JP2001237332A - 電子部品収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタライズ層にろう付けされた金属枠体に蓋
体を接合した後、メタライズ層に剥離が発生し、そのた
めパッケージの気密信頼性が低い。 【解決手段】 電子部品４が搭載される搭載部１ａを有
する絶縁基体１の表面に、搭載部１ａを取り囲む枠状の
第一メタライズ層７ａと、この第一メタライズ層７ａ上
に部分的に盛り上がらせた第二メタライズ層７ｂとを被
着させるとともに第一メタライズ層７ａおよび第二メタ
ライズ層７ｂ上に搭載部１ａを取り囲む金属枠体２をろ
う付けして成り、金属枠体に蓋体が取着される電子部品
収納用パッケージであって、第二メタライズ層７ｂが第
一メタライズ層７ａの内周寄りにに偏倚して設けられて
いる。メタライズ層７の外周側に幅の広いろう材８の溜
まりが形成され、この幅の広い溜まりによって金属枠体
２に金属蓋体３を溶接した後の熱応力が吸収緩和され
る。

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、表面弾性波素子等の電子部品を収容するための
電子部品収納用パッケージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子や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パッケージは、図
３に断面図で示すように、酸化アルミニウム質焼結体や
窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪
素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス
等の電気絶縁材料から成り、その上面中央部に電子部品
15を搭載するための凹状の搭載部11ａを有する絶縁基体
11の上面に、搭載部11ａを取り囲む枠状のメタライズ層
12を被着させるとともに、このメタライズ層12の上面に
封止用の金属枠体13を銀ろう等のろう材14を介してろう
付けして成り、搭載部11ａ内に電子部品15を搭載した
後、金属枠体13の上面に略平板状の蓋体16を接合するこ
とによって内部に電子部品15が気密に封止され、これに
より製品としての電子装置となる。

【０００３】なお、この従来の電子部品収納用パッケー
ジにおいては、メタライズ層12を金属枠体13より幅の広
い第一メタライズ層12ａと、この第一メタライズ層12ａ
の中央部上に部分的に盛り上がらせた第二メタライズ層
12ｂとを積層することにより形成し、これらの第一メタ
ライズ層12ａおよび第二メタライズ層12ｂ上に金属枠体
13を銀ろう等のろう材14を介してろう付けすることによ
り第一メタライズ層12ａと金属枠体13との間にろう材14
の溜まりを形成するろう付け構造が好適に採用されてい
る。このろう付け構造によれば、第一メタライズ層12ａ
と金属枠体13との間にろう材14の溜まりが形成されるこ
とから金属枠体13のろう付け強度が高まる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の電子部品収納用パッケージは、近時の電子装置の小
型化の要求に伴い、例えばそのメタライズ層12の幅が0.
3ｍｍ以下、金属枠体13の幅が0.25ｍｍ以下の極めて狭
いものとなってきている。そして、第二メタライズ層12
ｂの幅は通常0.05ｍｍ以上であることから、メタライズ
層12の内周側および外周側に形成されるろう材14の溜ま
りの幅がそれぞれ0.1ｍｍ以下の狭いものとなり、その
ため、搭載部11ａに電子部品15を搭載した後、金属枠体
13に例えば金属から成る蓋体16をシームウエルド法等に
より溶接すると、溶接後の冷却過程において金属から成
る蓋体16および金属枠体13の熱収縮によりメタライズ層
12の外周部を内側に引っ張るように印加される熱応力を
ろう材14の溜まりが十分に吸収緩和することができなく
なり、その結果、メタライズ層12の外周部が絶縁基体11
から剥離してしまいやすく、この従来の電子部品収納用
パッケージを用いた電子装置の気密信頼性が大きく損な
われてしまうという問題点を有していた。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
案出されたものであり、その目的は、金属枠体に蓋体を
接合した後、蓋体および金属枠体が熱収縮することによ
って発生する熱応力が印加されてもメタライズ層12が絶
縁基体11から剥離することのない気密信頼性の高い電子
部品収納用パッケージを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品収納用
パッケージは、電子部品が搭載される搭載部を有する絶
縁基体の搭載部側の表面に、搭載部を取り囲む枠状の第
一メタライズ層とこの第一メタライズ層上に部分的に盛
り上がらせた第二メタライズ層とを被着させるととも
に、第一および第二メタライズ層上に搭載部を取り囲む
金属枠体をろう付けして成り、金属枠体に蓋体が取着さ
れる電子部品収納用パッケージであって、第二メタライ
ズ層が第一メタライズ層の内周寄りに偏倚して設けられ
ていることを特徴とするものである。

【０００７】本発明の電子部品収納用パッケージによれ
ば、第二メタライズ層が第一メタライズ層の内周寄りに
偏倚して設けられていることから、金属枠体と第一メタ
ライズ層との間に形成されるろう材の溜まりの幅をメタ
ライズ層の外周側で広いものとすることができ、その結
果、蓋体の溶接後に第一メタライズ層の外周部を内側に
引っ張るように印加される熱応力を幅の広い外周側のろ
う材溜まりで良好に吸収緩和することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面を基に
説明する。

【０００９】図１は、本発明の電子部品収納用パッケー
ジの実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基
体、２は金属枠体、３は蓋体である。そして、主にこれ
らで半導体素子４を気密に収容する容器が構成される。

【００１０】絶縁基体１は、その上面中央部に電子部品
４を搭載するための凹状の搭載部１ａが設けてあり、こ
の搭載部１a には電子部品４が搭載固定される。

【００１１】このような絶縁基体１は、酸化アルミニウ
ム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼
結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラス−
セラミックス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・酸化カルシウム・酸化マグネシウム
等の原料粉末に適当なバインダー・溶剤を添加混合して
泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブレー
ド法等を採用してシート状となすことによって複数枚の
セラミックグリーンシートを得、しかる後、これらのセ
ラミックグリーンシートの各々に適当な打ち抜き加工を
施すとともにこれらを上下に積層し、約1600℃の温度で
焼成することによって製作される。

【００１２】また、絶縁基体１には、搭載部１ａ底面か
ら側面を介して下面に導出する複数のメタライズ配線導
体５が被着形成されている。メタライズ配線導体５は、
搭載部１ａに搭載される電子部品４の各電極を外部の電
気回路に電気的に接続するための導電路として機能し、
その搭載部１ａ底面部位には電子部品子４の各電極が半
田や導電性樹脂等の導電性接合材６を介して電気的に接
続され、また絶縁基体１の下面に導出した部位は半田等
の電気的接続手段を介して外部電気回路に接続される。

【００１３】このようなメタライズ配線導体５は、タン
グステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズ
から成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バイ
ンダー・溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基
体１となるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷
法により所定パターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１
となるセラミックグリーンシート積層体とともに焼成す
ることによって絶縁基体１の搭載部１ａ底面から側面を
介して下面に導出するように被着形成される。

【００１４】なお、メタライズ配線導体５の表面には、
メタライズ配線導体５が酸化腐食するのを有効に防止す
るとともにメタライズ配線導体５と導電性接合材６およ
び半田等の電気的接続手段との接続性を良好なものとす
るために、通常であれば、厚みが１〜10μｍ程度のニッ
ケルめっき層および厚みが0.1〜3.0μｍ程度の金めっき
層が従来周知の電解めっき法や無電解めっき法により順
次被着されている。

【００１５】さらに、絶縁基体１の上面には、搭載部１
ａを取り囲むようにしてタングステンやモリブデン・銅
・銀等の金属粉末メタライズから成る枠状のメタライズ
層７が被着形成されている。メタライズ層７は、絶縁基
体１に金属枠体２を接合するための下地金属として機能
し、これに接合される金属枠体２の幅より広い幅を有す
る第一メタライズ層７ａと、この第一メタライズ層７ａ
上に部分的に盛り上がらせて積層され、金属枠体２の幅
より狭い幅を有する第二メタライズ層７ｂとから構成さ
れている。そして、これらの第一メタライズ層７ａおよ
び第二メタライズ層７ｂの上面には、搭載部１ａを取り
囲む金属枠体２が銀ろう等のろう材８を介してろう付け
されており、金属枠体２と第一メタライズ層７ａとの間
には第二メタライズ層７ｂの高さに対応した厚みのろう
材８の溜まりが形成されている。

【００１６】そして、本発明の電子部品収納用パッケー
ジにおいては、第二メタライズ層７ｂが第一メタライズ
層７ａの内周寄りに偏倚して設けられていることが重要
である。第二メタライズ層７ｂが第一メタライズ層７ａ
の内周寄りに偏倚して設けられていることによって、例
えばメタライズ層７の幅が0.3ｍｍ以下の狭いものであ
っても、メタライズ層７の外周側において金属枠体２と
第一メタライズ層７ａとの間に形成されるろう材８の溜
まりの幅を0.1ｍｍを超える広いものとすることができ
る。このように、金属枠体２と第一メタライズ層７ａと
の間に形成されるろう材８の溜まりの幅をメタライズ層
７の外周側において0.1ｍｍを超える広いものとするこ
とによって、金属枠体２の上面に例えば金属から成る蓋
体３をシームウエルド法等により溶接した後、金属枠体
２および蓋体３によりメタライズ層７の外周部を内側に
引っ張る熱応力が印加されたとしても、その熱応力はメ
タライズ層７の外周側に形成された幅が0.1ｍｍを超え
るろう材８の溜まりによって良好に吸収分散され、メタ
ライズ層７が絶縁基体１から剥離するのを有効に防止す
ることができる。したがって、本発明の電子部品収納用
パッケージによれば、容器の気密封止は常に維持され、
それにより内部に収容する電子部品４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。

【００１７】なお、第一メタライズ層７ａの外周から第
二メタライズ層７ｂまでの幅が0.13ｍｍ未満では、メタ
ライズ層７の外周側で金属枠体２と第一メタライズ層７
ａとの間に形成されるろう材８の溜まりの幅を0.1ｍｍ
を超える広いものとすることができず、そのため、金属
枠体２に蓋体３をろう付けした後、金属枠体２および蓋
体３により印加されるメタライズ層７の外周部を内側に
引っ張る熱応力を良好に吸収分散することが困難となる
傾向にある。したがって、第一メタライズ層７ａの外周
から第二メタライズ層７ｂまでの幅は0.13ｍｍ以上であ
ることが好ましい。他方、メタライズ層７の内周側にお
いては、メタライズ層７を絶縁基体１から引き剥がすよ
うな応力が大きく印加されることはないので、この内周
側に形成されるろう材８の溜まりの幅は狭いものであっ
てもよい。そのため第一メタライズ層７ａの内周から第
二メタライズ層７ｂまでの幅は0.13ｍｍ未満でもかまわ
ないが、メタライズ層７と金属枠体２とを強固に接合す
るためには0.05ｍｍ以上あることが好ましい。

【００１８】さらに、第一メタライズ層７ａは、その厚
みが10μｍ未満であると第一メタライズ層７ａの絶縁基
体１への被着強度が弱いものとなる傾向にあり、他方、
その厚みが20μｍを超えると第一メタライズ層７ａの上
面に第二メタライズ層７ｂを強固に積層することが困難
となる傾向にある。したがって、第一メタライズ層７ａ
の厚みは、10〜20μｍの範囲であることが好ましい。ま
た、第二メタライズ層７ｂは、その厚みが10μｍ未満で
あると、金属枠体２と第一メタライズ層７ａとの間に十
分な厚みのろう材８の溜まりを形成することができなく
なり、他方、その厚みが50μｍを超えると、第二メタラ
イズ層７ｂ上面部の強度が弱いものとなり、金属枠体２
をメタライズ層７に強固にろう付けすることが困難とな
る傾向にある。したがって、第二メタライズ層７ｂの厚
みは、10〜50μｍの範囲であることが好ましい。また、
第二メタライズ層７ｂは、その幅が0.05ｍｍ未満では、
これを所定の安定した形状で形成することが困難となる
傾向にあり、他方、0.15ｍｍを超えると、金属枠体２と
第一メタライズ層７ａとの間に十分な幅のろう材８の溜
まりを形成することが困難となる傾向にある。したがっ
て、第二メタライズ層７ｂの幅は0.05〜0.15ｍｍの範囲
であることが好ましい。

【００１９】このようなメタライズ層７は、タングステ
ン等の金属粉末に適当なバインダー・溶剤を添加混合し
て得た金属ペーストを絶縁基体１となるセラミックグリ
ーンシート上に従来周知のスクリーン印刷法を採用して
第一メタライズ層７ａ用のパターンと第二メタライズ層
７ｂ用のパターンとの２回にわけて印刷塗布し、これら
を絶縁基体１となるセラミックグリーンシート積層体と
同時に焼成することによって絶縁基体１の上面に搭載部
１ａを取り囲むように所定の形状に被着される。

【００２０】なお、メタライズ層７の表面には、メタラ
イズ層７が酸化腐食するのを有効に防止するとともにメ
タライズ層７とろう材８との接合を良好なものとするた
めに、通常であれば、厚みが１〜10μｍ程度のニッケル
めっき層が従来周知の電解めっき法や無電解めっき法に
より順次被着されている。

【００２１】また、メタライズ層７に銀ろう等のろう材
８を介してろう付けされた金属枠体２は、例えば鉄−ニ
ッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から
成り、蓋体３を絶縁基体１に接合するための下地金属部
材として機能する。そして、金属枠体２上に蓋体３を載
置するとともに、例えば蓋体３が金属から成る場合であ
ればこれらをシームウエルド法により溶接することによ
って蓋体３が金属枠体２に接合される。このような金属
枠体２は、鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト
合金等から成る板材を所定の枠状に打ち抜くことによっ
て形成され、そして、金属枠体２をメタライズ層７の上
に例えば箔状のろう材を挟んで載置し、しかる後、ろう
材を加熱溶融させることによってメタライズ層７上にろ
う材８を介してろう付けされる。

【００２２】なお、金属枠体２は、打ち抜き加工により
一方の主面と内外側面との間の角部に通常であれば曲率
半径が５〜50μｍ程度の丸みが形成されるので、この丸
みの側がメタライズ層７と対向するようにろう付けする
と、この丸みによってろう材８の溜まりをさらに大きな
ものとすることが可能となる。したがって、金属枠体２
は、打ち抜き加工により形成される丸みの側がメタライ
ズ層７と対向するようにろう付けすることが好ましい。
また、金属枠体２およびろう材８の露出表面には、金属
枠体２やろう材８が酸化腐食するのを防止するために、
厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚みが
0.1〜3.0μｍ程度の金めっき層が、通常であればろう付
け後に、従来周知の電解めっき法や無電解めっき法によ
り順次被着されている。

【００２３】他方、蓋体３は、例えば鉄−ニッケル合金
や鉄−ニッケル−コバルト合金から成る厚みが0.1ｍｍ
程度の平板であり、鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル
−コバルト合金板を打ち抜き金型により所定の形状に製
作される。

【００２４】かくして、本発明の電子部品収納用パッケ
ージによれば、絶縁基体１の搭載部１a に電子部品４を
その各電極がメタライズ配線導体５に電気的に接続され
るようにして導電性接合材６を介して搭載固定した後、
絶縁基体１にろう付けされた金属枠体２に蓋体３をシー
ムウエルド法等により溶接し、内部に電子部品４を気密
に封止することによって気密信頼性に優れた電子装置を
提供することができる。

【００２５】なお、本発明は、上述の実施の形態例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
であれば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施形
態例では、金属枠体２をメタライズ層７の略中央部にろ
う付けしたが、図２に断面図で示すように、金属枠体２
をメタライズ層７の内周寄りに偏倚してろう付けするこ
とによってメタライズ層７の外周から金属枠体２までの
幅を広いものとし、これにより金属枠体２の側面とメタ
ライズ層７との間にもろう材８の溜まりを設け、金属枠
体２をメタライズ層７にさらに強固にろう付けするよう
にしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明の電子部品収納用パッケージによ
れば、第二メタライズ層が第一メタライズ層の内周寄り
に偏倚して設けられていることから、これらの上にろう
付けされた金属枠体と第一メタライズ層との間に形成さ
れるろう材の溜まりの幅をメタライズ層の外周側で広い
ものとすることができ、その結果、金属枠体に蓋体を接
合した後、金属枠体および蓋体により第一メタライズ層
の外周部を内側に引っ張るよう熱応力が印加されたとし
ても、その応力はメタライズ層の外周側に形成された幅
の広いろう材の溜まりで良好に吸収緩和され、その結
果、メタライズ層に剥離が発生するようなことはなく、
気密信頼性に優れた電子部品収納用パッケージを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形
態の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形
態の他の例を示す断面図である。

【図３】従来の電子部品収納用パッケージを示す断面図
である。

【符号の説明】

１・・・・絶縁基体 １ａ・・・搭載部 ２・・・・金属枠体 ３・・・・蓋体 ４・・・・電子部品 ７・・・・メタライズ層 ７a ・・・第一メタライズ層 ７b ・・・第二メタライズ層 ８・・・・ろう材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品が搭載される搭載部を有する絶
   縁基体の前記搭載部側の表面に、該搭載部を取り囲む枠
   状の第一メタライズ層と該第一メタライズ層上に部分的
   に盛り上がらせた第二メタライズ層とを被着させるとと
   もに、該第一および第二メタライズ層上に前記搭載部を
   取り囲む金属枠体をろう付けして成り、該金属枠体に蓋
   体が取着される電子部品収納用パッケージであって、前
   記第二メタライズ層が前記第一メタライズ層の内周寄り
   に偏倚して設けられていることを特徴とする電子部品収
   納用パッケージ。
2. 【請求項２】 前記第一メタライズ層の外周から前記第
   二メタライズ層の外周までの間隔が０．１３ｍｍ以上で
   あることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パ
   ッケージ。