(57)【要約】  【課題】  封止用メタライズ層上に蓋体をろう材層を介して接合する際に、絶縁基体の搭載部にろう材が飛散して電気的短結等の不具合を発生することのない、気密封止性の高い、実装信頼性に優れた電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供すること。  【解決手段】  電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品３の搭載部２を有する絶縁基体１と、絶縁基体１の上面に搭載部２を取り囲むように形成された枠状の封止用メタライズ層４と、封止用メタライズ層４に下面の外周部が接合される蓋体５とを具備しており、封止用メタライズ層４は、内周側から外周側に向かうに伴って上面の高さが漸次低くなるように形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電子部品の搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の上面に前記搭載部を取り囲むように形成された枠状の封止用メタライズ層と、該封止用メタライズ層に下面の外周部が接合される蓋体とを具備しており、前記封止用メタライズ層は、内周側から外周側に向かうに伴って上面の高さが漸次低くなっ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】
前記蓋体は、その下面が外周側に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の電子部品収容用パッケージと、前記搭載部に取着された電子部品と、前記封止用メタライズ層に前記搭載部を覆うよう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。
【請求項４】
前記蓋体の下面の外周部と前記封止用メタライズ層との間の間隔が、外周側にいくほど大きくなっていることを特徴とする請求項３記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を搭載し収容するための電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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り、上面に電子部品の搭載部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に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と、この封止用メタライズ層にろう付けされた鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る封止用の金属製の枠体と、この封止用の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蓋体とから構成されるタイプのものである。
【０００４】
このタイプの電子部品収納用パッケージの場合には、絶縁基体の搭載部に電子部品を搭載し収容するとともに電子部品の電極と配線導体とを電気的に接続した後、枠体に蓋体を載置し、この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枠体と蓋体とを直接、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、金属枠体の分、電子装置の低背化が妨げられるという問題があった。また、絶縁基体に蓋体をシーム溶接するための下地金属として封止用の枠体を封止用メタライズ層にろう付けしておく必要があり、金属枠体が必要であるため、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
そこで、上述のような問題点を解消するために、図２に断面図に示すように、上面に電子部品２３を収容する搭載部２２を有するセラミックス製の絶縁基体２１の上面に搭載部２２を取り囲む枠状の封止用メタライズ層２４を形成し、この封止用メタライズ層２４に、下面に銀−銅共晶合金等のろう材層２６が被着された蓋体２５をその下面に被着させたろう材層２６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２３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（以下の特許文献１参照）。
【０００７】
この電子部品収納用パッケージは、金属枠体が不要であることから、低背化を容易なものとすることができる。
【０００８】
また、封止用メタライズ層２４と蓋体２５とをろう材層２６を介してシーム溶接により接合させることから、溶接のための下地金属としての枠体を必要とせず、その分、製造コストを低くすることができ、安価である。
【０００９】
なお、このような蓋体２５は、鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の下面に銀−銅ろう等のろう材箔を重ねて圧延することによって鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の下面に厚みが２０〜５０μｍのろう材層２６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の全面に厚みが２０〜５０μｍのろう材層２６が被着された所定の形状に製作される。
【特許文献１】特開２００２−３３６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の電子部品収納用パッケージにおいては、シーム溶接時に加えられる熱による蓋体２５の膨張および収縮にともなう熱応力が水平方向に作用し、接合面の外周部分において、蓋体２５と封止用メタライズ層２４との間の剥がれや、封止用メタライズ層２４と絶縁基体２１との間の剥がれ等の不具合が生じ易い。また、上記の熱応力により絶縁基体２１の外周部分に欠け等の機械的な破壊が生じ易い。
【００１１】
そのため、従来の電子部品収納用パッケージにおいては、搭載部２２に搭載される電子部品２３の気密封止の信頼性を確保することが難しいという問題があった。
【００１２】
また、封止用メタライズ層２４が狭いものになってくると、蓋体２５をシーム溶接により封止用メタライズ層２４に接合する際、蓋体２５の裏面に被着されたろう材層２６はシーム溶接による熱により溶融し、余分な量のろう材層２６が搭載部２２側へ流れ出し、この流れ出したろう材を介して、封止用メタライズ層２４と電子部品２３の電極との間等で電気的短絡（ショート）が発生するという問題点を有していた。
【００１３】
特に、近年、電子装置の小型化、多機能化にともない、小さな電子部品収納用パッケージに、より高機能の電子部品２３を搭載するために、絶縁基体２１の上面に搭載部２２を取り囲むように形成された枠状の封止用メタライズ層２４の幅は、例えば０．３ｍｍ以下と、非常に小さくなる傾向があり、これに応じて、上記のような問題点が顕著なものとなってきている。
【００１４】
本発明は、かかる従来の問題に鑑み完成されたものであり、その目的は、封止用メタライズ層上に蓋体をその裏面に被着させたろう材層を介して接合する際に、シーム溶接時の熱による蓋体の熱膨張収縮により絶縁基体に欠けやクラックが発生することを防止でき、かつ、絶縁基体の搭載部にろう材が飛散して電気的短結等の不具合を発生することのない、気密封止性の高い、実装信頼性に優れた電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明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絶縁基体と、該絶縁基体の上面に前記搭載部を取り囲むように形成された枠状の封止用メタライズ層と、該封止用メタライズ層に下面の外周部が接合される蓋体とを具備しており、前記封止用メタライズ層は、内周側から外周側に向かうに伴って上面の高さが漸次低くなっていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記蓋体は、その下面が外周側に向かって下方に傾斜していることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の電子装置は、上記記載の電子部品収容用パッケージと、前記搭載部に取着された電子部品と、前記封止用メタライズ層に前記搭載部を覆うよう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。
【００１８】
本発明の電子装置において、好ましくは、前記蓋体の下面の外周部と前記封止用メタライズ層との間の間隔が、外周側にいくほど大きくなっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、封止用メタライズ層は、内周側から外周側に向かうに伴って上面の高さが漸次低くなっていることから、封止用メタライズ層と蓋体との接合面は、外周側に向けて下方に傾斜した傾斜面となり、シーム溶接時に加えられる熱による蓋体の膨張および収縮にともなう熱応力が水平方向に作用したとしても、その熱応力が作用する方向に対して一定の角度で傾斜した接合面に沿って応力を分散、緩和させることができ、蓋体と封止用メタライズ層との間の剥がれや、封止用メタライズ層と絶縁基体との間の剥がれ等の不具合の発生を有効に防止することができる。また、上記の熱応力が絶縁基体の外周部分に集中することはなく、絶縁基体の外周部分に欠け等の機械的な破壊が生じることも効果的に防止することができる。その結果、気密封止の信頼性に優れた電子部品収納用パッケージとすることができる。
【００２０】
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、好ましくは、蓋体は、その下面が外周側に向かって下方に傾斜していることから、蓋体を封止用メタライズ層の中央部に位置決めする際、誤って蓋体に位置ずれが発生したとしても、絶縁基体の上面の封止用メタライズ層の傾きによって蓋体の位置が補正されることから、蓋体と封止用メタライズ層との位置ずれを防止し、より一層気密封止の信頼性を高くすることができる。
【００２１】
本発明の電子装置によれば、上記記載の電子部品収容用パッケージと、搭載部に取着された電子部品と、封止用メタライズ層に搭載部を覆うように接合された蓋体とを具備していることから、上記本発明の電子部品収納用パッケージの特徴を有する、気密封止性の高い、実装信頼性に優れた電子装置を提供することができる。
【００２２】
また、電子装置は、蓋体の下面の外周部と封止用メタライズ層との間の間隔が、外周側にいくほど大きくなっていることから、この蓋体の下面と封止用メタライズ層との間に介在するろう材層の厚みを外周側ほど厚くすることができ、蓋体と封止用メタライズ層との接合面の外周側にいくほど大きくなる傾向のある熱応力に対応して漸次厚くなるろう材層によって効果的に熱応力を吸収、緩和することができ、蓋体の封止用メタライズ層に対する接合の信頼性、および電子部品の気密封止の信頼性により一層優れた電子装置とすることができる。
【００２３】
また、外周側ほど間隔が広くなるので、余分なろう材は外周側に向けて流れ出やすくなり、搭載部側に流れ込むことはより効果的に防止される。その結果、ろう材と電子部品との間等の電気的短絡のない、信頼性に優れた電子装置をより一層確実に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置を添付の図面を基に説明する。
【００２５】
図１は、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した断面図である。図１において１は絶縁基体、２は搭載部、３は電子部品、４は封止用メタライズ層、５は蓋体、７は絶縁基体１の搭載部２内から外表面にかけて導出するように被着された配線導体である。そして、主として絶縁基体１、封止用メタライズ層４および蓋体５で電子部品収納用パッケージが構成されており、絶縁基体１の搭載部２に半導体集積回路素子や光半導体素子等の半導体素子や、水晶振動子等の圧電振動子、弾性表面波素子、容量素子等の電子部品３を搭載し、封止用メタライズ層４に蓋体５を取着して電子部品３を気密に封止することによって電子装置となる。
【００２６】
絶縁基体１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ガラスセラミックス、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１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によりシート状とすることによって絶縁基体１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。
【００２７】
また、絶縁基体１の搭載部２内から外表面にかけて導出するように被着された配線導体７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、マンガン、銅、銀、パラジウム、金等の金属粉末焼結体から成り、好ましくは、半田やボンディングワイやとの接合性を高めるため、および酸化腐食の防止のため、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のがよい。そして、配線導体７の搭載部２内の部位には、電子部品３の電極が半田バンプやボンディングワイヤ等の電気的接続手段８を介して接続され、一方、配線導体７の絶縁基体１の外表面の部位は、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。
【００２８】
このような配線導体７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１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１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、所定のパターンに被着形成される。
【００２９】
絶縁基体１の上面には、搭載部２を取り囲むように封止用メタライズ層４が形成されている。封止用メタライズ層４は、タングステンやモリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金等の金属粉末焼結体から成り、例えば、幅が０．２〜０．４ｍｍ程度で厚みが１０〜３０μｍ程度の枠状である。
【００３０】
なお、封止用メタライズ層４は、例えば生産性や焼成時の収縮の制御を容易とすること等を考慮して、配線導体７と同様の金属材料で形成され、配線導体７と同様にタングステン等の金属ペーストを絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに印刷することにより形成されるのがよい。
【００３１】
封止用メタライズ層４は、絶縁基体１に蓋体５を接合させるための下地金属層として機能し、接合強度を向上させるという観点からは、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のがよい。
【００３２】
そして、封止用メタライズ層４の上には蓋体５が接合される。このような蓋体５は、鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の厚みが０．１ｍｍ程度の平板状金属であり、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−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の下面に厚みが１０〜５０μｍ程度の銀−銅共晶ろう等のろう材層６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所定の形状に製作される。なお、蓋体５の裏面に形成されるろう材層６の厚みは、蓋体５を絶縁基体１に良好に接合させるとともにろう材が搭載部２に飛散するのを有効に抑制するという観点からは２０〜４０μｍがよい。
【００３３】
蓋体５を封止用メタライズ層４に接合する方法としては、蓋体５を、ろう材層６が被着された面を絶縁基体１の封止用メタライズ層４上に載置し、この蓋体５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、ローラー電極と蓋体５との接触部をジュール発熱させ、この熱を蓋体５の下面側に伝達させてろう材層６を溶融させることにより行なわれる。
【００３４】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいては、図１に示すように、封止用メタライズ層４は、内周側から外周側に向かうに伴って上面の高さが漸次低くなるように形成されている。
【００３５】
この構成により、封止用メタライズ層４と蓋体５との接合面は、外周側に向けて下方に傾斜した傾斜面となり、シーム溶接時に加えられる熱による蓋体５の膨張および収縮にともなう熱応力が水平方向に作用したとしても、その熱応力が作用する方向に対して一定の角度で傾斜した接合面に沿って応力を分散、緩和させることができ、蓋体５と封止用メタライズ層４との間のが剥がれや、封止用メタライズ層４と絶縁基体１との間の剥がれ等の不具合の発生を有効に防止することができる。また、上記の熱応力が絶縁基体１の外周部分に集中することはなく、絶縁基体１の外周部分に欠け等の機械的な破壊が生じることも効果的に防止することができる。その結果、気密封止の信頼性に優れた電子部品収納用パッケージとすることができる。
【００３６】
この場合、封止用メタライズ層４において、その傾きは５〜１５度程度であることが望ましい。封止用メタライズ層４の傾きが５度未満であると、シーム溶接時に余分なろう材層６が封止用メタライズ層４の内周側から外周側に向かうように搭載部２の外側へ良好に移動する作用が弱くなり、搭載部２側へ余分なろう材層６が飛散しやすくなる。また、封止用メタライズ層４の傾きが１５度を超えると、本来蓋体５と封止用メタライズ層４との間に保持されるろう材層６が、絶縁基体１の側面に流れ出し、その結果、蓋体５と封止用メタライズ層４との接合不良による気密封止性の低下、接合強度の低下を引き起こしやすくなる。また、封止用メタライズ層４を形成するためのメタライズペーストを絶縁基体１の上面にスクリーン印刷等により形成することが難しくなる。
【００３７】
また、蓋体５は、その下面が外周側に向かって下方に傾斜していることが好ましい。これにより、蓋体５を封止用メタライズ層４の中央部に位置決めする際、誤って蓋体５に位置ずれが発生したとしても、絶縁基体１の上面の封止用メタライズ層４の傾きによって蓋体５の位置の中央が移動するように補正される作用がある。また、絶縁基体１が小さくなり、その結果封止用メタライズ層４の幅が小さいものとなっても、封止用メタライズ層４と蓋体５との接合面積を大きく取れることから、封止用メタライズ層４と蓋体５との接合強度をきわめて高くすることができる。
【００３８】
さらに、蓋体５の外周部と封止用メタライズ層４との間にろう材層６の溜まりを良好に形成することができる。その結果、封止用メタライズ層４上に蓋体５を溶接する際の熱により生じる熱応力をこのろう材層６の溜りで緩和することができ、絶縁基体１の上面から封止用メタライズ層４が剥離する等の不具合を有効に防止することができる。なお、本例では、ろう材層６は蓋体５の下面全面に形成されている例を示しているが、ろう材層６は枠状に形成されたプリフォームを用いて接合してもよい。
【００３９】
なお、封止用メタライズ層４の上面や、蓋体５の下面は、全域にわたって一定の割合、角度で高さを低くしたり、傾斜させたりすることが好ましい。これにより、シーム溶接時の加熱の割合を蓋体５の全周にわたって均一にすることができ、溶接による蓋体５の接合をより一層確実に強固なものとすることができる。
【００４０】
そして、上記構成の電子部品収納用パッケージの搭載部２に電子部品３を搭載し、電子部品３の電極を配線導体７に半田等の導電性接続手段８を介して電気的に接続し、封止用メタライズ層４に、搭載部２を覆うように接合することにより本発明の電子装置が形成される。
【００４１】
本発明の電子装置によれば、上記記載の電子部品収容用パッケージと、搭載部２に取着された電子部品３と、封止用メタライズ層４に搭載部２を覆うように接合された蓋体５とを具備していることから、上記本発明の電子部品収納用パッケージの特徴を有する、気密封止性の高い、実装信頼性に優れた電子装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明の電子装置においては、蓋体５の下面の外周部と封止用メタライズ層４との間の間隔が、外周側にいくほど大きくなっていることが好ましい。
【００４３】
これにより、蓋体５の下面と封止用メタライズ層４との間に介在するろう材層６の厚みを外周側ほど厚くすることができ、蓋体５と封止用メタライズ層４との接合面の外周側にいくほど大きくなる傾向のある熱応力に対応して漸次厚くなるろう材層６によって効果的に熱応力を吸収、緩和することができ、蓋体５の封止用メタライズ層４に対する接合の信頼性、および電子部品３の気密封止の信頼性により一層優れた電子装置とすることができる。
【００４４】
また、外周側ほど間隔が広くなるので、余分なろう材は外周側に向けて流れ出やすくなり、搭載部２側に流れ込むことはより効果的に防止される。その結果、ろう材と電子部品３との間等の電気的短絡のない、信頼性に優れた電子装置をより一層確実に提供することができる。
【００４５】
また、平面視で、封止用メタライズ層４が蓋体５の外側にまで広がっているような構成であることが好ましい。このようにしておくと、封止用メタライズ層４の外周部分から蓋体５の側面にかけて良好にろう材のメニスカスを形成することができ、ろう材を介して蓋体５を封止用メタライズ層４に、より強固に接合させることができる。なお、この場合、封止用メタライズ層４のうち平面視で蓋体５の外側に位置する部分も、上面の高さを漸次低くしておくのがよい。
【００４６】
かくして、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、絶縁基体１の搭載部２に電子部品３を搭載するとともに封止用メタライズ層４に、下面にろう材層６が被着された蓋体５をろう材層６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。
【００４７】
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。例えば、ろう材層６は蓋体５の下面全面に形成されている、いわゆるクラッドタイプとしたが、ろう材層６は枠状に形成されたプリフォームを用いて接合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・搭載部
３・・・・・電子部品
４・・・・・封止用メタライズ層
５・・・・・蓋体
【図１】
2005277069.tif 000003
【図２】
2005277069.tif 000004