(57)【要約】【課題】激しい振動を伴う稼動体に組み込まれた場合の装置に用いることができ、金属製リード端子とセラミック基体との取り付け部や、リード端子そのものに亀裂や破壊が発生するするのを防止できる金属製リード端子付きセラミックパッケージを提供する。【解決手段】セラミック基体１１の表面に金属製リード端子１２を有する金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０において、金属製リード端子１２のセラミック基体１１からの突出部の途中の幅方向側面に切り欠き部１８を有し、切り欠き部１８とセラミック基体１１との間の幅方向を把持する支持体２０の中点位置から切り欠き部１８の中点位置までの距離を０．２〜０．３５ｍｍ有すると共に、金属製リード端子１２が支持体２０の端面位置から屈曲を備えながら切り欠き部１８で厚さ方向に折り曲げられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基体の表面にリードフレームからなる金属製リード端子をろう付け接合して有する金属製リード端子付きセラミックパッケージにおいて、
前記金属製リード端子の前記セラミック基体からの突出部の途中の前記幅方向側面に切り欠き部を有し、該切り欠き部と前記セラミック基体との間の前記幅方向を把持する支持体の中点位置から前記切り欠き部の中点位置までの距離を０．２〜０．３５ｍｍ有すると共に、前記金属製リード端子が前記支持体の端面位置から屈曲を備えながら前記切り欠き部で前記厚さ方向に折り曲げられることを特徴とする金属製リード端子付きセラミックパッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の金属製リード端子付きセラミックパッケージにおいて、前記切り欠き部が平面視して半長円形、又は半楕円形に設けられていることを特徴とする金属製リード端子付きセラミックパッケージ。
【請求項３】
請求項１又はこれに従属する請求項２記載の金属製リード端子付きセラミックパッケージにおいて、前記切り欠き部が前記幅方向両側面に相対向して、又は前記幅方向両側面のいずれか一方に設けられていることを特徴とする金属製リード端子付きセラミックパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージに半導体素子等の電子部品を収納した後、パッケージに設けられた金属製リード端子を介して実装して装置に組み込んで用いる金属製リード端子付きセラミックパッケージに関し、より詳細には、装置を組み込んだ稼動体から発生する振動が大きくても金属製リード端子に生ずる振動を小さくできる金属製リード端子付きセラミックパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）用として半導体素子や、音叉型水晶等の電子部品を一度に収納させるための金属製リード端子付きセラミックパッケージには、セラミック基体の両面に電子部品を実装するためのキャビティ部を設ける場合がある。この金属製リード端子付きセラミックパッケージは、キャビティ部に半導体素子等を実装してキャビティ部を気密に封止した後、セラミック基体から突出させた金属製リード端子を折り曲げ、セラミック基体部を中空状態として金属製リード端子の先端部をボード基板等に取り付けて装置に組み込んでいる。そして、この金属製リード端子付きセラミックパッケージを取り付けた装置は、例えば、自動車や、飛行機等のような非常に激しい振動を伴うような稼動体に組み込まれて用いられる場合がある。
【０００３】
図５に示すように、上記の従来の金属製リード端子付きセラミックパッケージ５０は、四角形状のセラミック基体５１のいずれか一方の表面の相対向する２辺のそれぞれの周辺部に、リードフレームからなる板状の金属製リード端子５２の一方の先端部をフラット状態でろう付け接合している。そして、金属製リード端子付きセラミックパッケージ５０は、金属製リード端子５２のセラミック基体５１から中空に延設する突出部を支持体５３で把持して突出部に荷重をかけて押圧して略直角方向に折り曲げられた後に用いられている。しかしながら、金属製リード端子付きセラミックパッケージ５０は、金属製リード端子５２を支持体５３で把持して突出部に荷重をかけて折り曲げる際にセラミック基体５１との接合部に大きな歪みが生じて、接合部に亀裂を発生させたり、金属製リード端子５２がセラミック基体５１から剥がれるという問題を有している。従って、金属製リード端子付きセラミックパッケージ５０は、金属製リード端子５２の厚さを幅寸法より小さくすると共に、厚さをできるだけ薄くして折り曲げる際に接合部に歪みが生じないようにしている。
【０００４】
なお、金属製リード端子５２の厚さは、セラミック基体５１との接合部の応力にどのような影響を及ぼすかのシミュレーションを行ってみた。図６に示すように、その結果は、金属製リード端子５２の厚さが例えば、０．３ｍｍとするときの接合部にかかる応力を１００％としたときの相対値で示している。接合部にかかる応力は、金属製リード端子５２の厚さが厚くなればなるほど大きくなり、接合部に大きな歪みが出てくることが確認された。従って、金属製リード端子付きセラミックパッケージ５０は、厚さの厚い金属製リード端子５２を折り曲げようとすると反力が増大して金属製リード端子５２がセラミック基体１１から剥がれやすくなることが確認できる。
【０００５】
従来の金属製リード端子付きパッケージには、折り曲げ加工時に接合部にかかる歪みを緩和させて、クラックの発生を防止するために、基体の側面上端部からは金属製リード端子の下面に接して折り曲げ加工時に接合部にかかる歪みを受けて塑性変形するリブ片が突出しているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の金属製リード端子付きパッケージには、吊りリードに連接するダイパッドの高さばらつきを低減するために、吊りリードの途中部分に狭い幅の折り曲げ部を設けるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
更には、従来の金属製リード端子付きパッケージの製造方法には、ダイパッドに連接するダイパッド支持リードを剪断後に、このリードにカッティング代が接合部の外部に露出しないようにするために、ダイパッド支持リードのパッケージの外周に当たる部分の厚みが薄肉となるハーフカットラインを設け、これに沿って切断する製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１４００１号公報
【特許文献２】特開平８−２８８４４９号公報
【特許文献３】特開平５−１９０７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述したような従来の金属製リード端子付きセラミックパッケージは、次のような問題がある。
（１）従来の金属製リード端子付きセラミックパッケージは、金属製リード端子の厚さが例えば、０．３０ｍｍ以下と比較的薄くなっているので、これをボード基板等に取り付けて装置に組み込み、例えば、自動車や、飛行機等のような非常に激しい振動を伴うような稼動体に組み込まれた場合には、稼動体の振動によって、金属製リード端子が振動し、取り付け部や、金属製リード端子そのものに亀裂や、破壊が発生するという極めて致命的な問題を抱えている。
（２）特開２００２−３１４００１号公報に開示されているような、基体の側面上端部からは金属製リード端子の下面に接して折り曲げ加工時に接合部にかかる歪みを受けて塑性変形するリブ片を設けるパッケージは、リブ片をセラミック基体の側面上端部から設けるのが難しく、セラミック基体には採用することができないので、折り曲げる際にセラミック基体との接合部に大きな歪みが生じて、接合部に亀裂を発生させたり、金属製リード端子がセラミック基体から剥がれるという問題を解消させることができない。
（３）特開平８−２８８４４９号公報に開示されているような、吊りリードの途中部分に狭い幅の折り曲げ部を設けるパッケージは、折り曲げ加工時に吊りリードに変形や、反り等の不具合を発生させることなくダイパッドに高さ位置ばらつきを低減するものであり、インナーリードである金属製リード端子には狭い幅の折り曲げ部が設けられていない。また、このパッケージは、金属製リード端子が基体と接合されてなく、金属製リード端子に途中部分に狭い幅の折り曲げ部を設けなくても折り曲げ加工時には歪みの発生がなく、金属製リード端子そのものに亀裂や、破壊が発生するという問題がおこらないので、金属製リード端子に途中部分に狭い幅の折り曲げ部を設けるための発想の必要性がない。
（４）特開平５−１９０７４８号公報に開示されているような製造方法で作製されるダイパッド支持リードのパッケージの外周に当たる部分の厚みが薄肉となるハーフカットラインを設けるパッケージは、ダイパッド支持リードを剪断後に、このリードにカッティング代が接合部の外部に露出しないようにするためのものであり、折り曲げ加工が必要なアウターリードである金属製リード端子には設けられていない。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、非常に激しい振動を伴うような稼動体に組み込まれた場合の装置に用いることができ、金属製リード端子とセラミック基体との取り付け部や、金属製リード端子そのものに亀裂や、破壊が発生するするのを防止できる金属製リード端子付きセラミックパッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う本発明に係る金属製リード端子付きセラミックパッケージは、セラミック基体の表面にリードフレームからなる金属製リード端子をろう付け接合して有する金属製リード端子付きセラミックパッケージにおいて、金属製リード端子のセラミック基体からの突出部の途中の幅方向側面に切り欠き部を有し、切り欠き部とセラミック基体との間の幅方向を把持する支持体の中点位置から切り欠き部の中点位置までの距離を０．２〜０．３５ｍｍ有すると共に、金属製リード端子が支持体の端面位置から屈曲を備えながら切り欠き部で厚さ方向に折り曲げられる。
【００１０】
ここで、上記の金属製リード端子付きセラミックパッケージは、切り欠き部が平面視して半長円形、又は半楕円形に設けられているのがよい。
【００１１】
また、上記の金属製リード端子付きセラミックパッケージは、切り欠き部が幅方向両側面に相対向して、又は幅方向両側面のいずれか一方に設けられているのがよい。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明、又はこれに従属する発明の金属製リード端子付きセラミックパッケージは、金属製リード端子のセラミック基体からの突出部の途中の幅方向側面に切り欠き部を有し、切り欠き部とセラミック基体との間の幅方向を把持する支持体の中点位置から切り欠き部の中点位置までの距離を０．２〜０．３５ｍｍ有すると共に、金属製リード端子が支持体の端面位置から屈曲を備えながら切り欠き部で厚さ方向に折り曲げられるので、パッケージの金属製リード端子に設ける切り欠き部によって、金属製リード端子の厚さが厚くてもセラミック基体との取り付け部や、金属製リード端子そのものに亀裂や、破壊が発生するのを防止しながら、支持体と切り欠き部との適正な位置間隔によって支持体の端面位置から容易に屈曲を設けて折り曲げることができる。また、金属製リード端子付きセラミックパッケージは、金属製リード端子の厚さの厚いものを採用できるので、これをボード基板等に取り付けて装置に組み込み、例えば、自動車や、飛行機等のような非常に激しい振動を伴うような稼動体に組み込まれたとしても、稼動体の振動で金属製リード端子の振動を誘発させることなく、取り付け部や、金属製リード端子そのものに亀裂や、破壊が発生するのを防止することができる。
【００１３】
特に、本発明に従属する発明の金属製リード端子付きセラミックパッケージは、切り欠き部が平面視して半長円形、又は半楕円形に設けられているので、金属製リード端子の厚さが厚くても金属製リード端子の切り欠き部での折り曲げを容易にすることができると共に、金属製リード端子を折り曲げるときにセラミック基板との接合部にかかる歪みを小さくして接合部に発生しやすい亀裂や、金属製リード端子のセラミック基体からの剥がれを防止することができる。
【００１４】
また、特に、金属製リード端子付きセラミックパッケージは、切り欠き部が幅方向両側面に相対向して、又は幅方向両側面のいずれか一方に設けられているので、金属製リード端子の切り欠き部での折り曲げ位置を特定して設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る金属製リード端子付きセラミックパッケージの平面図、正面図である。
【図２】同金属製リード端子付きセラミックパッケージの金属製リード端子を折り曲げるときの説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同金属製リード端子付きセラミックパッケージの切り欠き部の拡大平面図である。
【図４】同金属製リード端子付きセラミックパッケージの支持体の中点位置から切り欠き部の中点位置までの距離による接合部の応力シミュレーション結果である。
【図５】従来の金属製リード端子付きセラミックパッケージの説明図である。
【図６】同金属製リード端子付きセラミックパッケージの金属製リード端子厚さによる接合部の応力シミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、四角形状のセラミック基体１１のいずれか一方の表面の相対向する２辺のそれぞれの周辺部に、リードフレームからなる板状の金属製リード端子１２の一方の先端部をフラット状態でろう付け接合している。セラミック基体１１には、その材料を特に限定するものではないが、絶縁性や、電気的特性に優れるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等からなるセラミックグリーンシートが用いられている。このセラミック基体１１には、金属製リード端子１２を銀銅ろう等のろう材１３で接合するために焼成前のセラミックグリーンシートにタングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属ペーストをスクリーン印刷で形成したメタライズ印刷膜を形成している。そして、複数枚のセラミックグリーンシートを積層した後、セラミックグリーンシートとメタライズ印刷膜は、還元性雰囲気中で同時焼成してセラミック基体１１にメタライズ膜からなるリード端子接合用パッド１４を形成している。
【００１７】
また、ＭＥＭＳ用として半導体素子や、音叉型水晶等の電子部品を一度に収納させるための金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０には、セラミック基体１１の両面のそれぞれに電子部品を実装するためのキャビティ部１５を設ける場合がある。このキャビティ部１５は、必要に応じて凹部を設けたセラミック基体１１の両面に上記と同様にして形成した窓枠状のメタライズ膜からなるシールリング接合用パッド１６の上面に窓枠状の金属製シールリング１７を上記と同様のろう材１３で接合することで形成されている。また、キャビティ部１５の底面には、図示しないが、必要に応じて電子部品を載置して電子部品と電気的に導通状態とするためのメタライズパターンが形成されている。この金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、金属製リード端子１２や、金属製シールリング１７をセラミック基体１１に加熱してろう付け接合させるために、金属製リード端子１２や、金属製シールリング１７に熱膨張係数がセラミック基体１１と近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等の金属を用いている。
【００１８】
上記の金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、通常、金属製リード端子１２が厚さ寸法ｔと、この厚さ寸法ｔより大きい幅寸法ｗ、すなわちｗ＞ｔとなっている。この金属製リード端子１２は、厚さ寸法ｔが、例えば、０．３０ｍｍ以下のような薄さになると、パッケージをボード基板等に取り付けて装置に組み込み、例えば、自動車や、飛行機等のような非常に激しい振動を伴うような稼動体に組み込まれた場合に、稼動体の振動によって、金属製リード端子１２が振動し、取り付け部や、金属製リード端子１２そのものに亀裂や、破壊が発生するという極めて致命的な問題が発生することとなる。また、この金属製リード端子１２は、厚さ寸法ｔが幅寸法ｗ以上、すなわちｔ≧ｗになると、後述する厚さ方向に折り曲げるときの抵抗が大きくなり金属製リード端子１２そのものに亀裂や、破壊が発生させるという問題を有している。
【００１９】
なお、金属製リード端子１２は、金属製シールリング１７上に接合される蓋体（図示せず）がズレた場合の接触を防止することが必要となるので、金属製シールリング１７の厚さより薄いことが必要となる。また、金属製リード端子１２は、この厚さ寸法ｔより大きい幅寸法ｗが隣接する金属製リード端子１２との定められたピッチ寸法（通常は１．２７ｍｍピッチ）による隣接間で絶縁間隔を確保することの必要性から、通常、０．５ｍｍ程度であるので、厚さ寸法ｔはこれより小さくすることが必要となる。従って、金属製リード端子１２の厚さ寸法ｔは、上限側を０．４５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００２０】
上記の金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、金属製リード端子１２がセラミック基体１１からの突出部の途中の幅方向側面に切り欠き部１８を有している。この切り欠き部１８は、金属製板材からエッチング加工や、打ち抜き加工等でリードフレームからなる金属製リード端子１２を形成するときに同時に形成することができる。なお、金属製リード端子１２は、定められたピッチ寸法で複数本が連結するようにタイバー１９で固定されている。また、金属製リード端子１２は、セラミック基体１１に接合し、折り曲げた後、タイバー１９を切断して除去することでそれぞれの金属製リード端子１２が電気的に独立状態となる。
【００２１】
図２に示すように、金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、切り欠き部１８とセラミック基体１１との間の金属製リード端子１２の幅方向を把持する支持体２０の中点位置から、切り欠き部１８の中点位置までの距離ａを０．２ｍｍ〜０．３５ｍｍ有している。しかも、この金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、金属製リード端子１２が支持体２０の端面位置から屈曲を備えながら切り欠き部１８で厚さ方向に折り曲げられるようになっている。上記の支持体２０は、金属製リード端子１２の折り曲げ装置の一部として帯状の板体として構成されており、セラミック基体１１の外側に水平に延設する金属製リード端子１２の幅方向の全体をセラミック基体１１の側面の近傍で上、下方向から把持して固定させるようになっている。そして、両面を支持体２０で把持された金属製リード端子１２は、把持したところを支持部として直角方向に荷重をかけて押圧され折り曲げられるようになっている。金属製リード端子１２は、この押圧によって、把持している支持体２０の端面位置から厚さ方向に屈曲を備えながら切り欠き部１８で折り曲げられるようになっている。
【００２２】
上記の支持体２０の中点位置から、切り欠き部１８の中点位置までの距離ａは、０．２ｍｍを下まわる、又は０．３５ｍｍを超える場合には、いずれも金属製リード端子１２を折り曲げるときにセラミック基板１１との接合部にかかる歪みが増加し、接合部に亀裂を発生させたり、金属製リード端子１２のセラミック基体１１からの剥がれを発生させることとなる。
【００２３】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、切り欠き部１８が平面視して半長円形の切り欠き部１８ａ、又は半楕円形の切り欠き部１８ｂに設けられているのがよい。この半長円形や、半楕円形の切り欠き部１８ａ、１８ｂは、金属製リード端子１２を折り曲げるときの撓み性を向上させて接合部の反力を抑えることができる。なお、半長円形、又は半楕円形の切り欠き部１８ａ、１８ｂの大きさは、長さが０．４ｍｍ、深さが０．１ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００２４】
金属製リード端子１２とセラミック基体１１との接合部にかかる応力は、支持体２０の中点位置から、金属製リード端子１２の切り欠き部１８の中点位置までの距離ａによってどのような影響を及ぼすかのシミュレーションを行ってみた。また、接合部にかかる応力は、切り欠き部１８の形状によって、どのような影響を及ぼすかのシミュレーションを行ってみた。
【００２５】
図４に示すように、上記のシミュレーションは、切り欠き部１８の形状として、長さが０．４ｍｍ、深さが０．１ｍｍの半長円形、又は半楕円形の切り欠き部１８ａ、１８ｂと、半径が０．１ｍｍの半円形の切り欠き部１８ｃで比較してみた。シミュレーションの結果は、金属製リード端子１２の厚さｔを０．３５ｍｍとして、金属製リード端子１２に切り欠き部１８を設けないときのセラミック基体１１接合部にかかる最大応力を１００％としたときの相対値で示している。切り欠き部１８を設けたときの接合部にかかる最大応力は、切り欠き部１８を設けないときに比べて低くなることが確認できる。また、切り欠き部１８の形状による接合部にかかる最大応力は、半長円形、又は半楕円形の切り欠き部１８ａ、１８ｂの場合が半円形の切り欠き部１８ｃの場合より低くなることが確認できる。更に、半長円形、又は半楕円形の切り欠き部１８ａ、１８ｂの場合の接合部にかかる最大応力は、支持体２０の中点位置から、金属製リード端子１２の切り欠き部１８ａ、１８ｂの中点位置までの距離ａが０．２〜０．３５ｍｍの間で最も低くなることが確認できる。
【００２６】
上記の金属製リード端子付きセラミックパッケージ１０は、金属製リード端子１２の切り欠き部１８が幅方向の両側面に相対向して、又は幅方向の両側面のいずれか一方に設けられているのがよい。切り欠き部１８が金属製リード端子１２の幅方向の両側面に相対向させて設けられない場合には、切り欠き部１８で金属製リード端子１２が折り曲げられる先端側の方向が一定とならなくなり、歩留の低下となっている。一方、切り欠き部１８が金属製リード端子１２の幅方向の両側面のいずれか一方に設けられる場合には、切り欠き部１８で金属製リード端子１２を容易に折り曲げることができる。また、金属製リード端子１２の幅寸法が狭い場合には、切り欠き部１８が金属製リード端子１２の幅方向の両側面のいずれか一方に設けられることで切り欠き部１８におけるリード折れを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の金属製リード端子付きセラミックパッケージは、振動を誘発させない金属製リード端子を介して実装させたＭＥＭＳ等の装置を激しい振動が発生する駆動体、例えば自動車や、飛行機等に用いることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０：金属製リード端子付きセラミックパッケージ、１１：セラミック基体、１２：金属製リード端子、１３：ろう材、１４：リード端子接合用パッド、１５：キャビティ部、１６：シールリング接合用パッド、１７：金属製シールリング、１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ：切り欠き部、１９：タイバー、２０：支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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