(57)【要約】【課題】内部に収容する電子部品にろう材が付着したり、気密封止の信頼性が低かったりして、電子部品を常に正常かつ安定に作動させることができない。【解決手段】絶縁基体４の上面に電子部品３が搭載される搭載部Ａおよび該搭載部Ａを取り囲む四角枠状の封止用メタライズ層６を形成して成る電子部品搭載用基板１であって、前記封止用メタライズ層６は、角部における上面の高さが、辺部における上面の高さよりも低い。【選択図】  図３
2004288738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の上面に電子部品が搭載される搭載部および該搭載部を取り囲む四角枠状の封止用メタライズ層を形成して成る電子部品搭載用基板であって、
前記四角枠状の封止用メタライズ層は、角部における上面の高さが、辺部における上面の高さよりも低いことを特徴とする電子部品搭載用基板。
【請求項２】
請求項１記載の電子部品搭載用基板の前記搭載部に電子部品を搭載するとともに前記封止用メタライズ層に、下面にろう材が被着された金属蓋体を前記ろう材を介してシーム溶接により接合させて成ることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動子や半導体素子等の電子部品は、これらの電子部品を気密に収容するための電子部品収納用パッケージ内に収容されて使用される。
【０００３】
このような電子部品を気密に収容する電子部品収納用パッケージにおいて、最も信頼性の高いとされるものは、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る絶縁基体の上面中央部に電子部品が搭載される凹状の搭載部を設けるとともに前記絶縁基体の搭載部内から外表面にかけて導出する複数のメタライズ配線導体および前記絶縁基体の上面に前記搭載部を取り囲むように被着された枠状の封止用メタライズ層を形成して成る電子部品搭載用基板と、この電子部品搭載用基板の封止用メタライズ層に搭載部を取り囲むようにしてろう付けされた鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金から成る封止用金属枠体と、この封止用金属枠体にシーム溶接により直接、接合される鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金から成る金属蓋体とから構成されるタイプにものである。
【０００４】
このタイプの電子部品収納用パッケージの場合には、電子部品搭載用基板の搭載部に電子部品を搭載するとともに電子部品の電極とメタライズ配線導体とを電気的に接続した後、封止用メタライズ層にろう付けされた封止用金属枠体に金属蓋体を載置し、この金属蓋体の外周縁にシーム溶接機の一対のローラー電極を接触させながら転動させるとともに、このローラー電極間に溶接のための大電流を流して金属枠体と金属蓋体とを直接、シーム溶接することによって内部に電子部品が気密に収容されて製品としての電子装置となる。
【０００５】
しかしながら、このタイプの電子部品収納用パッケージでは、電子部品搭載用基板に封止用金属枠体をろう付けする必要があり、そのため封止用金属枠体の分だけ電子装置の高さが高いものとなってしまい、近時の電子装置に要求される薄型化が困難であった。また、封止用金属枠体の分だけ高価なものとなってしまうという問題点も有していた。
【０００６】
そこで、上述のような問題点を解消するために、下面に銀ろう等のろう材が被着された金属枠体を、前記電子部品搭載用基板の封止用メタライズ層に、金属蓋体下面のろう材を介してシーム溶接することにより電子部品搭載用基板と金属蓋体とを接合し、それらの内部に電子部品を気密に封止するようになした電子部品収納用パッケージが提案されている。このように、電子部品搭載用基板の封止用メタライズ層に金属蓋体を銀ろう等のろう材を介してシーム溶接により接合させることによって内部に電子部品を気密に収容するようになした電子部品収納用パッケージは、電子部品搭載用記板に溶接用の金属枠体をろう付けしておく必要がなく、その分、電子装置の高さを低くすることができ、かつ安価である。
【０００７】
なお、上述のような電子部品搭載用基板は通常、セラミックグリーンシート積層法により形成されており、具体的には、適当な打ち抜き加工が施された絶縁基体用の複数枚のセラミックグリーンシートを準備するとともに、これらのセラミックグリーンシートにメタライズ配線導体や封止用メタライズ層用の金属ペーストをスクリーン印刷法により所定厚みに印刷し、しかる後、これらのセラミックグリーンシートを積層するとともに高温で焼成することによって製作されており、封止用メタライズ層は、その高さが全周にわたって略同じとなっていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２９８１０５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電子部品搭載用基板においては、封止用メタライズ層の高さが全周にわたって同じであることから、封止用メタライズ層上に金属蓋体をその下面に被着されたろう材を介してシーム溶接により接合する際に、封止用メタライズ層と金属蓋体との間に隙間が形成されにくく、そのため溶接により溶融したろう材が封止用メタライズ層と金属蓋体との間から押し出されて搭載部に流れ出たり飛び散ったりして内部に収容する電子部品に付着して電子部品の正常な作動を妨げてしまうとともに、封止用メタライズ層と金属蓋体との間に十分な大きさのろう材の溜まりが形成されず、封止用メタライズ層と金属蓋体との接合強度が弱いという問題点を有していた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品搭載用基板は、絶縁基体の上面に電子部品が搭載される搭載部および該搭載部を取り囲む四角枠状の封止用メタライズ層を形成して成る電子部品搭載用基板であって、前記四角枠状の封止用メタライズ層は、角部における上面の高さが、辺部における上面の高さよりも低いことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品搭載用基板の前記搭載部に電子部品を搭載するとともに前記封止用メタライズ層に、下面にろう材が被着された金属蓋体を前記ろう材を介してシーム溶接により接合させて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、四角枠状をなす封止用メタライズ層は、角部における上面の高さが、辺部における上面の高さに対して低いことから、封止用メタライズ層上に金属蓋体をろう材を介してシーム溶接により接合する際に、封止用メタライズ層の角部分と金属蓋体との間に隙間が形成されるので、シーム溶接により溶融したろう材はその隙間内に収容されて搭載部に流れ出したり、飛び散ったりすることがないとともに、特に絶縁基体と金属蓋体との熱膨張係数の差に起因する熱応力等の応力が集中しやすい封止用メタライズ層の角部において封止用メタライズ層と金属蓋体との間にろう材の溜まりが大きく形成されて、封止用メタライズ層と金属蓋体との接合強度が極めて強いものとなる。
【００１３】
また、本発明の電子装置によれば、上記電子部品搭載用基板の前記搭載部に電子部品を搭載するとともに前記封止用メタライズ層に、下面にろう材が被着された金属蓋体を前記ろう材を介してシーム溶接により接合させたことから、内部に収容する電子部品にろう材の付着がなく、電子部品を正常に作動させることができるとともに、封止用メタライズ層と金属蓋体との間にろう材の溜まりが大きく形成されて封止用メタライズ層と金属蓋体とが強固に接合された気密信頼性に優れた電子装置となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置を添付の図面を基に説明する。
【００１５】
図１は本発明の電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置の実施の形態の一例を示した断面図であり、同図において１は電子部品搭載用基板、２は金属蓋体、３は電子部品である。そして、電子部品搭載用基板１と金属蓋体２とから成るパッケージの内部に例えば圧電振動子や半導体素子等の電子部品３が気密に封止されることによって電子装置となる。
【００１６】
電子部品搭載用基板１は、上面中央部に電子部品３を収容するための凹状の搭載部Ａを有する絶縁基体４に、搭載部Ａ内から下面に導出する複数のメタライズ配線導体５および搭載部Ａを取り囲む枠状の封止用メタライズ層６を被着形成して成る。そして、搭載部Ａの底面は電子部品３が搭載され、この電子部品３の電極とメタライズ配線導体５とが導電性接着剤８を介して接続される。また、封止用メタライズ層６には、金属蓋体２がろう材７を介してシーム溶接により接合される。
【００１７】
絶縁基体４は、電子部品３を支持するための支持体であり、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る。このような絶縁基体４は、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、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法を採用してシート状とすることによって絶縁基体４用のセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温で焼成することによって製作される。
【００１８】
また、絶縁基体４の搭載部Ａ内から下面にかけて導出するように被着されたメタライズ配線導体５は、電子部品３の各電極を外部に電気的に導出するための導電路として機能し、タングステンやモリブデン等の金属粉末焼結体から成り、通常であれば、その露出する表面に１〜２０μｍ程度の厚みのニッケルめっきと０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっきとが施されている。そして、メタライズ配線導体５の搭載部Ａ底面部位には電子部品３の電極が導電性接着剤８を介して電気的に接続され、メタライズ配線導体５の絶縁基体４下面部位は、外部電気回路基板（図示せず）の配線導体に例えば半田を介して電気的に接続される。
【００１９】
このようなメタライズ配線導体５は、例えばタングステン粉末焼結体から成る場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得たタングステンペーストを絶縁基体４用のセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、これを絶縁基体４用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって、絶縁基体４の搭載部Ａ底面から下面にかけて所定のパターンに被着形成される。
【００２０】
さらに、絶縁基体４の上面に搭載部Ａを取り囲むように被着された封止用メタライズ層６は、タングステンやモリブデン等の金属粉末焼結体から成り、幅が０．４ｍｍ程度で厚みが１０〜５０μｍ程度の枠状であり、図３および図４に示すように、その角部における上面の高さが、辺部における上面の高さよりも低くなっている。封止用メタライズ層６は、絶縁基体４に金属蓋体２を接合させるための下地金属として機能し、通常であれば、その露出する表面に１〜２０μｍ程度の厚みのニッケルめっきと０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっきとが施されている。そして、その上には金属蓋体２がろう材７を介してシーム溶接により接合される。なお、封止用メタライズ層６上に金属蓋体２をろう材７を介してシーム溶接により接合するには、図２に断面図で示すように、下面にろう材７が被着された金属蓋体２を絶縁基体４の封止用メタライズ層６上に載置し、この金属蓋体２の外周縁にシーム溶接機の一対のローラー電極Ｒを接触させながら転動させるとともに、このローラー電極Ｒ間に溶接のための大電流を流し、ローラー電極Ｒと金属蓋体２との接触部をジュール発熱させ、この熱を金属蓋体２の下面側に伝達させてろう材７の一部を溶融させることにより行なわれる。このとき、封止用メタライズ層６に施されたニッケルめっきは、その厚みが５μｍ以上であると、封止用メタライズ層６に金属蓋体２をろう材７を介してシーム溶接により接合する際に、シーム溶接の熱により絶縁基体４に印加される熱衝撃をニッケルめっきにより良好に吸収して絶縁基体４に熱衝撃による割れやクラックが発生するのを有効に防止することができる。したがって、封止用メタライズ層６に施されたニッケルめっきはその厚みを好ましくは５μｍ以上、更に好ましくは８μｍとしておくことが望ましい。
【００２１】
このような封止用メタライズ層６は、例えばタングステン粉末焼結体から成る場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得たタングステンペーストを絶縁基体４用のセラミックグリーンシート上に従来周知のスクリーン印刷法を採用して予め所定厚み、所定パターンに印刷塗布し、これを温風乾燥機や赤外線乾燥機により乾燥して溶剤を除去するとともに、プレス機により角部分をプレスし、角部における上面の高さが辺部における上面の高さよりも低くなるようにした後、絶縁基体４用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって絶縁基体４の上面に搭載部Ａを取り囲むようにして被着形成される。
【００２２】
そして、本発明においては、封止用メタライズ層６の角部における上面の高さが、辺部における上面の高さよりも低くなっていることが重要である。このように封止用メタライズ層６の上面の高さが、角部において低くなっていることから、その上面に金属蓋体２をろう材７を介してシーム溶接する際に、封止用メタライズ層６の角部において、封止用メタライズ層６と金属蓋体２との間に隙間が形成されるので、シーム溶接の際に溶融したろう材７は、この隙間内に効果的に収容され、封止用メタライズ層６と金属蓋体２との間から押し出されることがなく、封止用メタライズ層６と金属蓋体２との間の隙間内に留まって搭載部Ａ内に流れ出たり飛び散ったりすることはない。したがって、本発明の電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置によれば、搭載部Ａに搭載された電子部品３にろう材７が付着することはなく、電子部品３を正常に作動させることが可能である。また、特に、熱応力封止用メタライズ層６と金属蓋体２との特に絶縁基体４と金属蓋体２との熱膨張係数の差に起因する熱応力等の応力が集中しやすい封止用メタライズ層６の角部において封止用メタライズ層６と金属蓋体２との間にろう材７の溜まりが大きく形成されて、金属蓋体２が封止用メタライズ層６に強固に接合される。
【００２３】
なお、前記封止用メタライズ層６の上面の高さを低くする角部は、図３に示すように、封止用メタライズ層６の内辺を延長した線６ａと、封止用メタライズ層６の外辺６ｂとで囲まれる部分程度の領域Ｂであり、特に、一般的な、幅が０．４ｍｍ程度で１辺の長さが３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の封止用メタライズ層６において、この角部Ｂの辺部に対する上面の高さの差は５μｍ〜１５μｍとしておくことが好ましい。
【００２４】
この高さの差が５μｍ未満の場合、封止用メタライズ層６に金属蓋体２をろう材７を介してシーム溶接する際に、封止用メタライズ層６と金属蓋体２との間に形成される隙間が小さくなり、溶融したろう材７が封止用メタライズ層６と金属蓋体２との間から押し出されて搭載部Ａ内に流れ出たり、飛び散ったりして内部に収容する電子部品３に付着して電子部品３の作動を阻害してしまう危険性が大きくなる傾向にあり、他方、１５μｍを超えると、封止用メタライズ層６と金属蓋体２との間に形成される隙間が大きくなりすぎて、そのような大きな隙間をろう材７を介して良好に埋めることが困難となる傾向にある。
【００２５】
この場合、封止用メタライズ層６は、図５（ａ）に示すように、角部Ｂのうち内側のコーナー部等の一部における高さを辺部と同じ高さとして、この内側コーナー部等で連続した平面を形成するようにしておき、この連続した平面部分で金属蓋体２を支持させて、シーム溶接のためのローラー電極の接触・転動の際、封止用メタライズ層６上に載置した金属蓋体２が、がたついたり、ずれたりすることをより効果的に防止し、より位置精度良く、金属蓋体２を封止用メタライズ層６に接合できるようにしてもよい。また、この際、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、封止用メタライズ層の幅を、この角部Ｂで円弧状に張り出させる等の手段で、大きく取るようにして、金属蓋体２の支持をより確実とするようにしてもよい。
【００２６】
また、前記封止用メタライズ層６の上面の角部Ｂと辺部との間の段差部分は、図６に示すように、その上端縁部分を円弧状に成形しておくことが好ましく、このように成形しておくと、溶融したろう材７をより一層確実に、効果的に吸収させることができる。
【００２７】
また、電子部品搭載用基板１の封止用メタライズ層６にろう材７を介してシーム溶接により接合される金属蓋体２は、鉄−ニッケル合金板あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板から成る厚みが０．１ｍｍ程度の平板であり、その下面の全面には、銀−銅共晶ろう等のろう材７が１０〜３０μｍ程度の厚みに被着されている。そして、電子部品搭載用基板１の封止用メタライズ層６にろう材７を介してシーム溶接により接合されることにより電子部品搭載用基板１との間で電子部品３を気密に封止する。
【００２８】
なお、金属蓋体２の下面に被着されたろう材７は、その厚みが１０μｍ未満であると、金属蓋体２を電子部品搭載用基板１の封止用メタライズ層６にろう材７を介してシーム溶接により接合する際に、ろう材７が不足して金属蓋体２と封止用メタライズ層６との間に形成された隙間をろう材７で良好に埋めることができずにパッケージの気密信頼性が低いものとなってしまう危険性が大きなものとなり、他方、３０μｍを超えると、ろう材７が過多となって溶融したろう材７が搭載部Ａ内に流れ出したり、飛び散ったりして、搭載する電子部品３の機能を阻害してしまう危険性が大きなものとなる。したがって、金属蓋体２の下面に被着させたろう材７の厚みは１０〜３０μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００２９】
このような金属蓋体２は、鉄−ニッケル合金板あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板の下面に銀−銅ろう等のろう材箔を重ねて圧延することによって鉄−ニッケル合金板あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板の下面に厚みが１０〜３０μｍのろう材が圧着された複合金属板を得るとともに、この複合金属板を打ち抜き金型により打ち抜くことによって下面に厚みが１０〜３０μｍのろう材７が被着された所定の形状に製作される。
【００３０】
かくして、本発明の電子部品等採用基板によれば、絶縁基体４の搭載部Ａに電子部品３を搭載するとともに電子部品３の電極とメタライズ配線導体５とを電気的に接続し、しかる後、封止用メタライズ層６に金属蓋体２をろう材７を介してシーム溶接により接合することによって本発明の電子装置となる。
【００３１】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一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、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、四角枠状をなす封止用メタライズ層は、角部における上面の高さが、辺部における上面の高さに対して低いことから、封止用メタライズ層上に金属蓋体をろう材を介してシーム溶接により接合する際に、封止用メタライズ層の角部分と金属蓋体との間に隙間が形成されるので、シーム溶接により溶融したろう材はその隙間内に収容されて搭載部に流れ出したり、飛び散ったりすることがないとともに、特に絶縁基体と金属蓋体との熱膨張係数の差に起因する熱応力等の応力が集中しやすい封止用メタライズ層の角部において封止用メタライズ層と金属蓋体との間にろう材の溜まりが大きく形成されて、封止用メタライズ層と金属蓋体との接合強度が極めて強いものとなる。
【００３３】
また、本発明の電子装置によれば、上記電子部品搭載用基板の前記搭載部に電子部品を搭載するとともに前記封止用メタライズ層に、下面にろう材が被着された金属蓋体を前記ろう材を介してシーム溶接により接合させたことから、内部に収容する電子部品にろう材の付着がなく、電子部品を正常に作動させることができるとともに、封止用メタライズ層と金属蓋体との間にろう材の溜まりが大きく形成されて封止用メタライズ層と金属蓋体とが強固に接合された気密信頼性に優れた電子装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す電子部品搭載用基板１と金属蓋体２とのろう材７を介したシーム溶接による接合を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す電子部品搭載用基板の上面図である。
【図４】図３に示す電子部品搭載用基板のＸ−Ｘ´線における拡大断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電子部品搭載用基板の他の実施例を示す要部拡大上面図である。
【図６】本発明の電子部品搭載用基板の他の実施例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・電子部品搭載用基板
２・・・・・金属蓋体
３・・・・・電子部品
４・・・・・絶縁基体
６・・・・・封止用メタライズ層
７・・・・・ろう材
Ａ・・・・・搭載部
【図１】
2004288738.tif 000003
【図２】
2004288738.tif 000004
【図３】
2004288738.tif 000005
【図４】
2004288738.tif 000006
【図５】
2004288738.tif 000007
【図６】
2004288738.tif 000008