(57)【要約】【課題】気密信頼性の高い電子装置を得ることが可能な電子部品搭載用基板を提供すること。【解決手段】略四角形状の絶縁基板１の上面の中央部に電子部品７を搭載するための搭載部４を有するとともに外周部に略四角枠状のろう付け用メタライズ層２を有し、このろう付け用メタライズ層２に金属枠体６をろう材により接合して成る電子部品搭載用基板であって、ろう付け用メタライズ層２の向かい合った一対の内周辺の中央部が搭載部４に向かって突出しており、これら突出した部位５がろう材により覆われている電子部品搭載用基板である。突出した部位５と金属枠体６との間で十分にろう材のフィレット１０を形成させることができ、これによりろう付け用メタライズ層２と金属枠体６との接合を補強して、シームウエルド時の応力で金属枠体６が剥がれることを防止することができる。【選択図】　図１
2004111847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略四角形状の絶縁基板の上面の中央部に電子部品を搭載するための搭載部を有するとともに外周部に略四角枠状のろう付け用メタライズ層を有し、該ろう付け用メタライズ層に金属枠体をろう材により接合して成る電子部品搭載用基板であって、前記ろう付け用メタライズ層の向かい合った一対の内周辺の中央部が前記搭載部に向かって突出しており、これら突出した部位が前記ろう材により覆われていることを特徴とする電子部品搭載用基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージに用いられる小型の電子部品搭載用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージに用いられる小型の電子部品搭載用基板は、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，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス材料から成り、その上面中央部に電子部品を収容するための凹状の搭載部を有するとともにこの搭載部内から下面外周部にかけて導出する複数のメタライズ配線導体および上面に搭載部を取り囲むように被着された四角枠状のろう付け用メタライズ層を有する絶縁基板と、この絶縁基板のろう付け用メタライズ層に搭載部を取り囲むようにして銀ろう等のろう材を介してろう付けされた鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る略四角枠状の封止用金属枠体とから構成されている。
【０００３】
そして、この従来の電子部品搭載用基板によれば、絶縁基体の搭載部の底面に電子部品を搭載するとともにこの電子部品の電極を搭載部内のメタライズ配線導体に例えばワイヤボンディング等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、しかる後、封止用金属枠体の上面に金属蓋体をシームウエルド法により溶接することによって絶縁基体と封止用金属枠体と金属蓋体とから成る容器の内部に電子部品が気密に封止され、それにより製品としての電子装置となる。
【０００４】
ろう付け用メタライズ層と金属枠体とのろう付けは、ろう付け用メタライズ層上に金属枠体を、銀ろう等のろう材のプリフォームを介して位置決めセットし、ろう付け用の炉中で加熱し、ろう材をろう付け用メタライズ層と金属枠体との間に濡れ広がらせるとともにろう材の一定量が金属枠体の側面にフィレットを形成するように這い上がらせることにより行なわれる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２９１７９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような電子部品搭載用基板においては、電子装置の小型化の要求に伴い、その大きさが数ｍｍ角程度の極めて小さなものとなってきており、そのろう付け用メタライズ層の幅も３００μｍ以下と極めて狭くなってきている。また、この電子部品搭載用基板の外形寸法と比較して、収納する電子部品の寸法を大きくできるように、そのろう付け用メタライズ層の幅を極めて狭くとるようになってきている。
【０００７】
そして、このように幅が０．２〜０．５ｍｍ程度の幅の狭いろう付け用メタライズ層に幅が０．１５〜０．４５ｍｍ程度の封止用金属枠体をろう付けして成る電子部品搭載用基板においては、ろう付け用メタライズ層と金属枠体との接合面の幅が狭いこと、およびろう付け用メタライズ層の縁辺部と金属枠体の縁辺部との間の距離が０．０５ｍｍ〜０．３５ｍｍと非常に狭く、この狭い領域にろう材のフィレットが十分に形成され難いこと等から、封止用金属枠体上に金属蓋体をシームウエルド法により溶接すると、溶接後に封止用金属枠体および金属蓋体が大きく熱収縮することによって発生する応力がろう付け用メタライズ層に大きく印加され、この応力によってろう付け用メタライズ層から金属枠体が剥離してしまい、この電子部品搭載用基板を使用した電子装置の気密信頼性が著しく低下してしまうことがあるという問題点を有していた。
【０００８】
なお、通常は、絶縁基板の小型化を図るため、および収納する電子部品に対する収納容量を極力大きく確保するために、ろう付け用メタライズ層と金属枠体とは、少なくともその二辺の内周壁面が上下に同一面になるように形成されているので、この内周壁面側において特にロウ材のフィレットが形成されにくくなっており、金属枠体のろう付け用メタライズ層との接合は、この内周壁面側が弱いものとなっている。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、金属蓋体を封止用金属枠体にシームウエルド法等により溶接した後、封止用金属枠体および金属蓋体が大きく熱収縮することによってろう付け用メタライズ金属層に大きな応力が印加されたとしても、封止用金属枠体と絶縁基板が剥離することがなく、得られる電子装置の気密封止を完全とし、内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることを可能とした気密信頼性の高い電子装置を得ることができる、電子部品収納用パッケージに好適な電子部品搭載用基板を提供することにある。
【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、略四角形状の絶縁基板の上面の中央部に電子部品を搭載するための搭載部を有するとともに外周部に略四角枠状のろう付け用メタライズ層を有し、このろう付け用メタライズ層に金属枠体をろう材により接合して成る電子部品搭載用基板であって、前記ろう付け用メタライズ層の向かい合った一対の内周辺の中央部が前記搭載部に向かって突出しており、これら突出した部位が前記ろう材により覆われていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、金属枠体をろう付けするためのろう付け用メタライズ層の向かい合った一対の内周辺の中央部に、互いに向かい合うように搭載部に向かって突出した部位を設けており、その突出した部位がろう材により覆われていることから、その突出した部位と金属枠体とは、ろう付け用メタライズ層の外周部と同様にろう材のフィレットを形成して接合されることとなるので、封止用金属枠体にシームウエルド法により金属蓋体を接合した後、封止用金属枠体および金属蓋体が熱収縮することにより発生する応力が、ろう付け用メタライズ層に印加されたとしても、その応力はろう付け用メタライズ層の突出した部位および外周部のろう材のフィレットに良好に分散され、その結果、封止用金属枠体が絶縁基板から剥離することを有効に防止できるとともに、ろう付け用メタライズ層が絶縁基板から剥離することも有効に防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品搭載用基板を添付の図面を基に説明する。
【００１３】
図１（ａ）は本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の一例を示した上面図であり、図１（ｂ）はその断面図である。これらの図において、１は絶縁基板、２はろう付け用メタライズ層、３はメタライズ配線導体、４は電子部品７を搭載するための搭載部、５はろう付け用メタライズ層２のうち搭載部４に向かって突出した部位、６は金属枠体である。
【００１４】
絶縁基板１は、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，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス材料から成る３層のセラミック層を積層して成り、例えば一辺の長さが２〜２０ｍｍ程度で厚みが０．５〜３ｍｍ程度の略四角形状である。そして、その上面中央部に電子部品を搭載・収容するための略四角形の凹状の搭載部４が設けてあり、この搭載部４から側面を介して下面にかけては、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成る複数のメタライズ配線導体３が被着形成されている。
【００１５】
また、絶縁基体１の上面には、凹状の搭載部４を取り囲むようにして、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成る略四角枠状のろう付け用メタライズ層２が、絶縁基板１の外周から０．０５〜０．２ｍｍ程度離間して被着形成されている。なお、この例では、絶縁基板１は３層のセラミック層を積層することにより形成されているが、絶縁基板１は４層以上のセラミック層を積層することにより形成されていてもよい。
【００１６】
このような絶縁基板１は、セラミック層が酸化アルミニウム質焼結体から成りかつメタライズ配線導体５およびろう付け用メタライズ層６がタングステンメタライズ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，溶剤，可塑剤等を添加混合して泥漿状となすとともに、これを例えばドクターブレード法等のシート成形法によりシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、次にそれら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メタライズ配線導体３やろう付け用メタライズ層２となる金属ペーストを印刷塗布し、しかる後、それらのセラミックグリーンシートを上下に積層するとともにその積層体を焼成することにより製作される。
【００１７】
また、絶縁基板１の搭載部４の底面から側面を介して下面にかけて被着形成されたメタライズ配線導体３は、搭載部４に搭載される電子部品７の各電極を外部の電気回路に電気的に接続するための導電路として機能し、その搭載部４の底面部位には電子部品７の各電極が例えばワイヤボンディング等の電気的接続手段を介して電気的に接続され、絶縁基体１の下面に導出した部位は図示しない外部電気回路基板に半田等を介して電気的に接続される。
【００１８】
なお、メタライズ配線導体３の露出表面には、メタライズ配線導体３の酸化腐食を防止するとともにメタライズ配線導体３と電子部品７の各電極との接続および外部電気回路基板との接続を強固なものとするために、通常であれば、１〜１０μｍ程度の厚みのニッケルめっき層と０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっき層とが順次被着されている。
【００１９】
さらに、絶縁基板１の上面に凹状の搭載部４を取り囲むようにして設けられたろう付け用メタライズ層２は、絶縁基板１に金属枠体６を接合するための下地金属として機能する。このろう付け用メタライズ層２は、厚みが１０〜３０μｍ程度、各辺の幅が０．２〜０．５ｍｍ程度であり、その上面には、搭載部４を取り囲む略四角枠状の金属枠体６が銀ろう等のろう材を介してろう付けされている。
【００２０】
また、ろう付け用メタライズ層２に銀ろう等のろう材を介してろう付けされた封止用金属枠体６は、例えば鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成り、金属蓋体８を絶縁基板１に接合するための下地金属部材として機能する。この封止用金属枠体６は、その内周が搭載部４の開口と略同じ大きさであり、厚みが０．１〜０．５ｍｍ程度、各辺の幅が０．１５〜０．４５ｍｍ程度である。
【００２１】
本発明の電子部品搭載用基板においては、ろう付け用メタライズ層２の向かい合った一対の内周辺の中央部が搭載部４に向かって突出している。このようにのろう付け用メタライズ層２の向かい合った一対の内周辺の中央部が搭載部４に向かって突出していることから、金属枠体６をろう付け用メタライズ層２にろう付けする際に、この突出した部位５もろう材で覆われることになるとともに、この突出した部位５から金属枠体６にかけて十分な幅でろう材のフィレット１０を形成させることができる。
【００２２】
よって、ろう付け用メタライズ層２と金属枠体６とは、ろう付け用メタライズ層２の外周部におけるフィレット９と同様に、その突出した部位５によってろう材のフィレット１０を形成して接合していることから、金属枠体６にシームウエルド法により金属蓋体８を溶接した後、金属枠体６および金属蓋体８が熱収縮することにより発生する応力が、ろう付け用メタライズ層２に印加されたとしても、その応力はろう付け用メタライズ層２の突出した部位５に形成されるフィレット１０および金属枠体６の外周部のフィレット９に良好に分散されることとなり、その結果、金属枠体６が絶縁基板１から剥離することが有効に防止される。
【００２３】
このような突出した部位５は、ろう付け用メタライズ層２の向かい合った一対の内周辺の中央部に、互いに向かい合うように設けておくことにより、この向かい合った一対の内周辺に平行な方向および直交する方向の両方で、ろう付け用メタライズ層２と金属枠体６との接合を効果的に補強することができ、金属蓋体８を溶接したときの応力で金属枠体６がろう付け用メタライズ層２（および絶縁基板１）から剥がれることを防止することができる。
【００２４】
この場合、突出した部位５がろう付け用メタライズ層２の内周辺の１辺のみに設けられていたのでは、突出した部位５を設けた辺と設けていない辺との間で金属枠体５のろう付け強度が大きく異なってしまうため、突出した部位５を設けていない辺から金属枠体５の剥がれが生じてしまう。したがって、ろう付け用メタライズ層２の突出した部位５は、向かい合う一対の内周辺に設ける必要がある。また、ろう付け用メタライズ層２と金属枠体５との間の剥がれは、幅の狭い接合領域が続く辺の中央部の内周側で特に生じやすいことから、突出した部位５はろう付け用メタライズ層５の内周辺の中央部に設ける必要がある。
【００２５】
なお、ろう付け用メタライズ層２の形状が長方形の枠状であるものについては、長辺側の向かい合う一対の内周辺の中央部に突出した部位５を形成することにより、金属枠体６とろう付け用メタライズ層２との接合強度が比較的弱い長辺側において、金属枠体６の剥がれの防止に特に有効となる。したがって、ろう付け用メタライズ層２は、その形状が長方形の枠状であるものについては、長辺側の一対の内周辺の中央部に、突出した部位５を形成することが好ましい。
【００２６】
なお、この突出した部位５は、電子部品７との電気的接続を行なうメタライズ配線導体３を形成していない領域に形成することが好ましい。このように、メタライズ配線導体３が形成されていない領域に形成することにより、この突出した部位５がメタライズ配線導体３と電子部品７との効率的な電気的接続を阻害することを有効に防止することができる。
【００２７】
なお、ろう付け用メタライズ層２の表面には、ろう付け用メタライズ層２とろう材との濡れ性を良好とするために、通常であれば、厚みが０．５〜５μｍ程度のニッケルめっき層が、ろう付けの前に予め被着されている。
【００２８】
かくして、以上のような本発明の電子部品搭載用基板によれば、絶縁基板１の搭載部４内に電子部品７を搭載するとともに電子部品７の電極とメタライズ配線導体３とをボンディングワイヤ等を介して電気的に接続した後、封止用の金属枠体６に金属蓋体８をシーム溶接により接合して絶縁基板１と金属枠体６と金属蓋体８とから成る容器の内部に電子部品７を気密に封止することにより、気密信頼性に優れた電子装置となる。
【００２９】
なお、本発明は以上の実施の形態の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を加えることは何ら差し支えない。例えば、絶縁基板およびろう付け用メタライズ層の形状を長方形型ではなく正方形型とし、そのろう付け用メタライズ層の向かい合った一対の内周辺の中央部に、互いに向かい合うように一対の突出した部位を設けたものとしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、略四角形状の絶縁基板の上面の中央部に電子部品を搭載するための搭載部を有するとともに外周部に略四角枠状のろう付け用メタライズ層を有し、このろう付け用メタライズ層に金属枠体をろう材により接合して成る電子部品搭載用基板であって、ろう付け用メタライズ層の向かい合った一対の内周辺の中央部が搭載部に向かって突出しており、これら突出した部位がろう材により覆われていることから、その突出した部位と金属枠体とは、ろう付け用メタライズ層の外周部と同様にろう材のフィレットを形成して接合されることとなるので、封止用金属枠体にシームウエルド法により金属蓋体を接合した後、封止用金属枠体および金属蓋体が熱収縮することにより発生する応力が、ろう付け用メタライズ層に印加されたとしても、その応力はろう付け用メタライズ層の突出した部位に形成されるフィレットおよび封止用金属枠体の外周部のろう材のフィレットに良好に分散され、その結果、封止用金属枠体が絶縁基板から剥離することを有効に防止できるとともに、ろう付け用メタライズ層が絶縁基板から剥離することも有効に防止することができる。
【００３１】
よって、絶縁基板と封止用の金属枠体と金属蓋体とから成る容器の内部に電子部品を封止した場合において、内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の一例を示す上面図および断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基板
２・・・・・ろう付け用メタライズ層
３・・・・・メタライズ配線導体
４・・・・・搭載部
５・・・・・突出した部位
６・・・・・金属枠体
７・・・・・電子部品
８・・・・・金属蓋体
９・・・・・フィレット（外周部）
１０・・・・・フィレット（突出した部位）
【図１】
2004111847.tif 000003