JP3462072B2 - 電子部品収納用容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子や圧電振
動子等の電子部品を気密に封止して収容するための電子
部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封
止を行う電子部品収納用容器に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、半導体集積回路素子を初めとする
半導体素子あるいは水晶振動子、弾性表面波素子といっ
た圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収
納用容器は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）
質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面あるいは
下面の略中央部に電子部品を収容するための凹部および
その凹部周辺から下面にかけて導出された、例えば、タ
ングステンやモリブデン等の高融点金属粉末から成る複
数個のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、電子部品
を外部電気回路に電気的に接続するためにメタライズ配
線層に銀ロウ等のロウ材を介して取着された外部リード
端子と、蓋体とから構成されている。 【０００３】そして、電子部品が、例えば、半導体素子
の場合には、絶縁基体の凹部の底面に半導体素子をガラ
ス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定す
るとともに半導体素子の各電極とメタライズ配線層とを
ボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的
に接続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガ
ラスから成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体
とから成る容器内部に半導体素子を気密に収容すること
によって最終製品としての半導体装置と成る。 【０００４】また電子部品が、例えば、圧電振動子の場
合には、絶縁基体の凹部の底面に形成された段差部に圧
電振動子の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る接着材
を介して接着固定するとともに圧電振動子の各電極をメ
タライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体
の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接
合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半導体素
子を気密に収容することによって最終製品としての電子
部品装置となる。 【０００５】なお、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止
材としては、−般に酸化鉛５６乃至６６重量％、酸化ホ
ウ素４乃至１４重量％、酸化珪素１乃至６重量、酸化ビ
スマス０．５乃至５重量％、酸化亜鉛０．５乃至３重量
％を含むガラス成分に、無機物フィラーとしてのコージ
ェライト系化合物を９乃至１９重量％、チタン酸錫系化
合物を１０乃至２０重量％添加したものが使用されてい
る。 【０００６】しかしながら、この従来の電子部品収納用
容器においては、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）質焼
結体等のセラミックスから成る絶縁基体や蓋体及びガラ
スから成る封止材では電磁波を完全に遮断することがで
きないことから外部電気回路基板等に他の電子部品とと
もに実装した場合、隣接する電子部品間に電磁波の相互
干渉が起こり電子部品に誤動作を起こさせるという問題
を有していた。特に最近では外部電気回路基板に電子部
品が極めて高密度に実装され、隣接する電子部品間の距
離が極めて狭いものとなってきており、この電磁波の相
互干渉による問題は極めて大きなものとなってきた。 【０００７】そこで上記欠点を解消するために絶縁基体
の電子部品搭載部の下方に金属層を配設させ、蓋体を導
電性とするとともに、ガラス成分に無機物フィラーを含
有させた封止材に金属フィラーを添加して導電性とし、
絶縁基体と導電性蓋体とを導電性封止材を介し前記金属
層と導電性蓋体とが電気的に接続された状態で接合さ
せ、金属層と導電性蓋体と導電性封止材とで電子部品を
上下より囲むことによって外部より内部に収容する電子
部品に電磁波が作用するのを防止することが考えられ
る。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
成分に無機物フィラーと金属フィラーとを含有させてな
る導電性封止材は、一般に無機物フィラーの粒径と金属
フィラーの粒径とがほぼ同一、あるいは無機物フィラー
の粒径が金属フィラーの粒径よりも若干大きいものとな
っており、そのため絶縁基体と導電性蓋体とを接合させ
る際、金属フィラーが無機物フィラーの粒径間に入り込
んで金属フィラー同士間の接触が悪くなり、その結果、
金属層と導電性蓋体との電気的接続が不完全となって電
子部品に電磁波が作用するのを完全に防止することがで
きないという解決すべき課題を有していた。 【０００９】本発明は、上記問題点に鑑み案出されたも
ので、その目的は容器内部に収容する電子部品に電磁波
が作用するのを有効に防止し、電子部品を長期間にわた
り正常、かつ安定に作動させることができる電子部品収
納用容器を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、上面に電子部
品が搭載される搭載部を有し、該電子部品搭載部の下方
に金属層が配設された絶縁基体と、導電性蓋体とを導電
性封止材を介して接合させ、前記金属層と導電性蓋体と
を電気的に接続させつつ絶縁基体と導電性蓋体とから成
る容器内部に電子部品を気密に収容するようになした電
子部品収納用容器であって、前記導電性封止材はガラス
成分に無機物フィラーと金属フィラーを含有させてな
り、かつ無機物フィラーの粒径が金属フィラーの粒径よ
りも小さいことを特徴とするものである。 【００１１】本発明の電子部品収納用容器によれば、導
電性封止材の無機物フィラーの粒径を金属フィラーの粒
径よりも小さくしたことから絶縁基体と導電性蓋体とを
接合させる際、各金属フィラーは無機物フィラーに邪魔
されることなく互いに確実に接触し、その結果、導電性
封止材を介して金属層と導電性蓋体とが確実に電気的接
続され、これによって電子部品は金属層と導電性蓋体と
導電性封止材とで上下より囲まれて電子部品に電磁波が
作用するのを完全に防止することが可能となる。 【００１２】 【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の一例を示す断面図、図２はその要部拡大断
面図であり、同図においては電子部品が半導体素子であ
り、電子部品収納用容器が半導体素子収納用パッケージ
である場合の例を示している。 【００１３】図１において、１は絶縁基体、２は導電性
蓋体である。この絶縁基体１と導電性蓋体２とで半導体
素子３を収容するための容器４が構成される。 【００１４】前記絶縁基体１はその上面の略中央部に半
導体素子３が搭載収容される凹状の搭載部１ａが設けて
あり、該搭載部１ａには半導体素子３がガラス、樹脂、
ロウ材等から成る接着材を介して接着固定される。 【００１５】前記絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼
結体やムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、
炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、
酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化
アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カル
シウム等の原料粉末に適当な有様バインダー、溶剤、可
塑剤、分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、該泥漿物
を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法
等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミッ
クグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる
後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き
加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約１６００℃
の高温で焼成することによって製作される。 【００１６】また前記絶縁基体１は搭載部１ａ周辺から
上面にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成さ
れており、このメタライズ配線層５の搭載部１ａ周辺部
には半導体素子３の各電極がボンディングワイヤ６を介
して電気的に接続され、また絶縁基体１の上面に導出さ
れた部位には外部電気回路と接続される外部リード端子
７が銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。 【００１７】前記メタライズ配線層５は半導体素子３の
各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路と
して作用し、タングステン、モリブデン、マンガン等の
高融点金属粉末により形成されている。 【００１８】前記メタライズ配線層５はタングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機
溶剤、溶媒、可塑剤等を添加混合して得た金属ペースト
を従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して
絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに予め印刷
塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時
に焼成することによって絶縁基体１の搭載部１ａ周辺か
ら上面にかけて所定パターンに被着形成される。 【００１９】なお、前記メタライズ配線層５はその表面
にニッケル、金等の良導電性で耐蝕性及びロウ材との濡
れ性が良好な金属をめっき法により１〜２０μｍの厚み
に被着させておくと、メタライズ配線層５の酸化腐蝕を
有効に防止することができるとともにメタライズ配線層
５とボンディングワイヤ６との接続及びメタライズ配線
層５と外部リード端子７とのロウ付けを極めて強固とな
すことができる。従って、メタライズ配線層５の酸化腐
食を防止し、メタライズ配線層５とボンディングワイヤ
６との接続及びメタライズ配線層５と外部リード端子７
とのロウ付けを強固となすには、メタライズ配線層５の
表面にニッケル、金等をめっき法により１〜２０μｍの
厚みに被着させておくことが好ましい。 【００２０】また前記絶縁基体１は搭載部１ａの下方に
金属層８が配設されており、その一部が絶縁基体１の上
面に導出されている。 【００２１】前記金属層８は後述する導電性蓋体２とで
内部に収容する半導体素子３を囲み、半導体素子３に外
部より電磁波が作用するのを阻止し、半導体素子３を安
定に作動させる作用をなす。 【００２２】前記金属層８は、例えば、タングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成り、タ
ングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末
に適当な有機溶剤、溶媒、可塑剤等を添加混合して得た
金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手
法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシー
トに予め印刷塗布しておき、これをセラミックグリーン
シートと同時に焼成することによって絶縁基体１の搭載
部１ａ下方に配設される。 【００２３】また−方、前記絶縁基体１に形成したメタ
ライズ配線層５には外部リード端子７がロウ付けされて
おり、該外部リード端子７は容器４の内部に収容する半
導体素子３を外部電気回路に接続する作用をなし、外部
リード端子７を外部電気回路に接続することによって内
部に収容される半導体素子３はボンディングワイヤ６、
メタライズ配線層５及び外部リード端子７を介して外部
電気回路に電気的に接続されることとなる。 【００２４】前記外部リード端子７は鉄−ニッケルーコ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
鉄−ニッケルーコバルト合金等のインゴット（塊）に圧
延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を
施すことによって所定の形状に形成される。 【００２５】前記外部リード端子７はまたその表面にニ
ッケル、金等の良導電性で、かつ耐蝕性に優れた金属を
めっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておく
と、外部リード端子７の酸化腐食を有効に防止すること
ができるとともに外部リード端子７と外部電気回路との
電気的接続を良好となすことができる。そのため、前記
外部リード端子７はその表面にニッケル、金等をめっき
法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好
ましい。 【００２６】更に前記外部リ一ド端子７が取着された絶
縁基体１はその上面に導電性蓋体２が導電性封止材９を
介して接合され、これによって絶縁基体１の金属層８と
導電性蓋体２とを電気的に接続させつつ絶縁基体１と導
電性蓋体２とから成る容器４の内部に半導体素子３が気
密に収容される。 【００２７】前記導電性蓋体２は酸化アルミニウム質焼
結体の表面に銅やアルミニウム等の金属膜を被着させた
もの、或いは鉄−ニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケ
ル合金等の金属材料からなり、絶縁基体１の搭載部１ａ
に搭載された半導体素子３を気密に封止するとともに前
述の絶縁基体１に配設した金属層８とで半導体素子３を
囲み半導体素子３に外部より電磁波が作用するのを阻止
し、半導体素子３を安定に作動させる作用をなす。 【００２８】また更に前記導電性蓋体２は絶縁基体１の
上面に導電性封止材９を介して接合され、該導電性封止
材９は絶縁基体１と導電性蓋体２とから成る容器４内部
に半導体素子３を気密に封止するとともに絶縁基体１の
金属層８と導電性蓋体２とを電気的に接続させる作用を
なす。 【００２９】前記導電性封止材９は、例えば、酸化鉛５
０乃至６５重量％、酸化ホウ素２乃至１０重量％、フッ
化鉛１０乃至３０重量％、酸化亜鉛１乃至６重量％、酸
化ビスマス１０乃至２０重量％を含むガラス成分に、無
機物フィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を２６乃至４
５重量％と、金属フィラーとしての銅、鉄ーニッケル合
金及び／又は鉄ーニッケルーコバルト合金を５乃至１０
重量％添加したガラスから成り、該ガラスの軟化溶融温
度は３５０℃以下と低いことから絶縁基体１と導電性蓋
体２とを接合させ、容器４を気密に封止する際の温度を
低温となすことができ、その結果、導電性封止材９を溶
融させる熱が内部に収容する半導体素子３に作用しても
半導体素子の特性に劣化を招来することはなく、半導体
素子３を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させるこ
とが可能となる。 【００３０】また同時に半導体素子３が絶縁基体１の搭
載部１ａに樹脂製の接着材を介して接着国定されている
場合、該樹脂製接着材は導電性封止材９の軟化溶融温度
が３５０℃以下と低いことから導電性封止材９を軟化溶
融させる熱によって特性が大きく劣化することはなく、
これによって半導体素子３を絶縁基体１の搭載部１ａに
極めて強固に接着固定しておくことが可能となり、半導
体素子３を常に、安定に作動させることができる。 【００３１】なお、前記酸化鉛５０乃至６５重量％、酸
化ホウ素２乃至１０重量％、フッ化鉛１０乃至３０重量
％、酸化亜鉛１乃至６重量％、酸化ビスマス１０乃至２
０重量％を含むガラス成分に、無機物フィラーとしての
チタン酸鉛系化合物を２６乃至４５重量％と、金属フィ
ラーとしての銅、鉄ーニッケル合金及び／又は鉄ーニッ
ケルーコバルト合金を５乃至１０重量％添加したガラス
から成る導電性封止材９はそれを構成する酸化鉛の量が
５０重量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くな
って、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子
３の特性に劣化を招来してしまい、また６５重量％を超
えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の
信頼性が大きく低下してしまう。従って、前記酸化鉛は
その量を４０乃至６０重量％の範囲としておくことが好
ましい。 【００３２】また酸化ホウ素の量は２重量％未満である
とガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封
止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来
してしまい、また１０重量％を超えるとガラスの耐薬品
性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下し
てしまう。従って、前記酸化ホウ素はその量を２乃至１
０重量％の範囲としておくことが好ましい。 【００３３】またフッ化鉛の量は１０重量％未満である
とガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封
止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来
してしまい、また３０重量％を超えるとガラスの耐薬品
性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下し
てしまう。従って、前記フッ化鉛はその量を１０乃至３
０重量％の範囲としておくことが好ましい。 【００３４】また酸化亜鉛の量は１重量％未満であると
ガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性
が大きく低下してしまい、また６重量％を超えるとガラ
スの結晶化が進んで流動性が大きく低下し、容器４の気
密封止が困難となってしまう。従って、前記酸化亜鉛は
その量を１乃至６重量％の範囲としておくことが好まし
い。 【００３５】また酸化ビスマスの量は１０重量％未満で
あるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気
密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を
招来してしまい、また２０重量％を超えるとガラスの結
晶化が進んで流動性が大きく低下し、容器４の気密封止
が困難となってしまう。従って、前記酸化ビスマスはそ
の量を１０乃至２０重量％の範囲としておくことが好ま
しい。 【００３６】更に無機物フィラーとして添加含有される
チタン酸鉛系化合物は導電性封止材９の熱膨張係数を調
整し、絶縁基体１と導電性蓋体２とに導電性封止材９を
強固に接合させ、容器４の気密封止の信頼性を大きく向
上させるとともに導電性封止材９の機械的強度を向上さ
せる作用をなし、その含有量が２６重量％未満であると
導電性封止材９の熱膨張係数が絶縁基体１及び導電性蓋
体２の熱膨張係数に対し大きく相違して導電性封止材９
を絶縁基体１及び導電性蓋体２に強固に接合させること
ができなくなり、また４５重量％を超えると導電性封止
材９の流動性が大きく低下し、容器４の気密封止が困難
となってしまう。従って、前記チタン酸鉛系化合物はそ
の量を２６乃至４５重量％の範囲としておくことが好ま
しい。 【００３７】また前記導電性封止材９に金属フィラーと
して添加される銅、鉄ーニッケル合金、鉄ーニッケルー
コバルト合金は導電性封止材９の導電性付与材であり、
その量が５重量％未満であると導電性封止材９の導電性
が低下し、絶縁基体１の金属層８と導電性蓋体２とを確
実に電気的接続することができなくなり、また２０重量
％を超えると導電性封止材９の流動性が低下し、容器４
の気密封止が困難となってしまう。従って、前記銅、鉄
ーニッケル合金、鉄ーニッケルーコバルト合金はその量
を５乃至２０重量％の範囲としておくことが好ましい。 【００３８】なお、前記導電性封止材９に金属フィラー
として添加される銅、鉄ーニッケル合金、鉄ーニッケル
ーコバルト合金はその粒径が３０μｍ未満となると導電
性封止材９の導電性が低下し、絶縁基体１の金属層８と
導電性蓋体２とを確実に電気的接続することが困難とな
る傾向にあり、また７０μｍを超えると導電性封止材９
の流動性が低下し、容器４の気密封止が困難となる傾向
にある。従って、前記銅ね鉄ーニッケル合金、鉄ーニッ
ケルーコバルト合金はその粒径を３０乃至７０μｍの範
囲としておくこが好ましい。 【００３９】また前記導電性封止材９に添加される銅、
鉄ーニッケル合金、鉄ーニッケルーコバルト合金等から
なる金属フィラーはその粒径が無機物フィラーの粒径よ
りも大きくなっている。 【００４０】前記金属フィラーの粒径を無機物フィラー
の粒径よりも大きくしておく絶縁基体１と導電性蓋体２
とを導電性封止材９を介して接合させる際、導電性封止
材９の各金属フィラーは無機物フィラーに邪魔されるこ
となく互いに確実に接触し、その結果、導電性封止材９
を介して絶縁基体１に設けた金属層８と導電性蓋体３と
が確実に電気的接続され、これによって半導体素子３は
金属層８と導電性蓋体３と導電性封止材９とで上下より
囲まれて半導体素子３に電磁波が作用するのが有効に防
止される。 【００４１】前記無機物フィラーの粒径は金属フィラー
の粒径に対して５乃至４０％の大きさ、具体的には金属
フィラーの粒径が３０乃至７０μｍである時、１．５μ
ｍ〜２８μｍの範囲としておくのが好ましい。 【００４２】かくして上述の半導体素子収納用パッケー
ジによれば絶縁基体１の搭載部１ａに半導体素子３をガ
ラス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定
するとともに半導体素子３の各電極をメタライズ配線層
５にボンディングワイヤ６を介して電気的に接続し、し
かる後、絶縁基体１の上面に搭載部１ａを覆うように導
電性蓋体２を導電性封止材９を介して接合させ、絶縁基
体１の金属層８と導電性蓋体２とを電気的に接続させつ
つ絶縁基体１と導電性蓋体２とから成る容器４の内部に
半導体素子３を気密に収容することによって最終製品と
しての半導体装置が完成する。 【００４３】なお、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であ
れば種々の変更は可能であり、例えば、前述の例では電
子部品として半導体素子を収容する電子部品収納用容器
を例示したが、電子部品が圧電磁気振動子や弾性表面波
素子等であり、これを収容するための電子部品収納用容
器にも適用し得る。 【００４４】また前述の例ではメタライズ配線層５に外
部リード端子７をロウ付けした電子部品収納用容器を例
示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、メ
タライズ配線層を絶縁基体の下面に導出させ、これをそ
のまま外部電気回路に接続させ端子としたものであって
もよい。 【００４５】 【発明の効果】本発明の電子部品収納用容器によれば、
導電性封止材の無機物フィラーの粒径を金属フィラーの
粒径よりも小さくしたことから絶縁基体と導電性蓋体と
を接合させる際、各金属フィラーは無機物フィラーに邪
魔されることなく互いに確実に接触し、その結果、導電
性封止材を介して金属層と導電性蓋体とが確実に電気的
接続され、これによって電子部品は金属層と導電性蓋体
と導電性封止材とで上下より囲まれて電子部品に電磁波
が作用するのを完全に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一
例を示す断面図である。 【図２】図１に示す電子部品収納用容器の要部拡大断面
図である。 【符号の説明】 １・・・・・・・絶縁基体 ２・・・・・・・導電性蓋体 ３・・・・・・・半導体素子（電子部品） ４・・・・・・・容器 ８・・・・・・・金属層 ９・・・・・・・導電性封止材

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】上面に電子部品が搭載される搭載部を有
   し、該電子部品搭載部の下方に金属層が配設された絶縁
   基体と、導電性蓋体とを導電性封止材を介して接合さ
   せ、前記金属層と導電性蓋体とを電気的に接続させつつ
   絶縁基体と導電性蓋体とから成る容器内部に電子部品を
   気密に収容するようになした電子部品収納用容器であっ
   て、前記導電性封止材はガラス成分に無機物フィラーと
   金属フィラーを含有させてなり、かつ無機物フィラーの
   粒径が金属フィラーの粒径よりも小さいことを特徴とす
   る電子部品収納用容器。