を介してボード等に接合している。

図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、代表的な従来の電子部品収納用セラミックパッケージ５０の製造方法を説明する。ここで、図８（Ａ）は個片体の電子部品収納用セラミックパッケージ５０の複数個がマトリックス状に配列する集合体６１の上面側部分拡大平面図、図８（Ｂ）は同じく集合体６１の下面側部分拡大平面図、図８（Ｃ）はＣ−Ｃ’線縦断面図である。図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、電子部品収納用セラミックパッケージ５０を構成するセラミック底体５１は、１又は複数枚の大型のセラミックグリーンシートのそれぞれ個片体の電子部品収納用セラミックパッケージ５０となるそれぞれ所定の位置にビア５８用や、キャスタレーション５９用の貫通孔を形成している。そして、セラミック底体５１用のそれぞれのセラミックグリーンシートには、高融点金属からなるメタライズペーストを用いて、最上層となるセラミックグリーンシートの上面に各個片体用の電子部品接続用パッド５４用や、最下層となるセラミックグリーンシートの下面に各個片体用の外部接続端子パッド５５用等のメタライスパターン印刷や、それぞれのセラミックグリーンシートの貫通孔にビア５８用の充填や、キャスタレーション５９用の貫通孔の壁面に塗布するためのスクリーン印刷を行っている。また、電子部品収納用セラミックパッケージ５０を構成するセラミック枠体５２は、１又は複数枚の大型のセラミックグリーンシートのそれぞれ個片体の電子部品収納用セラミックパッケージ５０となるそれぞれ所定の位置にキャビティ部５７用や、ビア５８用の貫通孔を形成している。そして、この後にそれぞれのセラミックグリーンシートの貫通孔にビア５８用にメタライズペーストの充填をしている。更に、セラミック枠体５２用の最上層となるセラミックグリーンシートの上面には、高融点金属からなるメタライズペーストを用いて、各個片体用の導体金属膜５６用のメタライズパターン印刷を行っている。この印刷においては、導体金属膜５６となるメタライズパターンをセラミック枠体５２の枠幅の稜線、又は稜線より若干引き下がるように形成している。

次に、セラミック底体５１用と、セラミック枠体５２用のセラミックグリーンシートは、重ね合わされて温度と圧力をかけて積層し、積層体に形成される。そして、この積層体の両面、又は片面には、個片体の電子部品収納用セラミックパッケージ５０の外周となる個片体に分割するための分割用溝６０が形成される。次に、積層体は、セラミックグリーンシートとメタライズパターンを還元雰囲気中で同時焼成してセラミックと導体パターンが一体化された焼成体に形成されている。更に、焼成体の外表面に露出する導体パターンの上面には、Ｎｉめっき被膜が施される。そして、Ｎｉめっき被膜が施された導体金属膜５６の上面には、ろう材を介して金属枠体５３が載置され、還元雰囲気中で加熱して導体金属膜５６と金属枠体５３をろう付け接合している。金属枠体５３がろう付け接合された個片体の電子部品収納用セラミックパッケージ５０の複数個がマトリックス状に配列する集合体６１には、Ｎｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜が施される。

従来の電子部品収納用セラミックパッケージには、セラミック枠体上の導体金属膜の幅方向の断面形状が平坦面の上面と、曲面の側面とで構成される形状のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。従来の電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法には、セラミックグリーンシートにメタライズペーストでメタライズパターン印刷した後に、キャビティ部用の孔を穿設する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、従来の電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法には、セラミックグリーンシートにキャビティ部用の孔を穿設した後に、メタライズペーストでメタライズパターン印刷する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特許第３３４００８２号公報 特開平６−２２４５５８号公報 特開２００２−３５９３１７号公報

しかしながら、前述したような従来の電子部品収納用セラミックパッケージ及びその製造方法は、次のような問題がある。
（１）電子部品収納用セラミックパッケージは、例えば、携帯電話や、パソコン等の小型化要求に伴い、パッケージの外形がますます軽薄短小化している。このような中では、セラミック枠体の上面に形成される導体金属膜に接合される金属枠体の枠幅であるシールパス幅がキャビティ部内の気密性を確保するために重要である。しかしながら、導体金属膜は、セラミック枠体上面の幅方向の両端面の稜線、あるいは端面の稜線より若干引き下がった部分から曲面を有して盛り上がり、盛り上がった部分の上面を平坦面とするような形状となっているので、金属枠体を強固に接合できる導体金属膜の平坦面が狭くなりこれに伴い金属枠体の枠幅も狭くなっている。枠幅の狭くなった金属枠体は、この上面に金属製蓋体を接合してキャビティ部内の気密性を確保するためのシールパス幅が狭くなりキャビティ部内の気密信頼性に問題が発生している。
（２）電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法において、セラミックグリーンシートにメタライズペーストでメタライズパターン印刷した後に、キャビティ部用の孔を穿設する方法、あるいはセラミックグリーンシートにキャビティ部用の孔を穿設した後に、メタライズペーストでメタライズパターン印刷する方法は、いずれも導体金属膜用メタライズパターンがキャビティ部の壁面稜線まで設けられる形態ではない。従って、導体金属膜は、枠幅の平坦面を広くすることができず、導体金属膜に接合される金属枠体の枠幅を大きくすることができないので、キャビティ部内の気密性を確保するためのシールパス幅を広くすることができない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、パッケージの軽薄短小化に対応できると共に、セラミック枠体上面の導体金属膜の幅方向の平坦面を大きくしてこれに接合される金属枠体の枠幅を大きくして金属製蓋体を接合した時の気密信頼性を高くできる電子部品収納用セラミックパッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。

１又は複数枚の板状のセラミック底体と、１又は複数枚の窓枠形状をした板状のセラミック枠体を一体化した焼成体のセラミック枠体の上面に有する導体金属膜にろう付け接合される金属枠体を有し、金属枠体及びセラミック枠体の内周壁面と、セラミック底体の上面とで電子部品を搭載するためのキャビティ部が設けられる電子部品収納用セラミックパッケージにおいて、導体金属膜の枠幅の少なくともキャビティ部側の端部がセラミック枠体の側面稜線まで設けられると共に、導体金属膜の枠幅のキャビティ部側の端部の上面が導体金属膜の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有する。
ここで、電子部品収納用セラミックパッケージは、導体金属膜の枠幅の外側端部がセラミック枠体の外側の側面稜線まで設けられているのがよい。
また、電子部品収納用セラミックパッケージは、導体金属膜の枠幅の外側端部の上面が導体金属膜の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有するのがよい。
更に、電子部品収納用セラミックパッケージは、導体金属膜の上面に部分的に盛り上がった凸部を有するのがよい。

複数のセラミック底体がマトリックス状に配列する集合体からなる１又は複数枚のセラミックグリーンシートと、複数のセラミック枠体がマトリックス状に配列する集合体からなる１又は複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して形成した後、セラミック枠体の上面に金属枠体がろう付け接合され、個片体に分割した時にそれぞれの個片体の中央部に電子部品搭載用のキャビティ部が形成される電子部品搭載用セラミックパッケージの製造方法において、セラミック底体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートに、所定のメタライズパターン等を高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷する工程と、セラミック枠体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートの最上層となるセラミックグリーンシートに、金属枠体をろう付け接合ための導体金属膜用メタライズパターンをセラミック枠体の窓枠幅の少なくともキャビティ部側の側面稜線となる部分を超えるパターン大きさになるようにして高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷する工程と、セラミック枠体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートにセラミック枠体の内周側側面となるキャビティ部用孔を穿設して形成する工程と、セラミック底体用と、セラミック枠体用の複数枚のセラミックグリーンシートを重ね合わせて積層して一体化した後、セラミック底体とセラミック枠体の外周側側面となり個片体に分割するための溝を設けて積層体を形成する工程と、積層体を焼成して焼成体を形成した後、焼成された導体金属膜にろう材を介して金属枠体を接合する工程を有する。

ここで、電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法は、セラミック枠体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートの最上層となるセラミックグリーンシートに印刷するセラミック枠体の窓枠幅の少なくともキャビティ部側の側面稜線を超えるパターン大きさからなる導体金属膜用メタライズパターンが、少なくともキャビティ部側の側面稜線から内側に５０μｍ以上のパターン大きさにスクリーン印刷するのがよい。
また、電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法は、積層体の導体金属膜用メタライズパターンの上面に部分的に盛り上がる凸部をメタライズペーストを用いてスクリーン印刷で形成する工程を有するのがよい。

請求項１又はこれに従属する請求項２〜４のいずれか一項記載の電子部品搭載用セラミックパッケージは、導体金属膜の枠幅の少なくともキャビティ部側の端部がセラミック枠体の側面稜線まで設けられると共に、導体金属膜の枠幅のキャビティ部側の端部の上面が導体金属膜の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有するので、セラミック枠体の上面に形成される導体金属膜の枠幅の平坦面の大きさを大きくでき、この導体金属膜に接合される金属枠体の枠幅の大きさを大きくできて、キャビティ部内の気密性を確保するための金属枠体の枠幅の大きさであるシールパス幅を大きくすることができ、キャビティ部内の気密信頼性を向上させることができる。

特に、請求項２記載の電子部品搭載用セラミックパッケージは、導体金属膜の枠幅の外側端部がセラミック枠体の外側の側面稜線まで設けられているので、セラミック枠体の上面に形成される導体金属膜の枠幅の大きさを導体金属膜の枠幅の外側端部方向にも大きくすることができ、この導体金属膜に接合される金属枠体の枠幅の大きさを大きくできて、キャビティ部内の気密性を確保するための金属枠体の枠幅の大きさであるシールパス幅を大きくすることができ、キャビティ部内の気密信頼性を向上させることができる。
また、特に、請求項３記載の電子部品搭載用セラミックパッケージは、導体金属膜の枠幅の外側端部の上面が導体金属膜の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有するので、セラミック枠体の上面に形成される導体金属膜の枠幅の平坦面の大きさを導体金属膜の枠幅の外側端部方向にも大きくすることができ、この平坦面を大きくできた導体金属膜に合わせて接合される金属枠体の枠幅の大きさを大きくできて、キャビティ部内の気密性を確保するための金属枠体の枠幅の大きさであるシールパス幅を大きくすることができ、キャビティ部内の気密信頼性を更に向上させることができる。
更に、特に、請求項４記載の電子部品搭載用セラミックパッケージは、導体金属膜の上面に部分的に盛り上がった凸部を有するので、セラミック枠体の上面に形成される導体金属膜の枠幅の平坦面と金属枠体の下面の平坦面との間に均一な厚みの接合材溜まりを設けることができ、導体金属膜上に金属枠体を強固に接合させることができる。

請求項５又はこれに従属する請求項６又は７記載の電子部品搭載用セラミックパッケージの製造方法は、セラミック底体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートに、所定のメタライズパターン等を高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷する工程と、セラミック枠体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートの最上層となるセラミックグリーンシートに、金属枠体をろう付け接合ための導体金属膜用メタライズパターンをセラミック枠体の窓枠幅の少なくともキャビティ部側の側面稜線となる部分を超えるパターン大きさになるようにして高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷する工程と、セラミック枠体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートにセラミック枠体の内周側側面となるキャビティ部用孔を穿設して形成する工程と、セラミック底体用と、セラミック枠体用の複数枚のセラミックグリーンシートを重ね合わせて積層して一体化した後、セラミック底体とセラミック枠体の外周側側面となり個片体に分割するための溝を設けて積層体を形成する工程と、積層体を焼成して焼成体を形成した後、焼成された導体金属膜にろう材を介して金属枠体を接合する工程を有するので、導体金属膜をセラミック枠体の枠幅の少なくともキャビティ部側の側面稜線まで形成することができると共に、導体金属膜の上面をセラミック枠体の少なくともキャビティ部側の側面稜線まで略同じ厚さの平坦面にすることができ、この平坦面に接合される金属枠体の枠幅を大きくできてキャビティ部内の気密性を確保するための金属枠体の枠幅であるシールパス幅を大きくして、キャビティ部内の気密信頼性を向上させる製造方法を提供することができる。

特に、請求項６記載の電子部品搭載用セラミックパッケージの製造方法は、セラミック枠体用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートの最上層となるセラミックグリーンシートに印刷するセラミック枠体の窓枠幅の少なくともキャビティ部側の側面稜線を超えるパターン大きさからなる導体金属膜用メタライズパターンが、少なくともキャビティ部側の側面稜線から内側に５０μｍ以上のパターン大きさにスクリーン印刷するので、導体金属膜の枠幅の少なくともキャビティ部側の端部に曲面の側面となるような平坦面を小さくさせることを確実に防止することができ、この平坦面に接合される金属枠体の枠幅を大きくできてキャビティ部内の気密性を確保するための金属枠体の枠幅であるシールパス幅を大きくして、キャビティ部内の気密信頼性を向上させる製造方法を提供することができる。
また、特に、請求項７記載の電子部品搭載用セラミックパッケージの製造方法は、積層体の導体金属膜用メタライズパターンの上面に部分的に盛り上がる凸部をメタライズペーストを用いてスクリーン印刷で形成する工程を有するので、所望の形状の凸部を容易に形成することができる製造方法を提供することができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用セラミックパッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの変形例の説明図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図、図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同変形例の電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、１又は複数枚（図１では２枚）を重ね合わせる平板状、又は複数枚で上面を階段状とする略矩形状のセラミック底体１１と、１又は複数枚（図１では１枚）の窓枠形状からなる板状のセラミック枠体１２を積層し焼成してセラミックと導体パターンが一体化された焼成体からなり、更に、セラミック枠体１２の上面に形成された導体金属膜１３にろう付け接合された金属枠体１４を有している。この電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、セラミック枠体１２の外周と、セラミック底体１１の外周の大きさが略同じであって、セラミック枠体１２、及び金属枠体１４の内周壁面と、セラミック底体１１の上面で形成されるキャビティ部１５に半導体素子、水晶振動子、圧電素子等の電子部品（図示せず）が搭載できるようになっている。この電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック底体１１の上面には、電子部品と電気的に導通状態とするための高融点金属なる電子部品接続用パッド１６等の導体パターンがセラミックと同時焼成して形成されている。また、この電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック底体１１の下面には、セラミックの層間に形成される導体配線パターン１７や、それそれの層間を繋ぐためのビア１８やキャスタレーション１９等を介して電子部品接続用パッド１６と電気的に導通状態とし、ボード等に接合して外部と電気的に導通状態とするための高融点金属なる外部接続端子パッド２０等の導体パターンがセラミックと同時焼成して形成されている。更に、この電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック枠体１２の上面には、電子部品を実装した後に、金属製蓋体２１を接合材を介して上面に接合してキャビティ部１５内を中空状態で気密に封止するためのシールリングである金属枠体１４をろう付け接合するのに、導体金属膜１３の導体パターンがセラミックと同時焼成して形成されている。

セラミック枠体１２の上面に窓枠状に設ける導体金属膜１３は、セラミック枠体１２の外側となる枠幅の外周側の端部と、セラミック枠体１２の内側となる枠幅のキャビティ部１５側の端部の内の少なくともキャビティ部１５側の端部がセラミック枠体１２の枠幅の側面稜線２２まで設けられている。しかも、この導体金属膜１３は、セラミック枠体１２の枠幅のキャビティ部１５側の側面稜線２２まで設けられる端部の上面が導体金属膜１３の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有している。なお、この電子部品収納用セラミックパッケージ１０には、複数層のセラミックに形成するそれぞれの導体パターン間を電気的に導通状態とするためや、表面に露出するそれぞれの導体パターンの表面や、金属枠体１４に電解めっき被膜を施すためにめっき用導体配線パターン（図示せず）や、セラミックに孔を設けて形成するビア１８や、キャスタレーション１９が形成されている。また、このキャスタレーション１９であるセラミックの外周側面に形成されるスルーホール導体膜は、外部接続端子パッド２０と接続させて、外部接続端子パッド２０を半田等を介してボード等に接合した時にボード等に強固に接合させるためのメニスカスを形成するためにも用いられている。更に、この電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、外部接続端子パッド２０の何れかと、導体金属膜１３、及び金属枠体１４を電気的に導通状態として、導体金属膜１３、金属枠体１４及びこれに接合される金属製蓋体２１を電気回路用のグランドとして使用することもできる。

この電子部品収納用セラミックパッケージ１０には、キャビティ部１５に電子部品が搭載され、セラミック枠体１２の上面に形成された導体金属膜１３に接合された金属枠体１４に金属製蓋体２１が接合材を介して接合されて電子部品がキャビティ部１５内に中空状態で気密に封止される。そして、電子部品が実装された電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、パッケージの下面の外部接続端子パッド２０で半田等を介してボード等に接合している。この電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、パッケージが取り付けられる装置の小型化による電子部品収納用セラミックパッケージ１０の小型化に伴うセラミック枠体１２の枠幅の狭小化の中においても、導体金属膜１３上面の平坦面を広くして、そこに接合される金属枠体１４の枠幅を広くすることができる。従って、金属枠体１４に金属製蓋体２１が接合材を介して接合される時には、キャビティ部１５内の気密性を確保するためのシールパス幅を大きくすることができ、キャビティ部１５内に実装される電子部品の気密信頼性を向上させることができる。

次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用セラミックパッケージ１０の変形例の電子部品収納用セラミックパッケージ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを説明する。ここで、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ図１（Ｂ）に相当する縦断面図である。
図２（Ａ）に示すように、電子部品収納用セラミックパッケージ１０ａは、電子部品収納用セラミックパッケージ１０と同様に、セラミック底体１１と、セラミック枠体１２を積層し、同時焼成してセラミックと導体パターンが一体化された焼成体からなり、更に、セラミック枠体１２の上面に形成された導体金属膜１３ａにろう付け接合された金属枠体１４を有している。この電子部品収納用セラミックパッケージ１０ａのセラミック枠体１２の上面には、電子部品を実装した後に、金属製蓋体２１を接合材を介して上面に接合してキャビティ部１５内を中空状態で気密に封止するためのシールリングである金属枠体１４をろう付け接合するのに、導体金属膜１３ａの導体パターンがセラミックと同時焼成して形成されている。この導体金属膜１３ａは、セラミック枠体１２の内側となる枠幅のキャビティ部１５側の端部と、セラミック枠体１２の外側となる枠幅の外周側の端部の両方がセラミック枠体１２の枠幅の両方の側面稜線２２、２２ａまで設けられている。しかも、この導体金属膜１３ａは、セラミック枠体１２の枠幅のキャビティ部１５側の側面稜線２２まで設けられる端部の上面が導体金属膜１３ａの枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有している。なお、上記以外の導体パターンは、電子部品収納用セラミックパッケージ１０の場合と同様に形成されている。

図２（Ｂ）に示すように、電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｂは、電子部品収納用セラミックパッケージ１０と同様に、セラミック底体１１と、セラミック枠体１２を積層し、同時焼成してセラミックと導体パターンが一体化された焼成体からなり、更に、セラミック枠体１２の上面に形成された導体金属膜１３ｂにろう付け接合された金属枠体１４を有している。この電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｂのセラミック枠体１２の上面には、電子部品を実装した後に、金属製蓋体２１を接合材を介して上面に接合してキャビティ部１５内を中空状態で気密に封止するためのシールリングである金属枠体１４をろう付け接合するのに、導体金属膜１３ｂの導体パターンがセラミックと同時焼成して形成されている。この導体金属膜１３ｂは、セラミック枠体１２の内側となる枠幅のキャビティ部１５側の端部と、セラミック枠体１２の外側となる枠幅の外周側の端部の両方がセラミック枠体１２の枠幅の両方の側面稜線２２、２２ａまで設けられている。しかも、この導体金属膜１３ｂは、セラミック枠体１２の枠幅のキャビティ部１５側の側面稜線２２までと、セラミック枠体１２の外側となる枠幅の外周側の側面稜線２２ａまでの両方に設けられる端部の上面が導体金属膜１３ｂの枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有している。なお、上記以外の導体パターンは、電子部品収納用セラミックパッケージ１０の場合と同様に形成されている。

図２（Ｃ）に示すように、電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｃは、電子部品収納用セラミックパッケージ１０と同様に、セラミック底体１１と、セラミック枠体１２を積層し、同時焼成してセラミックと導体パターンが一体化された焼成体からなり、更に、セラミック枠体１２の上面に形成された導体金属膜１３にろう付け接合された金属枠体１４を有している。この電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｃのセラミック枠体１２の上面には、電子部品を実装した後に、金属製蓋体２１を接合材を介して上面に接合してキャビティ部１５内を中空状態で気密に封止するためのシールリングである金属枠体１４をろう付け接合するのに、導体金属膜１３の導体パターンがセラミックと同時焼成して形成されている。この導体金属膜１３は、端部の形状が上記の導体金属膜１３、１３ａ、１３ｂのいずれの形状であってもよいが、上面に部分的に盛り上がった凸部２３を有している。この凸部２３は、導体金属膜１３の窓枠状の全周にわたって連結的や、破断的に、しかも、直線的、曲線的、又は折線的に設けられている。また、この凸部２３は、導体金属膜１３の窓枠状の上面に部分的にランダムに設けられていてもよい。更に、この凸部２３の断面視した形状は、突出部が急峻、又はなだらかものであってもよく、大きさ、高さも限定されるものではない。なお、上記以外の導体パターンは、電子部品収納用セラミックパッケージ１０の場合と同様に形成されている。

次いで、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）、図５（Ａ）、（Ｂ）、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用セラミックパッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ（以下代表して１０と記す）の製造方法を説明する。ここで、図３（Ａ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック底体１１用の最上層のセラミックグリーンシートの上面にメタライズペーストでメタライズパターンをスクリーン印刷する時の部分拡大平面図、図３（Ｂ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック底体１１用の最下層のセラミックグリーンシートの下面にメタライズペーストでメタライズパターンをスクリーン印刷する時の部分拡大平面図、図４（Ａ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック枠体１２用の最上層のセラミックグリーンシートの上面にメタライズペーストでメタライズパターンをスクリーン印刷する時の部分拡大平面図、図４（Ｂ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック枠体１２用のセラミックグリーンシートにキャビティ部１５用の孔を穿設する時の部分拡大平面図、図５（Ａ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０の電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック底体１１用とセラミック枠体１２用のセラミックグリーンシートを積層する部分拡大平面図、図５（Ｂ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０のセラミック底体１１用とセラミック枠体１２用のセラミックグリーンシートを積層して焼成した後に金属枠体１４をろう付け接合する部分拡大平面図、図６（Ａ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｃの場合のセラミック底体１１用とセラミック枠体１２用のセラミックグリーンシートを積層後にセラミック枠体１２用の最上層のセラミックグリーンシートの上面にメタライズペーストで凸部２３用のメタライズパターンをスクリーン印刷する時の部分拡大平面図、図６（Ｂ）は電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｃの場合のセラミック底体１１用とセラミック枠体１２用のセラミックグリーンシートを積層して焼成した後に金属枠体１４をろう付け接合する部分拡大平面図である。

電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、通常、焼成前のメタライズパターンを設けた複数のセラミック底体１１がマトリックス状に配列する１又は複数枚のセラミックグリーンシートと、焼成前のメタライズパターンを設けた複数の窓枠形状をした板状のセラミック枠体１２がマトリックス状に配列する１又は複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、メタライズパターンと同時焼成して形成され、更に、セラミック枠体１２の上面の導体金属膜１３の上面に金属枠体１４がろう付け接合されて作製されている。そして、この電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、複数から個片体に分割された時に、それぞれの個片体の中央部に電子部品を搭載するためのキャビティ部１５が形成されるようにして作製している。この電子部品収納用セラミックパッケージ１０を構成するためのセラミックグリーンシートは、セラミック基材として、例えば、アルミナや、窒化アルミニウムや、低温焼成セラミック等があげられるが、特に材料が限定されるものではない。例えば、セラミック基材にアルミナを用いる場合には、先ず、酸化アルミニウム粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して脱泡し、粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製し、ドクターブレード法等によって焼成後所望の厚み、例えば、０．１２ｍｍになるようにシート状に乾燥させた後、所望の大きさの矩形状に切断している。

図３（Ａ）に示すように、セラミック底体１１（図１参照）用の１又は複数枚のセラミックグリーンシート２４には、キャスタレーション１９（図１参照）を形成するための貫通孔２５や、ビア１８（図１参照）を形成するための貫通孔２５ａをドリルマシン、パンチングマシーン、金型等を用いる打ち抜き加工や、レーザー光を用いるレーザー加工等で穿設して設けている。そして、所定のセラミックグリーンシート２４のキャスタレーション１９用の貫通孔２５には、例えば、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるメタライズペーストを用いて貫通孔壁面にスクリーン印刷で塗布している。また、ビア１８用の貫通孔２５ａには、例えば、上記と同様の高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷で充填している。更に、セラミック底体１１用のセラミックグリーンシート２４の最上層となるセラミックグリーンシート２４の上面には、例えば、上記と同様の高融点金属からなるメタライズペーストを用いてに電子部品と電気的に接続するための電子部品接続用パッド１６（図１参照）用の電子部品接続用メタライズパターン２６を形成している。また、図示していないが、セラミック底体１１が複数枚からなる場合には、その中間層となるセラミックグリーンシート２４の表面に導体配線パターン１７（図１参照）用のメタライズパターン等をスクリーン印刷で形成している。図３（Ｂ）に示すように、セラミック底体１１用の最下層となるセラミックグリーンシート２４の下面には、例えば、上記と同様の高融点金属からなるメタライズペーストを用いて、ボード等に接合して外部と電気的に導通状態とするための外部接続端子パッド２０（図１参照）用の外部接続端子用メタライズパターン２７等を印刷している。

一方、図４（Ａ）に示すように、セラミック枠体１２（図１参照）用の１又は複数枚のセラミックグリーンシート２４ａには、ビア１８（図１参照）を形成するための貫通孔２５ａや、必要に応じてキャスタレーション１９（図１参照）と連接する貫通孔（図示せず）をＮＣマシーン、パンチングマシーン、金型等を用いる打ち抜き加工や、レーザー光を用いるレーザー加工等で穿設して設けている。そして、ビア１８用の貫通孔２５ａには、例えば、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷で充填している。また、必要に応じてキャスタレーション１９用の貫通孔（図示せず）には、例えば、上記と同様の高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷で貫通孔壁面にスクリーン印刷で塗布している。更に、セラミック枠体１２用のセラミックグリーンシート２４ａの最上層となるセラミックグリーンシート２４ａの上面には、例えば、上記と同様の高融点金属からなるメタライズペーストを用いて金属製蓋体２１（図１（Ｂ）参照）を接合材を介して接合する金属枠体１４（図１参照）を接合させるための導体金属膜１３（図１参照）を形成するのに導体金属膜用メタライズパターン２８をスクリーン印刷で形成している。この導体金属膜用メタライズパターン２８は、セラミック枠体１２の窓枠幅の少なくともキャビティ部１５側の側面稜線２２（図１（Ｂ）参照）となる部分である稜線位置２９を超えるパターン大きさになるように形成している。

なお、電子部品収納用セラミックパッケージ１０ａの導体金属膜１３ａ（図２（Ａ）参照）を形成する場合には、導体金属膜用メタライズパターン２８のセラミック枠体幅の外周側は、セラミック枠体１２の窓枠幅の外周側の側面稜線２２ａ（図２（Ａ）参照）となる部分である稜線位置２９ａに近接するようなパターン大きさになるようにして形成している。また、電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｂの導体金属膜１３ｂ（図２（Ｂ）参照）を形成する場合には、導体金属膜用メタライズパターン２８のセラミック枠体幅の外周側は、隣接する導体金属膜用メタライズパターン２８との間で境界部がないようなパターン大きさになるようにして形成している。

次に、図４（Ｂ）に示すように、セラミック枠体１２用の１又は複数枚のセラミックグリーンシート２４ａには、セラミック枠体１２の内周側側面となるキャビティ部用孔３０をＮＣマシーン、パンチングマシーン、金型等を用いる打ち抜き加工等で穿設して設けている。この時、導体金属膜用メタライズパターン２８の枠幅のキャビティ部１５となる側は、キャビティ部１５の側面稜線２２となる稜線位置２９を超えるパターン大きさになるように形成しているので、キャビティ部用孔３０を穿設して設けた後の導体金属膜用メタライズパターン２８の枠幅のキャビティ部用孔３０側の端部のメタライズ厚みが中央部と略同じ厚みとなる。しかも、導体金属膜用メタライズパターン２８の上面の平坦面は、枠幅のキャビティ部用孔３０側まで略同一平坦面に形成している。

次に、図５（Ａ）に示すように、セラミック底体１１用と、セラミック枠体１２用のそれぞれ１又は複数枚のセラミックグリーンシート２４、２４ａは、重ね合わせて温度をかけながら加圧することで積層して一体化し、積層体３１を形成している。更に、この積層体３１には、セラミック底体１１とセラミック枠体１２の外周側側面となり、多数個から個片体に分割するために積層体３１の両面、又は片面に先端がＶ字状等したカッター刃を押厚等して分割用溝３２を設けている。

次に、図５（Ｂ）に示すように、積層体３１は、セラミックグリーンシート２４、２４ａとメタライズパターンを還元雰囲気中の約１６００℃程度で同時焼成することでセラミックグリーンシート２４、２４ａが約３０％程度収縮し、個片のパッケージの多数個が集合した焼成体を形成している。更に、この焼成体には、外表面に露出する全ての導体パターン上にＮｉめっき被膜を施した後、セラミック枠体１２上面の導体金属膜１３上にＡｇ−Ｃｕろう等のろう材を介してＫＶや４２アロイ等からなる金属枠体１４を載置し加熱してろう材を溶融させてろう付け接合している。そして、金属枠体１４が接合された焼成体には、外表面に露出する全ての金属部分にＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜を施すことで多数個の個片体の電子部品収納用セラミックパッケージ１０がマトリックス状に配列する集合体３３を形成している。

ここで、電子部品収納用セラミックパッケージ１０の製造方法においては、セラミック枠体１２用の１又は複数枚のセラミックグリーンシート２４ａの最上層となるセラミックグリーンシート２４ａにスクリーン印刷するセラミック枠体１２の窓枠幅の少なくともキャビティ部１５側の側面稜線２２となる部分の稜線位置２９を超えるパターン大きさの導体金属膜用メタライズパターン２８が少なくとも稜線位置２９からのはみ出し大きさが５０μｍ以上の大きさになるようにスクリーン印刷するのがよい。この導体金属膜用メタライズパターン２８のパターン大きさは、稜線位置２９からのはみ出し大きさが５０μｍを下回るようなパターン大きさの場合には、キャビティ部用孔３０を穿設して設けた後の導体金属膜用メタライズパターン２８の枠幅のキャビティ部用孔３０側の端部のメタライズ厚みが中央部より小さくなり、導体金属膜用メタライズパターン２８のキャビティ部用孔３０側の側面が曲面となる場合がある。これにより、焼成後の電子部品収納用セラミックパッケージ１０は、金属枠体１４の枠幅が小さくなるので、金属製蓋体２１との接合幅であるシールパス幅が小さくなり、キャビティ部１５内の気密信頼性を低下させることとなる。

また、電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｃを作製する場合には、図６（Ａ）に示すように、分割用溝３２を設けた積層体３１の導体金属膜用メタライズパターン２８の上面に、凸部２３（図２（Ｃ）参照）を形成するのに上記と同様のメタライズペーストを用いて部分的に盛り上がるような凸部用メタライズパターン３４をスクリーン印刷で形成している。そして、図６（Ｂ）に示すように、積層体３１は、セラミックグリーンシート２４、２４ａとメタライズパターンを還元雰囲気中の約１６００℃程度で同時焼成して個片のパッケージの多数個が集合した焼成体を形成している。更に、この焼成体には、外表面に露出する全ての導体パターン上にＮｉめっき被膜を施した後、セラミック枠体１２上面の凸部２３を含む導体金属膜１３上にＡｇ−Ｃｕろう等のろう材を介してＫＶや４２アロイ等からなる金属枠体１４を載置し加熱してろう材を溶融させてろう付け接合している。そして、金属枠体１４が接合された焼成体には、外表面に露出する全ての金属部分にＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜を施すことで多数個の個片体の電子部品収納用セラミックパッケージ１０ｃがマトリックス状に配列する集合体３３を形成している。

集合体３３のそれぞれの個片の電子部品収納用セラミックパッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれの集合体３３の分割用溝３２で分割することで形成できるようになっている。なお、この分割に際しては、それぞれの多数個の集合体３３の状態の電子部品収納用セラミックパッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃに、それぞれ電子部品を実装し、金属製蓋体２１で気密に封止した後、個片に分割したり、あるいは、集合体３３を個片に分割した後に、電子部品を実装し、金属製蓋体２１で気密に封止したりしている。

本発明の電子部品収納用セラミックパッケージは、半導体素子や、水晶振動子等の電子部品素子を実装させて、小型で、高信頼性が要求される、例えば、携帯電話や、ノートブック型のパソコン等の電子装置に組み込まれて用いることができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用セラミックパッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの変形例の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同変形例の電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の一部説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の電子部品収納用セラミックパッケージの平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来の電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法の説明図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：電子部品収納用セラミックパッケージ、１１：セラミック底体、１２：セラミック枠体、１３、１３ａ、１３ｂ：導体金属膜、１４：金属枠体、１５：キャビティ部、１６：電子部品接続用パッド、１７：導体配線パターン、１８：ビア、１９：キャスタレーション、２０：外部接続端子パッド、２１：金属製蓋体、２２、２２ａ：側面稜線、２３：凸部、２４、２４ａ：セラミックグリーンシート、２５、２５ａ：貫通孔、２６：電子部品接続用メタライズパターン、２７：外部接続端子導体用メタライズパターン、２８：導体金属膜用メタライズパターン、２９、２９ａ：稜線位置、３０：キャビティ部用孔、３１：積層体、３２：分割用溝、３３：集合体、３４：凸部用メタライズパターン

Claims (7)

1. １又は複数枚の板状のセラミック底体と、１又は複数枚の窓枠形状をした板状のセラミック枠体を一体化した焼成体の前記セラミック枠体の上面に有する導体金属膜にろう付け接合される金属枠体を有し、該金属枠体及び前記セラミック枠体の内周壁面と、前記セラミック底体の上面とで電子部品を搭載するためのキャビティ部が設けられる電子部品収納用セラミックパッケージにおいて、
   前記導体金属膜の枠幅の少なくとも前記キャビティ部側の端部が前記セラミック枠体の側面稜線まで設けられると共に、前記導体金属膜の枠幅の前記キャビティ部側の端部の上面が前記導体金属膜の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有することを特徴とする電子部品収納用セラミックパッケージ。
2. 請求項１記載の電子部品収納用セラミックパッケージにおいて、前記導体金属膜の枠幅の外側端部が前記セラミック枠体の外側の側面稜線まで設けられていることを特徴とする電子部品収納用セラミックパッケージ。
3. 請求項２記載の電子部品収納用セラミックパッケージにおいて、前記導体金属膜の枠幅の前記外側端部の上面が前記導体金属膜の枠幅の中央部と略同等の厚さからなる平坦面を有することを特徴とする電子部品収納用セラミックパッケージ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載の電子部品収納用セラミックパッケージにおいて、前記導体金属膜の上面に部分的に盛り上がった凸部を有することを特徴とする電子部品収納用セラミックパッケージ。
5. 複数のセラミック底体がマトリックス状に配列する集合体からなる１又は複数枚のセラミックグリーンシートと、複数のセラミック枠体がマトリックス状に配列する集合体からなる１又は複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して形成した後、前記セラミック枠体の上面に金属枠体がろう付け接合され、個片体に分割した時にそれぞれの個片体の中央部に電子部品搭載用のキャビティ部が形成される電子部品搭載用セラミックパッケージの製造方法において、
   前記セラミック底体用の１又は複数枚の前記セラミックグリーンシートに、所定のメタライズパターン等を高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷する工程と、
   前記セラミック枠体用の１又は複数枚の前記セラミックグリーンシートの最上層となる前記セラミックグリーンシートに、前記金属枠体をろう付け接合ための導体金属膜用メタライズパターンを前記セラミック枠体の窓枠幅の少なくとも前記キャビティ部側の側面稜線となる部分を超えるパターン大きさになるようにして高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷する工程と、
   前記セラミック枠体用の１又は複数枚の前記セラミックグリーンシートに前記セラミック枠体の内周側側面となる前記キャビティ部用孔を穿設して形成する工程と、
   前記セラミック底体用と、前記セラミック枠体用の複数枚の前記セラミックグリーンシートを重ね合わせて積層して一体化した後、前記セラミック底体と前記セラミック枠体の外周側側面となり前記個片体に分割するための溝を設けて積層体を形成する工程と、
   前記積層体を焼成して焼成体を形成した後、焼成された導体金属膜にろう材を介して金属枠体を接合する工程を有することを特徴とする電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法。
6. 請求項５記載の電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法において、前記セラミック枠体用の１又は複数枚の前記セラミックグリーンシートの最上層となる前記セラミックグリーンシートに印刷する前記セラミック枠体の窓枠幅の少なくとも前記キャビティ部側の側面稜線を超えるパターン大きさからなる前記導体金属膜用メタライズパターンが、少なくとも前記キャビティ部側の側面稜線から内側に５０μｍ以上のパターン大きさにスクリーン印刷することを特徴とする電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法。
7. 請求項５又は６記載の電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法において、前記積層体の前記導体金属膜用メタライズパターンの上面に部分的に盛り上がる凸部を前記メタライズペーストを用いてスクリーン印刷で形成する工程を有することを特徴とする電子部品収納用セラミックパッケージの製造方法。

Images