JP2003289116A - 電子部品収納用パッケージ - Google Patents

電子部品収納用パッケージ

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JP2003289116A
JP2003289116A JP2002142306A JP2002142306A JP2003289116A JP 2003289116 A JP2003289116 A JP 2003289116A JP 2002142306 A JP2002142306 A JP 2002142306A JP 2002142306 A JP2002142306 A JP 2002142306A JP 2003289116 A JP2003289116 A JP 2003289116A
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ceramic layer
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Hiroshi Matsudera
拓 松寺
Kazuhito Imuta
一仁 藺牟田
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージを小型化しフレーム部分の幅が狭
くなったとしても、ベース部分との接合部で十分な気密
性を確保し、高信頼性を得ることが可能な電子部品収納
用パッケージを提供する。 【解決手段】 電子部品４の搭載部を有する板状のベー
ス部分１ａおよび搭載部を取り囲むようにしてベース部
分１ａの上面に接合されたフレーム部分１ｂより形成さ
れた絶縁基体１と、フレーム部分１ｂの上面に取着され
る蓋体３とから成る電子部品収納用パッケージ５におい
て、フレーム部分１ｂとベース部分１ａとを、接合部の
外周に沿った枠状の補助セラミック層２を介在させて接
合した。枠状の補助セラミック層２が介在することによ
りフレーム部分１ｂとベース部分１ａとの接合界面に段
差を生じさせることができ、この段差によりベース部分
１ａとフレーム部分１ｂとの接合部に良好な気密性を確
保しつつ、パッケージ５の小型化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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、気密信頼性に優
れた電子部品収納用パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、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、一般に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成り、上
面に電子部品を搭載する搭載部を有する板状のベース部
分と、この電子部品の搭載部を取り囲むようにしてベー
ス部分の上面に接合されたフレーム部分とから成る絶縁
基体と、この絶縁基体のフレーム部分の内部から外部に
かけて被着導出されたタングステン・モリブデン・マン
ガン・銅・銀等の金属粉末から成る配線導体と、フレー
ム部分の上面に取着される蓋体とから構成されている。
そして、絶縁基体のベース部分に電子部品をガラス・樹
脂・ろう材等の接着剤を介して接着固定するとともに、
この電子部品の各電極を例えばボンディングワイヤを介
して配線導体に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体の
フレーム部分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接合させ、絶縁基体と蓋体とから
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。
【０００３】このような電子部品収納用パッケージの絶
縁基体は通常、グリーンシートを積層し焼成することで
作製される。すなわち、ベース部分となる板状の第１の
グリーンシートを準備する工程と、ベース部分の搭載部
となる領域を取り囲むような形状のフレーム部分となる
第２のグリーンシートを準備する工程と、第２のグリー
ンシートを第１のグリーンシートの上面に積層して積層
体を得る工程と、積層体を焼成してベース部分の上面に
フレーム部分の下面を接合した絶縁基体を得る工程とに
より作製される。
【０００４】この場合、第１および第２のグリーンシー
トは、ほぼ同じ硬度であるため、第１のグリーンシート
と第２のグリーンシートとの界面、つまりベース部分と
フレーム部分との接合面は、第１のグリーンシートの上
面と同じ面でほぼ平坦面になっており、ベース部分とフ
レーム部分とは平行にかつ層状に積層されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
部品の小型化に伴い、この電子部品収納用パッケージに
おいては、フレーム部分の幅が狭くなってきている。そ
のため、ベース部分とフレーム部分との接合面積が減少
し、ベース部分とフレーム部分との接合面における気密
性が低下する傾向にある。このように、従来の電子部品
収納用パッケージにおいては、気密性を維持しつつ小型
化を図ることが困難であるという問題点があった。
【０００６】本発明は上記従来の技術の問題点に鑑み案
出されたものであり、その目的は、電子部品収納用パッ
ケージを小型化し、フレーム部分の幅が狭くなったとし
ても、高い気密信頼性を有する、小型・高信頼性の電子
部品収納用パッケージを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電子部品収納用
パッケージは、電子部品の搭載部を有する板状のベース
部分および前記搭載部を取り囲むようにして前記ベース
部分の上面に接合されたフレーム部分より形成された絶
縁基体と、前記フレーム部分の上面に取着される蓋体と
から成る電子部品収納用パッケージにおいて、前記フレ
ーム部分と前記ベース部分とは、接合部の外周に沿った
枠状の補助セラミック層を介在させて接合されているこ
とを特徴とするものである。また、本発明の電子部品収
納用パッケージは、上記構成において、前記補助セラミ
ック層の幅は、前記接合部における前記フレーム部分の
幅の１／10乃至２／３であることを特徴とするものであ
る。
【０００８】また本発明の電子部品収納用パッケージ
は、上記構成において、補助セラミック層の上下面なら
びにこれに接合された前記フレーム部分の下面および前
記ベース部分の上面の表面粗さは、中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）で1.6μｍ乃至2.8μｍであることを特徴とするもの
である。
【０００９】本発明の電子部品収納用パッケージによれ
ば、絶縁基体においてベース部分の上面にフレーム部分
を、接合部の外周に沿った枠状の補助セラミック層を介
在させて接合していることから、この接合部に段差を設
けることができるとともに枠状のセラミック層を介して
ベース部分とフレーム部分とを強固に接合させることが
でき、パッケージが小型化してフレーム部分の幅が狭く
なっても、ベース部分とフレーム部分との接合部に良好
な気密性を確保することができる。その結果、良好な気
密性を維持しつつパッケージの小型化を図ることが可能
となる。
【００１０】また、補助セラミック層の幅は、接合部に
おけるフレーム部分の幅の１／10乃至２／３としておく
と、接合面に良好な気密性を得ることができるととも
に、ベース部分の搭載部に変形を生じることがなく、電
子部品の搭載を高精度で行なう上で好ましいものとな
る。
【００１１】さらに、補助セラミック層の上下面ならび
にこれに接合されたフレーム部分の下面およびベース部
分の上面の表面粗さを、中心線平均粗さ（Ｒａ）で1.6
μｍ乃至2.8μｍとしておくと、補助セラミック層の上
下面と、これに接合されたフレーム部分の下面およびベ
ース部分の上面との接合面を適度に粗くして効果的にア
ンカー効果を生じさせて接合させることができ、より一
層確実に良好な気密性を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。
【００１３】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す断面図であり、１は絶縁基
体、３は蓋体である。この絶縁基体１と蓋体３とで電子
部品４を収納する電子部品収納用パッケージ５が構成さ
れる。
【００１４】絶縁基体１は上面のほぼ中央部に電子部品
４が搭載される搭載部を有する板状のベース部分１ａ
と、搭載部を取り囲むようにしてベース部分１ａの上面
に積層され接合されているフレーム部分１ｂとにより形
成される。これらのベース部分１ａおよびフレーム部分
１ｂ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、通常、同種の材料に
より形成される。
【００１５】ベース部分１ａおよびフレ−ム部分１ｂ
は、例えば、ともに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を適
当な有機バインダ・溶剤等の添加物とともにシート状に
成形して作製したグリーンシートを所定の板状および枠
状に切断加工するとともにこの切断加工で得た複数のシ
ートを積層し、約1000℃で焼成することにより製作され
る。
【００１６】このベース部分１ａの上面の搭載部に電子
部品４が樹脂・ガラス・ろう材等の接着材６を介して接
着固定される。なお、接着材６としてろう材を用いる場
合には、通常、メタライズ層７がベース部分１ａの上面
の搭載部に形成される。
【００１７】また絶縁基体１には、例えば、ベース部分
１ａの搭載部周辺から外表面、例えば下面外周部等にか
けて導出するようにして配線導体８が形成されており、
配線導体８の搭載部周辺（フレーム部分１ｂ内）に露出
する部分には電子部品４の各電極がボンディングワイヤ
９を介して電気的に接続され、また、絶縁基体１の下面
外周部に導出する部分は、それぞれ外部接続用電極に接
続されて、外部電気回路基板（図示せず）の回路配線が
接続された実装用導体層に半田等のろう材を介して電気
的に接続される。
【００１８】このような配線導体８は電子部品４を外部
電気回路基板の回路配線に接続する際の導電路として機
能し、銅・銀・タングステン・モリブデン・マンガン等
の金属粉末を用いたメタライズ層により形成される。
【００１９】なお、配線導体８は、その露出する表面に
ニッケルや金等の耐蝕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を１μｍ乃至20μｍの厚み
にメッキ法により被着させておくと、配線導体８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８
へのボンディングワイヤ９の接合を強固となすことがで
き、電子部品収納用パッケージ５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。従って、配線導体８は、その露出する
表面にニッケルや金等の耐蝕性に優れ、かつボンディン
グ性やろう材の濡れ性に優れる金属を１μｍ乃至20μｍ
の厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２０】本発明においては、フレーム部分１ｂと前
記ベース部分１ａとの接合部に、この外周に沿った枠状
の補助セラミック層２を介在させていることが重要であ
る。
【００２１】フレーム部分１ｂの下面とベース部分１ａ
の上面との接合部に、この接合部の外周に沿った枠状の
補助セラミック層２を介在させていることで、枠状の補
助セラミック層２がない状態では平坦となる接合部に部
分的に枠状の補助セラミック層２が存在しているため、
補助セラミック層２の内側においてベース部分１ａとフ
レーム部分１ｂとの接合部に段差を生じさせることがで
きる。
【００２２】さらに、ベース部分１ａとフレーム部分１
ｂとの接合面に段差が生じるとベース部分１ａとフレー
ム部分１ｂとの実質的な接合面積を増加させることがで
き、また、後述するこの枠状の補助セラミック層２を介
在させた絶縁基体１の製作過程における焼成工程で、枠
状の補助セラミック層２となる枠状のグリーンシートが
ベース部分１ａとフレーム部分１ｂとの接合部分を、接
合面に対して垂直な方向にいわゆる「かしめ」に類似し
た効果により締め付けるようにして焼結することから強
固な密着性が得られ、ベース部分１ａとフレーム部分１
ｂとを枠状の補助セラミック層２を介してより強固に接
合させることができる。
【００２３】このようにして、段差部で強固な密着性が
得られるようになることから、絶縁基体１が小型化した
としても、ベース部分１ａにフレーム部分１ｂを密着性
よく強固に接合することが可能となり、パッケージとし
ての気密性を確保することができ、積層境界面に見られ
る積層不良に起因する気密不良の発生を抑えることがで
きる。
【００２４】枠状の補助セラミック層２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、通常、ベース部分１ａまたはフレーム部
分１ｂと同種の材料により形成される。
【００２５】このような枠状の補助セラミック層２は、
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、ベース部分１ａやフレーム部分１ｂと同様にして形
成したグリーンシートを枠状に切断し、ベース部分１ａ
となるグリーンシートとフレーム部分１ｂとなるグリー
ンシートとの間に、接合部の外周に沿うようにして介在
させて積層することにより形成することができる。
【００２６】この場合、枠状の補助セラミック層２とな
るグリーンシートは、ベース部分１ａやフレーム部分１
ｂとなるグリーンシートよりも硬くなるようにして原料
粉末等の調合を調整しておくとよい。
【００２７】この枠状の補助セラミック層２の幅ｌは、
枠部セラミック層１ｂの上面の蓋体３が接合される領域
の幅Ｌの１／10以上２／３以下であることが好ましい。
枠状の補助セラミック層２の幅ｌが蓋体３が接合される
領域の幅Ｌの２／３を超えると、キャビティの内周部ま
で補助セラミック層２が達することとなるため、補助セ
ラミック層２の厚みに応じて枠部セラミック層１ｂの上
面が凹凸に変形する傾向があり、この枠部セラミック上
の封止用メタライズ層（図示せず）が凹凸形状のものと
なって後述するように蓋体３を絶縁基体１（のフレーム
部分１ｂ）の上面に接合させたときに接合面に隙間が生
じやすく、気密封止が困難となる傾向がある。他方、１
／10より小さくなると、外周側での段差の底辺が短いた
め十分に気密性を防止することが難しくなる。
【００２８】表１は、補助セラミック層２の幅ｌにつき
種々の条件における電子部品収納用パッケージ５の封止
用メタライズ層の平坦度について、レーザー三次元測定
機を用いて最高部と最低部との差を測定した結果を示す
ものである。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１で判るように、補助セラミック層２の
幅ｌが、蓋体３が接合される領域の幅Ｌの１／10乃至２
／３の範囲においては、封止用メタライズ層の平坦度が
30μｍ以下と極めて平坦なものとすることができ、封止
用メタライズ層に蓋体３を隙間なく確実に接合させて気
密封止を容易・確実なものとすることができる。この範
囲を外れると、試料Ｎｏ．７のように、封止用メタライ
ズ層の平坦度が30μｍをわずかに超えるように幾分悪く
なる傾向が見られる。
【００３１】本発明の電子部品収納用パッケージ５にお
いては、補助セラミック層２の上下面ならびにこれに接
合されたフレーム部分１ｂの下面およびベース部分１ａ
の上面の表面粗さを、中心線平均粗さ（Ｒａ）で1.6μ
ｍ乃至2.8μｍとすることが望ましい。
【００３２】各々の表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）
で1.6μｍ未満の場合は、接合面が平坦であるために補
助セラミック層２の上下面ならびにこれに接合されたフ
レーム部分１ｂの下面およびベース部分１ａの上面との
密着性が低下して良好な気密性を確保することが困難と
なる傾向がある。一方、2.8μｍを超えると接合面に空
隙が発生する可能性があり、この場合においても良好な
気密性を確保することが困難となる傾向がある。
【００３３】表２は、フレーム部分１ｂとなる第２のグ
リーンシート12の下面およびベース部分１ａとなる第１
のグリーンシート11の上面の表面粗さ（接合面の表面粗
さで表わす）についての種々の条件における絶縁基体１
における気密不良発生率を測定した結果を示すものであ
る。
【００３４】
【表２】
【００３５】表２に示す結果から判るように、各々の表
面粗さが1.6μｍ乃至2.8μｍの範囲にある場合、気密不
良発生率が０ｐｐｍとなり、良好な気密性をより確実に
確保することができる。
【００３６】このように補助セラミック層２の上下面な
らびにこれに接合されたフレーム部分１ｂの下面および
ベース部分１ａの上面の表面粗さを、中心線平均粗さ
（Ｒａ）で1.6μｍ乃至2.8μｍとするには、補助セラミ
ック層２となるグリーンシートの上下面、ベース部分１
ａとなるグリーンシートの上面、およびフレーム部分１
ｂとなるグリーンシートの下面に、表面粗さが中心線平
均粗さ（Ｒａ）で1.6μｍ乃至2.8μｍのシート材を押圧
する等の方法を用いることができる。
【００３７】なお、フレーム部分１ｂは、これを上面視
したときに、各コーナー部分に丸みを設けておくことが
好ましい。これにより、フレーム部分１ｂの上面に蓋体
３を、例えばろう材を介して接合したときに、各コーナ
ー部に熱応力が集中して蓋体３のろう材を介しての接合
信頼性が劣化することを効果的に防止することができ
る。
【００３８】また、フレーム部分１ｂの蓋体３が取着さ
れる領域は、蓋体３の取着方法に応じて表面状態を変更
することが好ましい。例えば、蓋体３がろう材を介して
ろう付け接合される場合であれば、ろう材との濡れ性を
高めるために、この領域の表面にニッケル・金等の金属
層を形成しておくことが好ましい。
【００３９】かくして本発明の電子部品収納用パッケー
ジ５によれば、絶縁基体１のベース部分１ａの上面に電
子部品４をガラス・樹脂・ろう材等から成る接着材６を
介して接着固定するとともに電子部品４の各電極をボン
ディングワイヤ９を介して所定の配線導体８に接続さ
せ、しかる後、絶縁基体１の上面に蓋体３をガラス・樹
脂・ろう材等から成る封止材を介して接合させ、絶縁基
体１と蓋体３とから成る電子部品収納用パッケージ５の
内部に電子部品４を気密に収納することによって電子装
置となる。
【００４０】なお、本発明は上述の発明の実施の形態の
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は可能である。例えば、ベー
ス部分１ａおよび／またはフレーム部分１ｂを、それぞ
れ複数のグリーンシートを積層することによって形成し
てもよい。
【００４１】
【発明の効果】本発明の電子部品収納用パッケージによ
れば、絶縁基体においてベース部分の上面にフレーム部
分を、接合部の外周に沿った枠状の補助セラミック層を
介在させて接合していることから、この接合部に段差を
設けることができるとともに枠状のセラミック層を介し
てベース部分とフレーム部分とを強固に接合させること
ができ、パッケージが小型化してフレーム部分の幅が狭
くなっても、ベース部分とフレーム部分との接合部に良
好な気密性を確保することができる。その結果、良好な
気密性を維持しつつパッケージの小型化を図ることが可
能となる。
【００４２】また、補助セラミック層の幅は、接合部に
おけるフレーム部分の幅の１／10乃至２／３としておく
と、接合面に良好な気密性を得ることができるととも
に、ベース部分の搭載部に変形を生じることがなく、電
子部品の搭載を高精度で行なう上で好ましいものとな
る。
【００４３】さらに、補助セラミック層の上下面ならび
にこれに接合されたフレーム部分の下面およびベース部
分の上面の表面粗さを、中心線平均粗さ（Ｒａ）で1.6
μｍ乃至2.8μｍとしておくと、補助セラミック層の上
下面と、これに接合されたフレーム部分の下面およびベ
ース部分の上面との接合面を適度に粗くして効果的にア
ンカー効果を生じさせて接合させることができ、より一
層確実に良好な気密性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【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】
１・・・絶縁基体 １ａ・・ベース部分 １ｂ・・フレーム部分 ２・・・補助セラミック層 ３・・・蓋体 ４・・・電子部品 ５・・・電子部品収納用パッケージ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子部品の搭載部を有する板状のベース
    部分および前記搭載部を取り囲むようにして前記ベース
    部分の上面に接合されたフレーム部分より形成された絶
    縁基体と、前記フレーム部分の上面に取着される蓋体と
    から成る電子部品収納用パッケージにおいて、前記フレ
    ーム部分と前記ベース部分とは、接合部の外周に沿った
    枠状の補助セラミック層を介在させて接合されているこ
    とを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
  2. 【請求項２】 前記補助セラミック層の幅は、前記接合
    部における前記フレーム部分の幅の１／10乃至２／３で
    あ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。
  3. 【請求項３】 前記補助セラミック層の上下面ならびに
    これに接合された前記フレーム部分の下面および前記ベ
    ース部分の上面の表面粗さは、中心線平均粗さ（Ｒａ）
    で1.6μｍ乃至2.8μｍであ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。
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