JP5460089B2 - Electronic component mounting package and electronic device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、光通信分野等に用いられる光半導体素子等の電子部品を搭載して収納するための電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置に関する。 The present invention relates to an electronic component mounting package for mounting and storing electronic components such as optical semiconductor elements used in the field of optical communication and the like, and an electronic apparatus using the same.
近年、40km以下の伝送距離における高速通信に対する需要が急激に増加しており、高速大容量な情報伝送に関する研究開発が進められている。とりわけ、光通信装置を用いて光信号を受発信する半導体装置等の電子装置の高速化が注目されており、電子装置による光信号の高出力化と高速化が伝送容量を向上させるための課題であるとして研究開発されている。 In recent years, the demand for high-speed communication at a transmission distance of 40 km or less has been increasing rapidly, and research and development on high-speed and large-capacity information transmission is underway. In particular, increasing speed of electronic devices such as semiconductor devices that receive and transmit optical signals using optical communication devices has been attracting attention, and the issue of increasing the output and speed of optical signals by electronic devices to improve transmission capacity It has been researched and developed as being.
従来の半導体装置に代表される電子装置の光出力は0.2〜0.5mW程度であり、電子部品として用いられる半導体素子の駆動電力は5mW程度であった。しかし、より大出力の半導体装置では、光出力が1mWのレベルになってきており、また、半導体素子の駆動電力も10mW以上が要求されている。さらに、従来の半導体装置による伝送容量は2.5〜10Gbps(Giga bit per second)程度であったが、近年では25〜40Gbps程度まで向上してきており、半導体装置をより高出力化させ、高速化させることが要求されている。 The optical output of an electronic device typified by a conventional semiconductor device is about 0.2 to 0.5 mW, and the driving power of a semiconductor element used as an electronic component is about 5 mW. However, in a semiconductor device having a higher output, the optical output has become a level of 1 mW, and the driving power of the semiconductor element is required to be 10 mW or more. Furthermore, the transmission capacity of the conventional semiconductor device was about 2.5 to 10 Gbps (Giga bit per second). However, in recent years, the transmission capacity has been improved to about 25 to 40 Gbps. Is required.
従来の光通信装置に用いられているLD(Laser Diode:レーザダイオード)やPD(Photo Diode:フォトダイオ−ド)等の光半導体素子を含む電子部品を搭載する電子部品搭載用パッケージおよびこれを用いた電子装置を図11に断面図で示す。 Electronic component mounting package for mounting electronic components including optical semiconductor elements such as LDs (Laser Diodes) and PDs (Photo Diodes) used in conventional optical communication devices and the like FIG. 11 shows a cross-sectional view of the electronic device.
従来の電子部品搭載用パッケージは、上面に電子部品26の搭載部21aを有する鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金や鉄(Fe)−マンガン(Mn)合金等の金属から成る円板状の基体21と、基体21の上面から下面に形成された直径が0.5〜2mmの貫通孔21bの中心部に挿通されるとともに、少なくとも下端部が貫通孔21bから突出するように封止材23を介して固定された信号端子25とを具備しているものであった。信号端子25の固定はホウケイ酸等を主成分とする絶縁ガラスから成る封止材23を介して行なわれ、封止材23によって基体21と信号端子25とが電気的に絶縁されている。また、基体21の下面には、2つの貫通孔21b・21bの間に接地端子29が接続されている。この電子部品搭載用パッケージの搭載部21aに必要に応じて回路基板26aを介して電子部品26を搭載し、電子部品搭載用パッケージの信号端子25の上端部と電子部品26の端子とを回路基板26aを介して電気的に接続し、基体21の上面の外周領域に、電子部品26を覆うようにFe−Ni−Co合金等の金属から成る蓋体29をYAGレーザ溶接,シーム溶接等の溶接またはろう接により接合して気密封止することにより、電子装置としていた。また、この蓋体29の電子部品26と対向する部分に光ファイバを固定したり、電子部品26と対向する部分に光を透過させる窓を設けたりすることもある(例えば、特許文献1を参照。)。
The conventional electronic component mounting package is made of a metal such as an iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy or an iron (Fe) -manganese (Mn) alloy having a mounting portion 21a for the
また、伝送速度が10Gbps以下の場合は、周辺部品のインピーダンスは25Ωで形成されていたが、高周波化が進むにつれ、周辺部品のインピーダンスが50Ωで形成されるようになっているため、高周波の通る信号端子25のインピーダンスを50Ωにマッチングさせようとすると、貫通孔21bの径が、インピーダンスを従来の25Ωで設計した場合に対してほぼ2倍となることがわかっている。
When the transmission speed is 10 Gbps or less, the impedance of the peripheral component is 25 Ω. However, as the frequency increases, the impedance of the peripheral component is 50 Ω. It has been found that if the impedance of the
しかしながら、25Gbps以上の高周波信号で駆動される電子部品26を搭載し、インピーダンスを50Ωにマッチングさせるために信号端子25の通る貫通孔21bの径を大きくすると、蓋体29をYAGレーザ溶接,シーム溶接またはろう付け等の接合方法で気密封着した場合に、気密不良が発生しやすくなるという問題点があった。
However, when the
これは、貫通孔11cの径が大きくなることで蓋体接合部21cと貫通孔21bとの距離が近付いたので、例えばシーム溶接の場合は主に機械的衝撃が、ろう付けの場合は基体21と蓋体29との熱膨張係数の差による熱応力が蓋体接合部21cに加わり、これが貫通孔21bへ伝わることにより、貫通孔21b内の封止材23にクラックが発生したり、貫通孔21bの内壁と封止材23との間や信号端子25と封止材23との間に剥がれが発生したりしてしまうためであると考えられる。また、シーム溶接やYAGレーザ溶接の場合は急激に高温に加熱され、接合部21cから貫通孔21bまでの距離が短いとその間で熱が拡散しないので貫通孔21bの内面もすぐに高温になるのに対して、金属製の基体21に対して熱伝導率の小さいガラス製の封止材23は温度が上昇するのに時間がかかり、両者の間で熱膨張差が生じて、貫通孔21bの内壁と封止材23との間や信号端子25と封止材23との間に剥がれが発生してしまうと考えられる。
This is because the distance between the lid joint portion 21c and the through-hole 21b is approached by increasing the diameter of the through-hole 11c. For example, in the case of seam welding, a mechanical impact is mainly produced, and in the case of brazing, the
本発明はこのような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、特性インピーダンスを大きくして高周波信号を伝送するために信号端子を固定する貫通孔を大きくしても、気密不良が発生しない電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置を提供することにある。 The present invention has been completed in view of such conventional problems, and its purpose is to increase the characteristic impedance and increase the through hole for fixing the signal terminal in order to transmit a high frequency signal. An object of the present invention is to provide an electronic component mounting package that does not cause airtight defects and an electronic device using the same.
本発明の電子部品搭載用パッケージは、上面の外周領域に溶接またはろう接により蓋体を接合する蓋体接合部を有するとともに、該蓋体接合部の内側領域に、上面に電子部品の搭載部を、および上面から下面にかけて貫通する第1の貫通孔を有する第1の基体と、外周部が前記第1の基体の下面に接合された、前記第1の貫通孔に対応して上面から下面にかけて貫通する第2の貫通孔を有する第2の基体と、前記第2の貫通孔に充填された封止材を貫通して固定され、一端が前記第1の貫通孔を通って前記第1の基体の上面から突出している信号端子とを具備しており、前記第1の基体および前記第2の基体の少なくとも一方は、前記第1の基体と前記第2の基体との接合部に沿った溝を有しており、前記第2の基体は、前記第1の基体の前記下面との間に空隙が設けられるように配置されているとともに、前記上面の前記外周部に設けられており前記第1の基体に接合された突出部を有していることを特徴とするものである。
The electronic component mounting package of the present invention has a lid joint portion for joining the lid body by welding or brazing to the outer peripheral region of the upper surface, and an electronic component mounting portion on the upper surface in the inner region of the lid joint portion. And a first base having a first through hole penetrating from the upper surface to the lower surface, and an outer peripheral portion joined to the lower surface of the first base, the upper surface corresponding to the first through hole from the upper surface to the lower surface And a second base having a second through hole penetrating through and a sealing material filled in the second through hole, and one end of the first base through the first through hole. And at least one of the first base and the second base along a joint portion between the first base and the second base. The second base is in front of the first base. Together are arranged to gap is provided between the lower surface, which is characterized by having a projecting portion and the bonded to the are arranged on the outer peripheral part the first base of the upper surface It is.
また、本発明の電子部品搭載用パッケージは、上面の外周領域に溶接またはろう接により蓋体を接合する蓋体接合部を有するとともに、該蓋体接合部の内側領域に、上面に電子部品の搭載部を、および上面から下面にかけて貫通する第1の貫通孔を有する第1の基体と、外周部が前記第1の基体の下面に接合された、前記第1の貫通孔に対応して上面から下面にかけて貫通する第2の貫通孔を有する第2の基体と、前記第2の貫通孔に充填された封止材を貫通して固定され、一端が前記第1の貫通孔を通って前記第1の基体の上面から突出している信号端子とを具備しており、前記第1の基体および前記第2の基体の少なくとも一方は、前記第1の基体と前記第2の基体との接合部に沿った溝を有しており、前記第2の基体は、前記第1の基体の前記下面との間に空隙が設けられるように配置されており、前記溝は、前記第1の基体および前記第2の基体のそれぞれに設けられていることを特徴とするものである。 In addition, the electronic component mounting package of the present invention has a lid joint portion that joins the lid body by welding or brazing to the outer peripheral region of the upper surface, and an electronic component on the upper surface in the inner region of the lid joint portion. A first base body having a first through hole penetrating the mounting portion and from the upper surface to the lower surface, and an upper surface corresponding to the first through hole having an outer peripheral portion bonded to the lower surface of the first base body A second base having a second through-hole penetrating from the bottom surface to the lower surface and a sealing material filled in the second through-hole and fixed, and one end passing through the first through-hole A signal terminal protruding from the upper surface of the first base, and at least one of the first base and the second base is a joint between the first base and the second base And the second base has the first base. Of being arranged so that the gap is provided between the lower surface, the groove, is characterized in that provided in each of the first substrate and the second substrate.
また、本発明の電子部品搭載用パッケージは、前記溝は、前記突出部の側面に設けられていることを特徴とするものである。 The electronic component mounting package of the present invention is characterized in that the groove is provided on a side surface of the protruding portion .
本発明の電子装置は、上記構成のいずれかの本発明の電子部品搭載用パッケージの前記搭載部に電子部品を搭載するとともに、前記蓋体接合部に蓋体を接合したことを特徴とするものである。 An electronic device according to the present invention is characterized in that an electronic component is mounted on the mounting portion of the electronic component mounting package according to any one of the above-described configurations, and a lid is bonded to the lid bonding portion. It is.
本発明の電子部品搭載用パッケージは、上面の外周領域に蓋体接合部を有する第1の基体と、外周部が第1の基体の下面に接合された、第1の貫通孔に対応して上面から下面にかけて貫通する第2の貫通孔を有する第2の基体と、第2の貫通孔に充填された封止材を貫通して固定され、一端が第1の貫通孔を通って第1の基体の上面から突出している信号端子とを具備することから、信号端子が固定される第2の貫通孔の径を大きくして蓋体を第1の基体の上面の外周領域の蓋体接合部に溶接またはろう接により接合したとしても、蓋体接合部で発生した熱は、主として蓋体接合部を有する第1の基体に拡散して外部に放出され、また、信号端子が固定される第2の貫通孔は、蓋体接合部を有する第1の基体とは別の第2の基体に形成され、蓋体接合部から離れているので、接合時の衝撃や接合後の熱応力が蓋体接合部と第2の貫通孔との間の基体によって緩和され、第2の貫通孔内の封止材にクラックが入ったり封止材と信号端子や第2の貫通孔の内壁面との間で剥がれが生じたりすることがなく、気密性が損なわれることのない高信頼性の電子装置を得ることができる電子部品搭載用パッケージとなる。 The electronic component mounting package of the present invention corresponds to a first base body having a lid joint portion in an outer peripheral region of the upper surface, and a first through hole in which the outer peripheral portion is bonded to the lower surface of the first base body. A second base having a second through-hole penetrating from the upper surface to the lower surface and a sealing material filled in the second through-hole are fixed through the first base and one end passes through the first through-hole. Since the signal terminal protrudes from the upper surface of the base body, the diameter of the second through hole to which the signal terminal is fixed is increased, and the cover body is joined to the outer peripheral area of the upper surface of the first base body. Even if it is joined to the part by welding or brazing, the heat generated at the lid joint part is diffused mainly to the first base body having the lid joint part and released to the outside, and the signal terminal is fixed. The second through hole is formed in a second base different from the first base having the lid joint portion, Since it is away from the body joint, the impact during joining and the thermal stress after joining are alleviated by the base between the lid joint and the second through hole, and the sealing material in the second through hole becomes It is possible to obtain a highly reliable electronic device that does not crack and does not peel off between the sealing material and the signal terminal or the inner wall surface of the second through-hole, and does not impair hermeticity. It becomes a package for mounting electronic components.
また、本発明の電子部品搭載用パッケージによれば、上記構成において、第1の基体および第2の基体の少なくとも一方が、第1の基体と第2の基体との接合部に沿った溝を有する場合には、蓋体接合時の衝撃や接合後の熱応力が溝によって緩和されるとともに、蓋体接合部で発生した熱が放散しやすくなり、第2の貫通孔内の封止材にクラックが入ったり封止材と信号端子や第2の貫通孔の内壁面との間で剥がれが生じたりすることがなくなるので、より高信頼性の電子装置を得ることができる電子部品搭載用パッケージとなる。 According to the electronic component mounting package of the present invention, in the above configuration, at least one of the first base and the second base has a groove along the joint portion between the first base and the second base. In the case of having, the impact at the time of joining the lid body and the thermal stress after joining are eased by the groove, and the heat generated at the lid body joining portion is easily dissipated, and the sealing material in the second through hole is An electronic component mounting package that can provide a more reliable electronic device because there is no occurrence of cracks or peeling between the sealing material and the signal terminal or the inner wall surface of the second through-hole. It becomes.
また、本発明の電子部品搭載用パッケージによれば、上記構成において、第1の基体が下面に凹部を有し、第2の基体が凹部内で第1の基体に接合されている場合には、電着機やシームウェルド装置等により蓋体接合部に電流を流して蓋体を接合する場合に、電流を第1の基体だけに流すことができるので、この電流により第1の基体と第2の基体との接合部を発熱させて接合材を再溶融させてしまうことがないため、電着機やシームウェルド装置等による、局所加熱が可能で生産性の高い接合方法を蓋体の接合に用いることができる、蓋体の接合方法の選択の自由度が大きい電子部品搭載用パッケージとなる。また、蓋体接合部と第2の貫通孔とがより離れることとなることで、蓋体接合時の衝撃や熱応力が第2の貫通孔内の封止材により加わり難くなるため、より高信頼性の半導体素子収納用パッケージとなる。
According to the electronic component mounting package of the present invention, in the above configuration, when the first base has a recess on the lower surface and the second base is joined to the first base within the recess. When the lid is joined by applying an electric current to the lid joint portion by using an electrodeposition machine or a seam weld apparatus, the current can be caused to flow only to the first base. No heat is generated at the joint with the
また、本発明の電子部品搭載用パッケージによれば、上記構成において、第1の貫通孔の内面と信号端子との間に絶縁性部材が配置されている場合には、第1の基体と第2の基体との間の熱膨張係数の相違により、第2の基体の第2の貫通孔に固定された信号端子と第1の基体の第1の貫通孔との位置がずれたとしても、間に絶縁性部材が配置されていることによって信号端子と第1の基体とが接触することがなく、絶縁性が保たれるので、第1の基体および第2の基体のそれぞれに、求められる特性を有する材料を選択することができ、より高信頼性の半導体素子収納用パッケージとなる。 According to the electronic component mounting package of the present invention, in the above configuration, when the insulating member is disposed between the inner surface of the first through hole and the signal terminal, Even if the position of the signal terminal fixed to the second through hole of the second base and the first through hole of the first base is shifted due to the difference in thermal expansion coefficient between the two bases, Since the insulating member is disposed between the signal terminal and the first base without contact, the insulating property is maintained, so that the first base and the second base are required. A material having characteristics can be selected, and a highly reliable package for housing a semiconductor element can be obtained.
本発明の電子装置は、上記構成のいずれかの本発明の電子部品搭載用パッケージの搭載部に電子部品を搭載するとともに、蓋体接合部に蓋体を接合したことから、信号端子が固定される第2の貫通孔の径が大きい場合であっても、外部との気密性を保つ上で重要な第2の貫通孔および第2の貫通孔内の封止材が蓋体接合部から離れていることにより、蓋体を第1の基体の上面の外周部に溶接またはろう接により接合したときの衝撃や、接合後の熱応力によって気密性が損なわれることがないので、気密性に優れた、高信頼性の電子装置となる。 In the electronic device according to the present invention, since the electronic component is mounted on the mounting portion of the electronic component mounting package according to any one of the above-described configurations and the lid is joined to the lid joint, the signal terminal is fixed. Even when the diameter of the second through hole is large, the second through hole and the sealing material in the second through hole, which are important for maintaining airtightness with the outside, are separated from the lid joint portion. As a result, the airtightness is not impaired by the impact when the lid is joined to the outer peripheral portion of the upper surface of the first base body by welding or brazing, and the thermal stress after joining. In addition, a highly reliable electronic device is obtained.
本発明の電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。 An electronic component mounting package and an electronic apparatus using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の電子部品搭載用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図であり、図2は、図1におけるA−A線で切断した断面の一例を示す断面図であり、図3は本発明の電子部品搭載用パッケージの実施の形態の他の一例を示す下面図であり、図4〜図6,図8〜図10は、本発明の電子部品搭載用パッケージの実施の形態の他の一例を示す断面図である。図7(a)は、図6の本発明の電子部品搭載用パッケージの第2の基体の下面図であり、図7(b)は同様の第2の基体の他の例を示す下面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of an electronic component mounting package according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a cross section taken along line AA in FIG. 3 is a bottom view showing another example of the embodiment of the electronic component mounting package of the present invention. FIGS. 4 to 6 and FIGS. 8 to 10 show the embodiment of the electronic component mounting package of the present invention. It is sectional drawing which shows another example. FIG. 7A is a bottom view of the second substrate of the electronic component mounting package of the present invention of FIG. 6, and FIG. 7B is a bottom view showing another example of the same second substrate. is there.
図1〜図10において、1は第1の基体、1aは搭載部、1bは第1の貫通孔、1cは蓋体接合部、1dは凹部、2は第2の基体、2bは第2の貫通孔、3は封止材、4は接合材、5は信号端子、6は電子部品、6aは回路基板、7はボンディングワイヤ、8は接地端子、8aは接地封止材、9は蓋体、10は溝、11は絶縁性部材である。 1 to 10, 1 is a first base, 1a is a mounting portion, 1b is a first through hole, 1c is a lid joint portion, 1d is a recess, 2 is a second base, and 2b is a second base Through hole, 3 is a sealing material, 4 is a bonding material, 5 is a signal terminal, 6 is an electronic component, 6a is a circuit board, 7 is a bonding wire, 8 is a grounding terminal, 8a is a grounding sealing material, and 9 is a lid , 10 is a groove, and 11 is an insulating member.
図1に示す例では、第1の基体1の上面から突出した突出部を搭載部1aとして、その側面に回路基板6aを介して電子部品6が搭載されている。電子部品6はボンディングワイヤ7で回路基板6a上の配線に電気的に接続されている。さらに、信号端子5・5の第1の基体1側の上端部と回路基板6a上の配線とは、ろう材等の接合材で電気的に接続されている。これによって、信号端子5は電子部品6と外部電気回路(図示せず)との間の入出力信号を伝送する伝送路として機能する。さらに、図2、図4〜図6,図8〜図10に示すように、破線で示すような蓋体9を溶接またはろう接により蓋体接合部1cに接合することにより、本発明の電子装置が基本的に構成される。なお、図1〜図10に示す例では、1個の電子部品6を、回路基板6aを介して第1の基体1の搭載部1aの上に搭載しているが、複数の電子部品6を搭載してもよいし、回路基板6aを介さずに第1の基体1の搭載部1aの上に直接搭載し、ボンディングワイヤ7で信号端子5・5に接続してもよい。また、信号端子5の数も、電子部品6の数や電子部品6の電極の数に応じて2本より多くても構わない。
In the example shown in FIG. 1, a protruding portion protruding from the upper surface of the
本発明の電子部品搭載用パッケージは、上面の外周領域に溶接またはろう接により蓋体9を接合する蓋体接合部1cを有するとともに、この蓋体接合部1cの内側領域に、上面に電子部品6の搭載部1aを有し、上面から下面にかけて貫通する第1の貫通孔1bを有する第1の基体1と、外周部が第1の基体1の下面に接合された、第1の貫通孔1bに対応して上面から下面にかけて貫通する第2の貫通孔2bを有する第2の基体2と、第2の貫通孔2bに充填された封止材3を貫通して固定され、一端が第1の貫通孔1bを通って第1の基体1の上面から突出している信号端子5とを具備することを特徴とするものである。
The electronic component mounting package of the present invention has a lid joint portion 1c that joins the
このような構成により、信号端子5が固定される第2の貫通孔2bの径を大きくして蓋体9を第1の基体1の上面の外周領域の蓋体接合部1cに溶接またはろう接により接合したとしても、この接合で発生した熱は、主として蓋体接合部1cを有する第1の基体1に拡散して外部に放出される。また、信号端子5が固定される第2の貫通孔2bは、蓋体接合部1cを有する第1の基体1とは別の第2の基体2に形成されており、蓋体接合部1cから離れているので、第1の基体1への蓋体9の接合時の衝撃や接合後の熱応力が蓋体接合部1cと第2の貫通孔2bとの間の第1の基体1によって緩和され、第2の貫通孔2b内の封止材3にクラックが入ったり、封止材3と信号端子5や第2の貫通孔2bの内壁面との間で剥がれが生じたりすることがない。これらの結果、気密性が損なわれることのない高信頼性の電子装置を得ることのできる電子部品搭載用パッケージとなる。
With such a configuration, the diameter of the second through hole 2b to which the
また、本発明の電子部品搭載用パッケージによれば、図4〜図7に示す例のように、上記構成において、第1の基体1および第2の基体2の少なくとも一方が、第1の基体1と第2の基体2との接合部に沿った溝10を有する場合には、蓋体9の接合時の衝撃や接合後の熱応力が溝10によって緩和されるとともに、蓋体接合部1cで発生した熱が放散しやすくなり、第2の貫通孔2b内の封止材3にクラックが入ったり封止材3と信号端子5や第2の貫通孔2bの内壁面との間で剥がれが生じたりすることがなくなるので、より高信頼性の電子装置を得ることのできる電子部品搭載用パッケージとなる。
Further, according to the electronic component mounting package of the present invention, as in the example shown in FIGS. 4 to 7, in the above configuration, at least one of the
また、本発明の電子部品搭載用パッケージによれば、図6に示す例のように、上記構成において、第1の基体1が下面に凹部1dを有し、第2の基体2が凹部1d内で第1の基体1に接合されている場合には、電着機やシームウェルド装置等により蓋体接合部1cに電流を流して第1の基体1に蓋体9を接合する場合に、電流を第1の基体1だけに流すことができるので、この電流により第1の基体1と第2の基体2との接合部を発熱させて接合材4を再溶融させてしまうことがないため、電着機やシームウェルド装置等による、局所加熱が可能で生産性の高い接合方法を蓋体9の接合に用いることができる、蓋体9の接合方法の選択の自由度が大きい電子部品搭載用パッケージとなる。また、図6に示す例のように第1の基体1の凹部1dの側面下側と第2の基体2の側面下側とを接合した場合には、蓋体接合部1cと第2の貫通孔2bとがより離れることとなることで、蓋体9の接合時の衝撃や熱応力が第2の貫通孔2b内の封止材3に、より加わり難くなるため、より高信頼性の半導体素子収納用パッケージとなる。
Further, according to the electronic component mounting package of the present invention, as in the example shown in FIG. 6, in the above configuration, the
また、本発明の電子部品搭載用パッケージによれば、図8〜図10に示す例のように、上記構成において、第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間に絶縁性部材11が配置されている場合には、第1の基体1と第2の基体2との間の熱膨張係数の相違により、第2の基体2の第2の貫通孔2bに固定された信号端子5と第1の基体1の第1の貫通孔1bとの位置がずれたとしても、これらの間に絶縁性部材11が配置されていることによって信号端子5と第1の基体1(の第1の貫通孔1bの内壁)とが接触することがなく、絶縁性が保たれるので、第1の基体1および第2の基体2のそれぞれに、求められる特性を有する材料を選択することができ、より高信頼性の半導体素子収納用パッケージとなる。
Further, according to the electronic component mounting package of the present invention, as in the example shown in FIGS. 8 to 10, in the above configuration, the insulating
本発明の電子装置は、上記構成のいずれかの本発明の電子部品搭載用パッケージの搭載部1aに電子部品6を搭載するとともに、蓋体接合部1cに蓋体9を接合したことから、信号端子5が固定される第2の貫通孔2bの径が大きい場合であっても、外部との気密性を保つ上で重要な第2の貫通孔2bおよび第2の貫通孔2b内の封止材3が蓋体接合部1cから離れていることにより、蓋体9を第1の基体1の上面の外周部に溶接またはろう接により接合したときの衝撃や、接合後の熱応力により気密性が損なわれることがないので、気密性に優れた、高信頼性の電子装置となる。
In the electronic device of the present invention, the
第1の基体1は、上面の中央部に電子部品6の搭載部1aを有するとともに、搭載された電子部品6が発生する熱をパッケージの外部に放散する機能を有する。このため、第1の基体1は、熱伝導性の良い金属から成るものであることが好ましく、搭載される電子部品6やセラミック製の回路基板6aの熱膨張係数に近いものやコストの安いものとして、例えば、Fe−Ni−Co合金やFe−Mn合金等の鉄系の合金や純鉄等の金属が選ばれる。より具体的には、Fe99.6質量%−Mn0.4質量%系のSPC(Steel Plate Cold)材がある。例えば基体1がFe−Mn合金から成る場合は、この合金のインゴット(塊)に圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工方法を施すことによって所定形状に製作され、貫通孔1bはドリル加工や金型による打ち抜き加工により形成される。また、第1の基体1が搭載部1aとして突出部を有する形状の場合は、切削加工やプレス加工することにより形成することができる。
The
第1の基体1は厚みが0.25〜1mmの平板状であり、その形状には特に制限はないが、例えば直径が3〜6mmの円板状,半径が1.5〜8mmの円周の一部を切り取った半円板状,一辺が3〜15mmの四角板状等である。
The
第1の基体1の厚みは0.5mm以上が好ましい。厚みが0.5mm未満の場合は、電子部品6を保護するための金属製の蓋体9を金属製の第1の基体1の上面に接合する際に、接合温度等の接合条件により第1の基体1が曲がったりして変形し易くなる。また、厚みが1mmを超えると、第2の基体2と接合して得られる電子部品搭載用パッケージや電子装置の厚みが不要に厚いものとなり、小型化し難くなるので、第1の基体1の厚みは1mm以下であるのが好ましい。小型化のためには第1の基体1の厚みと第2の基体2の厚みとを加えて2mm以下であるのがよいので、図6に示す例のように、第1の基体1が凹部1dを有し、第2の基体2がこの凹部1d内で第1の基体1に接合されている場合には、第1の基体1は1mmを超えて2mm以下の厚みであってもよい。
The thickness of the
搭載部1aの周辺には第1の基体1の上面から下面にかけて形成された直径が0.23〜1.15mmの貫通孔1bを複数有する。貫通孔1bの直径は、中心に信号端子5が貫通することで特性インピーダンスが50Ωのエアー同軸が形成されるような寸法とする。例えば、信号端子5の直径が0.2mmの場合であれば、貫通孔1bの直径は0.46mmとすればよい。図1〜図6に示す例では、2つの貫通孔1bを有する第1の基体1に1個の電子部品6を搭載しているが、複数の電子部品6を搭載したり、電子部品6の数や電子部品6の端子の数に応じて第1の貫通孔1bを2つ以上形成したりしても構わない。
A plurality of through holes 1b having a diameter of 0.23 to 1.15 mm formed from the upper surface to the lower surface of the
また、第1の基体1の表面には、耐食性に優れ、ろう材との濡れ性に優れた厚さが0.5〜9μmのNi層と厚さが0.5〜5μmのAu層とをめっき法により順次被着させておくのがよい。これにより、第1の基体1が酸化腐食するのを有効に防止することができるとともに、電子部品6や回路基板6aあるいは蓋体9を第1の基体1に良好にろう付けすることができる。
Further, on the surface of the
第2の基体2は、第2の貫通孔2b内に封止材3を介して信号端子5を固定するだけでなく、蓋体9とともに、封止材3および接合材4により電子部品6を気密に封止する機能を有する。このため、第2の基体2は、第1の基体1と第2の基体2との接合部が第1の貫通孔1bを取り囲むように、外周部で第1の基体1と接合されている。
The
また、第2の基体2は、第1の基体1と同様の厚みが0.25〜1mmの平板状であり、その形状には特に制限はないが、例えば直径が3〜6mmの円板状,半径が1.5〜8mmの円周の一部を切り取った半円板状,一辺が3〜15mmの四角板状等である。第2の基体2の形状および大きさを第1の基体1のそれらと同じにすると、外辺を基準として両者を容易に位置合わせすることができるので好ましい。第2の基体2はその外周部が第1の基体1の下面に接合されるので、必要な大きさの第2の貫通孔2bが形成されるとともに、外周部が第1の貫通孔1bより大きいものであればよい。例えば、図3(a)に示す例のように、第1の貫通孔1bを1つだけ取り囲んで接合されるような形状としてもよいし、図3(b)に示す例のように、複数の第1の貫通孔1b・1bを取り囲んで接合されるような形状としてもよい。このように第2の基体2が小さいと、第1の基体1との熱膨張差がある場合には、発生する熱応力が小さくなるので好ましい。1つの第2の基体2に電子部品搭載用パッケージの全ての信号端子5が固定されていると、第1の基体1と第2の基体2とを接合する際に、信号端子5の相対位置が正確に位置決めできるとともに、複数の第1の貫通孔1bと複数の第2の貫通孔2b(それら第2の貫通孔2b内に固定された複数の信号端子5)との位置合わせが一括して行なえるので、組み立て精度の良い電子部品搭載用パッケージを効率良く得ることができる。
The
第2の基体2の厚みは0.5mm以上が好ましい。厚みが0.5mm未満の場合は、外部からの応力により変形しやすくなり、封止材3による気密性を保ち難くなる。また、厚みが1mmを超えると、第1の基体1と接合して得られる電子部品搭載用パッケージや電子装置の厚みが不要に厚いものとなり、小型化し難くなるので、第2の基体2の厚みは1mm以下であるのが好ましい。
The thickness of the
第2の基体2は、上面から下面にかけて形成された直径が0.53〜2.65mmの第2の貫通孔2bを有する。第2の基体2の位置は、第2の貫通孔2bが第1の貫通孔1bと対応して同心円状に位置するように配置する。
The
このような第2の基体2は、封止材3の熱膨張係数に近いものやコストの安いものとして、例えば、Fe−Ni−Co合金やFe−Mn合金等の金属から成るものが好ましい。例えば第2の基体2がFe−Ni−Co合金から成る場合は、この合金のインゴット(塊)に圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工方法を施すことによって所定形状に製作される。その後または同時に、第2の貫通孔2bがドリル加工や金型による打ち抜き加工により形成される。
Such a
また、第2の基体2の表面には第1の基体1と同様に、耐食性に優れ、ろう材との濡れ性に優れた厚さが0.5〜9μmのNi層と厚さが0.5〜5μmのAu層とをめっき法により順次被着させておくのがよい。これにより、第2の基体2が酸化腐食するのを有効に防止することができるとともに、第2の基体2を第1の基体1にろう付けにより良好に接合することができる。
Similarly to the
溝10は、蓋体9の接合時の衝撃や接合後の熱応力を緩和したり、蓋体接合部1cで発生した熱を放散しやすくしたりするためのものであるので、第1の基体1および第2の基体2の少なくとも一方に形成されていればよい。また、第2の貫通孔2b内の信号端子5の封止性が損なわれないようにするためのものでもあるので、第2の基体2に溝10が形成される場合は、第2の基体2の溝10は、第1の基体1との接合部と第2の貫通孔2bとの間に形成するとよい。
Since the
図4に示す例においては、第1の基体1と第2の基体2との接合部の内側の、第1の基体1および第2の基体2それぞれの主面に垂直な溝10が形成されている。図5に示す例は、第2の基体2の外周部が第2の基体2の主面から突出しており、突出部の頂部(上面)が第1の基体1と第2の基体2との接合部となっている。この例では、第1の基体1の溝10は図4に示す例と同様に形成され、第2の基体2の溝10は、外周部の突出した部分の内側側面に垂直に(第2の基体2と平行に)形成されている。このように、第2の基体2が突出した部分で第1の基体1と接合していると、接合材4の幅を広く取ったとしても、封止材3と蓋体接合部1cとの距離を長く取ることができるので、封止材3に加わる応力を抑えることができ、信頼性をより高くすることができる。また、蓋体接合部1cで発生した熱が第2の基体2へ伝導する経路が長くなるので好ましい。図5に示す例のように、外周部の突出した部分の側面に第2の基体2の溝10を設けると、第2の基体2の主面に溝10を設けるスペースを空ける必要がないので、第2の貫通孔2bをより大きくすることができるので好ましい。また、第1の基体1の溝10は、いずれも、第1の基体1と第2の基体2との接合部の内側の主面に垂直に形成されているが、第1の基体1の側面に形成してもよい。第1の基体1の側面に垂直に形成した場合は、第1の基体1の外側に位置することとなり、蓋体接合部1cで発生した熱が第2の基体2へ伝導する経路に位置することとなるので、より放熱性が高まり、第2の基体2へ熱を伝導し難くなるという点で好ましい。
In the example shown in FIG. 4,
また、第1の基体1が下面に凹部1dを有し、第2の基体2が凹部1d内(凹部1dの側面)で第1の基体1に接合されている場合には、図6に示す例のように、第1の基体1の溝10は、凹部1dの周囲の突出した部分に形成されるが、図6に示す例のように、突出した部分の主面(頂面)に形成してもよいし、突出した部分の内側面に形成してもよい。溝10を形成するのが突出した部分の主面であれば、プレス加工等により形成するのが容易であり、溝10を形成するのが突出した部分の内側面であれば、蓋体接合部1cで発生した熱が第2の基体2へ伝導する経路が長くなるので好ましい。
FIG. 6 shows a case where the
溝10は、蓋体9の接合時の熱衝撃や熱応力の緩和のために、第1の基体1と第2の基体2との接合部に沿って全周にわたって形成されているのが好ましい。ただし、図7(a)に示す例のように1本の連続した溝10でなくても、図7(b)に示す例のように、第1の基体1と第2の基体2との接合部(図7(b)では第2の基体2の側面)に沿って全周にわたって連続していない複数の溝10が形成され、接合部から溝10が形成されている方を見た場合に、1つの溝10の不連続な部分と他の溝10とが重なるように形成されていればよい。また、連続した溝10が2重以上に形成されていてもよいし、例えば第1の基体1と第2の基体2との接合部と第2の貫通孔2bとの距離が短い部分を2重(例えば、図7(b)の内側の溝10が連続した形状であるような場合)にしてもよい。
The
溝10の幅や深さは、この部分で蓋体9の接合時の衝撃や接合後の熱応力を緩和したり、蓋体接合部1cで発生した熱を放散したりできるような寸法にすればよく、第1の基体1および第2の基体2の材質に応じて設定すればよい。第1の基体1および第2の基体2がSPC材やFe−Ni−Co合金であり、図4に示す例のように第1の基体1および第2の基体2の主面に対して垂直に形成される場合は、溝10の深さを第1の基体1および第2の基体2の厚みより0.1〜0.25mm小さい厚みとなるように、すなわち、溝10の底部の厚みが0.1〜0.25mmとなるように形成すると、溝10の部分による応力緩和の効果が大きくなり、かつ気密性も高いので好ましい。溝10の底部の厚みが薄いほど応力緩和の効果は大きいが、溝10の底部の厚みが0.1mm未満となると、溝10の部分での変形が大きくなり、電子部品6を搭載して使用した際に、繰り返し熱応力が加わることで溝10の底部に亀裂が入って気密性が低くなりやすい。同様の理由から、溝10の断面形状は、底面と側面とがなす角部に丸みをつけた形状や、U字形状が好ましい。
The width and depth of the
信号端子5は、Fe−Ni−Co合金やFe−Ni合金等の金属から成り、例えば信号端子5がFe−Ni−Co合金から成る場合は、この合金のインゴット(塊)に圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工方法を施すことによって、長さが1.5〜22mm、直径が0.1〜0.5mmの線状に製作される。
The
信号端子5は、少なくとも下端部が第2の基体2の第2の貫通孔2bから1〜20mm程度突出するように封止材3を介して固定され、上端部は第1の基体1の第1の貫通孔1bから0〜2mm程度突出させる。
The
接地端子8は、信号端子5と同様にして製作され、第2の基体2の下面にろう材等を用いて接続される。図2に示す例のように、位置決めの容易性と接合強度の向上のために、予め第2の基体2の下面に穴を形成しておき、その穴に接地端子4を挿入して接合してもよい。また、同様の理由で、図2に示す例のように、第2の基体2の下面に当接するように接地端子8に鍔をつけて、接合面積をより大きくしてもよい。このようにして第2の基体2に接地端子8を接合し、第1の基体1と第2の基体2とを導電性の接合材4により接合することで、接続端子8を外部電気回路に接続した際には、第1の基体1が接地導体としても機能する。
The
接地端子8は、図3(a)に示す例のような場合は、第1の基体1に図2に示す例と同様にして接合される。あるいは、図5に示す例のように、接地端子8を第1の基体1に同様にして接合し、接合されていない端部を第2の基体2に設けた孔に通して、この孔と接地端子8との間を接地封止材8aで充填して封止すればよい。このようにすると、第1の基体1と第2の基体2との接合に、非導電性の接合材4を用いることができる。接地封止材8aは、信号端子5を固定する封止材3と同じものを用いて、信号端子5の固定と同時に行なってもよい。この場合は、接地端子8の第1の基体1への接合を第1の基体1と第2の基体との接合と同時に行なってもよい。
In the case of the example shown in FIG. 3A, the
封止材3は、ガラスやセラミックスなどの無機材料から成り、信号端子5と第2の基体2との絶縁間隔を確保するとともに、信号端子5を第2の貫通孔2bに固定する機能を有する。このような封止材3の例としては、ホウケイ酸ガラス,ソーダガラス等のガラスおよびこれらのガラスに封止材3の熱膨張係数や比誘電率を調整するためのセラミックフィラーを加えたものが挙げられ、インピーダンスマッチングのためにその比誘電率を適宜選択する。比誘電率を低下させるフィラーとしては、酸化リチウム等が挙げられる。例えば、特性インピーダンスを50Ωとするには、信号端子5の外径が0.2mmの場合であれば、エアー同軸となる第1の貫通孔1bの内径を0.46mmとし、第2の貫通孔2bの内径を1.75mmとして、封止材3に比誘電率が6.8であるものを用いればよい。あるいは信号端子5の外径が0.25mmの場合であれば、第1の貫通孔1bの内径を0.57mmとし、第2の貫通孔2bの内径を2.2mmとして、封止材3の比誘電率が6.8であるものを用いればよい。また、同じく信号端子5の外径が0.25mmの場合であれば、第2の貫通孔2bの内径を1.65mmとして、封止材3の比誘電率が5であるものを用いてもよい。
The sealing
封止材3がガラスから成る場合は、内径が信号端子5の外径より大きく、外径が第2の貫通孔2bの内径より小さい筒状になるように粉体プレス法や押し出し成形法等で成形されたガラスの封止材3を第2の貫通孔2bに挿入し、信号端子5をこの封止材3に挿通し、しかる後、所定の温度に加熱して封止材3を溶融させることにより、信号端子5が同軸状とされて封止材3に埋め込まれるとともに第2の貫通孔2bに第2の基体2と絶縁されて気密に固定される。
When the sealing
封止材3の比誘電率が小さいほど、第2の貫通孔2bを小さくしてもインピーダンスを50Ωに整合することができるため、封止面積が小さく、蓋体接合部1cとの距離が大きくなることにより封止信頼性が高く、より小型の電子部品収納用パッケージとすることができる。例えば、信号端子5の外径が0.25mmのものを用いて、封止材3に比誘電率5のホウケイ酸系ガラスを用いると、第2の貫通孔2bの内径を1.65mmとすることができる。このホウケイ酸系ガラスは熱膨張係数が約6×10−6/℃であるので、第2の基体2には封止材3との熱膨張差の小さいFe−Ni−Co合金(熱膨張係数:約5×10−6/℃)を用いて、両者の熱膨張差によって第2の貫通孔2b内の封止材3にクラックが入ったり、封止材3と信号端子5や第2の貫通孔2bの内壁面との間で剥がれが生じたりすることがないようにする。一方、第1の基体1には放熱性のよいFe99.6質量%−Mn0.4質量%系のSPC材を用いるのが好ましい。このSPC材の熱膨張係数は約12×10−6/℃である。第1の基体1と第2の基体2との間の熱膨張係数の相違によって、第2の基体2の第2の貫通孔2bに固定された信号端子5と第1の基体1の第1の貫通孔1bとの位置がずれてしまい、信号端子5と第1の基体1(の第1の貫通孔1bの内面)とが接触する場合がある。このとき、上述したように、これらの間に絶縁性部材11が配置されていると、このような接触を防止できるので、さらに高放熱かつ封止信頼性に優れたものとすることができる。
As the relative permittivity of the sealing
絶縁性部材11の配置は、図8に示す例のように、第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間に充填して配置してもよいし、図9に示す例のように、第1の貫通孔1bの内面および信号端子5の第1の貫通孔1b内に位置する部分の外面の少なくとも一方を被覆するように配置してもよい。あるいは、図10に示す例のように、第1の貫通孔1bの長さ方向の一部において(第1の基体1の厚みより小さい範囲で)第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間を充填しても、信号端子5と第1の基体1(の第1の貫通孔1bの内壁)とは接触することがなく、絶縁性が保たれるのでよい。第1の貫通孔1bの長さ方向の全域において信号端子5のインピーダンスを整合させるには、第1の貫通孔1bの長さ方向で第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間の静電容量が同じであるのがよいので、第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間に絶縁性部材11を充填して配置する場合は、図8に示す例のように、第1の貫通孔1bの長さ方向の全域で充填するのがよい。同様に、第1の貫通孔1bの内面や信号端子5の外面を絶縁性部材11で被覆する場合は、その厚みは第1の貫通孔1b内で一定にするのがよい。また、第1の基体1と第2の基体2との間の熱膨張係数の相違によって、第2の基体2の第2の貫通孔2bに固定された信号端子5と第1の基体1の第1の貫通孔1bとの位置がずれてしまうと、インピーダンスもずれてしまうので、これらの間に絶縁性部材11が充填されているのがよい。
The insulating
絶縁性部材11は、第1の基体1に蓋体9を接合する際の熱によって溶融したり分解したりしないようなものから選択される。第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間を絶縁性部材11で充填する場合は、その誘電率が大きいと第1の貫通孔1bの径を大きくしなければならず、第1の基体1と蓋体9との接合部からの距離が近くなって蓋体9を接合する際の熱の影響を受けるので、比誘電率の小さい、4フッ化エチレン樹脂(比誘電率:約2.0),ポリフェニルエーテル樹脂(比誘電率:約2.7),シクロオレフィン樹脂(比誘電率:約2.4)等の樹脂を用いる。絶縁性部材11を、第1の貫通孔1bの内面および信号端子5の第1の貫通孔1b内に位置する部分の外面の少なくとも一方を被覆して配置する場合は、第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間には空間が形成されてその部分の比誘電率は小さいので、上述したような樹脂以外にも、それより比誘電率が大きい、封止材3と同様のものを用いることができる。
The insulating
絶縁性部材11として比誘電率が2.0である4フッ化エチレン樹脂を用いて、第1の貫通孔1bの内面と信号端子5との間に絶縁性部材11を充填する場合は、信号端子5の外径が0.25mmのものを用いると、特性インピーダンスを50Ωとするには、第1の貫通孔1bの径は0.8mmとなる。同じ絶縁性部材11で第1の貫通孔1bの内面を被覆する場合は、その厚みを0.025mmとして、信号端子5の外径が0.25mmのものを用いると、第1の貫通孔1bの径は0.6mmとなる。
When the insulating
絶縁性部材11を配置するには、絶縁性部材11がガラスから成る場合であれば、封止材3と同様にして、あるいはガラス粉末に適当な溶剤やバインダーを加えて作製したガラスペーストを第1の貫通孔1bの内面に塗布したり充填したりしてから加熱・冷却することによって溶融・凝固させればよい。絶縁性部材11が熱硬化性の樹脂から成る場合であれば、液状の樹脂を第1の貫通孔1bの内面に塗布したり充填したりしてから加熱することによって硬化させてもよいし、貫通孔1bの内径および信号端子5の外形に応じた形状に成型したものを第1の貫通孔1bに嵌め込み、必要に応じて接着剤で固定すればよい。
In order to dispose the insulating
第1の基体1と第2の基体2との接合は、ろう材やはんだあるいはガラス等の、接合とともに気密に封止することが可能な接合材4を用いて行なえばよい。例えば、第1の基体1と第1の基体2それぞれの接合する面にメタライズ法や薄膜法で金属層を形成し、金(Au)80質量%−錫(Sn)20質量%(融点280℃)や、金(Au)88質量%−ゲルマニウム(Ge)12質量%(融点356℃)や錫(Sn)96.5質量%−銀(Ag)3.5質量%(融点221℃)等の合金半田を用いた半田箔を接合面の形状に金型等で打ち抜いて作製した接合材4を第1の基体1と第2の基体2それぞれの金属層間に挟んで、窒素中で合金半田の融点以上に加熱して冷却することで、第1の基体1と第2の基体2とが接合される。
The
第1の基体1の熱伝導率は第2の基体2の熱伝導率より大きいことが好ましい。例えば、SPC材から成る第1の基体1と、Fe−Ni−Co合金から成る第2の基体2とを用いた場合は、SPC材の熱伝導率が80W/(m・K)であり、Fe−Ni−Co合金の熱伝導率が30W/(m・K)であるので、蓋体接合部1cで発生した熱は熱伝導率の大きい第1の基体1内を伝導しやすく、熱伝導率の小さい第2の基体2へは伝導し難くなるので好ましい。また、熱伝導率の高い第1の基体1に電子部品6を搭載した電子装置は、その使用時に電子部品6が発する熱を熱伝導率の高い第1の基体1を通して外部に良好に放熱することができるので、信頼性の高い電子装置となる。
The thermal conductivity of the
また、SPC材から成る第1の基体1と、Fe−Ni−Co合金から成る第2の基体2との組合せの場合は、比誘電率の小さいガラスを封止材3として用いることができ、それにより第2の貫通孔2bおよび第2の基体2を小さくし、電子部品搭載用パッケージを小型化することができる。比誘電率の小さいガラスは、一般的に熱膨張係数が2×10−6〜5×10−6/℃と小さいので、SPC材のような高熱伝導性の金属が熱膨張係数が大きい(8×10−6〜10×10−6/℃)のに対して、比較的熱膨張係数の小さい(4×10−6〜6×10−6/℃)Fe−Ni−Co合金から成る第2の基体2の第2の貫通孔2b内に充填しても、第2の基体2との熱膨張差により剥がれたり、割れたりすることがないからである。このように、本発明の電子部品搭載用パッケージは、電子部品6が搭載される第1の基体1と信号端子5が封止材3により固定される第2の基体2とを、それぞれに必要な特性を有する別々の材質にすることで、信頼性に優れた電子装置が得られるものとなる。
Further, in the case of a combination of the
このような本発明の電子部品搭載用パッケージの搭載部1aに電子部品6を搭載するとともに、第1の基体1の蓋体接合部1cに蓋体9を接合することにより、本発明の電子装置となる。
The
電子部品6としては、LD(レーザーダイオード)やPD(フォトダイオ−ド)等の光半導体素子、あるいは半導体集積回路素子を含む半導体素子、あるいは水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電素子、あるいは圧力センサー素子,容量素子,抵抗器等が挙げられる。
The
回路基板6aの絶縁基板は、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2O3)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体等のセラミックス絶縁材料等から成り、絶縁基板が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、まずアルミナ(Al2O3)やシリカ(SiO2),カルシア(CaO),マグネシア(MgO)等の原料粉末に適当な有機溶剤,溶媒を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートともいう)を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約1600℃の温度で焼成することにより製作される。また、その後、必要に応じて絶縁基板の主面に研磨加工を施す場合もある。 The insulating substrate of the circuit board 6a is made of a ceramic insulating material such as an aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ) sintered body, an aluminum nitride (AlN) sintered body, and the insulating substrate is, for example, an aluminum oxide sintered body. In the case of a body, first, a suitable organic solvent and solvent are added to and mixed with raw material powders such as alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), calcia (CaO), magnesia (MgO), etc. This is formed into a sheet shape by a doctor blade method, a calender roll method or the like to obtain a ceramic green sheet (hereinafter also referred to as a green sheet). Thereafter, the green sheet is punched into a predetermined shape, and a plurality of sheets are laminated as necessary, and the green sheet is fired at a temperature of about 1600 ° C. Thereafter, the main surface of the insulating substrate may be polished as necessary.
この絶縁基板の上面に配線導体を蒸着法およびフォトリソグラフィ法を用いて形成することで、回路基板6aとなる。なお、配線導体は、例えば密着金属層、拡散防止層および主導体層が順次積層された3層構造の導体層から成る。 By forming a wiring conductor on the upper surface of the insulating substrate using a vapor deposition method and a photolithography method, a circuit substrate 6a is obtained. The wiring conductor is composed of a conductor layer having a three-layer structure in which, for example, an adhesion metal layer, a diffusion prevention layer, and a main conductor layer are sequentially laminated.
密着金属層は、セラミックス等から成る絶縁基板との密着性を良好とするという観点からは、チタン(Ti),クロム(Cr),タンタル(Ta),ニオブ(Nb),ニッケル−クロム(Ni−Cr)合金,窒化タンタル(Ta2N)等の熱膨張率がセラミックスと近い金属のうち少なくとも1種より成るのが好ましく、その厚みは0.01〜0.2μm程度が好ましい。密着金属層の厚みが0.01μm未満では、密着金属層を絶縁基板に強固に密着することが困難となる傾向があり、0.2μmを超えると、成膜時の内部応力によって密着金属層が絶縁基板から剥離し易くなる傾向がある。 From the viewpoint of improving the adhesion with an insulating substrate made of ceramics or the like, the adhesion metal layer is made of titanium (Ti), chromium (Cr), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel-chromium (Ni- It is preferable that at least one kind of metal having a coefficient of thermal expansion close to that of ceramics, such as a Cr) alloy and tantalum nitride (Ta 2 N), and the thickness thereof is preferably about 0.01 to 0.2 μm. If the thickness of the adhesion metal layer is less than 0.01 μm, it tends to be difficult to firmly adhere the adhesion metal layer to the insulating substrate. If the thickness exceeds 0.2 μm, the adhesion metal layer is insulated by the internal stress during film formation. It tends to become easy to peel off.
また、拡散防止層は、密着金属層と主導体層との相互拡散を防ぐという観点からは、白金(Pt),パラジウム(Pd),ロジウム(Rh),ニッケル(Ni),Ni−Cr合金,Ti−W合金等の熱伝導性の良好な金属のうち少なくとも1種より成ることが好ましく、その厚みは0.05〜1μm程度が好ましい。拡散防止層の厚みが0.05μm未満では、ピンホール等の欠陥が発生して拡散防止層としての機能を果たしにくくなる傾向があり、1μmを超えると、成膜時の内部応力により拡散防止層が密着金属層から剥離し易く成る傾向がある。なお、拡散防止層にNi−Cr合金を用いる場合は、Ni−Cr合金は絶縁基板4との密着性が良好なため、密着金属層を省くことも可能である。
In addition, the diffusion preventing layer is made of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), nickel (Ni), Ni—Cr alloy, from the viewpoint of preventing mutual diffusion between the adhesion metal layer and the main conductor layer. It is preferably made of at least one metal having good thermal conductivity such as Ti—W alloy, and the thickness is preferably about 0.05 to 1 μm. If the thickness of the diffusion prevention layer is less than 0.05 μm, defects such as pinholes tend to be generated, making it difficult to perform the function as the diffusion prevention layer. If the thickness exceeds 1 μm, the diffusion prevention layer is caused by internal stress during film formation. There is a tendency to easily peel from the adhesion metal layer. When a Ni—Cr alloy is used for the diffusion preventing layer, the Ni—Cr alloy has good adhesion to the insulating
さらに、主導体層は、電気抵抗の小さい金(Au),Cu,Ni,銀(Ag)の少なくとも1種より成ることが好ましく、その厚みは0.1〜5μm程度が好ましい。主導体層の厚みが0.1μm未満では、電気抵抗が大きなものとなって回路基板6aの配線導体に要求される電気抵抗を満足できなくなる傾向があり、5μmを超えると、成膜時の内部応力により主導体層が拡散防止層から剥離し易く成る傾向がある。なお、Auは貴金属で高価であることから、低コスト化の点でなるべく薄く形成することが好ましい。また、Cuは酸化し易いので、その上にNiおよびAuからなる保護層を被覆してもよい。 Furthermore, the main conductor layer is preferably made of at least one of gold (Au), Cu, Ni, and silver (Ag) having a low electric resistance, and the thickness is preferably about 0.1 to 5 μm. If the thickness of the main conductor layer is less than 0.1 μm, the electric resistance becomes large and the electric resistance required for the wiring conductor of the circuit board 6a tends not to be satisfied. Therefore, the main conductor layer tends to be easily peeled off from the diffusion preventing layer. Since Au is a noble metal and expensive, it is preferably formed as thin as possible in terms of cost reduction. Further, since Cu is easily oxidized, a protective layer made of Ni and Au may be coated thereon.
また、回路基板6aは、下面の接地導体層の表面に温度が200〜400℃に融点を有する半田や金(Au)−錫(Sn)等の低融点ろう材をスクリーン印刷法を用いて印刷したり、フォトリソグラフィ法によって低融点ろう材を形成したり、低融点ろう材のプレフォームを用いて200〜400℃の温度で加熱することにより第1の基体1に固定される。
The circuit board 6a is printed on the surface of the ground conductor layer on the lower surface by soldering a solder having a melting point of 200 to 400 ° C. or a low melting point solder such as gold (Au) -tin (Sn) using a screen printing method. Alternatively, a low melting point brazing material is formed by photolithography, or a low melting point brazing material preform is used and heated at a temperature of 200 to 400 ° C. to be fixed to the
電子部品6は、搭載部1aに接合された回路基板6aに200〜400℃の融点を有するAu−Sn等のロウ材によりロウ付けされて固定され、しかる後、その電極をボンディングワイヤ7を介して回路基板6aの配線導体に電気的に接続される。
The
電子部品6の電子部品搭載用パッケージや回路基板6aへの搭載、あるいは回路基板6aの電子部品搭載用パッケージへの搭載は、低融点ろう材により固定することにより行なえばよい。例えば、回路基板6aを基体1上に搭載した後に電子部品6を回路基板6a上に搭載する場合は、回路基板6aの固定には金−錫(Au−Sn)合金や金−ゲルマニウム(Au−Ge)合金をろう材として用い、電子部品6の固定には、これらより融点の低い錫−銀(Sn−Ag)合金や錫−銀−銅(Sn−Ag−Cu)合金のろう材や、融点より低い温度で硬化可能なAgエポキシ等の樹脂製の接着剤を用いればよい。また、電子部品6を回路基板6a上に搭載した後に回路基板6aを第1の基体1上に搭載してもよく、その場合は上記とは逆に、回路基板6aを第1の基体1上に搭載する際に用いるろう材の融点の方を低くすればよい。いずれの場合であっても、回路基板6a上や第1の基体1の搭載部1a上にろう材ペーストを周知のスクリーン印刷法を用いて印刷したり、フォトリソグラフィ法によってろう材層を形成したり、低融点ろう材のプリフォームを載置するなどすればよい。
The
蓋体9は、平面視で第1の基体1の上面の外周領域の蓋体接合部1cの形状に沿った外形で、第1の基体1の上面の搭載部1aに搭載された電子部品6を覆うような空間を有する形状のものである。電子部品6と対向する部分に光を透過させる窓を設けてもよいし、窓に換えて、または窓に加えて光ファイバおよび戻り光防止用の光アイソレータを接合したものでもよい。
The
蓋体9は、Fe−Ni−Co合金やFe−Ni合金、Fe−Mn合金等の金属から成り、これらの板材にプレス加工や打ち抜き加工等の周知の金属加工方法を施すことによって作製される。蓋体9は、第1の基体1の材料と同程度の熱膨張係数を有するものが好ましく、第1の基体1の材料と同じものを用いるのがより好ましい。蓋体9が窓を有する場合は、電子部品6と対向する部分に孔を設けたものに、平板状やレンズ状のガラス製の窓部材を低融点ガラスなどにより接合する。
The
蓋体9の第1の基体1の蓋体接合部1cへの接合は、シーム溶接やYAGレーザ溶接等の溶接またはAu−Snろう材等のろう材によるろう付け等のろう接により行なわれる。
The
1・・・・・第1の基体
1a・・・・搭載部
1b・・・・第1の貫通孔
1c・・・・蓋体接合部
1d・・・・凹部
2・・・・・第2の基体
2b・・・・第2の貫通孔
3・・・・・封止材
4・・・・・接合材
5・・・・・信号端子
6・・・・・電子部品
6a・・・・回路基板
7・・・・・ボンディングワイヤ
8・・・・・接地端子
8a・・・・接地封止材
9・・・・・蓋体
10・・・・・溝
11・・・・・絶縁性部材
DESCRIPTION OF
10 ... Groove
11 ・ ・ ・ ・ ・ Insulating material
Claims (4)
外周部が前記第1の基体の下面に接合された、前記第1の貫通孔に対応して上面から下面にかけて貫通する第2の貫通孔を有する第2の基体と、
前記第2の貫通孔に充填された封止材を貫通して固定され、一端が前記第1の貫通孔を通って前記第1の基体の上面から突出している信号端子とを具備しており、
前記第1の基体および前記第2の基体の少なくとも一方は、前記第1の基体と前記第2の基体との接合部に沿った溝を有しており、
前記第2の基体は、前記第1の基体の前記下面との間に空隙が設けられるように配置されているとともに、前記上面の前記外周部に設けられており前記第1の基体に接合された突出部を有していることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。 A lid joint portion for joining the lid body by welding or brazing to the outer peripheral region of the top surface, and a mounting portion for electronic components penetrating from the top surface to the bottom surface in the inner region of the lid joint portion. A first substrate having one through hole;
A second base having a second through hole penetrating from the upper surface to the lower surface corresponding to the first through hole, the outer peripheral portion being bonded to the lower surface of the first base;
A signal terminal fixed through the sealing material filled in the second through-hole and having one end protruding from the upper surface of the first base through the first through-hole. ,
At least one of the first base and the second base has a groove along a joint portion between the first base and the second base;
The second base is disposed so that a gap is provided between the second base and the lower surface of the first base, and is provided at the outer peripheral portion of the upper face and joined to the first base. An electronic component mounting package characterized by having a protruding portion .
外周部が前記第1の基体の下面に接合された、前記第1の貫通孔に対応して上面から下面にかけて貫通する第2の貫通孔を有する第2の基体と、
前記第2の貫通孔に充填された封止材を貫通して固定され、一端が前記第1の貫通孔を通って前記第1の基体の上面から突出している信号端子とを具備しており、
前記第1の基体および前記第2の基体の少なくとも一方は、前記第1の基体と前記第2の基体との接合部に沿った溝を有しており、
前記第2の基体は、前記第1の基体の前記下面との間に空隙が設けられるように配置されており、
前記溝は、前記第1の基体および前記第2の基体のそれぞれに設けられていることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。 A lid joint portion for joining the lid body by welding or brazing to the outer peripheral region of the top surface, and a mounting portion for electronic components penetrating from the top surface to the bottom surface in the inner region of the lid joint portion. A first substrate having one through hole;
A second base having a second through hole penetrating from the upper surface to the lower surface corresponding to the first through hole, the outer peripheral portion being bonded to the lower surface of the first base;
A signal terminal fixed through the sealing material filled in the second through-hole and having one end protruding from the upper surface of the first base through the first through-hole. ,
At least one of the first base and the second base has a groove along a joint portion between the first base and the second base;
The second base is disposed such that a gap is provided between the lower surface and the lower surface of the first base.
The package for mounting electronic parts , wherein the groove is provided in each of the first base and the second base .
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