(57)【要約】【課題】動作時における発熱による変形を低減させること。【解決手段】電子素子収納用パッケージ１は、電子素子２が収納されるキャビティ部11ｅを含んでいる基体11と、基体11の下面の中央領域に配置された電極14と、キャビティ部11ｅを覆うように基体11の上面に接合される蓋体12と、基体11の下面のうち周囲領域に接合された枠状部材13とを含んでいる。基体11は、第１の熱膨張係数を有しており、蓋体12は、第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有しており、枠状部材13は、第１の熱膨張係数よりも大きい第３の熱膨張係数を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子が収納されるキャビティ部を含んでおり、第１の熱膨張係数を有する基体と、前記基体の下面の中央領域に設けられた電極と、
前記第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有しており、前記キャビティ部を封止するように前記基体の上面に接合される蓋体と、
前記基体の前記下面の周囲領域に接合されており、前記第１の熱膨張係数よりも大きい第３の熱膨張係数を有する枠状部材とを備えていることを特徴とする電子素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記枠状部材が、前記基体の前記下面に接している複数の凸部を有していることを特徴とする請求項１に記載の電子素子収納用パッケージ。
【請求項３】
平面視において、前記複数の凸部が平面的に配置されており、
前記枠状部材が、前記基体に対して前記複数の凸部によって位置決めされていることを特徴とする請求項２に記載の電子素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記枠状部材が、下方に延びた脚部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項１に記載された電子素子収納用パッケージと、
該電子素子収納用パッケージの前記に収容された電子素子とを備えていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば撮像装置等に用いられる電子素子収納用パッケージ等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば撮像装置等の電子装置に用いられるパッケージ（以下、電子素子収納用パッケージともいう）は、例えばセラミック材料から成る基体と、例えばガラス材料から成り基体に接合される蓋体とを含んでいる。また、電子素子収容用パッケージは、基体の下面の中央領域に配置された複数の電極をさらに含んでいる。電子装置において、例えば撮像素子等の電子素子は、基体上に実装されており、蓋体によって覆われている。電子装置は、複数の電極に付けられた半田等から成る複数の外部端子を含んでいる。電子装置は、複数の外部端子によって実装基板に固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-238888号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば電子装置の動作時において、電子素子収納用パッケージの基体および蓋体が、電子素子の発熱によって膨張する場合がある。この場合において、例えばセラミック材料から成る基体と例えばガラスから成る蓋体との熱膨張率の差によって、電子素子収納用パッケージが変形する可能性がある。電子素子収納用パッケージが変形すると、複数の外部端子による実装構造において欠陥が生じて、電子装置の動作特性に影響が生じる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの態様による電子素子収納用パッケージは、電子素子が収納されるキャビティ部を含んでいる基体と、基体の下面の中央領域に配置された電極と、キャビティ部を覆うように基体の上面に接合される蓋体と、基体の下面のうち周囲領域に接合された枠状部材とを含んでいる。基体は、第１の熱膨張係数を有しており、蓋体は、第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有しており、枠状部材は、第１の熱膨張係数よりも大きい第３の熱膨張係数を有している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一つの態様による電子素子収納用パッケージにおいて、基体が第１の熱膨張係数を有しており、基体の上面に接合される蓋体が第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数を有しており、基体の下面に接合された枠状部材が第１の熱膨張係数よりも大きい第３の熱膨張係数を有していることによって、本発明の一つの態様による電子素子収納用パッケージは、高さ方向における熱膨張係数のバランスの偏りが低減されており、例えば動作時において電子素子が発熱した場合にも、変形量が低減されており、実装構造における欠陥が低減されて動作特性が向上された電子装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態における電子装置を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示された電子装置において蓋体等を省略した構造を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示された電子装置において外部端子を省略した構造を示す下面図である。
【図３】（ａ）は図１に示された電子装置における基体等を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示された基体等の下面図である。
【図４】図１に示された電子装置における枠状部材を示す斜視図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は図１に示された電子装置における基体および枠状部材の構造を示す縦断面図である。
【図６】図４に示された枠状部材の他の構造例を示す斜視図である。
【図７】図２（ｂ）に示された構造の他の例を示す下面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態における電子装置について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１および図２に示されているように、本発明の実施形態における電子装置は、電子素子収納用パッケージ１と、電子素子収納用パッケージ１に実装された電子素子２とを含んでいる。また、電子装置は、電子素子収納用パッケージ１の下面に設けられた複数の外部端子３をさらに含んでいる。本実施形態における電子装置は、例えば撮像装置である。
【００１０】
電子素子収納用パッケージ１は、基体11と、基体11の上面に接合された蓋体12と、基体11の下面に接合された枠状部材13とを含んでいる。電子素子収納用パッケージ１は、基体11の下面の中央領域に配置された複数の電極14をさらに含んでいる。
【００１１】
基体11は、例えばセラミック材料から成り、その材料例は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等である。
【００１２】
基体11の熱膨張係数（以下、第１の熱膨張係数ともいう）は、基体11が例えば酸化アルミニウムから成る場合であれば約7.2×10−６／℃である。基体11が例えば窒化アルミニ
ウムから成る場合であれば、基体11の熱膨張係数は約4.6×10−６／℃である。
【００１３】
図３（ａ）に示されているように、基体11は、底基体部11ａと枠基体部11ｂとを含んでおり、基体11がセラミック材料から成る場合、底基体部11ａおよび枠基体部11ｂは、例えば焼成によって一体的に形成されているものである。また、基体11のキャビティ部11ｅは、底基体部11ａおよび枠基体部11ｂによって規定される空間のことである。
【００１４】
底基体部11ａは、平面視において矩形状を有する平板状の部分である。底基体部11ａの上面が電子素子２の搭載領域を有しており、搭載領域は、例えば底基体部11ａの上面の中央領域に位置している。
【００１５】
枠基体部11ｂは、例えば底基体部11ａの平面形状に対応した形状および寸法を有しており、底基体部11ａの搭載領域に対応した開口部を有している。枠基体部11ｂは、枠状部材13との位置決め用の複数の凹部11ｄを有しており、複数の凹部11ｄは、平面的に配置されている。
【００１６】
ここで“平面的に配置”とは、図３（ｂ）に示されているように、少なくとも３つ以上の凹部11ｄが仮想のｘｙ平面方向に二次元に配置されていることをいう。例示的には、複数の凹部11ｄは、底基体部11ａの下面の各辺に配置されている。図３（ｂ）に示された例においては、複数の凹部11ｄは、底基体部11ａの下面の中心部を基準に、仮想のｘ軸方向に2個および仮想のｙ軸方向に２個の合計４個設けられている。
【００１７】
複数の凹部11ｄのそれぞれは、底基体部11ａの下面の中心部を基準とする放射状の直線に沿って延びる形状を有している。複数の凹部11ｄのそれぞれは、例えば図示されている
ように直線形状を有している。
【００１８】
なお、“凹部”とは、枠基体部11ｂの下面から上面へ向かって凹んでいる部分であり、図示されているように下面視において枠基体部11ｂの下面の縁に接するように内壁が部分的に存在しないものに加えて、縁から離れて配置されており全周にわたって内壁が存在するものも含まれる。
【００１９】
基体11が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、まずアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはシリカ（ＳｉＯ２），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，溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約1,600℃の温度で焼成することに
より製作される。基体11が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、機械強度が高いために基体に反りが発生し難く、また適度な熱伝導率を持っているので、撮像素子から発生する熱を外部に放散し易い物となり、機械強度と熱伝導率またコストも手ごろな物となり好ましい。
【００２０】
蓋体12は、例えばガラス接合材または樹脂接着剤等の接合材によって基体11の上面に接合されており、電子素子２を覆っているとともに基体11のキャビティ部11ｅを封止している。接合材が樹脂接着剤である場合には、封止時に加わる熱を150℃程度以下に抑えるこ
とができるために、電子素子２が撮像素子である場合に撮像素子上に配置された有機物からなるカラーフィルタにダメージを与えず画像の質の向上が得られる。
【００２１】
電子装置が例えば撮像装置である場合には、蓋体12は、透光性を有する材料から成り、その材料例としては、ガラスまたは水晶等がある。蓋体12の基体の熱膨張係数（以下、第２の熱膨張係数ともいう）は、蓋体12がガラスから成る場合、約8.5×10−６／℃である
。蓋体12の基体が水晶から成る場合、蓋体12の基体の熱膨張係数は、約11×10−６／℃である。
【００２２】
蓋体12が水晶から成る場合には、撮像光学系中のローパスフィルターとして通常３枚使用される水晶中の１枚としての機能も同時に持たせることができるので、ローパスフィルターと蓋体12を合わせた構成から、蓋体としての品数を減らすことができるので、コスト低下や厚みを薄くできるので好ましい。
【００２３】
なお、蓋体12は、透光性を有する基体の表面に設けられた例えば誘電体多層膜等の光学膜を有するものであってもよい。光学膜の例としては、特定の波長領域の光（例えば赤外光等）を反射して遮断するものである。ここで、蓋体12が基体の表面に設けられた光学膜を有する場合、蓋体12の基体の熱膨張係数（すなわち第２の熱膨張係数）とは、光学膜を含む蓋体12全体の熱膨張係数のことをいう。
【００２４】
枠状部材13は、例えば樹脂接着剤またはろう材等の接合材によって基体11の下面に接合されている。枠状部材13は、基体11の下面のうち複数の電極14が配置されている中央領域を囲む周囲領域において接合されている。枠状部材13は、例えば金属材料から成り、基体11の複数の電極14に対応した開口部を有している。接合材が樹脂接着剤である場合には、封止時に加わる熱を150℃程度以下に抑えることができるために、基体11と枠状部材13の
熱膨張係数の違いによる基体11の反り変形が小さくなり、電子素子２が撮像素子である場合に画像の質の向上が得られる。
【００２５】
枠状部材13が金属材料から成る場合、その材料例は、ＳＵＳ410または50アロイ等であ
る。枠状部材13の熱膨張係数（以下、第３の熱膨張係数ともいう）は、枠状部材13がＳＵＳ410から成る場合、約11×10−６／℃である。また、枠状部材13が50アロイから成る場
合は、枠状部材13の熱膨張係数は、約9.8×10−６／℃である。
【００２６】
枠状部材13は、図２（ｂ）および図４に示されているように、基体11の複数の凹部11ｄに対応する複数の凸部13ａ１および13ａ２を有している。複数の凸部13ａ１および13ａ２は、エッチング、プレス加工等によって形成される。
【００２７】
図２（ｂ）に示された例において、矩形状の枠状部材13は、２つの辺において基体11に接合されており、他の２つの辺においては基体11に接合されていない。このように枠状部材13が部分的に基体11に接合されて部分的に接合されていない構造であれば、例えば枠状部材13が実装基板５に接合される場合に、実装基板５と電子素子収納用パッケージ１との熱膨張量の違いよる応力を枠状部材13において吸収することができる。なお、その場合には、枠状部材13の基体11に接合された辺と実装基板５に接合された辺とが異なる方がよい。
【００２８】
なお、図７に示されているように、図２（ｂ）に示された構造の他の例としては、矩形状の枠状部材13の全辺において基体11に接合されているものがある。このように、全辺において接合されていると、例えば電子素子収納用パッケージにねじれ等の変形が生じにくいものとし得る。
【００２９】
複数の凸部13ａ１および13ａ２のうち凸部13ａ１は、枠状部材13の開口部の基体11に重ならない辺に対応して設けられており、基体11に重なる位置まで開口部の内側に向かって平面方向に延びているとともに、基体11の下面に向かって垂直方向（すわなち、上方）に延びている。また、複数の凸部13ａ１および13ａ２のうち凸部13ａ２は、枠状部材13の開口部の基体11に重なる辺に対応して設けられており、基体11の下面に向かって垂直方向（すわなち、上方）に延びている。図５（ａ）および（ｂ）に示されているように、複数の凸部13ａ１および13ａ２は、基体11の下面に接するように設けられている。
【００３０】
本実施形態における電子素子収納用パッケージ１において、基体11が第１の熱膨張係数（例えば、基体11が酸化アルミニウムから成る場合であれば約7.2×10−６／℃）を有し
ており、基体11の上面に接合される蓋体12が第１の熱膨張係数よりも大きい第２の熱膨張係数（例えば、蓋体12が水晶から成る場合であれば約11×10−６／℃）を有しており、基体11の下面に接合された枠状部材13が第１の熱膨張係数よりも大きい第３の熱膨張係数（例えば、枠状部材13がＳＵＳ410から成る場合であれば約11×10−６／℃）を有している
。本実施形態における電子素子収納用パッケージ１は、このような構成を有していることによって、高さ方向における熱膨張係数のバランスの偏りが低減されており、例えば動作時において電子素子２が発熱した場合にも、変形量が低減されており、実装構造における欠陥が低減されて動作特性が向上された電子装置を実現することができる。
【００３１】
すなわち、仮に、電子素子収納用パッケージが基体よりも大きな熱膨張係数を有する枠状部材を含んでいない場合には、蓋体が基体に比べて熱膨張量が大きいために、電子素子収納用パッケージが反る等の変形が生じてしまう可能性があるが、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１が基体11よりも大きな熱膨張係数を有する枠状部材13を含んでいることによって、基体11の上面および下面に加わる力の差が低減されており、電子素子収納用パッケージが反る等の変形が生じてしまう可能性が低減されている。したがって、本実施形態における電子装置は、実装構造における欠陥が低減されて動作特性に関して向上されている。
【００３２】
また、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１において、平面視において、枠状部材
13の複数の凸部13ａ１および13ａ２が平面的に配置されており、枠状部材13が、基体11に対して複数の凸部13ａ１および13ａ２によって位置決めされている場合には、枠状部材13に対する基体11の平面位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１は、実装基板５に対する電子素子２の平面位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子２が撮像素子である場合には、電子素子（すなわち撮像素子）２の平面位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。
【００３３】
また、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１において、枠状部材13が、実装基板５に対する平面方向における位置決め手段（例えば、図２等に示された孔部13ｃ）を有している場合には、その位置決め手段（例えば孔部13ｃ）と実装基板５の位置決め手段（例えば、図１に示された凸部５ａ）とによって平面位置を決めるように電子装置を実装すれば、実装基板５に対する電子素子２の平面位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１は、実装基板５に対する電子素子２の平面位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子２が撮像素子である場合には、電子素子（すなわち撮像素子）２の平面位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。
【００３４】
また、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１において、枠状部材13が基体11の下面に接している凸部13ａ１および13ａ２を有していることによって、図５（ｂ）に示されているように、枠状部材13が接合材15によって基体11に接合される場合においても、接合材15の量の違いによる枠状部材13に対する基体11の高さ位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１は、実装基板５に対する電子素子２の高さ位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子２が撮像素子である場合には、電子素子（すなわち撮像素子）２の高さ位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。
【００３５】
なお、図６に示されているように、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１において、枠状部材13が下方に延びた脚部13ｂを有している場合には、その脚部13ｂの下端が実装基板５の上面に接するように電子装置を実装すれば、実装基板５に対する電子素子２の高さ位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１は、実装基板５に対する電子素子２の高さ位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子２が撮像素子である場合には、電子素子（すなわち撮像素子）２の高さ位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。
【００３６】
また、図１に示されているように、枠状部材13を接合材６によって実装基板５に接合しておくと、実装基板５と電子素子収納用パッケージ１との熱膨張係数の違いによる応力が接合材６にも分散されて、外部端子３に応力が集中して実装構造に欠陥が生じる可能性が低減される。
【符号の説明】
【００３７】
１  電子素子収納用パッケージ
11  基体
12  蓋体
13  枠状部材
14  電極
２  電子素子
３  外部端子
５  実装基板
【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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【図７】
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