(57)【要約】【課題】  電極板およびリード端子の接続信頼性を向上させた素子収納用パッケージを提供することである。【解決手段】  素子収納用パッケージは、基板と、前記基板上に互いに距離を空けて配置された、一方に素子を実装する実装領域を有する一対の電極板と、前記一対の電極板を取り囲んで前記基板上に配置された、貫通部を有する枠体と、前記貫通部に挿通されて前記枠体の内側および外側に延在した、前記枠体の内側に位置して前記電極板側に屈曲した屈曲部を有するリード端子とを備え、前記電極板は貫通孔を有しており、前記リード端子の前記屈曲部は、導電性接合部材を介して前記貫通孔の内面に接合されている。【選択図】  図７
2015084354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に互いに距離を空けて配置された、一方に素子を実装する実装領域を有する一対の電極板と、前記一対の電極板を取り囲んで前記基板上に配置された、貫通部を有する枠体と、前記貫通部に挿通されて前記枠体の内側および外側に延在した、前記枠体の内側に位置して前記電極板側に屈曲した屈曲部を有するリード端子とを備え、
前記電極板は貫通孔を有しており、
前記リード端子の前記屈曲部は、導電性接合部材を介して前記貫通孔の内面に接合されている素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記電極板は、前記リード端子に重なる外周において、前記枠体側に突出する突出部を有している請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記基板および前記一対の電極板の間に絶縁基板が配置されており、
前記絶縁基板の外周は前記一対の電極板の外周の外側に位置しており、
前記絶縁基板は、前記突出部に沿った領域にメタライズ層が形成されている請求項２に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の素子収納用パッケージと、
前記一対の電極端子のいずれに配置された素子とを備えたことを特徴とする実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子収納用パッケージおよびこれを備えた実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子収納用パッケージとしては、基板と、素子を実装する実装領域を有する電極板と、電極板を取り囲んで基板上に配置された、貫通部を有する枠体と、貫通部に挿通されて枠体の内側および外側に延在した、枠体の内側に位置して電極板側に屈曲した屈曲部を有するリード端子とを備えている（例えば、特許文献１参照）。このリード端子は、導電性接合部材を介して電極板に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４６５３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような素子収納用パッケージでは、素子が駆動すると熱が発生し、この熱が電極板およびリード端子に伝達し、この熱による温度変化によって電極板およびリード端子が熱膨張および熱収縮する。ここで、電極板の熱膨張係数およびリード端子の熱膨張係数が異なるため、電極板およびリード端子を接合する導電性接合部材に応力が加わる。
【０００５】
そのため、電極板およびリード端子の接合強度を向上させることで、電極板およびリード端子の接続信頼性を向上させることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極板およびリード端子の接続信頼性を向上させた素子収納用パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る素子収納用パッケージは、基板と、前記基板上に互いに距離を空けて配置された、一方に素子を実装する実装領域を有する一対の電極板と、前記一対の電極板を取り囲んで前記基板上に配置された、貫通部を有する枠体と、前記貫通部に挿通されて前記枠体の内側および外側に延在した、前記枠体の内側に位置して前記電極板側に屈曲した屈曲部を有するリード端子とを備え、前記電極板は貫通孔を有しており、前記リード端子の前記屈曲部は、導電性接合部材を介して前記貫通孔の内面に接合されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の素子収納用パッケージは、電極板およびリード端子の接続信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る素子収納用パッケージおよび実装構造体であって、蓋体を外した状態の分解斜視図である。
【図２】図１の素子収納用パッケージを示す図であって、蓋体を外した状態の斜視図である。
【図３】図１の素子収納用パッケージを示す図であって、蓋体を外した状態の平面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図５】電極板の貫通孔部分を示した拡大平面図である。
【図６】電極板の貫通孔およびリード端子を示した拡大平面図である。
【図７】図６のII−II線に沿った断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る素子収納用パッケージの要部を示した平面図である。
【図９】図８の電極板の貫通孔部分を示した拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜素子収納用パッケージおよび実装構造体＞
本発明の実施形態に係る素子収納用パッケージおよびこれを備えた実装構造体について、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００１１】
図１に示すように、実装構造体１は、素子２と、素子収納用パッケージ３とを備えている。
【００１２】
素子２としては、例えば、半導体素子、発光素子、トランジスタ、レーザーダイオード、ホトダイオードまたはサイリスタなどの能動素子、もしくは抵抗器、コンデンサ、光電変換素子、圧電素子、水晶振動子、光集積回路素子、光導波路素子、光スイッチング素子またはセラミック発振子などの受動素子が挙げられる。なお、本実施形態では、素子２に太陽電池を採用している。
【００１３】
図１に示すように、素子２は素子収納用パッケージ３に収納されている。また、素子２は電極板34に実装されている。より具体的には、素子２は、第１電極板341の実装領域Ｒ
に実装されている。
【００１４】
素子２は第１電極板341に電気的に接続されている。また、素子２は、ボンディングワ
イヤＷを介して第２電極板342に電気的に接続されている。
【００１５】
素子収納用パッケージ３は、基板31と、枠体32と、絶縁基板33と、電極板34と、リード端子35と、蓋体36とを備えている。素子収納用パッケージ３は、高耐圧化、大電流化・大電力化に対応する素子２を実装して機能させることに適している。
【００１６】
基板31は素子２を支持する機能を有する。本実施形態の基板31は、平面視して矩形状であるが、これに限定されない。また、基板31は、１枚の金属板または複数の金属板を積層させた積層体からなる。
【００１７】
基板31の材料としては、例えば銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルトなどの金属、これらの金属を含んだ合金、セラミックス、ガラスあるいは樹脂などが挙げられる。なお、基板31の材料に金属材料を採用すれば、基板31を介して素子２から発生した熱を放熱できるので、素子収納用パッケージ３の放熱性が向上する。また、基板31の熱伝導率は、例えば15Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜450Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲に設定できる。基
板31の熱膨張係数は、例えば３×10−６／Ｋ〜28×10−６／Ｋの範囲に設定できる。
【００１８】
図１〜図３に示すように、枠体32は、素子２および一対の電極板34を取り囲むように配置されている。また、枠体32は基板31上に配置されており、枠体32の下面は基板31の上面に接合されている。また、枠体32は複数の貫通部32ａを有している。枠体32の貫通部32ａには、リード端子35が挿通されている。
【００１９】
また、本実施形態では、基板31および枠体32は別体として形成されているが、基板31および枠体32を一体的に形成してもよい。
【００２０】
枠体32の材料としては、例えば銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルトなどの金属、これらの金属を含んだ合金、セラミックス、ガラスあるいは樹脂等が挙げられる。なお、本実施形態の枠体32では、金属または合金が採用されている。これによって、例えば、素子２で発生した熱を枠体32で放熱しやすくなるので、素子収納用パッケージ３の放熱性が向上する。
【００２１】
蓋体36は、枠体32の上面に配置されている。蓋体36は、枠体32の上面に半田またはろう材などを介して接合されている。なお、蓋体36は、枠体32の上面にシーム溶接で接合されていてもよい。また、蓋体36は、蓋体36の上面および下面を貫通する開口部36ａを有している。この開口部36ａに重なって透光性部材361が配置されている。
【００２２】
蓋体36は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属、もしくはこれらの金属を含有する合金で形成できる。なお、蓋体36の熱伝導率は、例えば15Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜450Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲に設定されている。蓋体36の熱膨張
係数は、例えば３×10−６／Ｋ〜28×10−６／Ｋの範囲に設定できる。
【００２３】
透光性部材361は、光を通過させる機能を有する。ここで、光とは、可視光線に限定さ
れず、例えば紫外線または赤外線などの電磁波も含まれる。透光性部材361は、蓋体36に
重なって配置されている。透光性部材361は蓋体36の下面に接合されている。より具体的
には、透光性部材361は接合部材および環状部材などを介して接合されている。
【００２４】
透光性部材361は、例えば、ガラスまたは透光性樹脂などで形成できる。また、赤外線
などの電磁波を通過させる場合には、透光性部材361は、シリコンまたはゲルマニウムな
どからなる単結晶材料もしくは多結晶材料で形成できる。
【００２５】
本実施形態では、素子２として太陽電池に代表される光電変換素子を採用しているので、透光性部材361を介して外部から内部に入射した光を光電変換素子で受光することで、
光電変換素子で発生した電位差によって生じる電流を電極板34およびリード端子35を介して外部に出力できる。
【００２６】
絶縁基板33は、基板31および電極板34を電気的に絶縁する機能を有している。絶縁基板33は基板31の上面に配置されている。この絶縁基板33の上面には一対の電極板34が配置されている。また、図３に示すように、本実施形態の絶縁基板33の外周は、一対の電極板34の外周の外側に位置している。すなわち、一対の電極板34は絶縁基板33の形成領域内に位置している。
【００２７】
また、絶縁基板33の上面にメタライズ層331が位置している。なお、図５においては、
メタライズ層331の形成領域を斜線で示している。本実施形態のメタライズ層331は、第１電極板341および第２電極板342の形成領域内に位置している。このメタライズ層331によ
って、電極板34は半田またはろう材などを介して絶縁基板33に接合されやすくなる。なお、第１電極板341の形成領域に位置して接触するメタライズ層331、および第２電極板342
の形成領域に位置して接触するメタライズ層331は、互いに距離を空けて配置されており
、互いに接続されていない。
【００２８】
絶縁基板33は、絶縁性材料で形成され、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス等のセラミック材料または樹脂などで形成できる。
【００２９】
なお、基板31を絶縁性材料で形成した場合は、絶縁基板33を配置しなくてもよい。
【００３０】
電極板34は、絶縁基板33の上面に配置されている。すなわち、電極板34は、絶縁基板33を介して基板31上に配置されている。また、電極板34および絶縁基板33の間にはメタライズ層331が介在している。なお、図４においては、メタライズ層331を省略している。
【００３１】
電極板34は、素子２を実装する実装領域Ｒを有する第１電極板341、および素子２が実
装されない第２電極板342を有している。実装領域Ｒを有する第１電極板341および素子２が実装されない第２電極板342を含むことで、一対の電極板34となる。なお、一対の電極
板34は、実装領域Ｒを有する第１電極板341および素子２が実装されない第２電極板342を含んでいれば、他の電極板を含んでいてもよい。例えば、第１電極板341および第２電極
板342とは別に、素子２が実装されない第３電極板を含んでいてもよい。
【００３２】
図１〜図３に示すように、第１電極板341および第２電極板342は、互いに距離を空けて配置されており、互いに接触していない。なお、第１電極板341および第２電極板342の形状は特に限定されない。
【００３３】
第１電極板341および第２電極板342は貫通孔34ａを有している。貫通孔34ａは、リード端子35の屈曲部351が配置される部分である。図５に示すように、本実施形態の貫通孔34
ａは矩形状であるが、これには限定されず、円形状、楕円形状または多角形状であってもよい。
【００３４】
なお、本実施形態では、第１電極板341および第２電極板342の両方に貫通孔34ａが形成されているが、第１電極板341および第２電極板342の少なくとも一方に貫通孔34ａが形成されていればよい。
【００３５】
また、図５に示すように、本実施形態の貫通孔34ａ内にはメタライズ層331が位置して
いる。メタライズ層331が位置することで、導電性接合部材Ｂを介してリード端子35の屈
曲部351が絶縁基板33上で強固に接合されやすくなる。これによって、リード端子35の屈
曲部351が貫通孔34ａ内で強固に固定されるので、リード端子35および電極板34の接続信
頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、図５および図６に示すように、電極板34は、リード端子35と重なる外周において、枠体32側に突出する突出部34ｂを有している。より具体的には、第１電極板341はリー
ド端子35に重なる外周において、枠体32側に突出する突出部34ｂを有しているとともに、第２電極板342はリード端子35に重なる外周において、枠体32側に突出する突出部34ｂを
有している。突出部34ｂは貫通孔34ａの近傍に位置している。
【００３７】
電極板34は、導電性材料で形成され、例えば、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属もしくはこれらの金属を含有する合金で形成できる。
【００３８】
リード端子35は、枠体32の外側および内側を電気的に接続する機能を有している。リード端子35は、枠体32の貫通部32ａに挿通されて、枠体32の外側および内側に延在している。すなわち、リード端子35の一部は枠体32の内側に位置し、リード端子35の他の一部は枠体32の外側に位置している。
【００３９】
また、枠体32の外側では、リード端子35が保持部材35ａを介して枠体32の外面に接合されている。保持部材35ａはリード端子35を保持する機能を有している。保持部材35ａは環状であり、保持部材35ａ内にリード端子35が挿通されている。リード端子35は突起部を有しており、この突起部がろう材などを介して保持部材35ａに接合されている。
【００４０】
また、保持部材35ａは、ろう材などを介して枠体32の外面に接合されている。また、保持部材35ａは枠体32の貫通部32ａの周囲に接合されている。
【００４１】
枠体32の内側では、リード端子35が電極板34側に屈曲した屈曲部351を有している。す
なわち、屈曲部351は、枠体32の内側に位置し、第１電極板341または第２電極板342側に
屈曲している。屈曲部351は電極板34側に屈曲していれば、屈曲する角度は特に限定され
ない。
【００４２】
また、屈曲部351は電極板34の貫通孔34ａに位置しており、導電性接合部材Ｂを介して
貫通孔34ａ内で接合されている。リード端子35の屈曲部351が導電性接合部材Ｂを介して
電極板34の貫通孔34の内面に接合されることで、リード端子35および電極板34が電気的に接続される。
【００４３】
図７に示すように、導電性接合部材Ｂは、貫通孔34ａの内面に接合しているとともに、貫通孔34ａ内に位置するメタライズ層331に接合している。また、本実施形態の導電性接
合部材Ｂは、貫通孔34ａ全周において貫通孔34ａの内面に接合している。また、導電性接合部材Ｂの一部は電極板34の上面に位置していてもよい。
【００４４】
導電性接合部材Ｂは、導電性を有する接合部材であって、例えば半田またはろう材である。
【００４５】
また、図４および図７に示すように、枠体32の貫通部32ａ内では、リード端子35が貫通部32ａの内面と接触せずに離れて位置している。リード端子35が貫通部32ａの内面から離れていることで、リード端子35が枠体32と電気的に絶縁されるとともに、素子２が駆動する際に発生する熱によって枠体32が熱膨張しても、リード端子35および貫通孔32ａの内面の接触を低減できるので、リード端子35に応力が加わりにくくなり、屈曲部351にも応力
が加わることを低減でき、電極板34およびリード端子35の接続信頼性を向上させることができる。
【００４６】
リード端子35の材料は、導電性材料で形成され、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金で形成できる。
【００４７】
素子収納用パッケージ３では、リード端子35の屈曲部351が導電性接合部材Ｂを介して
貫通孔34ａの内面に接合されている。リード端子35が導電性接合部材Ｂを介して貫通孔34ａの内面に接合されていることで、導電性接合部材Ｂの接合面積が増加し、リード端子35および電極板34は強固に接合される。これによって、例えば、素子２が駆動する際に発生する熱によって、リード端子35および電極板34が熱膨張および熱収縮した場合でも、
リード端子35および電極板34が強固に固定されているので、リード端子35および電極板34の接続状態を維持され、電極板34およびリード端子35の接続信頼性を向上させることができる。加えて、リード端子35の屈曲部351が導電性接合部材Ｂを介して貫通孔34ａの内面
に接合されていることで、導電性接合部材Ｂによる接合面積が増加し、リード端子35および電極板の接合部の電気抵抗が低下し、接合部での電気的な損失および発熱を抑制することができる。さらに、貫通孔34ａは、強固にリード端子35および電極板34を接合するために必要な量の導電性接合部材Ｂを貫通孔34ａの内側に溜めることができるので、リード端子35および電極板34の接続信頼性を向上できる。
【００４８】
素子収納用パッケージ３では、電極板34は、リード端子35に重なる外周において、枠体32側に突出する突出部34ｂを有している。例えば、素子２が駆動する際に発生する熱によって、リード端子35および電極板34が熱膨張および熱収縮した場合、貫通孔34ａ近傍に応
力が集中しやすくなる。これに対して、電極板34が貫通孔34ａ近傍の外周に突出部34ｂを有することで、応力が集中しやすい貫通孔34ａ近傍での電極板34およびメタライズ層331
の接合強度を向上させることができる。加えて、電極板34が貫通孔34ａ近傍の外周に突出部34ｂを有することで、突出部34ｂによって貫通孔34ａ近傍に加わる応力を分散できるので、電極板34の貫通孔34ａ近傍に加わる応力を低減でき、リード端子35および電極板34の接続状態が維持され、電極板34およびリード端子35の接続信頼性を向上させることができる。
【００４９】
実装構造体１では、上記の素子収納用パッケージ３の内部に素子２を収納している。素子２は電極板34の実装領域Ｒに実装されている。実装構造体１では、電極板34およびリード端子35の接続信頼性を向上させることができるので、素子２および外部の接続信頼性を向上させることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態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において種々の変更、改良等が可能である。
【００５１】
例えば、図８および図９に示した素子収納用パッケージ３では、絶縁基板33における突出部34ｂに沿った領域にメタライズ層331が形成されている。なお、図９においては、メ
タライズ層331の形成領域を斜線で示している。
【００５２】
例えば、素子２が駆動する際に発生する熱によって、リード端子35および電極板34が熱膨張および熱収縮した場合、貫通孔34ａ近傍に応力が集中しやすくなる。これに対して、絶縁基板33が電極板34の突出部34ｂに沿った領域にメタライズ層331を有することで、絶
縁基板33および電極板34の接合面積が増加するので、貫通孔34ｂ近傍で電極板34が絶縁基板33から剥がれることを低減できる。
【００５３】
＜素子収納用パッケージおよび実装構造体の製造方法＞
以下、図１および図２に示す素子収納用パッケージ３および実装構造体１の製造方法について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００５４】
まず、基板31、枠体32および蓋体36を作製する。溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、従来周知の圧延加工または打ち抜き加工、切削加工等の金属加工法を用いることで、所定形状に作製される。すなわち、基板31、複数の貫通部32ａを有する枠体32、および開口部36ａを有する蓋体36を作製することができる。
【００５５】
次に、一対の電極板34（第１電極板341、第２電極板342）およびリード端子35を作製する。上述した基板31、枠体32および蓋体36の場合と同様に、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、従来周知の圧延加工または打ち抜き加工、切削加工等の金属加工法を用いることで、貫通孔34ａを有する一対の電極板34および屈曲部351
を有するリード端子35を作製できる。
【００５６】
次に、絶縁基板33および保持部材35ａを作製する。まず、セラミックグリーンシートを準備する。次に、セラミックグリーンシートを所定形状に加工する。そして、複数のセラミックグリーンシートの所定位置に、例えばスクリーン印刷法を用いて、モリブデンやマンガンを含有した有機溶剤を塗布した金属ペーストからなるメタライズパターンを形成する。そして、セラミックグリーンシートおよびメタライズパターンを同時に焼成することで、メタライズ層331を有する絶縁基板33および枠体32とリード端子35が接合される金属
層を有する保持部材35ａが作製できる。
【００５７】
次に、蓋体36に対向する表面の外周部に金属層が形成された透光性部材361を蓋体36の
開口部36ａに重なるように配置して、透光性部材361を金属層および半田またはろう材な
どを介して接合する。
【００５８】
次に、基板上に絶縁基板33を配置し、絶縁基板33のメタライズ層331上にろう材などを
介して一対の電極板34を配置する。
【００５９】
次に、枠体32を基板31に接合する。そして、ろう材を介して保持部材35ａに接合されたリード端子35を枠体32の貫通部32ａに挿通するとともに、リード端子35の屈曲部351を電
極板34の貫通孔34ａに配置して、保持部材35ａを貫通部32ａの外側端部に接合するとともに導電性接合部材Ｂを介して屈曲部351および貫通孔34ａの内面を接合する。
【００６０】
次に、素子２の下面に設けられた電極を半田を介して第１電極板341の実装領域Ｒに電
気的に接続固定する。そして、素子２の上面に設けられた電極をボンディングワイヤＢなどを介して、第２電極板342に接続する。
【００６１】
最後に、枠体32の上面に蓋体33を接合することで、実装構造体１を作製することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  実装構造体
２  素子
３  素子収納用パッケージ
31  基板
32  枠体
32ａ  貫通部
33  絶縁基板
331  メタライズ層
34  電極板
341  第１電極板
342  第２電極板
34ａ  貫通孔
34ｂ  突出部
35  リード端子
351  屈曲部
35ａ  保持部材
36  蓋体
36ａ  開口部
361  透光性部材
Ｗ  ボンディングワイヤ
Ｒ  実装領域
Ｂ  導電性接合部材
【図１】
2015084354.tif 000003
【図２】
2015084354.tif 000004
【図３】
2015084354.tif 000005
【図４】
2015084354.tif 000006
【図５】
2015084354.tif 000007
【図６】
2015084354.tif 000008
【図７】
2015084354.tif 000009
【図８】
2015084354.tif 000010
【図９】
2015084354.tif 000011