(57)【要約】【課題】  金属枠体を配線基板にろう付けする際に、金属枠体の熱膨張係数がセラミックスから成る配線基板の熱膨張係数より大きいため、ろう付け後に電子部品収納用パッケージ全体が反ってしまい、蓋体を金属枠体上面に取着するのが困難となっていた。【解決手段】  電子部品収納用パッケージは、絶縁基板１の下面に平面視で第１の金属枠体２と重なるようにして接合された第２の金属枠体３を具備していることから、第２の金属枠体３により、熱膨張差の違いにより絶縁基板１が第１の金属枠体２に引っ張られて反ってしまうことを効果的に防止することができ、その結果、この絶縁基体１上の金属枠体２の上面に蓋体４を確実に接合することができ、電子部品８を収納した電子部品収納用パッケージ７の気密信頼性を良好なものとすることができ、気密信頼性に優れた電子部品収納用パッケージとなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子の搭載部が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の上面の外周部に前記搭載部を取り囲むように接合された第１の金属枠体と、前記絶縁基板の上面の前記搭載部の周囲から外周部にかけて導出された配線導体と、前記絶縁基板の下面に平面視で前記第１の金属枠体と重なるようにして接合された第２の金属枠体とを具備していることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された電子部品と、前記第１の金属枠体の上面に接合された蓋体とを具備し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、半導体素子や水晶発振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関し、特に内側に電子部品が収納される金属枠体を有し、金属枠体の上面の平坦性が良好で、その上面に蓋体を気密性を良好として接合することが可能な気密封止性に優れた電子部品収納用パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路素子等の半導体素子や水晶発振子等の電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品の搭載部を有する酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料からなり、上面に電子部品の搭載部が形成された絶縁基板と、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料からなり、搭載部を取り囲むようにして絶縁基板の上面に接合された金属枠体と、絶縁基板の上面の搭載部の周囲から外周部にかけて導出された配線導体とを具備した構造である。
【０００３】
通常、電子部品を搭載部に搭載するとともにろう材，有機樹脂等の接着剤を介して接着固定し、電子部品の電極を配線導体にボンディングワイヤ等を介して電気的に接続することにより電子部品が電子部品収納用パッケージに実装される。その後、金属枠体の上面に蓋体をガラス，樹脂，ろう材等から成る封止材を介して取着させ、絶縁基体と金属枠体と蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に収納することによって電子装置となる。
【０００４】
なお、このような電子部品収納用パッケージの絶縁基板は、例えば、まず複数枚のセラミックグリーンシートを準備し、次に打ち抜き加工を施し、次にこれらのセラミックグリーンシート（以下、単にグリーンシートともいう）を積層するとともに加圧して各グリーンシートを密着させて板状の積層体とし、最後に、この積層体を焼成することにより製作される。
【０００５】
また、絶縁基板と金属枠体との接合は、例えば、絶縁基板の上面のうち金属枠体が接合される部位にろう付け用のメタライズ層を設けておき、このメタライズ層に金属枠体を銀ろう等のろう材を介して、加熱ろう付けすることにより行なわれる。
【特許文献１】特開２０００−２７７６４７号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８４５１号公報
【特許文献３】特開２００３−１７６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電子部品収納用パッケージは、鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料からなる金属枠体と、酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基板との熱膨張係数の差が大きいため、金属枠体をろう付けする際に、その熱膨張係数の差に起因して大きな熱応力が生じ、この熱応力により金属枠体や電子部品収納用パッケージ全体が、熱膨張係数が大きくかつろう付け時の変形量の大きな金属枠体の側に凹となるような形態で反ってしまい、蓋体を金属枠体の上面に良好に密着させて接合することができないという問題点があった。蓋体を金属枠体に接合する際にロウ材等の封止材が隙間なく濡れ広がらないため、蓋体を金属枠体の上面に隙間なく密着させて接合することが非常に困難となり、半導体素子を気密に収納する容器の気密性が損なわれ、電子装置の信頼性を低下させてしまう。
【０００７】
特に、近年の電子装置に対する多機能化の要求にともない、電子部品収納用パッケージに多くの半導体素子や水晶発振子等の電子部品を収納するようなことも要求されており、これに対応して搭載部を広くする必要があるため、金属枠体が大型になってきている。そして、金属枠体が大きくなると、金属枠体と電子部品収納用パッケージの熱膨張差に起因する熱応力も大きくなるため、電子部品収納用パッケージの反り等の問題点がより顕著なものとなってきている。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、電子部品収納用パッケージを構成する金属枠体の上面が平坦で、蓋体を電子部品収納用パッケージを成す金属枠体に隙間なく確実に接合することができる、気密信頼性に優れた電子部品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】
【０００９】
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に半導体素子の搭載部が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の上面の外周部に前記搭載部を取り囲むように接合された第１の金属枠体と、前記絶縁基板の上面の前記搭載部の周囲から外周部にかけて導出された配線導体と、前記絶縁基板の下面に平面視で前記第１の金属枠体と重なるようにして接合された第２の金属枠体とを具備していることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された電子部品と、前記第１の金属枠体の上面に接合された蓋体とを具備していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子部品収納用パッケージは、絶縁基板の下面に平面視で第１の金属枠体と重なるようにして第２の金属枠体が接合されていることから、この第２の金属枠体により、絶縁基板の上面側および下面側の両方で同じような大きさ，方向の熱応力を生じさせて相殺することができ、これにより、金属枠体と絶縁基板との熱膨張差により絶縁基板が金属枠体１に引っ張られて反ってしまうことを効果的に防止することができる。
【００１２】
その結果、絶縁基板が上面側等の一方向に反ってしまうことが効果的に防止され、絶縁基板上の第１の金属枠体の上面に蓋体を確実に接合することができ、気密封止の信頼性に優れた電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００１３】
また、本発明の電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージに電子部品の搭載部に電子部品を搭載するとともに、蓋体を第１の金属枠体の上面に接合することにより構成されることから、気密封止の信頼性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の電子部品収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）および電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基板、２は第１の金属枠体、３は第２の金属枠体、４は蓋体、５は配線導体である。これらの絶縁基板１，第１の金属枠体２，第２の金属枠体３，配線導体５とで半導体集積回路素子等の半導体素子や水晶発振子等の電子部品を収納するパッケージ７が構成される。このパッケージ７に電子部品８を搭載し、蓋体４で気密封止することにより電子装置が形成される。
【００１５】
絶縁基板１は、ガラスセラミックス焼結体，酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等から成り、上面に電子部品の搭載部６が形成されている。この搭載部６に、電子部品８が搭載され、ろう材，有機樹脂，ガラス等の接着剤を介して接着固定される。
【００１６】
絶縁基板１は、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料からなり、例えば、ガラスセラミックス焼結体から成る場合であれば、ホウ珪酸ガラス等のガラス粉末と酸化アルミニウム等のセラミック粉末とから成る原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法によってグリーンシート（生シート）と成し、これらグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して、これらのグリーンシートを上下に積層するとともに加圧して各グリーンシート間を密着させ、最後に、約９００〜１０００℃で焼成することにより製作される。
【００１７】
絶縁基板１の上面には、搭載部６を取り囲むようにして第１の金属枠体２が接合されている。第１の金属枠体２は、鉄を主成分とする鉄−ニッケル合金，鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成り、上面に蓋体４がロウ付け等の手段により取着される。この第１の金属枠体２は、例えば、絶縁基板１の上面の外周部に予め枠状のメタライズ層を被着しておき、この枠状のメタライズ層に第１の金属枠体２を銀ロウ等のロウ材を介して接合する方法等により絶縁基板１の上面に接合される。
【００１８】
絶縁基板１には、搭載部６の周囲（第１の金属枠体２の内側）から外周部にかけて、配線導体５が導出されている。この配線導体５は、電子部品８の電極が接続され、これを外部に導出する導電路として機能し、配線導体５のうち、搭載部６の周囲の部位（第１の金属枠体の内側）には電子部品８の電極がボンディングワイヤ等の導電性接続部材を介して接続され、絶縁基板１の外周部（金属枠体２の外側）に導出された部位は、リード端子や半田等のろう材等を介して外部電気回路基板の回路配線等に電気的，機械的に接続される。
【００１９】
配線導体５は、銅，銀，金，パラジウム，タングステン，モリブデン，マンガン等の金属材料から成り、例えば、絶縁基板１がガラスセラミックス焼結体から成る場合であれば、銅，銀，パラジウム等が好適に使用される。このような配線導体５は、例えば、銅粉末に有機溶媒，バインダを添加してなる金属ペーストを絶縁基板となるグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等で所定パターンに印刷塗布することにより形成される。
【００２０】
さらに、配線導体５の露出表面には、ニッケルや金等の耐食性に優れワイヤボンディング性やろう材の濡れ性に優れる金属層を、１〜２０μｍの厚みでめっき法により被着させておくのが良く、この場合、配線導体５の露出した表面の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに、配線導体５に半田等のろう材を強固に接合することができ、また同時にパッケージ７の外部電気回路基板に対するろう材を介しての接合をより一層確実なものとすることができる。
【００２１】
このように、絶縁基板１の搭載部６に電子部品８を搭載するとともに、その電極をボンディングワイヤ等を介して配線導体５に電気的に接続し、その後、第１の金属枠体２の上面に金属製等の蓋体４を接合することにより、絶縁基板１と第１の金属枠体２と蓋体４とからなる容器の内側に電子部品８が気密に収納され、電子装置となる。
【００２２】
蓋体４は、鉄−ニッケル−コバルト合金，鉄−ニッケル合金等の金属材料や、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成り、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル−コバルト合金のインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工等の周知の金属加工を施し、所定の形状および寸法の板状に加工することにより製作される。
【００２３】
第１の金属枠体２の上面への蓋体４の接合は、ろう材，ガラス，有機樹脂等の接合材を介して行なうことができる。
【００２４】
本発明のパッケージおよび電子装置は、絶縁基板１の下面に、平面視で第１の金属枠体２と重なるようにして第２の金属枠体３が接合されている。この構成により、第２の金属枠体３によって、絶縁基板１の上面側および下面側の両方で同じような大きさ，方向の熱応力を生じさせて相殺することができ、これにより、第１の金属枠体２のみがある場合に第１の金属枠体２と絶縁基板１との熱膨張差により絶縁基板１が第１の金属枠体２に引っ張られて反ってしまうことを効果的に防止することができる。その結果、絶縁基板１が上面側等の一方向に反ってしまうことは効果的に防止され、絶縁基板１上の第１の金属枠体２の上面に蓋体４を確実に接合することができ、気密封止の信頼性に優れたパッケージおよび電子装置を提供することができる。
【００２５】
第２の金属枠体３は、第１の金属枠体２と同様に、鉄を主成分とする鉄−ニッケル合金，鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る。この第２の金属枠体３の絶縁基板１に対する接合は、第１の金属枠体２と同様に、絶縁基板１の下面の外周部に予め枠状のメタライズ層を被着しておき、この枠状のメタライズ層に第２の金属枠体３を銀ロウ等のロウ材を介して接合する方法等により絶縁基板１の下面に接合される。
【００２６】
第２の金属枠体３は、上記のように第１の金属枠体２と絶縁基板１との間で生じる熱応力を相殺するためには、第１の金属枠体２と同じ材料からなることが好ましい。
【００２７】
なお、第２の金属枠体３を、平面視で第１の金属枠体２と重ならせる際、完全に一致している必要はなく、多少部分的にずれていてもよい。ずれる程度は、平面視で、第２の金属枠体３の幅方向の中心が、第１の金属枠体の幅方向の中心から内側方向または外側方向へ、第1金属枠体２の幅の１／２以内に位置する程度であることが好ましい。
【００２８】
また、このようにずれる部分の長さは、第１の金属枠体２および第２の金属枠体３の全周長の１／２以下であることが好ましい。ずれの生じている部分の長さが、第１の金属枠体２および第２の金属枠体３の全周長の１／２を超えると、絶縁基板１の上面側と下面側とで熱応力に違いが生じ、これに応じて、熱応力の大きな側に絶縁基板１および第１の金属枠体２が反ってしまう。
【００２９】
また、第１の金属枠体２の高さおよび第２の金属枠体３の高さについては、第２の金属枠体３の高さが第１の金属枠体２の高さよりも低い方がよく、この場合、第２の金属枠体３の強度が第１の金属枠体２よりも大きくなり、第１の金属枠体２、電子部品８および蓋体４の熱膨張係数の差の影響を大きく受けて変形し易い絶縁基板１の上面側の変形を相殺して、絶縁基板１の上下面に加わる応力をバランスさせることができる。
【００３０】
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は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・絶縁基板
２・・・第１の金属枠体
３・・・第２の金属枠体
４・・・蓋体
５・・・配線導体
６・・・搭載部
７・・・電子部品収納用パッケージ
８・・・電子部品
【図１】
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