JP6010423B2 - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を収納する電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関する。

携帯電話およびコンピュータ等の電子機器において、小型の電子装置が広く使用されている。電子装置は、例えば水晶振動子または赤外線センサ素子等の電子部品をセラミック等の絶縁材料で作製された電子部品収納用パッケージに収容したものである（例えば特許文献１を参照）。

電子装置に用いられる電子部品収納用パッケージは、例えば、配線基板とシリコン（Ｓｉ）製の蓋とを含んでいる。蓋は配線基板上に搭載される電子部品を覆って封止するためのものであり、配線基板と蓋とは接合部材によって接合されている。

特開2005−5963号公報

しかしながら、電子部品収納用パッケージの小型化等によって、配線基板と蓋との接合領域の面積が小さくなってきていることから、配線基板と蓋との接合強度が低下している。配線基板と蓋との接合強度が低下することによって、配線基板と蓋との間の接合部材にクラックが生じたり、配線基板と蓋とが剥離したりする可能性があった。

配線基板と蓋との間の接合部材にクラックが生じたり、配線基板と蓋とが剥離したりすると、配線基板と蓋とで囲まれており電子部品を封止するための封止空間の気密性が損なわれるという問題があった。

本発明の一つの態様による電子部品収納用パッケージは、配線基板と、配線基板上に設けられた蓋と、配線基板の側面から蓋の側面に渡って設けられた補強部材とを有している。蓋は、配線基板上に設けられる電子部品を封止するように設けられている。補強部材は、主成分としてガラスを含んでおり、さらに配線基板に含まれている材料と蓋に含まれているＳｉとを含んでいる。補強部材が蓋の上面および配線基板の下面まで一体的に設けられている。縦断面視において、蓋の上面に設けられた補強部材と配線基板の下面に設けられた補強部材とが対向している。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージに搭載された電子部品とを有している。

本発明の一つの態様による電子部品収納用パッケージは、配線基板の側面から蓋の側面に渡って設けられた補強部材を有することから、配線基板と蓋との境界における側面において、配線基板の側面と蓋の側面とが、配線基板に含まれている材料と蓋に含まれている材料とを含むガラスからなる補強部材によって接合されている。また、補強部材が蓋の上面および配線基板の下面まで一体的に設けられ、補強部材が蓋と配線基板とを上下から挟んだ構造となっている。したがって、配線基板と蓋との接合強度を向上でき、配線基板と蓋との境界を起点としたクラックが生じたり、配線基板と蓋とが剥離する可能性を低減できる。

本発明の他の態様による電子装置は、電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パ
ッケージに搭載された電子部品とを有していることから、蓋と電子部品収納用パッケージとの接合強度が高く、長期信頼性に優れたものとできる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態における電子装置を示す縦断面図であり、（ｂ）はＡ部の拡大断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態における電子装置を示す縦断面図であり、（ｂ）はＡ部の拡大断面図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について添付の図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における電子装置は、電子部品収納用パッケージ１と、電子部品収納用パッケージ１の配線基板10上に搭載された電子部品２とを有している。

本実施形態における電子部品収納用パッケージ１は、配線基板10と、配線基板10に接合部材11によって接合された蓋12と、配線基板10の側面から蓋12の側面に渡って設けられた補強部材13とを有している。

第１の実施形態における配線基板10は、図１に示された例のように、絶縁基体100と、
絶縁基体100の上面および内部に設けられた配線導体101と、絶縁基体100の表面に設けら
れた接続電極102と、絶縁基体100の下面に設けられた端子電極103とを有している。なお
、図１において、電子装置は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられており、以下便宜的に「上方向」とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。

絶縁基体100は、中央部に電子部品２の搭載領域を含む凹部1001を有しており、凹部1001は側壁部1002によって囲まれている。凹部1001の底面1003には、電子部品２を接合する
とともに、電子部品２と配線導体101とを電気的に接続するための接続電極102が設けられている。また、絶縁基体100は平面視において矩形の形状を有している。絶縁基体100は、電子部品２を支持するための支持体として機能し、凹部1001の底面1003の搭載領域上に電子部品２が低融点ろう材または導電性樹脂等の接合剤を介して接着され固定される。

絶縁基体100の材料は、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），
窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体もしくはガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスである。

絶縁基体100が、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、アルミナ（Ａ
ｌ_２Ｏ_３），シリカ（ＳｉＯ_２），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および溶媒等を添加混合して泥漿状とする。このような泥漿状の原料をドクターブレード法またはカレンダーロール法等を採用してシート状に成形してセラミックグリーンシートを得る。その後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工またはプレス加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層して積層体とし、積層体を高温（約1500〜1800℃）で焼成することによって製作される。

絶縁基体100が複数のセラミックグリーンシートを積層して作製されている場合には、
凹部1001は、例えば開口部となる貫通孔を設けたセラミックグリーンシートと凹部1001の底部となるセラミックグリーンシートとを積層し、焼成することによって形成する。また、凹部1001が単層または多層のセラミックグリーンシートにプレス加工によって形成され
ていてもよい。

接合部材11は、例えば金（Ａｕ），銀（Ａｇ），亜鉛（Ｚｎ），錫（Ｓｎ），銅（Ｃｕ）およびこれらの合金を主成分とする金属から成り、金属層12と蓋12とを接合するためのものである。接合部材11は、平面視において凹部1001を囲むように配線基板10の側壁部1002の上面に設けられている。このような接合部材11は、シート状またはペースト状の状態で、絶縁基体100上に配置され、接合部材11上に蓋12が配置される。その後、接合部材11
が加熱されることによって、蓋12と金属層12とが接合される。

蓋12は、電子部品２を蓋12と配線基板10とで囲まれた空間内に封止するためのものである。蓋12は、凹部1001を封止するように配線基板10上に配置されている。蓋12の材料は、金属またはセラミックス等を用いることができる。例えば、電子部品２が赤外線センサである場合には、蓋12は赤外線を透過する材料であればよく、シリコン（Ｓｉ）を含む材料を用いることができる。

また、このような蓋12はその外周側で、ろう材またははんだ等の接合部材11を介して絶縁基体100と接合されている。接合部材11を介して絶縁基体100と蓋12とを接合することによって、絶縁基体100と蓋12との間を封止できる。接合部材11は、金（Ａｕ），銀（Ａｇ
），亜鉛（Ｚｎ），すず（Ｓｎ），銅（Ｃｕ）およびこれらの合金を主成分とする金属またはガラス材料を用いることができる。

補強部材13は、配線基板10の側面から蓋12の側面にわたって設けられている。本実施形態において、補強部材13は、配線基板10の側面、接合部材11の側面および蓋12の側面に設けられている。補強部材13の材料は、主成分として配線基板10に含まれている材料と蓋12に含まれている材料とを含むガラスである。

補強部材13に含まれるガラスとしては、例えばＳｉＯ_２系、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）のガラスを用いることができる。

補強部材13は、配線基板10に含まれている材料を含むことから、配線基板10に強固に接合されている。また、補強部材13は、蓋12に含まれている材料を含むことから、蓋12に強固に接合されている。したがって、補強部材13によっても配線基板10と蓋12とが接合されているので、配線基板10と蓋12との接合強度を向上できる。

配線基板10の側面と蓋12の側面との間において段差または溝が生じたとしても、補強部材13が段差または溝を覆っているので、電子部品収納用パッケージ１の側面において、クラックの起点となる段差または溝が低減されるので、配線基板10と蓋12との間においてクラックが生じることが低減される。

配線導体101は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（
Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。このような配線導体101は
、上記の金属粉末メタライズを含んだ導体ペーストを、絶縁基体100用のセラミックグリ
ーンシートにスクリーン印刷法等によって所定形状に印刷して、絶縁基体100用のセラミ
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100に形成される。

このような導体ペーストは、上記金属粉末に適当な有機溶剤および有機バインダーを加え、必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミル，プラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することで適度な粘度に調整して作製する。また、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼成後の絶縁基体100との接合強度
を高めたりするためにガラスまたはセラミックスの粉末を添加してもよい。

配線導体101は、接続電極102と端子電極103とを電気的に接続するためのものである。
配線導体101は、接続電極102と端子電極103とに接合されて設けられている。配線導体101は例えば絶縁基体100を貫通する貫通導体として設けられている。

接続電極102は、図１に示された例のように、断面視において凹部1001の隣り合う２つ
の隅部にそれぞれ設けられている。この接続電極102は、電子部品２の電極を接続するた
めの接続導体として機能する。電子部品２は、例えば外形が四角形状で、主面の隅部に接続用の一対の電極が形成されている。なお、接続電極102は、搭載される電子部品２の数
または電子部品２の電極の配置に応じて位置または形状を変えて設ければよい。

端子電極103は外部の電気回路基板に接続するためのものであり、絶縁基体100の凹部1001が設けられた第１主面と対向する第２主面に、接続電極102に電気的に接続されて設け
られている。

なお、配線導体101、接続電極102および端子電極103の露出する表面には、電解めっき
法または無電解めっき法等のめっき法によって、めっき層が被着されている。めっき層は、ニッケルおよび金等の耐蝕性または接続部材等との接続性に優れる金属からなるものであり、例えば、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっ
き層とが順次被着される。これによって、金属層12、配線導体101、接続電極102および端子電極103が腐食することを効果的に抑制できる。また、接続電極102と接続部材との接合および端子電極103と外部電気回路基板の配線との接続を強固にできる。

電子部品２の各電極と接続電極102とは、導電性接着剤等の接合材によって接合されて
電気的に接続される。すなわち、電子部品２の主面の隅部に形成された電極が接続電極102に対向するように電子部品２を配置して、あらかじめ接続電極102に被着させておいた接合材を加熱して硬化させれば、電子部品２の電極と接続電極102とが接合される。

電子部品２は、凹部1001内に収納された後、配線基板10と蓋12とを接合することによって、凹部1001と蓋12とに囲まれた空間内に封止される。

電子部品２は、凹部1001に収容され、配線基板10の凹部1001と蓋12によって封止されることによって、電子装置を作製できる。

本実施形態における電子部品収納用パッケージは、配線基板10と、配線基板10上に設けられる電子部品２を封止するように、配線基板10上に設けられた蓋12と、配線基板10の側面から蓋12の側面に渡って設けられた補強部材13とを有しており、補強部材13は、主成分としてガラスを含んでおり、さらに配線基板10に含まれている材料と蓋12に含まれているＳｉとを含んでいることから、配線基板10と蓋12との境界における接合強度を向上でき、配線基板10と蓋12との境界を起点としたクラックが生じる可能性を低減できる。

また、凹部1001と蓋12とで囲まれた空間と電子部品収納用パッケージ１の外部空間との間において、接合部材11に複数のボイドが生じた場合であっても、接合部材11の側面が補強部材13によって覆われているので、ボイドと電子部品収納用パッケージ１の外部空間とがつながることを低減できる。

また、本実施形態の電子部品収納用パッケージ１において、補強部材13が、蓋12の上面まで一体的に設けられていることから、蓋体12に対して上方に引っ張るような応力が加わったとしても、蓋体12の上面に位置する補強部材13に引っかかるので、蓋体13が配線基板
10から上方に剥がれる可能性を低減できる。

本実施形態における電子装置は、電子部品収納用パッケージ１と、電子部品収納用パッケージ１に搭載された電子部品２とを有していることから、蓋12と電子部品収納用パッケージ１との接合強度が高く、長期信頼性に優れたものとできる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による電子装置について、図２を参照しつつ説明する。

本実施形態における電子部品収納用パッケージ１において、上記した第１の実施形態の電子部品収納用パッケージ１と異なる点は、図２に示された例のように、補強部材13が蓋12の上面および配線基板10の下面まで一体的に設けられており、縦断面視において、蓋12の上面に設けられた補強部材13と配線基板10の下面に設けられた補強部材13とが対向している点である。

このように、補強部材13が蓋12の上面および配線基板10の下面まで一体的に設けられていると、補強部材13が蓋12と配線基板10とを上下から挟んだ構造となるので、蓋12と配線基板10との上下方向における剥離をより有効に低減できる。

なお、本発明は上述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であれば種々の変更は可能である。例えば、補強部材13は、平面視において配線基板の側面および蓋の側面の全周に渡って設けられていてもよい。

また、平面視において電子部品収納用パッケージが縦横の長さの異なる矩形状である場合には、電子部品収納用パッケージの長辺が補強部材13を含んでいてもよい。

１・・・電子部品収納用パッケージ
10・・・配線基板
100・・・絶縁基体
1001・・・凹部
1002・・・側壁部
1003・・・底面
101・・・配線導体
102・・・接続電極
103・・・端子電極
11・・・接合部材
12・・・蓋
13・・・補強部材
２・・・電子部品

Claims (3)

1. 配線基板と、
   前記配線基板上に設けられる電子部品を封止するように、前記配線基板上に設けられた蓋と、
   前記配線基板の側面から前記蓋の側面に渡って設けられた補強部材とを備えており、
   前記補強部材は、主成分としてガラスを含んでおり、さらに前記配線基板に含まれている材料と前記蓋に含まれているＳｉとを含んでおり、
   前記補強部材が前記蓋の上面および前記配線基板の下面まで一体的に設けられており、縦断面視において、前記蓋の上面に設けられた補強部材と前記配線基板の下面に設けられた補強部材とが対向していることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
2. 前記補強部材が、前記蓋の上面まで一体的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品収納用パッケージ。
3. 請求項１に記載の電子部品収納用パッケージと、
   該電子部品収納用パッケージの前記配線基板上に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。

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