【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関し、特に封止用メタライズ層と金属枠体との封止性を改善し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、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部を有するとともにこの凹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凹部を取り囲むように被着された四角枠状の封止用メタライズ層を有する絶縁基体と、この絶縁基体の封止用メタライズ層に凹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】
この従来の電子部品収納用パッケージによれば、絶縁基体の凹部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凹部内のメタライズ配線導体に例えば半田バンプ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等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】
ところで、このような電子部品収納用パッケージは近時における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、多数個の電子部品収納用パッケージの取り扱いを容易とするために、また電子部品収納用パッケージおよび電子装置の製作を効率よくするために、一枚の広面積の母基板中から多数個の電子部品収納用パッケージを同時集約的に得るようになした、いわゆる多数個取り基板の形態で製作されている。さらに、多数個取り基板の主面には各絶縁基板を分割するための分割溝が格子状に形成れている。
【０００５】
そして、各絶縁基体に形成された封止用メタライズ層や、配線導体に電解めっきを被着させるために、各絶縁基体に形成されたメタライズ配線導体同士を電気的に接続させた構造となっている。また、絶縁基体の上面の封止用メタライズ層については、各絶縁基板の配線導体と接続を取るために、封止用メタライズ層と下層の配線導体とが少なくとも一箇所と貫通導体で電気的に接続されている。
【０００６】
この貫通導体は、セラミックグリーンシートの所定の位置を金型により打ち抜き加工した後、メタライズペーストをスクリーン印刷により打ち抜いた貫通孔に充填することにより形成される。
【０００７】
そして、この多数個取り基板を、各絶縁基板の凹部に電子部品を収容した後、あるいは電子部品を収容する前に、セラミック母基板を分割溝に沿って分割することによって前述した小型の電子部品収納用パッケージが多数個、同時集約的に製作される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１２６８３７号公報
【０００９】
【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収納用パッケージにおいては、封止用メタライズ層に接する貫通導体の直径と、下層の配線導体に接する貫通導体の直径とは同一となっており上から下まで同じ径であるため、下層の配線導体と封止用メタライズ層との接続を良好とするために、封止用メタライズ層の幅を考慮した直径の貫通導体にする必要がある。しかし、貫通導体の直径を大きくすると貫通導体を形成する際の打ち抜き工程による封止用メタライズ層の変形により、封止用メタライズ層の表面の平坦度が悪化して、金属蓋体と封止用メタライズ層との密着性が低下することにより、封止用メタライズ層と金属枠体との気密封止の信頼性が劣化するという問題点があった。
【００１０】
また、配線基板を縦横に配列した多数個取り配線基板の母基板となるセラミックグリーンシート積層体に分割するための分割溝をカッター刃により形成する際に、封止用メタライズ層と下層の配線導体とを電気的に接続している貫通導体の貫通孔に充填されたメタライズペーストが、カッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れることにより積層体が下側へ変形し、押し出されてしまうという問題点があった。
【００１１】
このように押し出された貫通導体内部のメタライズペーストは、絶縁基板の上面に形成された封止用メタライズ層に部分的に突出してしまい、封止用メタライズ層の平坦度を悪化させてしまい、その結果封止用メタライズ層の上にろう材により金属枠体を接合した際、封止用メタライズ層と金属枠体との間に隙間ができて完全に接合することができず、絶縁基板の内部に電子部品を気密性良く接合することができないという問題点があった。
【００１２】
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、電子部品を凹部に搭載し、上面の封止用メタライズ層に金属枠体をろう材により接合した後、金属枠体にシーム溶接により金属蓋体を接合しても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ための電子部品収納用パッケージを提供することにある。
【００１３】
【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、上面に電子部品を搭載し収容する凹部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の前記凹部内から外表面にかけて導出されたメタライズ配線導体と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を取り囲むように枠状に形成された封止用メタライズ層と、前記封止用メタライズ層にろう材により接合される封止用金属枠体と、前記絶縁基体の内部に形成され、前記メタライズ配線導体と前記封止用メタライズ層とを接続する貫通導体とを具備して成り、前記貫通導体は、前記封止用メタライズ層から前記メタライズ配線導体にかけてその直径が漸次大きくなっていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、絶縁基体の内部に形成された、メタライズ配線導体と封止用メタライズ層とを接続する貫通導体の形状を、封止用メタライズ層からメタライズ配線導体にかけてその直径が漸次大きくなっているものとしたことにより、封止用メタライズ層と接続する部位の貫通導体の面積を小さくしたままで、貫通導体とメタライズ配線導体との接続面積を大きく確保することができ、その結果、貫通導体とメタライズ配線導体との接続を確実なものとすることができ、かつ貫通導体を形成する際に封止用メタライズ層の表面において小さい面積でセラミックグリーンシートを打ち抜き加工することが可能であり、セラミックグリーンシートのバリの発生を防止できるので、封止用メタライズ層の上面の平坦度を確保してこの封止用メタライズ層に封止用金属枠体を隙間なく密着させることができ、気密封止の信頼性が良好なものとすることができる。
【００１５】
また、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に接する貫通導体の直径が、下層のメタライズ配線導体に接する貫通導体の直径よりも小さくなるように形成されていることから、この電子部品収納用パッケージを多数個取り基板で作製する場合にセラミックグリーンシート積層体に分割溝を形成する工程において、分割溝を形成するためにカッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れる際に、積層体が下側へ変形したとしても、封止用メタライズ層と下層のメタライズ配線導体とを電気的に接続するための貫通導体となる貫通孔に充填されたメタライズペーストが上方の封止用メタライズ層側へ押し出され難くなるので、上面の封止用メタライズ層の平坦度の悪化を有効に防止することができる。
【００１６】
さらに、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、前記貫通導体は、枠状の前記封止用メタライズ層の角部に、その中心が前記封止用メタライズ層の角部における幅方向の中央よりも前記凹部寄りに位置するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、枠状の封止用メタライズ層の角部に、その中心が封止用メタライズ層の角部における幅方向の中央よりも凹部寄りに位置するように貫通導体を配置したときには、多数個取り基板によってこの電子部品収納用パッケージを製作する場合にセラミックグリーンシート積層体に分割溝を形成する工程において、分割溝を形成するために例えばカッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れる際に、貫通導体が電子部品収納用パッケージの外周となる分割溝を形成する位置より離間していることから、積層体が下側へ変形した影響を受けにくくなるので、封止用メタライズ層とその下方のメタライズ配線導体とを電気的に接続するための貫通導体となる貫通孔に充填されたメタライズペーストが、より効果的に上方の封止用メタライズ層側へ押し出され難くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージを添付の図面を基に説明する。
【００１９】
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り、同図において１は絶縁基体、２は封止用金属枠体、３は金属蓋体、４は電子部品である。そして、主として絶縁基体１と封止用金属枠体２と金属蓋体３とで本発明の電子部品収納用パッケージの容器本体が構成されている。
【００２０】
絶縁基体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焼結体等のセラミックス材料から成る２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程度の略四角板形状であり、上面に電子部品４を収納する凹部５を有する。そして、その上面の凹部５に電子部品４を搭載するための略四角形の搭載部が設けてあり、この搭載部が設けられた凹部５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６が被着形成されている。
【００２１】
また、絶縁基体１の上面には、凹部５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封止用メタライズ層７が被着形成されている。なお、この例では、絶縁基体１は２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、絶縁基体１は３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。
【００２２】
このような絶縁基体１・メタライズ配線導体６および封止用メタライズ層７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６および封止用メタライズ層７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６や封止用メタライズ層７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高温で焼成することにより製作される。
【００２３】
また、絶縁基体１の凹部５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６は、凹部５内の搭載部に搭載される電子部品４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、その凹部５内に露出した部位には電子部品４の各電極が例えば半田バンプ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。
【００２４】
さらに、絶縁基体１の上面に凹部５を取り囲むようにして絶縁基体１の外周から０．０５〜０．２ｍｍ程度離間して設けられた封止用メタライズ層７は、厚みが１０〜３０μｍ程度、各辺の幅が０．２〜０．５ｍｍ程度であり、絶縁基体１に封止用金属枠体２を接合するための下地金属として機能する。そして、この封止用メタライズ層７の上面には凹部５を取り囲む略四角枠状の封止用金属枠体２が銀ろう等のろう材を介してろう付けされている。
【００２５】
なお、封止用メタライズ層７の表面には、封止用メタライズ層７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。
【００２６】
また、封止用メタライズ層７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２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３を絶縁基体１に溶接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２は、その内周が凹部５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。そして、凹部５内に電子部品４を搭載し収容した後、この封止用金属枠体２上に金属蓋体３を載置するとともに、封止用金属枠体２と金属蓋体３とを例えばシームウエルド法等により溶接することによって、絶縁基体１と封止用金属枠体２と金属蓋体３とから成る容器内に電子部品４が気密に封止されて製品としての電子装置となる。
【００２７】
また、メタライズ配線層６と封止用メタライズ層７とは、絶縁基体１の内部に形成された貫通導体８を介して接続されており、これによりメタライズ配線層６と封止用メタライズ層７とを通電させることができ、それらの表面に電解めっき法により一様なめっき金属層を被着させることができる。
【００２８】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいては、絶縁基体１の凹部５内から外表面にかけて導出されたメタライズ配線導体６と、絶縁基体１の凹部５を取り囲む枠状の領域の上面に形成された封止用メタライズ層７とを接続する、絶縁基体１の内部に形成された貫通導体８の形状を、封止用メタライズ層７からメタライズ配線導体６にかけてその直径が漸次大きくなっているものとすることが重要である。
【００２９】
貫通導体８の形状を、封止用メタライズ層７からメタライズ配線導体６にかけてその直径が漸次大きくなっているものとしたことにより、封止用メタライズ層７と接続する部位の貫通導体８の面積を小さくしたままで、貫通導体８とメタライズ配線導体６との接続面積を大きく確保することができ、これにより貫通導体８とメタライズ配線導体６との接続を確実とすることができ、かつ貫通導体８を形成する際に封止用メタライズ層７の表面において小さい面積でセラミックグリーンシートを打ち抜き加工することが可能であり、グリーンシートのバリを防止できるので、封止用メタライズ層７の上面の平坦度を確保してこの封止用メタライズ層７に封止用金属枠体２を隙間なく密着させることができ、これにより気密封止の信頼性が良好なものとすることができる。
【００３０】
また、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、貫通導体８の形状を、封止用メタライズ層７からメタライズ配線導体６にかけてその直径が漸次大きくなっているものとしたことにより、封止用メタライズ層７に接する貫通導体８の直径が下層のメタライズ配線導体６に接する貫通導体８の直径よりも小さく形成されていることから、この電子部品収納用パッケージを多数個取り基板で作製する場合にセラミックグリーンシート積層体に分割溝を形成する工程において、分割溝を形成するためにカッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れる際に、積層体が下側へ変形したとしても、封止用メタライズ層７と下層のメタライズ配線導体６とを電気的に接続するための貫通導体８となる貫通孔の内部に充填されたメタライズペースト９が上方の封止用メタライズ層７側へ押し出され難くなるので、上面の封止用メタライズ層７の平坦度の悪化を有効に防止することができる。
【００３１】
さらに、図２（ａ）および（ｂ）にそれぞれ平面図および断面図で本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の他の例を示すように、封止用メタライズ層７に接続される貫通導体８の位置を、枠状の封止用メタライズ層７の角部１７に、その中心が封止用メタライズ層７の角部１７における幅方向の中央よりも凹部５寄りに位置するように形成したときには、多数個取り基板によってこの電子部品収納用パッケージを製作する場合にセラミックグリーンシート積層体に分割溝を形成する工程において、分割溝を形成するためにカッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れる際に、貫通導体８が分割溝を形成する位置より離間していることから、積層体が下側へ変形した影響を受けにくくなるので、封止用メタライズ層７とその下方のメタライズ配線導体６とを電気的に接続するための貫通導体８となる貫通孔に充填されたメタライズペースト９が、より効果的に上方の封止用メタライズ層７側へ押し出され難くなる。
【００３２】
なお、ここで、封止用メタライズ層７の角部１７の幅方向の中央よりも凹部５寄りの位置とは、例えばパッケージの形状が長方形状であり封止用メタライズ層７の幅が縦および横方向で同じ場合であれば、封止用メタライズ層７の角部１７の外周の角部と内周の角部とを対角とする正方形状の範囲において、貫通導体８の中心が、縦方向の封止用メタライズ層７の幅の縦方向の中央よりも凹部５寄りで、かつ横方向の中央よりも凹部５寄りの位置（封止用メタライズ層７の角部１７の正方形状の範囲をほぼ４等分の正方形状の部分に分けて見たときに、封止用メタライズ層７の内周の角部に接する正方形状の部分に相当する位置）をいう。
【００３３】
その結果、封止用メタライズ層７の上にろう材によりもしくは溶接によって封止用金属枠体２を接合した際に、封止用メタライズ層７と封止用金属枠体２との間に隙間ができることがなくなり、絶縁基板１の上面の封止用メタライズ層７に封止用金属枠体２を密着性良く接合することが可能となる。
【００３４】
したがって、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、気密信頼性に優れる電子装置を提供することができる。
【００３５】
なお、貫通導体８をこのような形状に加工する方法としては、図３（ａ）〜（ｃ）に工程毎の断面図で示すように、例えば、打ち抜き法を用いて、ポンチ１２の直径に対して穴径が５〜１５％程度大きい貫通孔を有する構造の金型１５により、貫通導体８を形成するセラミックグリ−ンシート１４をメタライズ配線導体６が形成される裏面側から支持しておき、これを封止用メタライズ層７が形成される表面側からポンチ１２により打ち抜くことにより、打ち抜かれた貫通孔１３はその内径が打ち抜き開始面側から打ち抜き終了面側に広がるように形成され、打ち抜き開始面側の内径は打ち抜き終了面側の内径よりも小径となる。これにメタライズペーストを充填することにより、封止用メタライズ層７からメタライズ配線導体６にかけてその直径が漸次大きくなっている貫通導体８を形成することができる。
【００３６】
また、貫通導体８が形成される貫通孔１３の内部に充填されたメタライズペースト９が押し出されることを防止するための有効な貫通孔１３の形状は、形成のやり易さおよび貫通孔１３を形成したセラミックグリーンシート１４へのメタライズペースト９の充填性を考慮すると、打ち抜き開始面から貫通孔１３の内壁にかけてその角度θを７５°〜８５°とすることが望ましい。この角度θが８５°を超えると、貫通孔１３に充填されたメタライズペースト９が分割溝を形成する際に押し出されようとするのに対してこのメタライズペースト９を貫通孔１３の内壁側へ移動して上方への移動を抑制する力が弱くなり、効果的にメタライズペースト９の突出を防止することができなくなる。また、この角度が７５°未満であると、メタライズペースト９を貫通孔１３に充填する際に、メタライズペースト９の充填時の貫通孔１３内への良好な流動性を確保できなくなり、メタライズペースト９を隙間なく貫通孔１３の全体に充填することが難しくなる。
【００３７】
また、貫通導体８は、多数個取り基板によってこの電子部品収納用パッケージを製作する場合にセラミックグリーンシート積層体に分割溝を形成する工程において、分割溝を形成するためにカッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れる際に、積層体が下側へ変形した影響を受け難く、貫通孔１３に充填されたメタライズペースト９がより効果的に上方の封止用メタライズ層７側へ押し出され難くなるためには、図２に示すように、枠状の封止用メタライズ層７の角部１７に、その中心が封止用メタライズ層７の角部１７における幅方向の中央よりも凹部５寄りに位置するように配置することが好ましい。そして、メタライズぺースト９を充填する貫通孔１３を形成する際のセラミックグリーンシート積層体の変形を考慮すると、例えば貫通孔１３の直径が１００〜２００μｍとすると、貫通孔１３の外周から凹部５の内壁までの距離を１００μｍ以上として離間させておくことが望ましい。
【００３８】
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の凹部５に電子部品４を搭載するとともに、この電子部品４の電極を凹部５内のメタライズ配線導体６に例えば半田バンプ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２の上面に金属蓋体３をシームウエルド法等により溶接することによって絶縁基体１と封止用金属枠体２と金属蓋体３とから成る容器の内部に電子部品４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。
【００３９】
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、セラミックグリーンシートを打ち抜く貫通孔の形状は円形に限られるものではなく楕円形としてもよく、また貫通孔の数を複数個としてもよい。
【００４０】
【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、絶縁基体の内部に形成された、メタライズ配線導体と封止用メタライズ層とを接続する貫通導体の形状を、封止用メタライズ層からメタライズ配線導体にかけてその直径が漸次大きくなっているものとしたことにより、封止用メタライズ層と接続する部位の貫通導体の面積を小さくしたままで、貫通導体とメタライズ配線導体との接続面積を大きく確保することができ、貫通導体とメタライズ配線導体との接続を確実なものとすることができ、かつ貫通導体を形成する際に封止用メタライズ層の表面において小さい面積でセラミックグリーンシートを打ち抜き加工することが可能であり、グリーンシートのバリを防止できるので、封止用メタライズ層の上面の平坦度を確保してこの封止用メタライズ層に封止用金属枠体を隙間なく密着させることができ、気密封止の信頼性が良好なものとすることができる。
【００４１】
また、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に接する貫通導体の直径が、下層のメタライズ配線導体に接する貫通導体の直径よりも小さくなるように形成されていることから、この電子部品収納用パッケージを多数個取り基板で作製する場合にセラミックグリーンシート積層体に分割溝を形成する工程において、分割溝を形成するためにカッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れる際に、積層体が下側へ変形したとしても、封止用メタライズ層と下層のメタライズ配線導体層とを電気的に接続するための貫通導体となる貫通孔に充填されたメタライズペーストが上方の封止用メタライズ層側へ押し出され難くなるので、上面の封止用メタライズ層の平坦度の悪化を有効に防止することができる。
【００４２】
さらに、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、貫通導体を、封止用メタライズ層の角部に、その中心が封止用メタライズ層の角部における幅方向の中央よりも凹部寄りに位置するように配置したときには、多数個取り基板によってこの電子部品収納用パッケージを製作する場合にセラミックグリーンシート積層体に分割溝を形成する工程において、分割溝を形成するために例えばカッター刃をセラミックグリーンシート積層体に押し入れる際に、貫通導体が電子部品収納用パッケージの外周となる分割溝を形成する位置より離間していることから、積層体が下側へ変形した影響を受けにくくなるので、封止用メタライズ層とその下方のメタライズ配線導体とを電気的に接続するための貫通導体となる貫通孔に充填されたメタライズペーストが、より効果的に上方の封止用メタライズ層側へ押し出され難くなる。
【００４３】
以上により、本発明によれば、電子部品を凹部に搭載し、上面の封止用メタライズ層に金属枠体をろう材により接合した後、金属枠体にシーム溶接により金属蓋体を接合しても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ための電子部品収納用パッケージを提供することができた。
【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。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図および断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の電子部品収納用パッケージにおける貫通導体を形成する方法の一例を示すグリーンシート打ち抜き工程の工程毎の断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・封止用金属枠体
３・・・・・金属蓋体
４・・・・・電子部品
５・・・・・凹部
６・・・・・メタライズ配線導体
７・・・・・封止用メタライズ層
８・・・・・貫通導体
１７・・・・・枠状の封止用メタライズ層の角部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component housing package for housing an electronic component therein, and more particularly to an electronic component housing package with improved sealing performance between a metallization layer for sealing and a metal frame.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, electronic component housing packages for housing electronic components such as semiconductor elements and piezoelectric vibrators are made of ceramic materials such as aluminum oxide sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, mullite sintered bodies, glass ceramics, and the like. And a plurality of metallized wiring conductors extending from the inside of the recess to the outer periphery of the lower surface and a rectangular frame-like shape attached to the upper surface so as to surround the recess. An insulating substrate having a metallizing layer for sealing, and a metal such as an iron-nickel-cobalt alloy brazed through a brazing material such as silver brazing so as to surround a recess in the metallizing layer for sealing of the insulating substrate. And a substantially rectangular frame-shaped metal frame for sealing.
[0003]
According to this conventional electronic component housing package, the electronic component is mounted on the bottom surface of the concave portion of the insulating base, and the electrode of the electronic component is electrically connected to the metallized wiring conductor in the concave portion via an electrical connection means such as a solder bump. After that, the metal lid is welded to the upper surface of the metal frame for sealing by a seam welding method or the like, so that the inside of the container including the insulating base, the metal frame for sealing, and the metal lid is formed. The electronic component is hermetically sealed, thereby forming an electronic device as a product.
[0004]
By the way, such electronic component storage packages have recently become extremely small, having a size of several mm square, in accordance with recent demands for miniaturization of electronic devices. In order to facilitate the handling of electronic components and to efficiently manufacture electronic component storage packages and electronic devices, a large number of electronic component storage packages can be simultaneously collected from a single large-area mother board. It is manufactured in the form of a so-called multi-piece substrate. Further, division grooves for dividing the respective insulating substrates are formed in a lattice shape on the main surface of the multi-piece substrate.
[0005]
Then, in order to apply electrolytic plating to the sealing metallized layer formed on each insulating base or the wiring conductor, the metallized wiring conductors formed on each insulating base are electrically connected to each other. I have. In addition, regarding the metallization layer for sealing on the upper surface of the insulating substrate, in order to establish connection with the wiring conductor of each insulating substrate, at least one portion of the metallizing layer for sealing and the wiring conductor of the lower layer are electrically connected to each other through the through conductor. It is connected.
[0006]
The through conductor is formed by punching a predetermined position of the ceramic green sheet with a mold, and then filling the through hole punched by screen printing with a metallized paste.
[0007]
Then, after the electronic component is accommodated in the concave portion of each insulating substrate or before the electronic component is accommodated in the multi-cavity substrate, the ceramic electronic substrate is divided along the dividing grooves before the electronic component is accommodated in the small-sized electronic component. A large number of storage packages are simultaneously and intensively manufactured.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-1226837
[0009]
However, in such an electronic component housing package, the diameter of the through conductor in contact with the metallization layer for sealing is the same as the diameter of the through conductor in contact with the wiring conductor in the lower layer. Since the diameter is the same from top to bottom, it is necessary to use a through conductor with a diameter that takes into account the width of the sealing metallization layer in order to improve the connection between the lower wiring conductor and the sealing metallization layer. is there. However, when the diameter of the through conductor is increased, the flatness of the surface of the metallization layer for sealing is deteriorated due to the deformation of the metallization layer for sealing due to a punching process when forming the through conductor, and the metal lid body and the metallization layer for sealing are formed. There is a problem in that the reliability of hermetic sealing between the metallizing layer for sealing and the metal frame is deteriorated due to a decrease in adhesion to the metallized layer.
[0010]
Further, when forming a dividing groove by a cutter blade for dividing a wiring board into a ceramic green sheet laminate serving as a mother board of a multi-cavity wiring board arranged in a matrix, a metallizing layer for sealing and a wiring conductor in a lower layer are formed. Problem is that the metallized paste filled in the through-holes of the through conductors that are electrically connected to each other is deformed downward by pushing the cutter blade into the ceramic green sheet laminate, and is extruded. There was a point.
[0011]
The metallized paste inside the through conductor thus extruded partially protrudes into the sealing metallization layer formed on the upper surface of the insulating substrate, and deteriorates the flatness of the sealing metallization layer. As a result, when the metal frame is joined with the brazing material on the metallizing layer for sealing, there is a gap between the metallizing layer for sealing and the metal frame, so that the metal frame cannot be completely joined and the inside of the insulating substrate is There has been a problem that electronic components cannot be joined with good airtightness.
[0012]
The present invention has been devised in view of such a problem, and has as its object to mount an electronic component in a concave portion and join the metal frame to a metallizing layer for sealing on the upper surface with a brazing material, and then to form the metal frame. Airtight and reliable electronic devices that complete the airtight sealing of the electronic device even when the metal lid is joined by seam welding and enable the electronic components housed inside to operate normally and stably for a long period of time An object of the present invention is to provide an electronic component storage package for obtaining an apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An electronic component storage package according to the present invention includes an insulating base having a concave portion for mounting and housing an electronic component on an upper surface, a metallized wiring conductor led from inside the concave portion to an outer surface of the insulating base, and an upper surface of the insulating base. A metallizing layer for sealing formed in a frame shape so as to surround the concave portion, a metal frame for sealing joined to the metallizing layer for sealing by a brazing material, and formed inside the insulating base, The metallized wiring conductor includes a through conductor that connects the metallizing layer for sealing, and the diameter of the through conductor gradually increases from the metallizing layer for sealing to the metallizing wiring conductor. It is characterized by the following.
[0014]
According to the electronic component housing package of the present invention, the shape of the through conductor formed inside the insulating base and connecting the metallized wiring conductor and the metallizing layer for sealing is formed from the metallizing layer for sealing to the metallizing wiring conductor. By gradually increasing the diameter, it is possible to secure a large connection area between the through conductor and the metallized wiring conductor while keeping the area of the through conductor at a portion connected to the metallizing layer for sealing small. As a result, the connection between the through conductor and the metallized wiring conductor can be ensured, and the ceramic green sheet is punched with a small area on the surface of the sealing metallization layer when forming the through conductor. It is possible to prevent the generation of burrs on the ceramic green sheet, so the flatness of the upper surface of the metallization layer for sealing is Secured to the sealing metal frame member can be brought into close contact without a gap in the sealing metallized layer, the reliability of the hermetic seal can be improved.
[0015]
Further, according to the electronic component housing package of the present invention, since the diameter of the through conductor in contact with the metallizing layer for sealing is formed to be smaller than the diameter of the through conductor in contact with the metallized wiring conductor of the lower layer. In the step of forming a dividing groove in the ceramic green sheet laminate when manufacturing the electronic component housing package using a multi-piece substrate, when a cutter blade is pressed into the ceramic green sheet laminate to form the dividing groove. Even if the laminate is deformed downward, the metallized paste filled in the through-hole serving as a through conductor for electrically connecting the metallization layer for sealing and the metallized wiring conductor of the lower layer is sealed at the upper side. Therefore, it is possible to effectively prevent the flatness of the sealing metallization layer on the upper surface from deteriorating.
[0016]
Further, in the electronic component housing package according to the present invention, in the above-described configuration, the through conductor is provided at a corner of the frame-shaped sealing metallization layer, and the center thereof is in a width direction at the corner of the sealing metallization layer. Are arranged closer to the concave portion than the center of the groove.
[0017]
According to the electronic component housing package of the present invention, the center of the frame-shaped metallization layer for sealing is positioned closer to the recess than the center in the width direction of the corner of the metallization layer for sealing. When the through conductor is arranged, in the step of forming the dividing groove in the ceramic green sheet laminate when manufacturing the electronic component housing package by the multi-piece substrate, for example, a cutter blade is formed by a ceramic green to form the dividing groove. When pushed into the sheet laminate, since the through conductor is separated from the position where the dividing groove that forms the outer periphery of the electronic component housing package is formed, the laminate is less susceptible to being deformed downward, Metallization pace filled in a through-hole serving as a through conductor for electrically connecting a metallization layer for sealing and a metallized wiring conductor therebelow. But it becomes more effective hardly pushed upward sealing metallized layer side.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an electronic component storage package of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an electronic component storage package according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2 is a sealing metal frame, 3 is a metal lid, and 4 is Electronic components. The container body of the electronic component storage package of the present invention is mainly composed of the insulating base 1, the sealing metal frame 2, and the metal lid 3.
[0020]
The insulating substrate 1 is formed by laminating two ceramic layers made of a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, and a glass ceramic sintered body. It is a substantially square plate having a length of about 2 to 20 mm and a thickness of about 0.5 to 3 mm, and has a concave portion 5 for housing the electronic component 4 on the upper surface. A substantially rectangular mounting portion for mounting the electronic component 4 is provided in the concave portion 5 on the upper surface, and tungsten, molybdenum, copper, and silver are provided from the concave portion 5 provided with the mounting portion to the lower surface through the side surface. And a plurality of metallized wiring conductors 6 made of metal powder metallized.
[0021]
On the upper surface of the insulating substrate 1, a substantially square frame-shaped metallizing layer 7 made of metal powder of metal such as tungsten, molybdenum, copper, or silver is formed so as to surround the concave portion 5. In this example, the insulating substrate 1 is formed by laminating two ceramic layers, but the insulating substrate 1 may be formed by laminating three or more ceramic layers.
[0022]
In such an insulating substrate 1, a metallized wiring conductor 6, and a metallized layer 7 for sealing, the ceramic layer is made of an aluminum oxide sintered body, and the metallized wiring conductor 6 and the metallized layer 7 for sealing are made of tungsten metallized. If so, an appropriate organic binder, a solvent, a plasticizer, etc. are added to and mixed with the raw material powders of aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide, etc. to form a slurry, which is then sheeted by, for example, a doctor blade method or the like. A plurality of ceramic green sheets are obtained by forming the sheet into a sheet shape by a molding method, and then the ceramic green sheets are subjected to an appropriate punching process, and a metal paste to be the metallized wiring conductor 6 and the metallized layer 7 for sealing is formed. Print and apply the ceramic green sheets. It is manufactured by firing the stack at a high temperature with laminating.
[0023]
Further, the metallized wiring conductor 6 attached and formed from the concave portion 5 of the insulating base 1 to the lower surface via the side surface electrically connects each electrode of the electronic component 4 mounted on the mounting portion in the concave portion 5 to an external electric circuit. Each electrode of the electronic component 4 is electrically connected to a portion exposed in the concave portion 5 through an electrical connection means such as a solder bump. The portion led out to the lower surface is electrically connected to an external electric circuit board (not shown) via solder or the like.
[0024]
Furthermore, the metallizing layer 7 for sealing provided on the upper surface of the insulating substrate 1 so as to surround the concave portion 5 from the outer periphery of the insulating substrate 1 by about 0.05 to 0.2 mm has a thickness of about 10 to 30 μm, Each side has a width of about 0.2 to 0.5 mm, and functions as a base metal for joining the sealing metal frame 2 to the insulating base 1. On the upper surface of the sealing metallization layer 7, a substantially rectangular frame-shaped sealing metal frame 2 surrounding the recess 5 is brazed via a brazing material such as silver brazing.
[0025]
In order to improve the wettability between the metallizing layer 7 for sealing and the brazing material, a nickel plating layer having a thickness of about 0.5 to 5 μm is usually provided on the surface of the metallizing layer 7 for sealing. Are pre-applied before brazing.
[0026]
The sealing metal frame 2 brazed to the sealing metallization layer 7 via a brazing material such as silver brazing is made of a metal such as an iron-nickel alloy or an iron-nickel-cobalt alloy. The cover 3 functions as a base metal member for welding to the insulating base 1. The metal frame 2 for sealing has an inner circumference substantially the same size as the opening of the concave portion 5, a thickness of about 0.1 to 0.5 mm, and a width of each side of about 0.15 to 0.45 mm. It is. Then, after mounting and housing the electronic component 4 in the concave portion 5, the metal cover 3 is placed on the metal frame 2 for sealing, and the metal frame 2 for sealing and the metal cover 3 are separated. For example, by welding by a seam welding method or the like, the electronic component 4 is hermetically sealed in a container including the insulating base 1, the sealing metal frame 2, and the metal lid 3, and an electronic device as a product is obtained. .
[0027]
Further, the metallized wiring layer 6 and the sealing metallized layer 7 are connected via a through conductor 8 formed inside the insulating base 1, whereby the metallized wiring layer 6 and the sealing metallized layer 7 are connected to each other. , And a uniform plating metal layer can be deposited on the surfaces thereof by electrolytic plating.
[0028]
In the electronic component housing package of the present invention, the metallized wiring conductor 6 extending from the inside of the concave portion 5 to the outer surface of the insulating base 1 and the sealing formed on the upper surface of the frame-like region surrounding the concave portion 5 of the insulating base 1. The shape of the through conductor 8 formed inside the insulating base 1 for connecting to the metallization layer 7 for stopping is formed such that the diameter thereof gradually increases from the metallization layer 7 for sealing to the metallized wiring conductor 6. is important.
[0029]
Since the diameter of the through conductor 8 is gradually increased from the metallization layer 7 for sealing to the metallized wiring conductor 6, the area of the through conductor 8 at a portion connected to the metallization layer 7 for sealing is reduced. With the size kept small, a large connection area between the through conductor 8 and the metallized wiring conductor 6 can be ensured, whereby the connection between the through conductor 8 and the metallized wiring conductor 6 can be ensured, and the through conductor 8 can be secured. Can be formed by punching out a ceramic green sheet with a small area on the surface of the metallizing layer 7 for sealing, and it is possible to prevent burrs on the green sheet. And the metal frame 2 for sealing can be closely adhered to the metallized layer 7 for sealing without any gaps, so that the reliability of hermetic sealing is good. It can be as.
[0030]
Further, according to the electronic component housing package of the present invention, the diameter of the through conductor 8 is gradually increased from the metallization layer 7 for metallization to the metallized wiring conductor 6 for metallization. Since the diameter of the through conductor 8 in contact with the metallized layer 7 is formed to be smaller than the diameter of the through conductor 8 in contact with the metallized wiring conductor 6 in the lower layer, the electronic component housing package can be manufactured on a multi-piece substrate. In the step of forming the dividing groove in the ceramic green sheet laminate, even when the laminate is deformed downward when the cutter blade is pushed into the ceramic green sheet laminate to form the dividing groove, the metallizing for sealing is performed. A metallized layer filled in a through hole serving as a through conductor 8 for electrically connecting the layer 7 and the lower metallized wiring conductor 6 Since strike 9 is not easily pushed upward sealing metallization layer 7 side, it is possible to effectively prevent deterioration of the flatness of the sealing of the upper-surface metallization layer 7.
[0031]
2 (a) and 2 (b) show a plan view and a sectional view, respectively, of another embodiment of the electronic component housing package of the present invention, as shown in FIG. The position of the through conductor 8 is set at the corner 17 of the frame-shaped metallization layer 7 for sealing so that the center thereof is located closer to the recess 5 than the center in the width direction of the corner 17 of the metallization layer 7 for sealing. When formed, in the step of forming a dividing groove in the ceramic green sheet laminate when manufacturing this electronic component storage package with a multi-piece substrate, a cutter blade is formed on the ceramic green sheet laminate to form the dividing groove. Since the through conductor 8 is separated from the position where the dividing groove is formed at the time of pushing in, the laminate is less likely to be affected by the deformation of the laminated body to the lower side. Metallized paste 9 filled in a through hole serving as a penetrating conductor 8 for electrically connecting the metallized wiring conductor 6 below the metallized wiring conductor 6 becomes difficult to be more effectively pushed out to the upper metallized layer 7 side for sealing. .
[0032]
Here, the position closer to the recess 5 than the center of the corner 17 of the sealing metallization layer 7 in the width direction means, for example, that the package has a rectangular shape and the width of the sealing metallization layer 7 is vertical and In the case of the same case in the horizontal direction, the center of the penetrating conductor 8 is vertically aligned in a square range in which the outer peripheral corner and the inner peripheral corner of the corner 17 of the sealing metallization layer 7 are diagonal. Position of the width of the metallizing layer 7 for sealing in the direction closer to the recess 5 than to the center in the vertical direction and closer to the recess 5 than the center in the horizontal direction (the square area of the corner 17 of the metallizing layer 7 for sealing). (A position corresponding to a square-shaped portion in contact with an inner peripheral corner of the metallizing layer 7 for sealing) when divided into approximately four equal square-shaped portions.
[0033]
As a result, when the metal frame 2 for sealing is joined to the metal layer 7 for sealing with a brazing material or by welding, a gap is formed between the metal layer 7 for sealing and the metal frame 2 for sealing. The sealing metal frame 2 can be bonded to the sealing metallization layer 7 on the upper surface of the insulating substrate 1 with good adhesion.
[0034]
Therefore, according to the electronic component storage package of the present invention, it is possible to provide an electronic device having excellent airtight reliability.
[0035]
In addition, as a method of processing the through conductor 8 into such a shape, for example, as shown in cross-sectional views in each step in FIGS. On the other hand, the ceramic green sheet 14 forming the through conductor 8 is supported from the back side where the metallized wiring conductor 6 is formed by the mold 15 having a through hole having a hole diameter about 5 to 15% larger than the metallized wiring conductor 6. By punching this through the punch 12 from the surface side on which the metallizing layer 7 for sealing is formed, the punched through hole 13 is formed such that its inner diameter increases from the punching start surface side to the punching end surface side. The inner diameter on the surface side is smaller than the inner diameter on the punching end surface side. By filling this with a metallizing paste, it is possible to form a through conductor 8 whose diameter gradually increases from the metallizing layer for sealing 7 to the metallized wiring conductor 6.
[0036]
Further, the shape of the effective through-hole 13 for preventing the metallized paste 9 filled in the through-hole 13 in which the through-conductor 8 is formed from being extruded is easy to form and the through-hole 13 is formed. In consideration of the filling property of the metallized paste 9 into the ceramic green sheet 14, it is desirable that the angle θ be from 75 ° to 85 ° from the punching start surface to the inner wall of the through hole 13. When the angle θ exceeds 85 °, the metallized paste 9 filled in the through-hole 13 tends to be extruded when forming the dividing groove, whereas the metallized paste 9 is moved to the inner wall side of the through-hole 13. As a result, the force for suppressing the upward movement is weakened, and the protrusion of the metallized paste 9 cannot be effectively prevented. If the angle is less than 75 °, when filling the metallized paste 9 into the through-holes 13, it is not possible to ensure good fluidity into the through-holes 13 when the metallized paste 9 is filled, and the metallized paste 9 is not filled. It is difficult to fill the entire through hole 13 without gaps.
[0037]
Further, in the step of forming a dividing groove in the ceramic green sheet laminate when manufacturing the electronic component storage package using a multi-piece substrate, the through conductor 8 is provided with a cutter blade for forming the dividing groove in the ceramic green sheet. When the laminate is pushed into the laminate, the laminate is less susceptible to being deformed downward, and the metallized paste 9 filled in the through-holes 13 is less likely to be more effectively pushed out to the upper sealing metallized layer 7 side. For this purpose, as shown in FIG. 2, the center of the corner 17 of the frame-shaped metallizing layer 7 for sealing is closer to the recess 5 than the center of the corner 17 of the metallizing layer 7 for sealing in the width direction. It is preferable to arrange them so as to be located. Considering the deformation of the ceramic green sheet laminate when forming the through-hole 13 filling the metallized paste 9, for example, when the diameter of the through-hole 13 is 100 to 200 μm, the recess 5 is formed from the outer periphery of the through-hole 13. It is desirable that the distance to the inner wall is set to 100 μm or more to keep them apart.
[0038]
Thus, according to the electronic component storage package of the present invention, the electronic component 4 is mounted in the concave portion 5 of the insulating base 1 and the electrode of the electronic component 4 is connected to the metallized wiring conductor 6 in the concave portion 5 by, for example, a solder bump. The insulating base 1 and the metal frame for sealing are electrically connected via an electrical connecting means, and thereafter, the metal cover 3 is welded to the upper surface of the metal frame for sealing 2 by a seam welding method or the like. The electronic component 4 is hermetically sealed inside a container including the metal cover 2 and the metal lid 3, thereby forming an electronic device as a product.
[0039]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention. For example, the shape of the through hole for punching out the ceramic green sheet is not limited to a circle but may be an ellipse, and the number of the through holes may be plural.
[0040]
【The invention's effect】
According to the electronic component housing package of the present invention, the shape of the through conductor formed inside the insulating base and connecting the metallized wiring conductor and the metallizing layer for sealing is changed from the metallizing layer for sealing to the metallizing wiring conductor. By gradually increasing the diameter, it is possible to secure a large connection area between the through conductor and the metallized wiring conductor while keeping the area of the through conductor at a portion connected to the metallizing layer for sealing small. The connection between the through conductor and the metallized wiring conductor can be secured, and the ceramic green sheet can be punched with a small area on the surface of the sealing metallization layer when forming the through conductor. Since the burr of the green sheet can be prevented, the flatness of the upper surface of the metallizing layer A sealing metal frame member can be brought into close contact without any gap's layer, reliability of hermetic sealing can be improved.
[0041]
Further, according to the electronic component housing package of the present invention, since the diameter of the through conductor in contact with the metallizing layer for sealing is formed to be smaller than the diameter of the through conductor in contact with the metallized wiring conductor of the lower layer. In the step of forming a dividing groove in the ceramic green sheet laminate when manufacturing the electronic component housing package using a multi-piece substrate, when a cutter blade is pressed into the ceramic green sheet laminate to form the dividing groove. Even if the laminated body is deformed downward, the metallized paste filled in the through-hole serving as a penetrating conductor for electrically connecting the metallizing layer for sealing and the lower metallized wiring conductor layer is sealed with the upper sealing. Since it is difficult to extrude the metallization layer for stopping, the flatness of the metallization layer for sealing on the upper surface can be effectively prevented from deteriorating.
[0042]
Further, according to the electronic component housing package of the present invention, the through conductor is positioned at the corner of the metallization layer for sealing, and the center thereof is located closer to the recess than the center in the width direction at the corner of the metallization layer for sealing. When the electronic component housing package is manufactured by using a multi-piece substrate, in the step of forming a dividing groove in the ceramic green sheet laminate, for example, a cutter blade is formed by a ceramic green to form the dividing groove. When pushed into the sheet laminate, since the through conductor is separated from the position where the dividing groove that forms the outer periphery of the electronic component housing package is formed, the laminate is less susceptible to being deformed downward, A metallized layer filled in a through hole serving as a through conductor for electrically connecting a metallization layer for sealing and a metallized wiring conductor thereunder. Strike becomes more effectively make it more difficult extruded upward sealing metallized layer side.
[0043]
As described above, according to the present invention, the electronic component is mounted in the concave portion, and after joining the metal frame to the metallizing layer for sealing on the upper surface with the brazing material, the metal lid is joined to the metal frame by seam welding. Also, a package for electronic component storage to obtain a highly airtight and reliable electronic device that completely seals electronic devices tightly and enables normal and stable operation of electronic components housed therein for a long period of time. Could be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of an electronic component storage package according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, showing another example of the embodiment of the electronic component housing package of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views of a green sheet punching step, each showing an example of a method of forming a through conductor in an electronic component housing package of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Insulating substrate
..... metal frame for sealing
3. Metal cover
4 ... Electronic parts
5 ... Recess
6 Metallized wiring conductor
7 ····· Metalized layer for sealing
8 ... Through conductor
17 ... Corner of frame-shaped metallizing layer for sealing
