JP3865243B2

JP3865243B2 - 電子部品用セラミックパッケージ及び電子装置

Info

Publication number: JP3865243B2
Application number: JP2003047378A
Authority: JP
Inventors: 純大西
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP2004259854A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を実装するための電子部品用セラミックパッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車には、各種制御用の電子装置が搭載されており、これらの電子装置の内、Ｇセンサ等の電子部品は、通常、セラミックス等からなるパッケージ内に収納されている。例えば、図６に示す従来の電子部品用セラミックパッケージ（以下、セラミックパッケージと略記する）１０１は、上面が開放された略箱形をなすセラミック材料からなるセラミックパッケージ本体（以下、本体と略記する）１０２と、その本体１０２の略箱形の内側（底面側）と外側（下面側）との間を接続する為に設けられた金属材料からなるビア１０３と、ビア１０３の露出部を含む本体１０２の内部表面に印刷された内部回路１０４と、ビア１０３の露出部を含む本体１０２の下面側表面に印刷及び表面処理によって形成された金属電極１０５と、本体１０２の開口形状に沿う枠状部材であって本体１０２の上面部にろう付けされた金属リング１０６とから構成されている。そして、このような構造を有するセラミックパッケージ１０１を用いて構成された回路装置１１０は、例えば、図７に示すように、本体１０２の底面上に回路チップ１１１が接着剤により接着され、回路チップ１１１と内部回路１０４とがワイヤボンディング１１２により接続されると共に、本体１０２の開口形状に沿って設けられた金属リング１０６に平板状の金属リッド１１３が溶接される。これにより、回路チップ１１１は、略箱形をなす本体１０２内部に密閉状に収納される。一方、金属電極１０５と他の部材（例えば、Ｐ板、コネクタターミナル等）とを電気的に接続する為のリード１１４は、ろう付け、又ははんだ付けにより金属電極１０５へ接合される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電子部品用セラミックパッケージ１０１において、金属電極１０５に対するリード１１４の接合をろう付けで行う場合、高温（例えば、５００〜８００℃）で接合を行う必要があるため、回路チップ１１１をセラミックパッケージ本体１０２に耐熱温度３００℃前後の接着剤により実装する前にリード１１４の接合を行わなければならない。そうすると、セラミックパッケージの製造取り数が大幅に減少する為コストアップにつながる。また、リード１１４が接合済みのセラミックパッケージ１０１に対して回路チップ１１１を搭載することになり、回路チップ１１１を搭載するための組み付け設備は、様々なリード形状に対応可能とするために特注設備とならざるを得ず、組み付け設備費が高くなると共に、組み付け工数が増大し、コストアップにつながるという問題がある。一方、はんだ付けでリード１１４の接合を行う場合は、回路装置１１０全体を樹脂モールドする場合に、はんだ付けされたリード１１４と金属電極１０５との接合部が樹脂成形圧や樹脂成形熱によって破壊される可能性があり、接合強度の面において信頼性が低いという問題がある。すなわち、樹脂成形温度が２６０℃程度であるのに対し、はんだの溶融温度はこれより低い２２０〜２５０℃程度であり、樹脂成形熱によって接合部のはんだが溶融し、さらに樹脂成形圧が加わるからである。
【０００４】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、電子回路等を組み込んだ後でもリード等を後溶接可能な金属電極を備えた電子部品用セラミックパッケージを提供することを解決すべき課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の電子部品用セラミックパッケージは、上面が開放された略箱形をなすセラミックパッケージ本体に、後抵抗溶接可能な金属電極がろう付けされていると共に、前記金属電極に、リードが抵抗溶接されていることを特徴とする。
従って、上面が開放された略箱形をなすセラミックパッケージ本体に、後抵抗溶接可能な金属電極がろう付けされ、強度に優れているので、セラミックパッケージに回路チップ等の電子部品を実装した後でも、金属電極にリードを抵抗溶接することができる。例えば、電子部品が実装された回路装置全体を樹脂モールドする場合にも、樹脂成形圧や樹脂成形熱によって接合部が破壊されることがない。そして、金属電極にリードが抵抗溶接されることによって、金属電極と他の部材（例えば、ガラスエポキシ系基板やコネクタターミナル等）に接続するためのリード間に強固な接合が達成される。
【０００６】
また、請求項２に記載の電子装置は、請求項１に記載の電子部品用セラミックパッケージに、前記電子部品が実装されると共に、前記セラミックパッケージ本体の上面に設けられた金属リングに金属リッドを溶接した回路装置が、樹脂モールドされていることを特徴とする。
従って、請求項１に記載の電子部品用セラミックパッケージに、電子部品が実装されると共に、セラミックパッケージ本体の上面に設けられた金属リングに金属リッドを溶接した回路装置が、樹脂成形圧や樹脂成形熱によって金属電極の接合部が破壊されることなく、樹脂モールドされている。
【０００７】
また、請求項３に記載の電子部品用セラミックパッケージは、前記電子部品が、Ｇセンサであることを特徴とする。
従って、セラミックパッケージ本体に、後抵抗溶接可能な金属電極がろう付けされているので、セラミックパッケージにＧセンサを実装した後でも、金属電極に、他の部材（例えば、ガラスエポキシ系基板やコネクタターミナル等）に接続するためのリードを抵抗溶接により強固に接合することができる。
【０００８】
また、請求項４に記載の電子装置は、前記電子部品が、Ｇセンサであることを特徴とする。
従って、セラミックパッケージ本体に、後抵抗溶接可能な金属電極がろう付けされているので、セラミックパッケージにＧセンサを実装した後でも、金属電極に、他の部材（例えば、ガラスエポキシ系基板やコネクタターミナル等）に接続するためのリードを抵抗溶接により強固に接合することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品用セラミックパッケージを具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
本実施形態の電子部品用セラミックパッケージ（以下、セラミックパッケージと略記する）１は、図１に示すように、セラミックパッケージ本体（以下、本体と略記する）２と、ビア３と、内部回路４と、金属電極５と、金属リング６とから構成されている。尚、図１（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図であり、（ｄ）は金属電極の配設位置を変更した例を示す側面図である。
【００１１】
本体２は、上面が開放された略箱形をなすセラミック材料（例えば、アルミナ）からなる部材であって、回路チップ等の電子部品が搭載される部材である。本体２は、例えば、複数のセラミックシートにそれぞれ配線パターンを印刷により形成し、これらのセラミックシートを積層して焼成することにより作製される。
【００１２】
ビア３は、金属材料からなり、本体２の略箱形の内側（底面側）と外側（下面側）との間を接続する為に設けられている。ビア３は、焼成前の本体２（すなわち、セラミックシート）に打ち込まれて本体２と共に焼成される。
【００１３】
内部回路４は、ビア３の露出部を含む本体２の略箱形の内側（上面側）表面に印刷によって形成されている。
【００１４】
金属電極５は、ビア３の露出部を含む本体２の下面側表面に、金属材料がろう付けされることにより形成されている。金属電極５をなす金属材料としては、例えば、鉄、ニッケル及びコバルトを主成分とする金属材料（コバールと称される）や、鉄及びニッケルを主成分とする金属材料等を用いることができ、表面にニッケルめっき、金めっき等の処理が施される。また、金属電極５のろう付けは、銀ろう等をろう材として用い、５００〜８００℃の温度で行われる。尚、本実施形態では、ビア３及び金属電極をそれぞれ４箇所に設けた例を示したが、これらは必要に応じて任意の数に設定される。
【００１５】
一方、図１（ｄ）は、金属電極５の配設位置を変更した変形例であり、本体２の側面に金属材料をろう付けすることにより金属電極５を設けている。
【００１６】
金属リング６は、本体２の開口形状に沿った枠状をなす金属材料からなる部材であって、本体２の上面部にろう付けされている。金属リング６は、本体２の開口部を覆うように設けられる金属リッド１３（後述する）を溶接するために設けられるものである。金属リング６及び上述したビア３は、金属電極５と同一の金属材料若しくは略等しい熱膨張係数を有する金属材料が好適に用いられる。尚、金属電極５のろう付け及び金属リング６のろう付けは、同一工程において行うことができるため、製造コストを抑えることが可能となる。
【００１７】
次に、上述した構成を有するセラミックパッケージ１に回路チップ等を搭載した回路装置１０の構成及び作製方法について、図２を参照しつつ説明する。尚、図２（ａ）は回路装置１０の上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は金属電極の配設位置を変更した例を示す側面図である。
【００１８】
まず、図１に示すセラミックパッケージ１に回路チップ１１を搭載する。すなわち、本体２の底面上に回路チップ１１を接着剤（耐熱温度３００℃前後）により接着し、続いて、回路チップ１１と内部回路４とをワイヤボンディング１２によりそれぞれ接続する。このとき、セラミックパッケージ１にはリード１４が接合されていないので、セラミックパッケージ１の外形に突起部分が無く、回路チップ搭載装置における扱いが極めて容易であり、一つの搭載装置で他種類の回路チップの組付けに対応可能である。
【００１９】
次に、本体２上面に設けられた金属リング６に、平面視矩形状の平板形状をなす金属リッド１３を溶接し、本体２の上面開放部分を覆う。これにより、回路チップ１１は、略箱形をなす本体２内部に密閉状に収納される。
【００２０】
次に、各金属電極５と他の部材（例えば、ガラスエポキシ系基板、コネクタターミナル等）とを電気的に接続する為のリード１４を、抵抗溶接により金属電極５へ接合する。より詳細には、図３に示すように、各金属電極５の一部に溶接用の電極アースを設けておき、リード１４を金属電極５に当接させ且つ機械的圧力を加えた状態で電極＋より電流を流し、電流を通じて発生する熱によって、リード１４を金属電極５へ溶接接合する。そして、リード４の抵抗溶接を、４箇所の金属電極５のそれぞれについて一箇所ずつ行う。このとき、金属電極５にアースが設けられているため、ビア３を介して回路チップ１１に電流が流れることがないので、回路チップ１１の内部回路が溶接時の電流、電圧によって破壊されることが確実に防止される。
【００２１】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、セラミックパッケージ本体２に後溶接可能な金属電極５を設けたので、セラミックパッケージ１に回路チップ１１等の電子部品を実装した後でも、金属電極５に、他の部材（例えば、ガラスエポキシ系基板やコネクタターミナル等）に接続するためのリード１４を溶接により強固に接合することができる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、金属電極５がセラミックパッケージ本体２にろう付けされ、強度に優れているので、金属電極５にリード等を後溶接することができる。
【００２３】
次に、セラミックパッケージ１にＧセンサを搭載した回路装置１０を筐体へ組付けたＧセンサ装置の各実施例について説明する。
【００２４】
図４に示す第一の実施例は、セラミックパッケージ１の金属電極５に溶接されたリード１４をコネクタターミナルと接合し、Ｇセンサが実装された回路装置１０全体を樹脂材料により一体モールド成形したものである。金属電極５は、本体２にろう付けにより接合されているので、樹脂成形圧や樹脂成形熱によって接合部が破壊されることなく、回路装置１０を樹脂モールドすることができる。尚、コネクタターミナルの仕様によっては、リード１４とコネクタターミナルとを一体化することも可能である。
【００２５】
図５に示す第二の実施例は、セラミックパッケージ１の金属電極５に溶接されたリード１４をＰ板（ガラスエポキシ系基板）搭載用のフレームとして使用し、リード１４をＰ板にフロー又はリフローはんだにて実装したものである。また、Ｇセンサが実装された回路装置１０を搭載したＰ板は、筐体の内部空間に収納されると共に、ターミナルコネクタによるクリンチ及びはんだ付けにより筐体に固定される。尚、図５（ａ）は、回路装置１０を水平実装（回路装置１０をＰ板に平行に実装）した実施例を示しており、（ｂ）はリード１４の形状を変更することにより、回路装置１０を縦実装（回路装置１０をＰ板に鉛直に実装）した実施例を示している。
【００２６】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【００２７】
例えば、金属電極５の金属材料、及び金属電極５のろう付けに用いるろう材は、上述したものに限られず、目的、用途等に応じて公知の材料を適宜選択して用いることが可能である。
【００２８】
また、前記各実施例ではＧセンサ装置に本発明を適用した例を示したが、これには限られず、セラミックパッケージを使用した電子装置一般に広く適用可能であることは云うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の電子部品用セラミックパッケージによれば、上面が開放された略箱形をなすセラミックパッケージ本体に、後抵抗溶接可能な金属電極がろう付けされ、強度に優れているので、セラミックパッケージに回路チップ等の電子部品を実装した後でも、金属電極にリードを抵抗溶接することができる。例えば、電子部品が実装された回路装置全体を樹脂モールドする場合にも、樹脂成形圧や樹脂成形熱によって接合部が破壊されることがない。そして、金属電極にリードが抵抗溶接されることによって、金属電極と他の部材（例えば、ガラスエポキシ系基板やコネクタターミナル等）に接続するためのリード間に強固な接合が達成される。
また、本発明の電子装置によれば、本発明の電子部品用セラミックパッケージに、電子部品が実装されると共に、セラミックパッケージ本体の上面に設けられた金属リングに金属リッドを溶接した回路装置が、樹脂成形圧や樹脂成形熱によって金属電極の接合部が破壊されることなく、樹脂モールドされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における電子部品用セラミックパッケージの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は金属電極の配設位置を変更した例を示す側面図である。
【図２】本実施形態のセラミックパッケージを用いた回路装置の一例の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は金属電極の配設位置を変更した例を示す側面図である。
【図３】抵抗溶接によりリードを金属電極へ接合する工程を説明するための説明図である。
【図４】本発明をＧセンサ装置に適用した第一の実施例の概略構成を示す側面図である。
【図５】本発明をＧセンサ装置に適用した第二の実施例の概略構成を示す側面図であり、（ａ）は回路装置を水平実装した例を、（ｂ）は縦実装した例をそれぞれ示している。
【図６】従来技術におけるセラミックパッケージの構成を示す側面図である。
【図７】従来技術におけるセラミックパッケージを用いた回路装置の一例の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１…電子部品用セラミックパッケージ、２…セラミックパッケージ本体、５…金属電極。

Claims

電子部品を実装するためのセラミックパッケージであって、
上面が開放された略箱形をなすセラミックパッケージ本体に、後抵抗溶接可能な金属電極がろう付けされていると共に、前記金属電極に、リードが抵抗溶接されていることを特徴とする電子部品用セラミックパッケージ。
請求項１に記載の電子部品用セラミックパッケージに、前記電子部品が実装されると共に、前記セラミックパッケージ本体の上面に設けられた金属リングに金属リッドを溶接した回路装置が、樹脂モールドされていることを特徴とする電子装置。
前記電子部品は、Ｇセンサであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品用セラミックパッケージ。
前記電子部品は、Ｇセンサであることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。