(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品収納用基板およびこれを用いたパッケージを提供する。【解決手段】電子部品の搭載面１１を有する基板と、該基板上で搭載面１１を囲むように配置された堤部９とを備える。基板７および堤部９はセラミックスで一体化しており、堤部９は搭載面１１側の側面を内壁面９ｉとし、該内壁面９ｉと対向する反対側の側面を外壁面９ｏとし、内壁面９ｉと外壁面９ｏとを繋ぎ、基板７とは反対側の上部に位置する面を上面９ｕとしたときに、上面９ｕが、外壁面９ｏ側から内壁面９ｉ側に向けて下側に向けて傾斜しつつ、上向きに凸状を成す傾斜面９ｓを有している。【効果】堤部９の上面９ｕを傾斜させる構造にすることにより、堤部９の面積が平坦な場合よりも大きくなる。このため電子部品収納用基板１に蓋体５を接合するときに、接合材を塗布するための面積が広くなる。これにより堤部９の上面９ｕに蓋体５を設置したときのシール性を高めることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の搭載面を有する基板と、該基板上で前記搭載面を囲むように配置された堤部とを備えており、該堤部は、前記搭載面側の側面を内壁面とし、該内壁面と対向する反対側の側面を外壁面とし、前記内壁面と前記外壁面とを繋ぎ、前記基板とは反対側の上部に位置する面を上面としたときに、該上面が、前記外壁面側から前記内壁面側に向けて下側に向けて傾斜しつつ、上向きに凸状を成す傾斜面を有している、電子部品収納用基板。
【請求項２】
前記傾斜面が湾曲面を成している、請求項１に記載の電子部品収納用基板。
【請求項３】
前記堤部が、平面視したときに、対向して配置された２つの長辺壁部材と、前記長辺壁部材よりも長さの短い２つの短辺壁部材とを有する長方形状の枠構造を有しており、前記長辺壁部材は前記短辺壁部材よりも厚みが厚い、請求項１または２に記載の電子部品収納用基板。
【請求項４】
前記傾斜面は、前記長辺壁部材の方が前記短辺壁部材よりも傾斜角度が大きい、請求項３に記載の電子部品収納用基板。
【請求項５】
平面視で前記堤部は角部を有し、該角部の、前記堤部における前記外壁面側を外壁側角部、前記堤部における前記内壁面側を内壁面側角部としたときに、前記内壁面側角部の曲率半径が前記外壁側角部の曲率半径よりも大きい、請求項１乃至４のうちいずれかに記載の電子部品収納用基板。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の電子部品収納用基板の前記搭載面に電子部品が搭載されている、パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電子部品収納用基板およびこれを用いたパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの携帯電子機器の小型化および高性能化に伴い、これに用いる水晶発振素子を搭載したパッケージの小型化が急速に進んでいる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２１２６２２号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の電子部品収納用基板は、電子部品の搭載面を有する基板と、該基板上で前記搭載面を囲むように配置され、枠構造を成す堤部とを備え、前記基板および前記堤部はセラミックスで一体化しており、前記堤部は、前記搭載面側の側面を内壁面とし、該内壁面と対向する反対側の側面を外壁面とし、前記内壁面と前記外壁面とを繋ぎ、前記基板とは反対側の上部に位置する面を上面としたときに、該上面が、前記外壁面から前記内壁面に向けて下側に傾斜しつつ、上向きに凸を成す傾斜面を有している。
【０００５】
本開示のパッケージは、上記の電子部品収納用基板の前記搭載面に電子部品が搭載されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示のパッケージの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１のii−ii線断面図である。
【図３】図１のiii−iii線断面図である。
【図４】図３におけるＡ部の拡大図である。
【図５】本開示の電子部品収納用基板の他の態様を示す断面図であり、図２に示したii−ii線断面図の構造から堤部の厚みが異なる状態を示す断面図である。
【図６】本開示の電子部品収納用基板の他の態様を示す断面図であり、図２に示したii−ii線断面図の構造から堤部の内側の角部が湾曲した状態を示す断面図である。
【図７】実施形態の電子部品収納用基板の一製造工程を示す断面図である。
【図８】堤部の上面が平坦な形状を有する電子部品収納用基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態のパッケージは、電子部品収納用基板１と、電子部品３と、蓋体５とを有する。電子部品収納用基板１は基板７と堤部９とを有する。基板７は電子部品３の搭載面１１を有する。堤部９は基板７上で搭載面１１を囲むように配置されている。基板７および堤部９はセラミックスで一体化している。図１では描写を省略しているが、堤部９の上面には、蓋体５との接続用に金属層１５が設けられる。また、搭載面１１および基板７の内部には電子部品３との電気的な接続を行うための導体層１２が設けられる。堤部９の基板７とは反対の、上側の面である上面９ｕは傾斜している。以下、傾斜した上面９ｕのことを傾斜面９ｓという場合がある。傾斜面９ｓは外壁面９ｏ側から内壁面９ｉ側に向けて下側に向けて傾斜した構造を成している。また、この傾斜面９ｓは上向きに凸の形状を成している。
【０００８】
図４に傾斜面９ｓの部分を拡大して示している。この堤部９の上面９ｕは水平線Ｈに対して角度θ（以下で、この角θを傾斜角と呼ぶことがある）だけ下向きに傾斜した形状となっている。より具体的には、次のようになっている。堤部９の外壁面９ｏと上面９ｕとの交点を交点ｕ１とする。また、内壁面９ｉと上面９ｕとの交点を交点ｕ２とする。ｕ１とｕ２とを結ぶ直線を直線ｓとする。なお、この場合、搭載面１１からの高さを比較したときに、上記した交点ｕ２が交点ｕ１よりも低い位置にあるものとなる。
【０００９】
ここで、傾斜面９ｓが上向きに凸の形状ということについて説明する。傾斜面９ｓが上向きに凸の形状というのは、堤部９の上面９ｕが直線ｓよりも上側に膨らんでいる形状である言う。別の表現をすると、直線ｓと上面９ｕとの間に凸部９ｔが存在するということである。
【００１０】
堤部９の上面９ｕがこのように傾斜している構造では、堤部９の面積が平坦な場合よりも大きい。このため電子部品収納用基板１に蓋体５を接合するときに、接合材を塗布するための面積が広くなる。これにより堤部９の上面９ｕに蓋体５を設置したときのシール性を高めることができる。
【００１１】
傾斜面９ｓは、直線ｓが水平線Ｈに対して下に向かっていればよく、傾斜面９ｓ全体が、交点ｕ２よりも下になくてもよい。すなわち、傾斜面９ｓの途中に、高さが一番高い部分が存在してもよい。ただし、傾斜面９ｓ全体が、交点ｕ２よりも下なるように傾斜していれば、接合材を塗布するための面積が広くなり、シール性を高めることができる。
【００１２】
また、堤部９の上面９ｕが上向きに凸状を成す形状であると、上面９ｕが平坦である場合に比べて、堤部９の上端９ｕｕの体積が大きくなる。これにより堤部９の上端９ｕｕの強度が高くなる。これにより堤部９の厚みが薄くなっても欠け難くすることができる。
【００１３】
また、堤部９の上面９ｕ（傾斜面９ｓ）は上側に凸に湾曲しているのが良い。言い換えると、傾斜面９ｓは湾曲面となっているのが良い。傾斜面９ｓが湾曲面であると、堤部９の上面９ｕに蓋体５を設置したときに、蓋体５が傾斜面９ｓに沿って接着しやくなる。これによりシール性をさらに高めることができる。
【００１４】
また、堤部９の上面が上記のように傾斜している形状であると、蓋体５を堤部９の上端９ｕｕよりも低く設置することができる。蓋体５が堤部９の上端９ｕｕから上方へ出る部分の体積を小さくすることができる。これによりパッケージの低背化を図ることができる。堤部９の上面が傾斜した構造は、堤部９の平均厚みが０．０５〜０．１５ｍｍであり、シール性が損なわれやすい小型、薄型の電子部品収納用基板１に好適なものとなる。
【００１５】
また、この電子部品収納用基板１では、堤部９が４つの壁部材９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを有し、平面視したときに長方形状の枠構造を成す構造のものにも適用できる。堤部９は４つの壁部材９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄで繋がり、４つの角部９ｆａ、９ｆｂ、９ｆｃ、９ｆｄを有している。この場合、４つの壁部材９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄのうち、長さの長い壁部材（図１における壁部材９ｂ、９ｄ）を長辺壁部材９ｂ、９ｄとする。一方、長辺壁部材よりも長さの短い残りの２つの壁部材（壁部材９ａ、９ｃ）を短辺壁部材９ａ、９ｃとする。堤部９が上記のような構造である場合には、図５に示すように、長辺壁部材９ｂ、９ｄは、短辺壁部材９ａ、９ｃよりも厚みが厚い方が良い。図５では、長辺壁部材９ｂ、９ｄの厚みをｔ１、短辺壁部材９ａ、９ｃの厚みをｔ２とし、ｔ１＞ｔ２の関係を有するように表している。
【００１６】
通常、堤部９が枠構造である場合、長さの長い方の壁部材９ｂ、９ｄの方が、気密性が損なわれる箇所の発生する確率が高くなるが、長辺壁部材９ｂ、９ｄの厚みｔ１と短辺壁
部材９ａ、９ｃの厚みｔ２とがｔ１＞ｔ２の関係であると、気密性が損なわれやすい、長さの長い長辺壁部材９ｂ、９ｄと蓋体５との間の接合面積を大きくすることができ、気密性を高くすることができる。これにより電子部品収納用基板１に蓋体５を接合したときのシール性を高めることができる。
【００１７】
また、傾斜面９ｓは、長辺壁部材９ｂ、９ｄの方が短辺壁部材９ａ、９ｃよりも外壁面９ｏから内壁面９ｉに向けた傾斜角（θ）が大きい方が良い。長さの長い方の長辺壁部材９ｂ、９ｄにおける傾斜面９ｓの面積をより大きくすることにより堤部９の気密性が高まり、シール性をさらに高めることができる。
【００１８】
図６は、本開示の電子部品収納用基板の他の態様を示す断面図である。この図６は、図２に示したii−ii線断面図の構造から堤部９の内側の角部が湾曲した状態を示すものである。堤部９を構成する４つの角部９ｆａ、９ｆｂ、９ｆｃ、９ｆｄのうち、角部９ｆａを例にして説明する。図６において、外壁側の角部９ｆａｏに曲率半径ｒ０を示すために記した円は、実際の大きさのまま描くと、小さくなって、分かり難いので、やや誇張して描いている。ここで、角部９ｆａの外壁面９ｏ側を外壁側角部９ｆａｏ、内壁面９ｉ側を内壁面側角部９ｆａｉとする。堤部９を平面視したときに、内壁面側角部９ｆａｉの曲率半径ｒｉが外壁側角部９ｆａｏの曲率半径ｒｏよりも大きい方が良い。
【００１９】
堤部９の内壁面側角部９ｆａｉの曲率半径（ここでは、ｒｉ）を外壁側角部９ｆａｏの曲率半径ｒｏよりも大きくすると、内壁面側角部９ｆａｉから内壁面９ｉである辺部に至る部分の堤部９の厚みの変化が緩やかになり、外壁側角部９ｆａｏと内壁面側角部９ｆａｉとの間の幅（堤部９の厚み）が大きくなる。これにより角部９ｆａ付近においても接合材の塗布面積を大きくすることが可能となり、堤部９に蓋体５を接合したときのシール性をさらに高めることができる。また、蓋体５を接合する際に、荷重によって堤部９が変形するのを抑えることができる。
【００２０】
電子部品収納用基板１を構成する基板７および堤部９は、セラミックスで一体化されているのが良い。基板７および堤部９がセラミックスで一体化されていると、高熱伝導かつ高強度の電子部品収納用基板１を得ることができる。この場合、セラミックスとしては、アルミナを主成分とし、これにＳｉおよびＭｇなどの添加剤を含有するものが良い。
【００２１】
金属層１５は、金属粉末のペーストを堤部９となるセラミック製の成形体の表面に印刷し、同時焼結したメタライズ膜であるのが良い。電子部品３を実装するための導体層ならびに、基板７の内部に形成される導体層についても同様である。これは基板７および堤部９がセラミックス製であり、これに金属層１５として、上述のようなメタライズ膜を形成した場合には、金属層１５の内部あるいは堤部９と金属層１５との界面に形成されるボイドをより小さくすることが可能になるからである。これにより電子部品収納用基板１と蓋体５との間のシール性を向上させることができる。
【００２２】
金属層１５の材料としては、基板７および堤部９を構成するセラミックスがアルミナを主成分とするものであるときには、焼結温度に近い金属材料として、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）および銅（Ｃｕ）、あるいはこれらを複合化または合金化した金属材料が好適なものとなる。
【００２３】
こうした金属材料を用いると、基板７と堤部９とが一体的に焼結して形成されているため、堤部９の金属層１５と蓋体５との接合界面におけるシール性を高めることができる。
【００２４】
また、基板７と堤部９とは同じ材質であるのがよい。基板７と堤部９とが同じ材質であると、同時焼成される際に、基板７と堤部９との焼結速度が近いことから電子部品収納用
基板１の反り、変形を低減することができる。例えば、蓋体５を接合した際の変形を小さくすることが可能になり、変形により発生する応力をより小さくすることができる。ここで、同じ材質というのは、基板７および堤部９に含まれる主成分のセラミック成分が同じであるという意味である。この場合、主成分とは、基板７および堤部９に含まれるセラミック成分のうち最も多く含まれる成分のことである。
【００２５】
電子部品３としては、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子、水晶発振素子、ＣＣＤおよびＣＭＯＳなどの撮像素子などを挙げることができる。
【００２６】
次に、電子部品収納用基板１およびパッケージの製造方法について説明する。図７は、電子部品収納用基板１の製造工程を示す模式図である。
【００２７】
まず、図７（ａ）に示すように、基板７および堤部９を形成するためのシート状成形体２１を準備する。例えば、Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とし、これにＳｉＯ２粉末およびＭｇＯ粉末を所定量添加した混合粉末を用いる。
【００２８】
次に、この混合粉末に対して、有機バインダーを溶媒とともに添加してスラリーまたは混練物を調製した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法などの成形方法を用いることによりシート状成形体２１を得る。
【００２９】
次に、図７（ｂ）に示すように、基台２３ａの一方の面に突出部２３ｂを有する金型２３を用意し、この金型２３を用いてシート状成形体２１をプレス成形することにより成形体２７を作製する。この場合、金型２３として、突出部２３ｂの基台２３ａ付近にスロープ部２３ｃを形成したものを用いる。ここで、スロープ部２３ｃとは、突出部２３ａの表面が滑らかな状態だけではなく、突出部２３ａの側面の幅が変化する構造であれば、多少の段差を有していても良い。金型２７としてスロープ部２３ｃを設けた金型２３を用いることにより、堤部９の上面９ｕが傾斜した形状の成形体２７を形成することができる。また、突出部２３ａの形状、寸法を変化させることにより、堤部９の厚み、堤部９の上面９ｕの構造を変えることができる。
【００３０】
次に、図７（ｄ）に示すように、成形体２７に形成された堤部の上面に金属粉末ペーストの導体パターン２９を形成する。また、焼成後に搭載面１１となる領域に表面導体層となる導体パターンを形成する。金属粉末ペーストとしては、Ｍｏ粉末、Ｗ粉末およびこれらの混合粉末のうちのいずれかを用いるのが良い。
【００３１】
次に、作製した成形体２７を所定の温度条件で焼成することにより、電子部品収納用基板１を得ることができる。
【実施例】
【００３２】
Ａｌ２Ｏ３粉末９３質量％に対して、ＳｉＯ２粉末を５質量％、ＭｇＯ粉末を２質量％の割合で混合した後、さらに、有機バインダーとしてアクリル系バインダーを１９質量％、有機溶媒としてトルエンを混合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法にて平均厚みが４００μｍのグリーンシートを作製した。
【００３３】
次に、作製したグリーンシートに対し、金型を用いて、８０℃の温度で加熱プレスを行い、切断して、図７（ｃ）に示すような構造の成形体を作製した。成形体は堤部となる部分の全周囲の上面に傾斜面が形成されたものを作製した。導体パターンにはＭｏを主成分とする導体ペーストを適用した。
【００３４】
次に、還元雰囲気中、１４００℃、１時間の条件にて焼成を行った。焼成後の電子部品
収納用基板の金属層（メタライズ層）にはニッケル、金めっきを順に施した。
【００３５】
得られた電子部品収納用基板は、平面の面積が１ｍｍ×０．８ｍｍ、基板の厚みが０．０８ｍｍ、堤部の平均厚みが０．１〜０．１２ｍｍ、堤部の搭載面からの高さが０．１２ｍｍであった。試料Ｎｏ．１は、傾斜角度が角度１５°、図４におけるｕ１とｕ２との間の上面の中央が山形状になった形状とした。試料Ｎｏ．２はその上面が湾曲面になる形状とした。試料Ｎｏ．３は、上面の形状は試料Ｎｏ．２と同じとし、長辺壁部材の厚みが０．１２ｍｍ、短辺壁部材の厚みが０．１ｍｍとした。試料Ｎｏ．４は、試料Ｎｏ．２に対して、内壁面側角部の曲率半径が外壁面側角部の曲率半径の５倍であった。試料Ｎｏ．５の傾斜面の角度は試料Ｎｏ．１と同じにした。
【００３６】
次に、得られた電子部品収納用基板に対して蓋体を取り付けて、シール性を評価した。蓋体には、厚みが０．１ｍｍのコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）製の金属板を使用した。蓋体と金属層との間に接合材には銀ロウ（共晶Ａｇ−Ｃｕロウ）を用いた。蓋体の接合にはローラ式シーム溶接を採用した。シール性は、ヘリウムガスを用いた気密封止の試験（いわゆるヘリウムリーク試験）により評価した。シール性試験は、蓋体を接合した電子部品収容用基板（パッケージ）を用意し、最初に、Ｈｅ加圧下に置いた。次に、パッケージを真空容器中に置き、減圧にし、検出されたＨｅガス量からＨｅリーク性を求める方法を用いた。試料数は２０個とした。試料からＨｅが検出されたものを不良とした。
【００３７】
また、作製した電子部品収納用基板について落下試験を行った。落下試験は、１ｍの高さの位置から自然落下させる方法を採用した。試料数は２０個とした。堤部の上面付近に欠けまたはクラックの見られた試料を不良とした。比較例として、図８に示すように、堤部上面の傾斜面が凸形状ではなく平坦な形状となるものを作製し、同様の評価を行った。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１から明らかなように、堤部の上面を傾斜面とし、その傾斜面を凸状にした試料Ｎｏ．１〜５は、リーク性試験において不良が２０個中３個以下であった。また、落下試験においても不良数は２０個中２個以下であった。これに対し、堤部の上面を平坦な傾斜面とした試料Ｎｏ．５は、リーク性試験での不良が２０個中７個であった。また、落下試験における不良数が２０個中１５個であった。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・・・・・・・・・・・・・・電子部品収納用基板
３・・・・・・・・・・・・・・・・電子部品
５・・・・・・・・・・・・・・・・蓋体
７・・・・・・・・・・・・・・・・基板
９・・・・・・・・・・・・・・・・堤部
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ・・・・・・壁部材
９ｕ・・・・・・・・・・・・・・・上面
９ｕｕ・・・・・・・・・・・・・・上端
９ｓ・・・・・・・・・・・・・・・傾斜面
９ｆａ、９ｆｂ、９ｆｃ、９ｆｄ・・角部
１１・・・・・・・・・・・・・・・搭載面
【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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【図８】
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