JP5898332B2 - 電子部品収納用容器および電子装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子等の電子部品を収納するための電子部品収納用容器の形状、およびこの電子部品収納用容器に電子部品を収容した電子装置に関し、特に多端子型入出力端子を備える電子部品収納用容器および電子装置に関する。
周囲環境から半導体素子等の電子部品を保護するために、電子部品は電子部品収納用容器内に気密封止して用いられる。近年、内部に複数の電子部品を収容したり、電子部品の集積度が向上したりする等によって、電子部品との間で入出力される電気信号の数が多くなっている。そのため、電子部品収納用容器の入出力信号のための線路数も増大する傾向にある。このような電子部品を収納する従来の電子部品収納用容器(以下、単に容器ともいう)の例を図5に示す(例えば、特許文献1参照)。
従来の容器は、金属から成る略四角板状の底板101と、その上面に接合され、底板101の中央部を取り囲む側壁102と、側壁102に接合された入出力端子103とを有している。側壁102は、前枠部102bと側壁部102dとが接合されたものである。前枠部102bには、光ファイバーのコネクタを挿入する挿入孔102cが設けられている。側枠部102dは、Uの字型で、前枠部102bを除く底板101の3辺に沿って設けられている。側枠部102bは、前枠部102bより高さが低く形成されている。そして、側枠部102dの上端面に同じくUの字型に形成した入出力端子103がろう材を介して接合されている。
入出力端子103は、セラミックスから成る。容器内側および外側に突出するセラミックスから成る棚状部分103aに、メタライズ配線104が形成されている。容器外側のメタライズ配線104にはリード端子105が接合され、リード端子105は外部回路に接続される。
また、入出力端子103の容器内側において、棚状部分103aの上面に形成されたメタライズ配線104に、電子部品や基板の端子がボンディングワイヤ等を介して接続される。これらメタライズ配線104およびリード端子105によって容器内部の電子部品と外部回路とが電気的に接続される。
しかしながら、このような従来の容器においては、多端子とするために容器の三方向に配線が引き出されている。そのため、容器の周囲三方向において、突出する棚状部分103aおよびリード端子105の接続処理を行なうためのスペースが必要であった。
また、容器の内側においても、内側三方において、突出する棚状部分103aおよびメタライズ配線104にボンディングワイヤ等を接続する処理を行なうためのスペースが必要であった。このように、従来の容器は、容器の三方向において容器の内側および外側に余分なスペースが必要であり、省スペース化の障碍となっていた。
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、要するスペースが少なく、小型化可能な電子部品収納用容器および電子装置を提供することにある。
本発明の一実施形態に係る電子部品収納用容器は、底板およびこの底板の中央部を多角形状に取り囲む側壁とから成る凹部の内側に電子部品が収容される容器体と、前記側壁の一辺からこの一辺に隣接する他辺にかけての2辺のみに、前記側壁を貫通して取り付けられた絶縁体およびこの絶縁体を貫通して前記側壁の内外を電気的に導通する導体を有する入出力端子とを具備している。
上記構成において、前記側壁の前記一辺または前記隣接する他辺の外側において、前記入出力端子の前記導体のうち前記絶縁体から露出している外部端子が前記側壁の外側面に略平行であるのが好ましい。
また上記構成において、複数の前記外部端子が、前記側壁の前記一辺または前記隣接する他辺に沿って複数列に配置されているのが好ましい。
また上記構成において、前記側壁の内外を電気的に導通する導体は、前記側壁の一辺の外側から前記隣接する他辺の内側へ、または前記側壁の一辺の内側から前記隣接する他辺の外側へ配線されているのが好ましい。
また上記構成において、前記入出力端子は、前記側壁に沿って外側に突出する突出部を有し、該突出部の両面に前記導体の外部端子が設けられているのが好ましい。
本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記構成の電子部品収納用容器と、前記凹部の内側に収容された電子部品とを備えたことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電子部品収納用容器によれば、容器体の側壁の一辺からこの一辺に隣接する他辺にかけての2辺のみに、側壁を貫通して取り付けられた絶縁体およびこの絶縁体を貫通して側壁の内外を電気的に導通する導体を有する入出力端子を具備していることから、容器体の側壁における一辺および他辺の二方向に入出力端子が取り付けられるだけであり、容器体の外側における接続処理に必要とするスペースを低減することが可能となる。また、容器体の内側においても、電子部品等との接続処理に必要なスペースが減るので、容器を小型にすることができる。
また、上記構成において、側壁の一辺または隣接する他辺の外側において、入出力端子の導体のうち絶縁体から露出している外部端子が側壁の外側面に略平行であると、側壁に直交する容器体の周辺方向に端子接続のためのスペースを必要としないので、容器外側に要するスペースを低減することができる。
また、上記構成において、複数の外部端子が、側壁の一辺または隣接する他辺に沿って複数列に配置されていると、容器の接続端子数を多くすることができる。
また上記構成において、側壁の内外を電気的に導通する導体は、側壁の一辺の外側から隣接する他辺の内側へ、または側壁の一辺の内側から隣接する他辺の外側へ配線されていると、導体配置の自由度が増し、高密度に配線することも可能になる。
また上記構成において、入出力端子は、側壁に沿って外側に突出する突出部を有し、この突出部の両面に導体の外部端子が設けられていると、外部端子数を多くすることができる。
本発明の電子装置は、上記構成の電子部品収納用容器と、凹部の内側に収容された電子部品とを備えたことにより、容器の周囲に必要とするスペースが少なく、かつ小型の容器とすることができ、小型電子装置を提供することができる。
本発明の電子部品収納用容器および電子装置の実施の形態の一例について以下に詳細に説明する。図1は電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す斜視図、図2は図1に示される電子部品収納用容器の分解斜視図、図3A,図3B,図3Cはそれぞれ図1の電子部品収納用容器の平面図、側面図、底面図である。なお、これら図において、判りやすくするために、入出力端子3の金属層が形成されている部分にハッチングを施した。これらハッチング部分は断面を示すものではない。
これら図1,図2,図3(図3A,図3B,図3C)に示すように、電子部品収納用容器は、上側主面の中央部に電子部品が載置される載置部1aを有する多角形平板状の金属製の底板1と、この底板1の上側主面の外周部に載置部1aを取り囲む多角形金属製の側壁2とを有している。底板1と側壁2とで囲まれる部分には凹部1bが形成される。載置部1aに電子部品が搭載されて、凹部1bの内側に電子部品が収容される。以下、平面視における底板1および側壁2が長方形状である場合を例にして説明する。
側壁2は、底板1から離れた中央部に貫通した、または下端や上端が切り欠かれて貫通した入出力端子3の取付部2aを有する。図1,図2,図3は、側壁2の下端が切り欠かれた取付部2aの例を示す。取付部2aは、側壁2の一辺を含む面2bとこれに隣接する他辺を含む面2cの2つの面2b,2cに連続して一体に設けられている。
この取付部2aに、入出力端子3がロウ材等の接合材を介して取り付けられる。入出力端子3は、取付部2aの2つの面2b,2cに連続する一体のものとして形成されている。また、入出力端子3は、側壁2の内外を電気的に導通する導体4を有している。図1,図2,図3に示す例においては、2つの面2b,2cにかけてL字形に形成された入出力端子3が取り付けられている。入出力端子3は、面2bから面2cに至るまで形成される。入出力端子3は、面2bに対面し、面2cに隣接する面2dや、面2cに対面する面まで延伸して形成されない。しかし、取り付け上の理由から、導体4を有さない連続部を面2dまで延長させて形成することは可能である。
また、入出力端子3には側壁2の内外を導通する導体4が複数形成されている。入出力端子3は、側壁2の外側において、例えば図1〜図3の面2c側の入出力端子3の形状のように、側壁2から側壁2の外側に棚状に突出した突出部3aを有する。また、側壁2から側壁2の内側に棚状に突出した突出部3bを有する。導体4の外部端子4aは突出部3aの上面または下面に形成される。内部端子4bは突出部3bの上面に形成される。図1〜図3においては、面2c側のみに突出部3a,3bが設けられている例を示しているが、面2b側にも突出部3a,3bを設けてもよいことは言うまでもない。しかし、後述の理由に鑑みれば、面2bの外側には突出部3aが設けられず、面2b側の側面が平面に形成される方が好ましい。
そして、導体4の側壁2の外側に露出する外部端子4a部には、棒状金属製のリード端子等が接合され、外部回路と電気的に接続される。また、導体4の側壁2の内側に露出する内側端子4b部には、電子部品の電極等との間にボンディングワイヤ等が電気的に接続される。
入出力端子3は、2つの面2b,2cにかけて設けられ、面2dには設けられない。これによって、面2dの内外に突出部3a,3bが設けられることがなく、面2dの内外で突出部3a,3bを設けるスペースを削減することができる。また、面2dの外側で外部端子4a部にリード端子を接合し、そのリード端子を外部回路に接合するという接続処理のためのスペースが不要となる。さらに、内部端子4b部にボンディングワイヤ等の接続処理を行なうスペースも不要となる。したがって、面2dの外側の外部回路基板上の接続処理のためのスペースを削減できる。同時に、面2dの内側のスペースを削減できる分だけ、容器を小型にすることができる。
外部端子4aは、例えば図1,図2,図3の面2b側において示す形状のように、側壁2の面2bに平行な方向、例えば容器の上下方向に細長く形成されてもよい。外部端子4aをこのように形成すると、突出部3aを設けなくてもよいし、リード端子の接合が側壁2の面2bに平行な方向で行われるので、側壁2の外側のスペースを低減することができる。
さらに、突出部3aが側壁2から突き出る角部に、側壁2と入出力端子3との熱膨張差に伴う熱応力が集中することがない。よって、この角部にクラックが生成されることがなく、電子部品収納用容器の気密性を保持することが容易である。また、入出力端子3の面2b側の側面は、面2bと面一に設けられてもよい。これにより、面2bの外側におけるスペースをより削減することができる。また、面2b側の入出力端子3の剛性を保持することができる。
ところで、外部端子4aへの接続処理にリード端子を用いることに代えて、フレキシブル基板を用いれば、さらにスペースを低減することができる。フレキシブル基板は高密度に配線導体を形成することが容易であるので、リード端子による場合よりも高密度な外部端子4aとし、配線数を多くすることも容易である。
この場合の外部端子4aは面2bに完全に平行ではなく、若干の角度を持たせて形成してもよい。例えば、面2bに対して5°〜15°の角度で上方に向けて外側に広がるように外部端子4aを設ければ、容器の側方から接続されるフレキシブル基板の屈曲程度を緩和することができる。
図4(図4A,図4B,図4C,図4D)は、このような外部端子4aの配置について各種の例を示すものである。図1,図2,図3に示すような側壁2の周回方向に沿って外部端子4aを横一列に配置するのに代えて、外部端子4aを複数列に配置すると、外部端子4aをより高密度にして外部端子4aの数を増やすことができる。
図4Aは、面2b側の外部端子4aが容器の上下方向に2列に配置された例を示すものである。入出力端子3に、内側端子4bと導通するそれぞれの外部端子4aを高密度に設けることができる。なお、上下2列に配置された外部端子4aが同じ信号端子を2分割して配置したものでもよい。リード端子またはフレキシブル基板と外部端子4aとの接合部が分割されることにより、リード端子やフレキシブル基板をろう材で外部端子4aに接合する際に、それぞれのろう付け面積が小さくなり、生じる応力が低減される。
図4Bは、面2b側の外部端子4aが容器の上下方向に2列に配置され、外部端子4aの左右方向の長さが上下方向より長く形成された例を示すものである。これにより、リード端子またはフレキシブル基板と外部端子4aとを接合する際に生じる左右方向のズレによる接続不良が起こりにくくできる。
図4Cは、面2b側の外部端子4aのそれぞれが容器の上下方向に上側部と下側部に分割され、上下方向に重ならないように市松模様に配置された例を示すものである。これにより、リード端子やフレキシブル基板と外部端子4aとをろう材等の導電部材を介して接合する際に、近接する外部端子4a間において短絡等の接続不良を生じにくくできる。
図4Dは、面2b側の外部端子4aが容器の上下方向に上側部と下側部に2列に配置され、上下方向に重ならないように配置されると同時に、外部端子4aの左右方向の長さが上下方向より長く形成された例を示すものである。これにより、リード端子やフレキシブル基板と外部端子4aとをろう材等の導電部材を介して接合する際に、近接する外部端子4a間において短絡等の接続不良を生じにくくできる。また、リード端子やフレキシブル基板と外部端子4aとを接合する際に生じる左右方向のズレによる接続不良を生じにくくできる。
導体4は積層された入出力端子3の内層で引き回すように配線されてもよい。図3Aに示されるように、面2cの外側に配置されている外部端子4aの一部は、面2cを貫通してそのまま面2cの内側端子4bに接続されてもよいし、一部が面2bの内側の突出部3b上の内側端子4bに接続されてもよい。逆に、面2bの外側の外部端子4aが面2cの内側端子4bに接続されてもよい。このように、面2bおよび面2cのそれぞれの外部端子4aと面2bおよび面2cのそれぞれの内側端子4bとの間を接続する入出力端子4内部の配線は、自由に引き回すことができる。
図3Aから判るように、入出力端子3において、面2bの内側の突出部3bは、面2cより離れた位置に形成され、一方面2cとの間の部分は幅が狭くなるように形成してある。そして、底板1との接合幅も、突出部3bのある部分で広くなり、面2cと突出部3bの間の部分で突出部3bのある部分よりも狭く形成されている。
これにより、入出力端子3において、底板1と側壁2および入出力端子3との熱膨張差によって応力が集中する傾向にある突出部3bでは、入出力端子3の剛性が向上してクラック等が生じ難くなる。一方、突出部3bと面2cとの間の部分では、底板1および側壁2と入出力端子3との接合面積が小さくなり、熱膨張差によって生じる応力を小さくすることができる。
また、入出力端子3は、面2bから面2cに至るまで形成され、面2bに対面する面2dや面2cに対面する面まで延伸して形成されないほうがよい。これにより、底板1と側壁2および入出力端子3との熱膨張差によって生じる応力が角部に集中することが抑制され、それに伴って発生するクラックや各部材の剥がれが抑制される。
上記容器の一実施形態の例において、底板1は、例えば鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金,Fe−Ni合金,銅(Cu)−タングステン(W)合金,Cu−モリブデン(Mo)合金,Cu等の金属から成る平板形状である。底板1は、例えば、Fe−Ni−Co合金等から成るインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって、四角形等の所定の形状および寸法に形成される。そして、その上面中央部は、半導体素子等の電子部品4が載置される載置部1aとされる。
また、載置部1aを取り囲むようにして設けられる側壁2は、底板1と同様にFe−Ni−Co合金,Fe−Ni合金,Cu−W合金,Cu−Mo合金,Cu等の金属から成り、底板1と一体成形されるか、または底板1にAgろう等のろう材を介してろう付けされるか、またはシーム溶接等の溶接法により接合されるかすることによって底板1の上面の外周部に設けられる。このような側壁2は、例えば、Fe−Ni−Co合金等から成るインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状および寸法に形成される。
この側壁2の側部には入出力端子3が嵌着される取付部2aが形成される他、必要に応じて光信号を入出力する窓5が形成される。窓5には透光性の窓部材を接合し、窓5を気密封止する。また、窓5の外側には光部品を取り付ける部材5aが接合される。
また、取付部2aには入出力端子3が嵌着される。例えば、入出力端子3の入出力端子3が嵌着される部分に金属層を形成しておく。そして、取付部2aに入出力端子3を嵌め込んでAgろう等の封着材を配置し、しかる後、加熱して封着材を溶融させ、溶融した封着材を毛細管現象により、入出力端子3と取付部2aの内面との隙間に充填することにより、入出力端子3が取付部2aに封着材を介して嵌着される。
図1,図2,図3の例において、入出力端子3の取付部2aに接合される面に加えて、その周囲の側面外周部にも外周金属層3cが形成されている。封着剤は外周金属層3cまで濡れ広がって、側壁2と入出力端子3とをより強力に接合する。
入出力端子3は、容器を取付部2aにおいて気密に封止するとともに、電気信号を容器の内外に導通する機能を有する。電気信号は直流でも交流でもよい。入出力端子3は、例えば、突出部4aの上面の一辺側から対向する他辺側の突出部3bにかけて導体4が形成された誘電体から成る直方体状の平板部と、平板部の上面に導体4の中央部を間に挟んで導体4の両端を露出するように接合された誘電体から成る立壁部とから構成される。入出力端子3の側壁2の外側には、導体4の外部端子4aに金属製のリード端子が接合されたり、フレキシブル基板が接合されたりして、外部電気回路に接続される。
入出力端子3は電気的な絶縁体、例えばセラミックスから成り、このセラミックスを貫通して導体4が形成されている。この入出力端子3は、例えばセラミック母基板を多数個に分割する作製法、所謂多数個取りによる作製法によって作製され、Al2O3質セラミックス、AlN質セラミックス、3Al2O3・2SiO2質セラミックス等のセラミックスからなる。
例えばAl2O3質セラミックスから成る場合、以下のようにして作製される。アルミナ(Al2O3),酸化珪素(SiO2),酸化マグネシウム(MgO),酸化カルシウム(CaO)等の原料粉末に適当な有機バインダ,有機溶剤,可塑剤,分散剤等を添加混合してスラリー状となし、これを従来周知のドクターブレード法によってシート状となすことにより、複数枚のセラミックグリーンシートを得る。
次に、平板部と成るセラミックグリーンシートを複数枚準備し、適当な打ち抜き加工を施すとともに、上層となるセラミックグリーンシートの表面にはW,Mo,マンガン(Mn)等の金属粉末に適当なバインダ,溶剤を混合してなる導体ペーストをスクリーン印刷法,グラビア印刷法等により導体4の所定パターンに印刷塗布する。また、入出力端子3の底板1および側壁2に接合される面となるセラミックグリーンシートにはろう付け用に上記導体ペーストが塗布形成される。
次に、立壁部となるセラミックグリーンシートを複数枚準備し、上層となるセラミックグリーンシートの側壁2に接合される面にろう付け用のW,Mo,Mn等の金属粉末に適当なバインダ,溶剤を混合してなる導体ペーストをスクリーン印刷法,グラビア印刷法等により所定パターンに印刷塗布する。
次に、平板部となる積層体に立壁部となる積層体を積層圧着し、入出力端子3となる積層体を得る。得られた積層体の側面に、取付部2aの内面と接合される金属層となる導体ペースト、側面2bの外部端子4aとなる導体ペースト等を印刷塗布し、最後に1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することにより、入出力端子3が作製される。
好ましくは、入出力端子3の導体4等の導体層の表面には、酸化腐食を防止するため、ワイヤボンディング性を高めるため、電気抵抗を少なくするため、さらに半田付け性を高めるために、表面に厚さ0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層がめっき法によって被着される。
以上によって、小型で外部回路基板に占めるスペースも少ない電子部品収納用容器を作製することができる。
そして、載置部1aに電子部品をAu−シリコン(Si)等の接着剤を介して載置固定するとともに、電子部品の電極と入出力端子3の容器内側に位置する導体4の内側端子4bとをボンディングワイヤ等を介して電気的に接続し、側壁2の上面にFe−Ni−Co合金,Fe−Ni合金等の金属から成る蓋体をろう付け法やシームウエルド法等の溶接法によって接合し、底板1、側壁2および蓋体から成る容器内部に電子部品を収容し気密に封止することによって製品としての電子装置が完成する。
この電子装置は、電子部品に入出力端子3を介して外部電気回路から供給される電気信号を電子部品によって処理し、入出力端子3を介して外部電気回路に出力する目的等に使用される。電子部品に半導体発光素子等を用い、側壁2等に設けた窓5から光信号を入出力する光半導体装置とすることもできる。
なお、本発明は以上の実施の形態の例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内で種々の変更を施すことは何等支障ない。例えば、底板1,側壁2,蓋体等にセラミックスや樹脂等の絶縁物が用いられてもよい。
また、底板1,側壁2の平面視形状は図1,図2,図3に示した四角形状である他に、八角形等の多角形であってもよく、種々の平面視形状とし得る。
また、内部に載置される電子部品4は、GaAsやSi,Ge,SiC等から成る半導体素子の他に、発振子や抵抗,キャパシタその他電気回路に用いられる種々の電子部品に適用することができる。
また、図1,図2,図3においては側面2bから側面2cにかけて入出力端子3を設ける例を示したが、側面2dから側面2cにかけて入出力端子3を設けてもよい。側面2bから側面2cにかけて入出力端子3を設けた電子部品収納用容器と、側面2dから側面2cにかけて入出力端子3を設けた電子部品収納用容器とを用いれば、それぞれの電子部品収納用容器を左右に近接させて配置することができ、例えばTOSA(Transmitter Optical Sub-Assembly),ROSA(Receiver Optical Sub-Assembly)用途として用いる電子部品収納用容器に好適なものとできる。
1:底板
2:側壁
2a:取付部
2b:一辺を含む面
2c:他辺を含む面
3:入出力端子
3a:(外側)突出部
3b:(内側)突出部
4:導体
4a:外部端子
4b:内側端子
5:窓
2:側壁
2a:取付部
2b:一辺を含む面
2c:他辺を含む面
3:入出力端子
3a:(外側)突出部
3b:(内側)突出部
4:導体
4a:外部端子
4b:内側端子
5:窓
Claims (6)
- 底板および該底板の中央部を多角形状に取り囲む側壁から成る凹部の内側に電子部品が収容される容器体と、前記側壁の一辺から該一辺に隣接する他辺にかけての2辺のみに、前記側壁を貫通して取り付けられた絶縁体および該絶縁体を貫通して前記側壁の内外を電気的に導通する導体を有する入出力端子とを具備した電子部品収納用容器。
- 前記側壁の前記一辺または前記隣接する他辺の外側において、前記入出力端子の前記導体のうち前記絶縁体から露出している外部端子が前記側壁の外側面に略平行であることを特徴とする請求項1記載の電子部品収納用容器。
- 複数の前記外部端子が、前記側壁の前記一辺または前記隣接する他辺に沿って複数列に配置されていることを特徴とする請求項2記載の電子部品収納用容器。
- 前記側壁の内外を電気的に導通する導体は、前記側壁の一辺の外側から前記隣接する他辺の内側へ、または前記側壁の一辺の内側から前記隣接する他辺の外側へ配線されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の電子部品収納用容器。
- 前記入出力端子は、前記側壁に沿って外側に突出する突出部を有し、該突出部の両面に前記導体の外部端子が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の電子部品収納用容器。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の電子部品収納用容器と、前記凹部の内側に収容された電子部品とを備えた電子装置。
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