CN101800201A - 电子元件用封装体和电子部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子元件用封装体和电子部件，本发明涉及的电子元件用封装体具有：陶瓷制的基体；陶瓷制的框体，其设置在该基体的上表面，内侧形成有用于收纳电子元件的腔室；孔，其在腔室的下方位置形成于所述基体，并从该基体的上表面贯穿至下表面，同时内部填充有热传导材料；以及突出部，其形成在该孔的内壁，向孔的中心突出，所述突出部的沿着与孔的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸大于等于沿着所述贯穿方向的厚度尺寸。本发明所涉及的电子部件具有：所述电子元件用封装体；以及安装在该电子元件用封装体中的电子元件，所述电子元件收纳在形成于电子元件用封装体的框体内侧的腔室内，并且配置在所述孔的上方位置。

Description

电子元件用封装体和电子部件
该专利申请通过对作为主张优先权的基础的日本特许申请第2009-011580号的引用而包含在公开中。
技术领域
本发明涉及一种用于安装发光元件或集成电路等电子元件的电子元件用封装体以及具有该电子元件用封装体的电子部件。
背景技术
以往，用于安装发光元件的发光元件用封装体通过对陶瓷制的基体和框体进行一体化接合而构成，并在框体的内侧形成有用于收纳发光元件的腔室。
陶瓷制的基体上可以形成导热孔，在基体形成有导热孔的发光元件用封装体中，收纳在腔室内的发光元件的热能够发散到外部。另外，导热孔通过向贯穿基体的孔中填充热传导材料而构成。
在导热孔从陶瓷制的基体的上表面贯穿到下表面并露出到腔室内的发光元件用封装体中，收纳在腔室内的发光元件的热通过导热孔向基体的下表面移动，并且其一部分扩散到基体中。其结果，不容易发生因热导致的发光元件的不良状况。
然而，由于构成导热孔的热传导材料的抗折强度比陶瓷低，所以在基体形成有导热孔的情况下，存在发光元件用封装体的散热性提高而另一方面发光元件用封装体的抗折强度降低的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，在用于安装发光元件或集成电路等电子元件的电子元件用封装体以及具有该电子元件用封装体的电子部件中，获得高散热性和高抗折强度双方。
本发明涉及的第1电子元件用封装体具有：陶瓷制的基体；陶瓷制的框体，其设置在该基体的上表面，内侧形成有用于收纳电子元件的腔室；孔，其在腔室的下方位置形成于所述基体上，并从该基体的上表面贯穿至下表面，同时内部填充有热传导材料；以及突出部，其形成在该孔的内壁，向孔的中心突出，所述突出部的沿着与孔的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸大于等于沿着所述贯穿方向的厚度尺寸。
在上述电子元件用封装体中，形成在孔的内壁的突出部向填充在孔的内部的热传导材料内突出。并且，在制作该电子元件用封装体时的烧制工序中，虽然基体和热传导材料收缩，但各自的收缩率存在差异，所以在烧制后的电子元件用封装体中，热传导材料和向该热传导材料内突出的突出部相互啮合。
并且，在上述电子元件用封装体中，由于突出部的沿着与孔的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸大于等于沿着贯穿方向的厚度尺寸，所以热传导材料和突出部相互牢固地啮合。
因此，即使在基体形成有孔的情况下，通过抑制基体的抗折强度的降低，其结果，也能较高地维持电子元件用封装体的抗折强度。
并且，在上述电子元件用封装体中，当在框体的腔室内收纳了电子元件的情况下，从该电子元件产生的热通过填充在孔中的热传导材料向基体的下表面移动，并且其一部分扩散到陶瓷制的基体中，所以在电子用封装体中获得较高的散热性。
本发明涉及的第2电子元件用封装体是上述第1电子元件用封装体，在所述孔的内壁，在上端位置和下端位置的两个位置形成有所述突出部，孔在形成有该突出部的位置变窄。
本发明涉及的第3电子元件用封装体是上述第1或第2电子元件用封装体，在所述孔的内壁内，在相互对置的两个侧面壁部上分别形成有所述突出部，属于不同的侧面壁部的突出部在所述贯穿方向上相互错开。
本发明涉及的第4电子元件用封装体是上述第3电子元件用封装体，所述孔的与所述贯穿方向正交的截面积在从该孔的上端位置到下端位置大致相同。由此，从电子元件产生的热容易通过填充在孔中的热传导材料移动到基体的下表面。因此，更加提高电子元件用封装体的散热性。
本发明涉及的第5电子元件用封装体是上述第1至第4电子元件用封装体，所述基体通过层叠多个陶瓷片烧制而成，所述突出部的长度尺寸大于等于该陶瓷片的厚度尺寸。
本发明涉及的电子部件具有：上述第1至第5电子元件用封装体的任意一个电子元件用封装体；以及安装在该电子元件用封装体中的电子元件，所述电子元件收纳在形成于电子元件用封装体的框体内侧的腔室内，并且配置在所述孔的上方位置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的发光器件制造时使用的陶瓷体的剖面图。
图2是表示烧制该陶瓷体而制成的发光元件用封装体的剖面图。
图3是表示在该发光元件用封装体中设置了发光元件的状态的剖面图。
图4是表示所制成的发光器件的剖面图。
图5是表示在上述发光元件用封装体中，孔的截面积的变化形态的一例的剖面图。
图6是表示该一例所涉及的发光元件用封装体制造时使用的陶瓷体的剖面图。
图7是表示在上述发光元件用封装体中，孔的截面积的变化形态的另一例的剖面图。
图8是表示该另一例所涉及的发光元件用封装体制造时使用的陶瓷体的剖面图。
图9是表示在上述发光元件用封装体中，孔的截面积的变化形态的再一例的剖面图。
图10是表示该再一例所涉及的发光元件用封装体制造时使用的陶瓷体的剖面图。
具体实施方式
以下，按照附图具体说明在用于安装发光元件的发光元件用封装体以及具有该发光元件用封装体的发光器件中应用了本发明的方式。
图1～图4是按照工序顺序示出本发明的一个实施方式所涉及的发光器件的制造方法的剖面图。
首先，在陶瓷体形成工序中，如图1所示，通过层叠由陶瓷制成的多个陶瓷片21而形成陶瓷片21的层叠体711。多个陶瓷片21分别形成有填充了填充材料51的贯穿孔21a，与贯穿方向正交的贯穿孔21a的截面形状(未图示)在所层叠的所有陶瓷片21中大致相同。
另外，填充材料51使用热传导率高的银(Ag)和铜(Cu)等金属。并且，形成陶瓷片21的陶瓷使用能够与填充材料51同时烧制的低温共烧陶瓷(LTCC)。
如图1所示，在层叠陶瓷片21时，对相邻的陶瓷片21、21进行配置，使得属于它们的贯穿孔21a、21a沿着与层叠方向垂直的方向相互错开预定距离D，同时使该贯穿孔21a、21a的一部分重叠。这里，预定距离D是大于等于陶瓷片21的厚度尺寸T1的距离。
具体来讲，在第n(n为2以上的整数)层叠的第n陶瓷片21和与第n陶瓷片21的下侧相邻的第(n-1)陶瓷片21中，属于第n陶瓷片21的贯穿孔21a相对于属于第(n-1)陶瓷片21的贯穿孔21a在与层叠方向垂直的一个方向上错开预定距离D。另一方面，在第n陶瓷片21和与第n陶瓷片21的上侧相邻的第(n+1)陶瓷片21中，属于第n+1陶瓷片21的贯穿孔21a相对于属于第n陶瓷片21的贯穿孔21a在与所述一个方向相反的方向上错开预定距离D。
因此，第n陶瓷片21的一部分相对于第(n-1)和第(n+1)陶瓷片21、21的贯穿孔21a、21a的内壁，向与层叠方向垂直的上述一个方向突出预定距离D，第(n+1)陶瓷片21的一部分相对于属于第n和第(n+2)陶瓷片21、21的贯穿孔21a、21a的内壁，向与上述一个方向相反的方向突出预定距离D。
层叠体711形成后，在层叠体711的上表面层叠由陶瓷制成的框形成体31。此时，将框形成体31配置在层叠体711的上表面，使得填充在位于层叠体711的最上层的陶瓷片21的贯穿孔21a中的填充材料51露出到形成于框形成体31的内侧的空间31a中。由此，形成由层叠体711和框形成体31构成的陶瓷体71。
另外，形成框形成体31的陶瓷使用能够与填充材料51同时烧制的低温共烧陶瓷(LTCC)。形成框形成体31的陶瓷可以使用与形成陶瓷片21的陶瓷相同的陶瓷，也可以使用不同的陶瓷。
接着，在烧制工序中，通过烧制在陶瓷体形成工序中形成的陶瓷体71来制作图2所示的发光元件用封装体72。通过陶瓷体71的烧制，如图2所示，通过分别烧结层叠体711和框形成体31而形成基体2和框体3，并且基体2和框体3接合为一体。
并且，通过层叠体711的烧结，形成层叠体711的陶瓷片21的贯穿孔21a之间相互连结，成为从基体2的上表面2a贯穿到下表面2b的孔4。并且，通过框形成体31的烧结，形成在框形成体31内侧的空间31a成为用于收纳发光元件1的腔室3a。
另外，通过陶瓷体71的烧制，填充在陶瓷片21的贯穿孔21a中的填充材料51也烧结成一体，成为填充在孔4的内部的热传导材料5。
在本实施方式中，作为形成陶瓷体71的陶瓷，由于使用低温共烧陶瓷(LTCC)，所以在800℃～950℃的温度下就能够烧结该陶瓷。因此，能够抑制填充材料51所使用的金属的异常收缩等，同时能够使填充材料51烧结。
另外，陶瓷体71的陶瓷部分和填充材料51都因烧结而收缩，但由于陶瓷部分和填充材料51的材质不同，所以各自的收缩率存在差异。
如上所述，在陶瓷体71中，由于第n陶瓷片21的一部分向与层叠方向垂直的一个方向突出预定距离D，第(n+1)陶瓷片21的一部分向与该一个方向相反的方向突出预定距离D，所以如图2所示，在发光元件用封装体72中，孔4的内壁41内相互对置的两个侧壁面部411、412分别形成有向孔4的中心突出的突出部42。即，形成基体2的陶瓷从孔4的内壁41向填充于孔4内部的热传导材料5内突出。
并且，在陶瓷体71的陶瓷部分和填充材料51中，由于烧制时的收缩率存在差异，所以在烧制后的发光元件用封装体72中，热传导材料5和向该热传导材料5内突出的突出部42相互啮合。
另外，在烧制前的陶瓷体71中，由于预定距离D是大于等于陶瓷片21的厚度尺寸T1的距离，所以在发光元件用封装体72中，突出部42的沿着与孔4的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸L大于等于沿着贯穿方向的厚度尺寸T2。因此，热传导材料5和突出部42相互牢固地啮合。
这里，长度尺寸L和厚度尺寸T2分别比预定距离D和厚度尺寸T1小陶瓷体71收缩的部分。因此，突出部42的长度尺寸L大于等于陶瓷片21的厚度尺寸T1。
并且，在本实施方式所涉及的发光元件用封装体72中，属于一方的侧壁面部411的突出部42和属于另一方的侧壁面部412的突出部42沿着贯穿方向相互错开。
根据上述发光元件用封装体，由于如上所述热传导材料5和突出部42相互牢固地啮合，所以即使在基体2形成有孔4的情况下，也能抑制基体2的抗折强度的降低，其结果，能够将发光元件封装体的抗折强度维持较高。并且，在图2所示的构造中，不仅能够提高作为静态强度的抗折强度，也能提高针对变形应力的动态强度。
接着，在发光元件设置工序中，如图3所示，在通过烧制工序所制成的发光元件用封装体72上设置发光元件1。具体来讲，发光元件1在腔室3a内被设置在孔4的上方位置、即基体2的上表面2a中露出热传导材料5的区域。
并且，在树脂填充工序中，如图4所示，在腔室3a的内部填充包含荧光体的树脂6，并使该树脂6固化。由此制成本发明的一个实施方式所涉及的发光器件。
在所制成的发光器件中，从发光元件1产生的热通过填充在孔4中的热传导材料5向基体2的下表面2b移动，并且其一部分扩散到陶瓷制的基体2中。
而且，在本实施方式中，在构成烧制前的陶瓷体71的所有陶瓷片21中，由于贯穿孔21a的截面形状大致相同，所以如图4所示那样，在发光元件用封装体72中，与贯穿方向正交的孔4的截面积从孔4的上端位置到下端位置大致相同。因此，从发光元件1产生的热很容易通过填充在孔4中的热传导材料5移动到基体2的下表面2b。
因此，在具有上述发光元件用封装体72的发光器件中能够获得较高的散热性。
因此，根据上述发光元件用封装体72能够获得高散热性和高抗折强度双方。
发光元件用封装体72的散热性不仅依赖于孔4的截面积，也依赖于孔4的体积。即，孔4的体积越大，发光元件用封装体72的散热性越高。因此，即使在孔4的截面积从孔4的上端位置到下端位置大致不相同的情况下，也能通过调整孔4的体积在发光元件用封装体72中获得充足的散热性。
图5是表示具有孔4的截面积发生变化的发光元件用封装体72的发光器件的一例的剖面图。在图5所示的发光元件用封装体72中，在孔4的上端位置和下端位置的两个位置的孔4的内壁上形成有突出部42，孔4在形成有该突出部42的位置处变窄。
并且，即使在突出部42的任意一个中，沿着与孔4的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸L都大于等于沿着贯穿方向的厚度尺寸T2。
在上述发光元件用封装体72中，在上端位置突出的突出部42和在下端位置突出的突出部42之间存在热传导材料5，由此，热传导材料5和突出部42啮合。因此，根据该发光元件用封装体72，与图2所示的发光元件用封装体72同样，即使在基体2形成有孔4的情况下，也能抑制基体2的抗折强度的降低，其结果，能够将发光元件用封装体72的抗折强度维持较高。
图5所示的发光元件用封装体72通过烧制图6所示的陶瓷体71而制成。图6所示的陶瓷体71通过层叠贯穿孔21a的正交于贯穿方向的截面积不同的两种陶瓷片21、22而形成。
具体来讲，最上层和最下层的位置配置有截面积小的一方的陶瓷片22，在被这些陶瓷片22夹持的状态下，层叠多个截面积大的另一方的陶瓷片21。并且，在填充于另一方的陶瓷片21的贯穿孔21a内的填充材料51的中央部，重叠填充于一方的陶瓷片22的贯穿孔22a内的填充材料51，在该中央部的周边部，重叠一方的陶瓷片22。
另外，在图6所示的陶瓷体71中，一方的陶瓷片22使用比另一方的陶瓷片21薄的陶瓷片。
图7是表示具有孔4的截面积发生变化的发光元件用封装体72的发光器件的另一个例子的剖面图。图7所示的发光元件用封装体72在图5所示的发光元件用封装体72中，不仅在孔4的上端位置和下端位置形成突出部42，在该上端位置和下端位置之间的位置也形成突出部42，孔4在形成该突出部42的位置处变窄。
并且，即使在突出部42的任意一个中，沿着与孔4的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸L都大于等于沿着贯穿方向的厚度尺寸T2。
在上述发光元件用封装体72中，由于在上端位置突出的突出部42和在下端位置突出的突出部42之间也形成有突出部42，所以与图5所示的发光元件用封装体72相比，热传导材料5和突出部42牢固地啮合。因此，根据图7所示的发光元件用封装体72，与图2所示的发光元件用封装体72同样，即使在基体2形成有孔4的情况下，也能抑制基体2的抗折强度的降低，其结果，能够将发光元件用封装体72的抗折强度维持较高。
图7所示的发光元件用封装体72通过烧制图8所示的陶瓷体71而制成。图8所示的陶瓷体71在图6所示的陶瓷体71中，在最上层和最下层的中间位置也配置截面积小的一方的陶瓷片22，在被三个陶瓷片22夹持的状态下，层叠多个截面积大的另一方的陶瓷片21。
图9是表示具有孔4的截面积发生变化的发光元件用封装体72的发光器件的再一个例子的剖面图。图9所示的发光元件用封装体72在图5所示的发光元件用封装体72中，不仅在孔4的上端位置和下端位置形成突出部42，在该上端位置和下端位置之间的位置也形成突出部42，孔4在上端位置和下端位置处变窄，但在该上端位置和下端位置之间的位置，截面积大致相同。
并且，即使在突出部42的任意一个中，沿着与孔4的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸L都大于等于沿着贯穿方向的厚度尺寸T2。
在上述发光元件用封装体72中，由于在上端位置突出的突出部42和在下端位置突出的突出部42之间也形成有突出部42，所以与图5所示的发光元件用封装体72相比，热传导材料5和突出部42牢固地啮合。因此，根据图9所示的发光元件用封装体72，与图2所示的发光元件用封装体72同样，即使在基体2形成有孔4的情况下，也能抑制基体2的抗折强度的降低，其结果，能够将发光元件用封装体72的抗折强度维持较高。
图9所示的发光元件用封装体72通过烧制图10所示的陶瓷体71而制成。图10所示的陶瓷体71在图6所示的陶瓷体71中，相邻的另一方的陶瓷片22的贯穿孔22a如图1所示的陶瓷体71那样，沿着与层叠方向垂直的方向错开预定距离D。
另外，本发明的各部分结构不限于上述实施方式，在专利请求范围所记载的技术范围内可以进行各种变形。例如，只要突出部的长度尺寸L大于等于厚度尺寸T2，则形成在孔4的内壁的突出部42的配置和形状等不限于上述实施方式。
另外，在上述实施方式中，说明了将本发明应用在用于安装发光元件的发光元件用封装体中的情况，但本发明不限于此，也能应用在用于安装集成电路等电子元件的各种电子元件用封装体中。

Claims (6)

1.一种电子元件用封装体，其具有：
陶瓷制的基体；
陶瓷制的框体，其设置在该基体的上表面，内侧形成有用于收纳电子元件的腔室；
孔，其在腔室的下方位置形成于所述基体上，并从该基体的上表面贯穿至下表面，同时内部填充有热传导材料；以及
突出部，其形成在该孔的内壁，向孔的中心突出，
所述突出部的沿着与孔的贯穿方向垂直的方向的长度尺寸大于等于沿着所述贯穿方向的厚度尺寸。
2.根据权利要求1所述的电子元件用封装体，其中
在所述孔的内壁，在上端位置和下端位置的两个位置形成有所述突出部，孔在形成有该突出部的位置变窄。
3.根据权利要求1所述的电子元件用封装体，其中
在所述孔的内壁内，在相互对置的两个侧面壁部上分别形成有所述突出部，属于不同的侧面壁部的突出部在所述贯穿方向上相互错开。
4.根据权利要求3所述的电子元件用封装体，其中
所述孔的与所述贯穿方向正交的截面积在从该孔的上端位置到下端位置大致相同。
5.根据权利要求1所述的电子元件用封装体，其中
所述基体通过层叠多个陶瓷片烧制而成，所述突出部的长度尺寸大于等于该陶瓷片的厚度尺寸。
6.一种电子部件，其具有：
权利要求1所述的电子元件用封装体；以及
安装在该电子元件用封装体中的电子元件，
所述电子元件收纳在形成于电子元件用封装体的框体内侧的腔室内，并且配置在所述孔的上方位置。
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