JP2012156428A

JP2012156428A - 電子部品収納用パッケージ、およびそれを備えた電子装置

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Publication number: JP2012156428A
Application number: JP2011016062A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shibayama; 博司柴山; Hironobu Fujiwara; 宏信藤原; Manabu Miyaishi; 学宮石
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: JP5791283B2

Abstract

【課題】本発明は、外部接続用導体が形成されている凹部で発生する応力を抑制することができる電子部品収納用パッケージ、およびそれを備えた電子装置を提供する。
【解決手段】電子部品収納用パッケージであって、電子部品９の搭載部１を有する基板２および搭載部１を取り囲むように取着された枠体３から成る絶縁基体４と、絶縁基体４の側面または角部に設けられた溝状の凹部５と、絶縁基体４の搭載部１の周辺から凹部５の内壁面に導出された配線導体６と、絶縁基体４の下面の外周部から凹部５の内壁面に形成された外部接続用導体７とを備え、凹部５は、枠体３の上面側に設けられた第１の凹部５ａと第１の凹部５ａの下側で下面から設けられた第２の凹部５ｂを有し、第２の凹部５ｂは、平面視において中央部の内壁面が第１の凹部５ａの中央部の内壁面と同一面をなし、両側の内壁面が第１の凹部５ａの両側の内壁面よりも絶縁基体４の内側に後退している。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージの側面または角部に外部接続用導体が設けられている電子部品収納用パッケージに関する。

電子部品収納用パッケージにおいて、絶縁基体の四隅に上面から下面にかけて形成された凹部に外部接続用導体が設けられた電子部品収納用パッケージがある。このような電子部品収納用パッケージとしては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平１１−１６３２１５号公報

電子部品収納用パッケージは、絶縁基体の角部または側面に外部電気回路基板に接合材を介して接合される外部接続用導体が形成された凹部を有しており、この外部接続用導体が形成された凹部に応力が集中しやすいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部接続用導体が形成されている凹部で発生する応力を抑制することができる電子部品収納用パッケージ、およびそれを備えた電子装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明における電子部品収納用パッケージは、平面視したときに外形が四角形状であり、上側主面に電子部品の搭載部を有する基板および前記搭載部を取り囲むように前記上側主面に取着された枠体から成る絶縁基体と、該絶縁基体の側面または角部に下面から前記枠体の上面にかけて設けられた溝状の凹部と、前記絶縁基体の前記搭載部の周辺から前記凹部の内壁面に導出された配線導体と、前記絶縁基体の前記下面の外周部から前記凹部の内壁面にかけて形成された、前記配線導体と接続された外部接続用導体とを備えており、前記凹部は、前記枠体の上面側に設けられた第１の凹部と該第１の凹部の下側で前記下面から設けられた第２の凹部を有しており、該第２の凹部は、平面視において中央部の内壁面が前記第１の凹部の中央部の内壁面と同一面をなし、両側の内壁面が前記第１の凹部の両側の内壁面よりも前記絶縁基体の内側に後退していることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために本発明における電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されて、前記配線導体に電気的に接続された電子部品と、
前記搭載部を覆うように前記絶縁基体に取着されて前記絶縁基体との間に前記電子部品を収納する封止部材とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の電子部品収納用パッケージ、および電子装置は、外部接続用導体が形成されている凹部で発生する応力を抑制することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る電子部品収納用パッケージあって、（ａ）は絶縁基体を上から見た斜視図、（ｂ）は絶縁基体を下から見た斜視図である。本実施形態に係る電子部品収納用パッケージであって、電子部品を設けた、図１の電子部品収納用パッケージをＸ−Ｘで切断した断面図である。本実施形態に係る電子部品収納用パッケージの凹部を絶縁基体の下から見て下面を上側にした拡大斜視図である。本実施形態に係る電子部品収納用パッケージの変形例の凹部を絶縁基体の下から見て下面を上側にした拡大斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電子部品収納用パッケージ、およびこれを備えた電子装置について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態＞
＜電子部品収納用パッケージの構成、および電子装置の構成＞
本実施形態に係る電子部品収納用パッケージは、図１乃至図３に示すように、平面視したときに外形が四角形状であり、上側主面に電子部品９の搭載部１を有する基板２および搭載部１を取り囲むように上側主面に取着された枠体３から成る絶縁基体４と、絶縁基体４の側面または角部に下面から枠体３の上面にかけて設けられた溝状の凹部５と、絶縁基体４の搭載部１の周辺から凹部５の内壁面に導出された配線導体６と、絶縁基体４の下面の外周部から凹部５の内壁面にかけて形成された、配線導体６と接続された外部接続用導体７とを備えており、凹部５は、枠体３の上面側に設けられた第１の凹部５ａと第１の凹部５ａの下側で下面から設けられた第２の凹部５ｂを有しており、第２の凹部５ｂは、平面視において中央部の内壁面が第１の凹部５ａの中央部の内壁面と同一面をなし、両側の内壁面が第１の凹部５ａの両側の内壁面よりも絶縁基体４の内側に後退している。

また、本実施形態に係る電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、搭載部１に搭載されて、配線導体６に電気的に接続された電子部品９と、搭載部１を覆うように絶縁基体４に取着されて絶縁基体４との間に電子部品９を収納する封止部材１０とを備えている。

絶縁基体４は、上側主面に電子部品９の搭載部１を有する基板２と基板２の上側主面の搭載部１を取り囲むように設けられている枠体３で構成されている。なお、枠体３の外側面は基板２の外側面と同一面をなすようにして基板２の上側主面に取着されている。絶縁基体４は、枠体３で取り囲まれた部分に電子部品９を収納するための容器である。そして、搭載部１に電子部品９を搭載することによって、基板２の上側主面と枠体３の内側面とによって形成される容器内に電子部品９が収納される。なお、電子部品９は、例えば、半導体素子、水晶振動子等である。

また、絶縁基体４は、例えば、一方の辺幅が、２（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）に、他方の辺幅が、２（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）に設定されている。また、厚みが、１（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）に設定されている。

また、絶縁基体４を構成している基板２および枠体３は、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックス等のセラミック材料から成る。絶縁基体４は、基板２の搭載部１に搭載される電子部品９の発熱をすみやかに放熱する材料が好ましい。基板２および枠体３の熱伝導率は、例えば、１５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、基板２および枠体３の熱膨張係数は、例えば、４（ｐｐｍ／℃）以上８（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。

基板２および枠体３は、金型を用いて平板形状のグリーンシートに打ち抜きを施すことによって、平板状や枠状の形状に製作される。そして、絶縁基体４は、これらの平板状や枠状の複数枚のグリーンシートを積層し、焼成することによって製作される。

絶縁基体４の側面または角部には、絶縁基体４の下面から枠体３の上面にかけて溝状の凹部５が設けられている。この凹部５の横断面形状は、曲面形状を有しており、例えば、半円形状となっている。なお、この凹部５の横断面形状は、半円形状に限らず、半長円形状、半楕円形状等であってもよく、形状は限定されない。

凹部５は、図３に示すように、枠体３の上面側に設けられた第１の凹部５ａと第１の凹部５ａの下側で絶縁基体４の下面から設けられた第２の凹部５ｂを有している。なお、図３は、絶縁基体４の角部の周辺部に位置する凹部５を絶縁基体４の下から見た斜視図であり、絶縁基体４の角部および側面の凹部５の拡大図である。そして、第２の凹部５ｂは、平面視において中央部の内壁面が第１の凹部５ａの中央部の内壁面と同一面をなしている。さらに、第２の凹部５ｂの両側の内壁面が第１の凹部５ａの両側の内壁面よりも絶縁基体４の内側に後退している。中央部の内壁面とは、第２の凹部５ｂの両側の内壁面が絶縁基体４の内側に後退している部分よりも中央部側に位置している内壁面のことをいう。

第２の凹部５ｂは、図３に示すように、両側の内壁面が第１の凹部５ａの両側の内壁面よりも絶縁基体４の内側に後退している。すなわち、第２の凹部５ｂは、内壁面の中央から端部に向かう途中から両側の内壁面が絶縁基体４の内側に後退している。なお、第２の凹部５ｂは、平面視して絶縁基体４の内側に直線的に後退しても、曲線的に後退してもよい。また、第２の凹部５ｂは、図３に示すように、両側の内壁面が絶縁基体４の内側に後退している後退部８を有しているため、凹部５の両側の内壁面の形状は、第１の凹部５ａと第２の凹部５ｂとでは異なっている。第２の凹部５ｂの後退部８は、図３に示すように、第１の凹部５ａと第２の凹部５ｂとの境界部で段差部８ａが生じるように設けられる。凹部５の後退部８は、平面視して第２の凹部５ｂの両側の内壁面の端部が第１の凹部５ａの両側の内壁面の端部よりも隣り合う凹部５側に位置して拡がるように設けられている。

また、絶縁基体４の搭載部１の周辺から凹部５の内壁面に配線導体６が導出されている。
配線導体６のうち、図２に示すように、搭載部１の周辺に露出した部位に電子部品９の上面の電極がボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。また、電子部品９の下面に電極が設けられている場合は、電子部品９は、接合材を介して配線導体６に電気的に接続される。

外部接続用導体７は、絶縁基体４の下面の外周部から凹部５の内壁面にかけて形成されている。この外部接続用導体７は、配線導体６のうち、凹部５の内壁面に導出されている部位と電気的に接続されている。

外部接続用導体７は、図３に示すように、第２の凹部５ｂの中央部の内壁面に形成されている。また、外部接続用導体７は、第２の凹部５ｂの中央部の内壁面に、図３に示すように、第２の凹部５ｂの内壁面の中心部を中央にして左右対称となるように形成されている。また、電子装置は、第２の凹部５ｂの中央部の内壁面で接合材を介して外部接続用導体７に電気的に接続される。なお、接合材は、ロウ材や半田材、銀（Ａｇ）ペースト等の導電性接合材である。

電子装置が外部回路基板に接合材を介して接合される場合、第２の凹部５ｂの中央部の内壁面に外部接続用導体７が内壁面の中心部を中央にして左右対称となるように形成されていないと、接合材が第２の凹部５ｂの内壁面の中心部から外部接続用導体７に一様に広
がりにくくなり、外部接続用導体７に接合される接合材の形状や分布に偏りが生じ、局所的な応力が生じやすくなる。これにより、接合材の形状や分布に偏りが生じた部位に絶縁基体４と接合材との熱膨張係数差に起因して生じる応力が局所的に集中しやすくなる。

しかしながら、第２の凹部５ｂの内壁面の中心部を中央にして左右対称となるように外部接続用導体７を形成することによって、接合材が第２の凹部５ｂの内壁面の中心部から外部接続用導体７に一様に広がり、内壁面の中心部を中央にして左右対称な応力分布になりやすくなる。これにより、絶縁基体４と接合材との熱膨張係数差に起因して生じる応力が、第２の凹部５ｂの内壁面の中心部から外部接続用導体７の左右に分散されやすくなり、応力が接合部に局所的に集中することが緩和される。したがって、電子装置と外部電気回路基板との接合部における応力が局所的に集中することが抑制される。これによって、接合材が外部接続用導体７から剥がれたり、絶縁基体４や接合材にクラック等が生じたりすることが抑制され、電子装置を正常に作動させることができる。

また、外部接続用導体７は、図３に示すように、後退部８が形成される部位には設けられていないため、接合材が、第２の凹部５ｂと外部接続用導体７に溜められ、接合材が絶縁基体４の外周部よりも外側にはみ出しにくくなる。これによって、電子装置は、外部電気回路基板に高密度に実装することが可能となる。

配線導体６および外部接続用導体７は、タングステン、モリブデンまたはマンガン等のメタライズ導体で形成されている。そして、外部接続用導体７は、外部電気回路基板の配線導体に、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）半田、Ｓｎ（錫）−銀（Ａｇ）半田等の接合材を介して接続される。これにより、電子部品９は、配線導体６と外部接続用導体７とを介して外部電気回路基板に電気的に接続される。外部電気回路基板は、例えば、プリント回路基板等である。

配線導体６および外部接続用導体７は、セラミックグリーンシートに、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストを予め周知のスクリーン印刷法によって所定パターンに印刷塗布することによって形成される。また、封止部材１０が、金属材料から成る蓋体である場合には、絶縁基体４の枠体３の上面には、同じようにして、蓋体との接合部に該当する位置に接合用メタライズ層が枠状に形成される。

また、電子装置は、搭載部１を覆うように絶縁基体４に取着されて絶縁基体４との間に電子部品９を収納する封止部材１０を備えている。封止部材１０は、電子部品９を気密に封止するものであれば、樹脂材料やガラス系材料等であっても、金属材料から成る蓋体であってもよい。封止部材１０は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂または低融点ガラス等である。また、蓋体の場合、封止部材１０は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等である。これらの封止部材１０が、絶縁基体４に基板２の搭載部１を覆うように取着される。

また、配線導体６、外部接続用導体７および接続用メタライズ層の露出表面に、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層および金メッキ層を順次被着させておくのがよい。なお、ニッケルメッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下である。また、金メッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）以上５（μｍ）以下である。これらの金属メッキ層は、配線導体６、外部接続用導体７および接合用メタライズ層が酸化腐蝕するのを抑制することができる。また、搭載部１の周辺の配線導体６と電子部品９の電極との電気的な接続や、外部接続用導体７と外部電気回路基板の配線導体との電気的な接続を良好なものにすることができる。また、枠体３の接合用メタライズ層と封止部材１０との接合を良好なものにすることができる。

本実施形態の電子部品収納用パッケージは、第２の凹部５ｂが、平面視において中央部の内壁面が第１の凹部５ａの中央部の内壁面と同一面をなし、第２の凹部５ｂの両側の内壁面が第１の凹部５ａの両側の内壁面よりも絶縁基体４の内側に後退している。

第１の凹部５ａおよび第２の凹部５ｂの中央部の内壁面が、絶縁基体４の枠体３の上面から絶縁基体４の基板２の下面にかけて曲面形状で同一面にない場合には、凹部５の内壁面において第１の凹部５ａおよび第２の凹部５ｂの境界部には段差部が形成されることになり、この段差部に絶縁基体４と接合材との熱膨張係数差に起因した応力が集中しやくなる。そして、応力が集中した段差部の部分を起点にして、絶縁基体４や接合材にクラックや剥がれ等が発生しやすくなる。

しかしながら、第２の凹部５ｂが、平面視において中央部の内壁面が第１の凹部５ａの中央部の内壁面と同一面をなしているため、境界部に段差部が存在することがなく、第１の凹部５ａおよび第２の凹部５ｂは、その境界部に熱膨張係数差に起因した応力が集中しにくく、絶縁基体４や接合材にクラックや剥がれが発生しにくくなる。

また、絶縁基体４の凹部５の中央部の内壁面は、絶縁基体４、外部接続用導体７および接合材の各部材が位置しており、それぞれを構成している材料が異なっているため、それぞれの異なる材料に起因する応力が発生しやすくなる。しかしながら、凹部５は、第１の凹部５ａおよび第２の凹部５ｂのそれぞれの中央部の内壁面が、絶縁基体４の枠体３上面から絶縁基体４の基板２の下面にかけて曲面形状で同一面となるように設けられているため、絶縁基体４の凹部５に位置する部材と接合材との熱膨張係数差に起因して生じる応力が、同一面で設けられている第２の凹部５ｂおよび第１の凹部５ａの中央部の内壁面を介してその周囲に分散される。これによって、絶縁基体４は、凹部５と接合材との接合界面に生じる応力に起因したクラックや剥がれ等の発生が抑制される。

また、第２の凹部５ｂは、両側の内壁面が第１の凹部５ａの両側の内壁面よりも絶縁基体４の内側に後退しているため、この後退部８と第１の凹部５ａとの境界部で段差部８ａが形成される。この段差部８ａにより、第２の凹部５ｂに形成された外部接続用導体７に接合材が塗布されても、接合材が枠体３に向かって濡れ拡がる接合材の盛り上がりを抑制することができる。すなわち、外部接続用導体７と外部電気回路基板とを接合する接合材の濡れ拡がりを抑制することができる。

さらに、絶縁基体４と接合材との熱膨張係数差に起因して生じる応力が、後退部８によって緩やかにされた第２の凹部５ｂの両側の内壁面に分散されて、絶縁基体４や接合材に生じるクラックや剥がれ等の発生が抑制される。

＜電子部品収納用パッケージ、および電子装置の製造方法＞
ここで、電子部品収納用パッケージ、およびこれを備えた電子装置の製造方法を説明する。

絶縁基体４は、基板２と枠体３で構成されており、例えば、金型を用いて平板形状のグリーンシートに打ち抜きを施すことによって、平板形状や枠形状に合わせて製作される。また、配線導体６、外部接続用導体７は、セラミックグリーンシートに、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストを予め周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって形成される。

そして、これら平板形状や枠体形状のセラミックグリーンシートを複数積層することに
よって絶縁基体４が形成される。また、絶縁基体４は、枠体３の上面に、例えば、金属材料から成る蓋体として封止部材１０が設けられる場合には、封止部材１０と接合される部分に接合用メタライズ層が形成される。

積層されたセラミックグリーンシートを、焼成することによって、電子部品収納用パッケージとなる。また、配線導体６、外部接続用導体７および接続用メタライズ層が露出している表面には、例えば、厚みが、１（μｍ）〜１０（μｍ）のニッケルメッキ層と厚みが、０．１（μｍ）〜３（μｍ）の金メッキ層とが被着される。

また、封止部材１０が蓋体である場合、蓋体は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定の形状にして製作される。

ここで、電子装置の製造方法について説明する。

電子装置は、電子部品子収納用パッケーの基板２の載置部１に電子部品９を、例えば、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田または金（Ａｕ）−ゲルマニウム(Ｇｅ)半田等の材料で接着固定する。そして、電子部品９の上面に設けられている電極がボンディングワイヤ等を介して配線導体６に電気的に接続される。次に、封止部材１０として蓋体が、絶縁基体４に基板２の搭載部１を覆うように絶縁基体４に取着されて絶縁基体４との間に電子部品９を収納するように設けられる。そして、絶縁基体４と封止部材１０との間に電子部品９を気密に収納して電子装置とする。

また、封止部材１０がエポキシ樹脂、シリコーン樹脂や低融点ガラス等である場合、これらの封止部材１０が、絶縁基体４に基板２の搭載部１を覆うように枠体３の開口に充填され、絶縁基体４に取着される。そして、絶縁基体４との間に電子部品９が収納される。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る電子部品収納用パッケージのうち、本実施形態に係る電子部品収納用パッケージと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
本実施形態に係る変形例の電子部品収納用パッケージは、図４に示すように、外部接続用導体７が、第２の凹部５ｂの中央部の内壁面に加えて、後退部８にも形成されている。

後退部８に、外部接続用導体７が設けられているため、基板２と接合材との熱膨張係数差に起因して生じる応力が、第２の凹部５ｂと後退部８との境界部に集中せず、後退部８に接合された接合材を介して第２の凹部５ｂと後退部８に分散される。これにより、これらの応力が絶縁基体４や接合材に作用して生じるクラックや剥がれ等の発生が抑制される。

また、第２の凹部５ｂの後退部８は、第１の凹部５ａの外周部との間で段差部８ａが生じるように設けられているが、この段差部８ａにも外部接続用導体７を設けてもよい。これによって、接合材は段差部８ａに濡れ拡がるように形成され、電子装置を外部電気回路基板に実装する際に、接合面積が増加するため接合強度を向上することができ、電子装置の信頼性を向上することができる。

１搭載部
２基板
３枠体
４絶縁基体
５凹部
５ａ第１の凹部
５ｂ第２の凹部
６配線導体
７外部接続用導体
８後退部
８ａ段差部
９電子部品
１０封止部材

Claims

平面視したときに外形が四角形状であり、上側主面に電子部品の搭載部を有する基板および前記搭載部を取り囲むように前記上側主面に取着された枠体から成る絶縁基体と、
該絶縁基体の側面または角部に下面から前記枠体の上面にかけて設けられた溝状の凹部と、
前記絶縁基体の前記搭載部の周辺から前記凹部の内壁面に導出された配線導体と、
前記絶縁基体の前記下面の外周部から前記凹部の内壁面にかけて形成された、前記配線導体と接続された外部接続用導体とを備えており、
前記凹部は、前記枠体の上面側に設けられた第１の凹部と該第１の凹部の下側で前記下面から設けられた第２の凹部を有しており、該第２の凹部は、平面視において中央部の内壁面が前記第１の凹部の中央部の内壁面と同一面をなし、両側の内壁面が前記第１の凹部の両側の内壁面よりも前記絶縁基体の内側に後退していることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
請求項１に記載の電子部品収納用パッケージであって、
前記第２の凹部は、内壁面の全面にわたって前記外部接続用導体が形成されていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
請求項１または請求項２に記載の電子部品収納用パッケージと、
前記搭載部に搭載されて、前記配線導体に電気的に接続された電子部品と、
前記搭載部を覆うように前記絶縁基体に取着されて前記絶縁基体との間に前記電子部品を収納する封止部材と
を備えたことを特徴とする電子装置。