JP2007012706A - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒータ部から電子部品に印加される熱を低減して、電子部品を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることができる信頼性の高い電子部品収容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５が搭載される基体１と、基体１の表面に電子部品５の搭載部を取り囲むように形成されており、蓋体４が接合される金属層２と、基体１に金属層２に対応するように設けられたヒータ部３と、基体１の表面に設けられた放熱部材９とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関するものであり、特に、基体と蓋体とが封止材を介して加熱処理により接合されるものに関する。

従来の電子部品収納用パッケージとして、基体に形成された封止用の金属層と蓋体とがはんだから成る封止材を介して接合され、内部に電子部品が気密封止されるものがある。この気密封止は、電子部品収納用パッケージの基体表面の搭載部にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体素子や水晶振動子のような電子部品を搭載した後、封止用の金属層上にはんだ等の封止材を介して蓋体を載置し、加熱炉等の加熱手段で電子部品が搭載された電子部品収納用パッケージ全体を加熱して封止材を溶融させることによって行なわれるものであった。この気密封止方法では、封止材を溶融させるだけの熱が、電子部品収納用パッケージ内に搭載された電子部品にも印加され、電子部品の特性に変化を生じさせてしまう可能性があった。

このような問題点に対して、蓋体が接続される金属層を局所的に加熱することで、電子部品を直接加熱することなくはんだを加熱溶融し、基体と蓋体とを接合することが可能なパッケージや基板が提案されている。例えば、下記特許文献１には、基体の金属層の下側にヒータ部が配設された構造が提案されている。また、下記特許文献２には、蓋体の内部に金属層と対向する領域にヒータ部が埋設された構造が提案されている。
特開平６−３２６２１６号公報 特開平６−６９３６４号公報

しかしながら、近年のパッケージの小型化や薄型化にともない、ヒータ部と電子部品との距離が短くなってきている。また、半導体素子のような電子部品は、高集積化に伴って、動作時の電子部品自身の発熱が大きくなっており、この熱を効率良く外部に放散させるために高熱伝導率の材質から成る基体を用いる場合がある。このため、上記特許文献に示されているように、ヒータ部により局所的に金属層を加熱して封止材を加熱溶融させて基体と蓋体とを接合したとしても、ヒータ部の熱が基体内を伝導して電子部品に印加されてしまい、電子部品の特性に変化が生じてしまう可能性があった。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ヒータ部から電子部品に印加される熱を低減して、電子部品を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることができる信頼性の高い電子部品収容用パッケージおよび電子装置を提供することにある。

本発明の電子部品収納用パッケージは、電子部品が搭載される基体と、この基体の表面に前記電子部品の搭載部を取り囲むように形成されており、蓋体が接合される金属層と、前記基体に前記金属層に対応するように設けられたヒータ部と、前記基体の表面に設けられた放熱部材とを備え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、電子部品が搭載される基体と、この基体の表面に前記電子部品の搭載部を取り囲むように形成された金属層と、この金属層に接合される蓋体と、該蓋体に、前記金属層に対応するように設けられたヒータ部と、前記基体の表面に設けられた放熱部材とを備え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、前記基体に、前記ヒータ部により発生された熱を前記放熱部材に導く放熱経路が設けら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、前記放熱経路は、前記ヒータ部と前記電子部品の搭載部との間に設けら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、前記ヒータ部から前記金属層までの伝熱経路長Ｌ１と、前記ヒータ部から前記放熱部材までの伝熱経路長Ｌ２と、前記ヒータ部から前記電子部品の搭載部までの伝熱経路長Ｌ３とが、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係にあることを特徴とするものである。

本発明の電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、この電子部品収納用パッケージの前記基体に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の電子部品収納用パッケージによれば、基体に設けられたヒータ部と基体の表面に設けられた放熱部材とを備えていることから、ヒータ部の発する熱によりはんだ等の封止材を加熱溶融して基体と蓋体とを接合する際、基体内を伝導して電子部品側へ伝わる熱を放熱部材により基体から放散させることができるので、基体に搭載された電子部品に特性変化を生じさせるような熱が印加されることを抑制して、電子部品を封止することができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、蓋体に設けられたヒータ部と基体の表面に設けられた放熱部材とを備えていることから、ヒータ部の発する熱によりはんだ等の封止材を加熱溶融して基体と蓋体とを接合する際、基体内を伝導して電子部品側へ伝わる熱を放熱部材により基体から放散させることができるので、基体に搭載された電子部品に特性変化を生じさせるような熱が印加されることを抑制して、電子部品を封止することができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、基体にヒータ部により発生された熱を放熱部材に導く放熱経路が設けられていることから、基体内を伝導して電子部品側へ伝わる熱を、放熱経路によって放熱部材側へより伝えやすくなり、放熱部材による放熱がより効率良く行なわれるようになるので、基体に搭載された電子部品に特性変化を生じさせるような熱が印加されることを抑制して、電子部品を封止することができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、放熱経路はヒータ部と電子部品の搭載部との間に設けられていることから、ヒータ部から電子部品への伝熱経路の途中に放熱経路が位置することとなり、ヒータ部から電子部品側へ伝わる熱量の多くを放熱部材へと伝え、効率良く放熱することができるようになるので、基体に搭載された電子部品に特性変化を生じさせるような熱が印加されることをより効果的に抑制して、電子部品を封止することができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、ヒータ部から金属層までの伝熱経路長Ｌ１と、ヒータ部から放熱部材までの伝熱経路長Ｌ２と、ヒータ部から電子部品の搭載部までの伝熱経路長Ｌ３とが、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係にあることから、Ｌ１＜Ｌ２の関係によりヒータ部の発する熱が放熱部材側よりも金属層側へ伝導しやすくなり、Ｌ２＜Ｌ３の関係によりヒータ部の発する熱が電子部品よりも放熱部材へ伝導しやすくなるので、はんだ溶融の加熱効率を落とすことなく、基体に搭載された電子部品に特性変化を生じさせるような熱が印加されないように放熱することができる。

本発明の電子装置によれば、本発明の電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージの前記基体に搭載された電子部品とを備えていることから、電子部品に熱による特性変化を生じさせることなく封止されたものとなるので、信頼性の高い電子装置を実現することができる。

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添付の図面を参照して詳細に説明する。図１および図２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る。これらの図において、１は基体、２は金属層、３はヒータ部、４は蓋体、５は電子部品、６は配線導体、７は封止材、９は放熱部材である。

図１に示すように、本発明の電子部品収納用パッケージは、電子部品５が搭載される基体１と、基体１の表面に電子部品５の搭載部を取り囲むように形成されており、蓋体４が接合される金属層２と、基体１に金属層２に対応するように設けられたヒータ部３と、基体１の表面に設けられた放熱部材９とを備えている。

また、図２に示すように、本発明の電子部品収納用パッケージは、電子部品５が搭載される基体１と、基体１の表面に電子部品５の搭載部を取り囲むように形成された金属層２と、金属層２に接合される蓋体４と、蓋体４に、金属層２に対応するように設けられたヒータ部３と、基体１の表面に設けられた放熱部材９とを備えている。

そして、本発明の電子装置は、半導体素子や水晶振動子等の電子部品５が上記のような電子部品収納用パッケージの搭載部に搭載されるとともに、基体１に形成された配線導体６と電気的に接続され、蓋体４がはんだ等の封止材７を介して基体１の金属層２に接合されて気密封止されたものである。

基体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、炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒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やカレンダーロール法等を採用し、シート状に成形することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、次にセラミック生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、約１６００℃で焼成することによって製作される。

配線導体６は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属粉末の焼結体からなり、高融点金属粉末に必要に応じてガラス成分やセラミック成分の粉末を加えたものに適当な有機溶剤、溶媒を添加混合することによって得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜形成法を採用し、基体１となるセラミック生シートに予め所定パターンに印刷塗布しておき、非酸化性雰囲気中でのセラミック生シートとの同時焼成により焼結させることによって基体１の搭載部周辺から容器の外部に導出するように被着形成されている。配線導体６が基体１を積層方向に貫通する場合は、上記印刷塗布の前にセラミック生シートに打ち抜き金型やパンチングマシーンにより貫通孔を形成し、この貫通孔に金属ペーストをスクリーン印刷法等の埋め込み手段により充填させることで形成できる。

配線導体６の基体１の外部表面に露出された部分は、ニッケル（Ｎｉ）等の耐蝕性に優れる金属を下地金属層として１．０〜２０．０μｍ程度の厚みに被着させておくと、配線導体６が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体１への電子部品５の固着および配線導体６とＡｕワイヤやはんだバンプ等の電気的接続手段との接合、配線導体６を基体１の外表面に露出させることにより形成されたパッケージの外部端子と外部回路基板との接合を強固なものとすることができる。従って、配線導体６の露出表面には、厚み１〜１０μｍ程度のＮｉめっき層と厚み０．１〜３μｍ程度の金（Ａｕ）めっき層とが電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されている。

基体１の上面に被着された金属層２は、配線導体６と同様に、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属粉末の焼結体から成り、Ｗ等の粉末に必要に応じてガラス成分やセラミック成分の粉末を加えたものに有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１となるセラミック生シートに従来周知のスクリーン印刷法等の印刷法により所定のパターンに印刷塗布しておき、非酸化性雰囲気中でのセラミック生シートとの同時焼成により焼結させることによって基体１の上面に電子部品５の搭載部を取り囲むような所定のパターンに被着形成される。

なお、金属層２は、その表面にはんだとの濡れ性が良いＮｉ層をめっき法等により被着させておくと、金属層２とはんだ等から成る封止材７との接合強度を大幅に向上させることとなり、蓋体４を封止材７を介して極めて強固に基体１に接合させることができる。従って、金属層２の表面には封止材７と濡れ性が良いＮｉ等の金属を所定厚みに被着させておくことが好ましい。

また、金属層２は、基体１を作製した後にＭｏ−Ｍｎ、銀、銀−パラジウム等のメタライズ金属層を焼き付けることにより被着させて形成してもよい。例えば、銀とパラジウムの粉末に必要に応じてガラス成分やセラミック成分の粉末を加えたものに有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１に従来周知のスクリーン印刷法等の印刷法により所定のパターンに印刷塗布し、非酸化性雰囲気中で約１６００℃の温度で焼き付けて基体１に被着すればよい。

さらには、金属層２はスパッタや蒸着等の薄膜形成法により形成してもよい。

蓋体４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、炭化珪素質焼結体等のセラミックスから成る。この場合、蓋体４の下面には、基体１の金属層２に対応する形状の第２の金属層８が形成されており、封止材７により基体１の金属層２と蓋体４の第２の金属層８とが接続されることで基体１と蓋体４とが接合される。

蓋体４が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、上述の基体１と同様の方法、即ち、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯ等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒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やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミック生シートを得、次にセラミック生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、約１６００℃で焼成することによって製作される。

また、第２の金属層８は、金属層２と同様に、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属粉末に必要に応じてガラス成分やセラミック成分の粉末を加えたものに有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを蓋体４となるセラミック生シートに従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜形成法を採用することによって所定のパターンに印刷塗布しておき、非酸化性雰囲気中でのセラミック生シートとの同時焼成により、蓋体４の下面に所定のパターンに被着される。なお、第２の金属層８は、その表面にはんだとの濡れ性が良いＮｉ層をめっき法等により被着させておくと、第２の金属層８とはんだ等から成る封止材７との接合強度を大幅に向上させることとなり、基体１と蓋体４とを封止材７を介し極めて強固に接合させることができる。従って、第２の金属層８の表面には、はんだとの濡れ性が良いＮｉ等の金属を所定厚みに被着させておくことが好ましい。

また、金属層２と同様に蓋体４を形成した後のメタライズ金属の焼付けや薄膜形成法等の形成方法も用いることができる。

また、図１に示すように、ヒータ部３が基体１に設けられた構造の場合、蓋体４は、セラミックス製に限らず、金属製のものであっても構わない。例えば、蓋体４は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、その他の金属あるいは金属合金から選択して用いればよい。基体１と蓋体４との接合部の熱サイクルに対する信頼性を考慮すると、蓋体４は、基体１の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するものを用いるのが好ましく、例えば基体１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等を用いるとよい。このような金属製の蓋体４は圧延等により形成された金属板を金型によりプレスするとともに打ち抜いて加工する等、従来周知の金属加工法により作製することができる。蓋体４が金属製の場合には、第２の金属層８は形成しなくても構わないが、その表面には封止材７との濡れ性の良好なＮｉ等の皮膜をめっき法等の被着手段により所定厚みに被着させておいてもよい。

蓋体４の形状は、基体１に接合された際に基体１とともに電子部品５を収納することができるような空間が形成されるものであれば良く、例えば、基体１が図７に示すような平板形状の場合は下面に凹部を有する形状とし、基体１が図１および図２に示すような電子部品５を収納する凹部を有する形状の場合は平板形状でもよい。

ヒータ部３は、基体１または蓋体４の内部の、金属層２に対応する位置に設けられている。すなわち、図１および図７に示した本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、ヒータ部３は、金属層２の下方の基体１内に設けられている。また、図２に示した本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、ヒータ部３は、蓋体４における基体１の金属層２が接合される部位（第２の金属層８が形成されている部位）の上方に設けられている。図１、２、７に示した電子部品収納用パッケージにおいて、ヒータ部３は、例えば、上面透視において、金属層２と重なる位置に配置され、金属層２と重なる形状で形成されている。

また、封止時にヒータ部３に所定の電力を供給するために、基体１または蓋体４の内部から外部に配線導体が導出されており、外表面に電力供給端子が形成されている。なお、複数個の基体１や蓋体４が配列形成された多数個取り基板において、分割前に複数個の基体１と蓋体４とを一括して接合することにより電子部品５を封止する場合には、各々の基体１や蓋体４に形成されたヒータ部３を互いに電気的に接続して、共通の電力供給端子から所定の電力を供給してもよい。

ヒータ部３は、それ自体が有する電気抵抗によって、所定の電力が印加されると封止材７を構成するはんだ等を溶融させるのに必要な所定温度（例えば、１５０〜４００℃）以上にジュール発熱するような形状、寸法に形成されている。

ヒータ部３は、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ等の高融点金属粉末の焼結体からなり、高融点金属粉末に必要に応じてガラス成分やセラミック成分の粉末を加えたものに適当な有機溶剤、溶媒を添加混合することによって得た金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜形成法により、基体１または蓋体４となるセラミック生シート上あるいは熱伝導率の低い部位９となる生成形体上に所定パターンに印刷塗布しておき、セラミック生シートとの同時焼成により焼結させることによって基体１または蓋体４の内部に形成される。

なお、ヒータ部３の発する熱を金属層２に効率良く伝熱するために、ヒータ部３は、金属層２の下方に金属層２から１ｍｍ以下の距離に形成されていることが好ましい。

放熱部材９は、基体１の表面に設けられている。これにより、ヒータ部３の発する熱によりはんだ等の封止材７を加熱溶融して基体１と蓋体４とを接合する際、ヒータ部３から基体１内部に伝わる熱を放熱部材９により放散させることができるので、基体１に搭載された電子部品５に特性変化を生じさせるような熱が印加されることを抑制して、電子部品５を封止することができる。

放熱部材９は、基体１の表面のうち、金属層２や配線導体６が基体１の表面上に露出した部分および基体１と蓋体４とで封止される部分（金属層２よりも内側の部分）を除く領域に設けられている。例えば、配線導体６が基体１の下面に導出して外部端子として形成されている場合、放熱部材９は基体１の側面に設けられ、配線導体６が基体１の側面に導出されて外部端子として形成されている場合は、放熱部材９は基体１の下面に設けられていればよい。電子部品収納用パッケージを外部配線基板等に実装した場合の実装面積を小さくしたい場合は、基体１の上面または下面に設け、実装高さを抑えたい場合は、基体１の側面に設けるなどすればよい。また、放熱部材９を基体１の側面に設けた構造の場合、放熱部材９は金属層２よりも外周側に設けられることとなり、金属層２よりも内周側である電子部品５の搭載部とは反対側の方向へ放熱することとなるので、基体１に搭載された電子部品５に特性変化を生じさせるような熱が印加されることをより良好に抑制して、電子部品５を封止することができる。また、放熱部材９が基体１の下面に設けられた構造の電子部品収納用パッケージに電子部品５を搭載して電子装置とした場合、電子部品５を作動させた際に電子部品５から発せられた熱を放熱するための放熱部材としても利用しやすくなる。なお、放熱部材９は、基体１の上面、側面、下面のうちの一面のみならず、二面または三面に設けられていても構わず、このような場合、例えば、基体１の側面から下面にかけて延出させて連続して設けられていてもよいし、基体１の上面、側面、下面のそれぞれに独立して設けられていてもよい。

放熱部材９は、例えば、金属層２と同様のメタライズ金属層として形成される。この場合、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属粉末に必要に応じてガラス成分やセラミック成分の粉末を加えたものに有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１となるセラミック生シートに従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜形成法を採用することによって所定のパターンに印刷塗布しておき、基体１となるセラミック生シートとの同時焼成により焼結させることによって基体１の表面に所定のパターンに被着形成される。

また、放熱部材９は、基体１の表面に取着された、例えば、Ｃｕ，Ｃｕ−Ｗ，Ａｌ等の熱伝導率の高い金属部材であっても構わない。この場合は、放熱部材９がメタライズ金属層として形成された場合と比較してヒータ部３の発する熱をより効率良く放熱することができる。なお、このような金属部材からなる放熱部材９を基体１の表面に取着するには、基体１の表面に上述したようなメタライズ金属層を予め被着形成しておき、このメタライズ金属層の表面に金属ろう材によりろう付けにより接合してもよいし、メタライズ金属層を形成せずに、活性金属ろう材により基体１の表面に放熱部材９を直接ろう付けして接合してもよい。なお、基体１と放熱部材９とをろう付けする金属ろう材および活性金属ろう材は、基体１と蓋体４とを接合する際の封止材７よりも融点が高いものを用い、金属層２や配線導体６の表面に被着させたＮｉめっき層の耐熱性を考慮すると、ろう付け温度が９００℃以下のものを用いるのが好ましい。

金属ろう材としては、ＪＩＳ規格の、ＢＡｇ−８等の銀ろう、ＢＣｕ−７等の銅及び銅合金ろう、ＢＡｌ−４等のアルミニウム合金ろうおよびブレージングシート、ＢＣｕＰ−１等のりん銅ろうなどを用いることができる。放熱部材９への熱伝導性を考慮すると、熱伝導率の高い金属である銀および銅を主成分とする銀ろうを用いるのが好ましく、特にＢＡｇ−８、ＢＡｇ−８Ａは銀の含有量が多く、残部もほとんどが銅であるのでより好ましい。活性金属ろう材としては、銀ろう材にチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の活性金属を添加したもの等がある。

なお、基体１の表面の所定の位置に、金属ろう材または活性金属ろう材を介して放熱部材９を載置し、加熱炉等の加熱手段で電子部品収納用パッケージ全体を加熱して金属ろう材または活性金属ろう材を溶融させることで、基体１の表面に放熱部材９を設けることができる。例えば、基体１のメタライズ金属層上に、放熱部材９の接合面形状とほぼ同形状で所定厚みに加工されたＢＡｇ−８銀ろうのプリホームを挟むようにして放熱部材９を載置し、還元雰囲気中の加熱炉にて銀ろうを８００〜９００℃程度に加熱溶融することで基体１の表面に放熱部材を接合して設けることができる。

図３および図４は、図１に示す電子部品収納用パッケージのＡ−Ａ’線断面の一例を示す断面図である。放熱部材９は、図３に示すように、基体１の表面のより広い領域に設けることで、より放熱性の高い電子部品収納用パッケージとすることができるが、放熱部材９を設ける面に配線導体６等が露出している場合等は、図４に示すように複数の放熱部材９を設けても良い。

また、図５に示すように、放熱部材９の表面に凹凸を形成しても良い。図５に示すように放熱部材９の表面に凹凸を形成することで放熱部材の外表面積を大きくし、放熱性をより高いものとすることができる。凹凸の形状は特に制限されるものではなく、凸部（または凹部）が縦、横、または斜めに配列された形状にしておけばよい。なお、放熱部材９がメタライズ金属層からなる場合は、例えば、基体１となるセラミック生シートに、所定のパターンに金属ペーストを印刷塗布した後、この金属ペーストの表面に所定形状の金型等による型押し加工を行なったり、金属ペースト表面の凸部となる部位に金属ペーストを再度印刷塗布することによって、放熱部材９の表面に凹凸を形成することができる。また、放熱部材９が金属部材からなる場合は、例えば、金属板に所定形状の金型でプレス加工を行ったり、金属部材の表面に切削加工して溝を形成したりすることによって放熱部材９の表面に凹凸を形成することができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、ヒータ部３から金属層２までの伝熱経路長Ｌ１と、ヒータ部３から放熱部材９までの伝熱経路長Ｌ２と、ヒータ部３から電子部品５の搭載部までの伝熱経路長Ｌ３とが、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係にあることが好ましい。これにより、Ｌ１＜Ｌ２の関係により、ヒータ部３の発する熱が放熱部材９側よりも金属層２側へ伝導しやすくなり、Ｌ２＜Ｌ３の関係により、ヒータ部の発する熱が電子部品５よりも放熱部材９へ伝導しやすくなるので、はんだ溶融の加熱効率を落とすことなく、基体に搭載された電子部品に故障を生じさせるような熱が印加されないように放熱することができる。なお、ここでいう伝熱経路とは、基体１内部におけるヒータ部３の発する熱の伝熱経路のことであり、伝熱経路長（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）は、基体１内部におけるヒータ部３から金属層２と放熱部材９と電子部品５の搭載部へのそれぞれの最短経路のことを示している。

なお、放熱部材９の位置は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の範囲において、よりヒータ部３に近い位置に設けていると、ヒータ部３から放熱部材９までの伝熱経路長Ｌ２は短くなり、ヒータ部３の発する熱をより多く放熱部材９に伝導しやすくすることができる。また、放熱部材９から電子部品５の搭載部までの伝熱経路長がヒータ部３から放熱部材９までの伝熱経路長Ｌ２より長くなるので、放熱部材９まで伝熱した熱がさらに電子部品５の搭載部へ伝熱してしまうことが抑えられる。

また、図６に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示すように、基体１に、ヒータ部３により発生された熱を放熱部材９に導く放熱経路１０が設けられていることが好ましい。これにより、基体１内を伝導して電子部品５側へ伝熱される熱を、放熱経路１０によって放熱部材９側へより伝熱しやすくなり、放熱部材９による放熱がより効率良く行なわれるようになるので、基体１に搭載された電子部品５に特性変化を生じさせるような熱が印加されることを抑制して、電子部品５を封止することができる。

放熱経路１０は、基体１よりも伝熱しやすい、熱伝導率の高い材料から成り、基体１の内部から放熱部材９側に向けて形成されている。ただし、ヒータ部３の発する熱を放熱部材９により放熱することで金属層２の加熱を阻害してしまわないように、放熱経路１０は、ヒータ部３と金属層２との間を除く部位に設けられている。

なお、放熱経路１０は、その一端が放熱部材９と接続されるように設けられていると、放熱経路１０に伝わった熱が直接、放熱部材９へと伝えられることから、より効率良く放熱することができるので好ましい。

また、放熱経路１０は、ヒータ部３と電子部品５の搭載部との間に設けられていることが好ましい。これにより、ヒータ部３から電子部品５への伝熱経路の途中に放熱経路１０が位置することとなり、ヒータ３部から電子部品５側へと伝熱される熱量の多くを放熱部材９へと伝熱させ、効率良く放熱することができるようになるので、基体１に搭載された電子部品５に特性変化を生じさせるような熱が印加されることをより効果的に抑制して電子部品５を封止することができる。放熱経路１０は、例えば、ヒータ部３が基体１に設けられた構造の場合、図６に示すように、基体１が凹部を有する形状であれば、枠部内部のヒータ部３の下方に設けられ、図７のように基体１が平板形状であれば、ヒータ部３の側方の搭載部側に設けられ、さらに放熱部材９側へと延出するようにヒータ部３の下方に設けられる。ヒータ部３が蓋体４に設けられている場合は、図２のような基体１が凹部を有する形状であれば、放熱経路１０は金属層２の下方に設けられ、基体１が平板形状であれば、金属層２の搭載部側、つまり金属層２より内周の基体１の上面から内部にかけて設けられ、さらに放熱部材９側へと延出するように設けられる。

なお、基体１に放熱経路１０が設けられている場合は、ヒータ部３から放熱経路１０までの伝熱経路長をＬ４とすると、Ｌ１＜Ｌ４＜Ｌ２の関係であることが好ましい。これにより、Ｌ１＜Ｌ４の関係により、ヒータ部３の発する熱が放熱経路１０側よりも金属層２側へ伝導しやすくなる。また、Ｌ４＜Ｌ２の関係により、ヒータ部３からの熱のより多くが放熱部材９よりも放熱経路１０に伝導しやすくなり、放熱部材９よりも温度が高くなりやすくなるので、放熱部材９と放熱経路１０との温度差によって、放熱経路１０に伝導された熱を放熱経路１０から放熱部材９側に伝導させやすくなる。また、放熱経路１０まで伝熱した熱がさらに電子部品５の搭載部へ伝熱してしまうことを抑制することができる。封止する際の放熱部材９からの放熱量が大きく、放熱経路１０や電子部品５の搭載部近傍の基体１より放熱部材９の温度が低くなる場合は、Ｌ２＜Ｌ４＜Ｌ３の関係となるように放熱経路１０が配置されていても構わない。

このような、封止の際に放熱経路１０や電子部品５の搭載部近傍の基体１より放熱部材９の温度が低くなるような位置において、放熱経路１０によりヒータ部３の発する熱のより多くを放熱部材９に導くために、放熱経路１０は、ヒータ部３から電子部品５への伝熱経路のより多くを含むように、より広い領域に設けておくことが好ましい。例えば、図６に示すように、基体１が凹部を有する形状であり、枠部内部にヒータ部３が形成され、かつ放熱部材９が基体１の側面に設けられる場合、放熱経路１０は、少なくともヒータ部３や金属層２の幅よりも幅広に設けられていることが好ましく、枠部の最内周側から放熱部材９側にかけて枠部の幅と同程度の幅に設けられていることがより好ましい。枠部に放熱経路１０を設ける場合は、例えば図８（ｃ）に示すような、放熱経路１０の上面視形状を内周側に偏るような形状にして放熱部材９へと接続した構造としても構わない。このような構造の場合は、放熱経路１０の幅は枠部の幅より小さくなるが、ヒータ部３から電子部品５の搭載部側への伝熱経路のうち、伝熱する熱量の大きい伝熱経路と交差するように設けられているので、放熱経路１０による放熱部材９への伝熱効果は大きくは低下しにくい。また、ヒータ部３や金属層２に対応するように搭載部の周囲の全周にわたって設けられていることが好ましく、基体１内の配線導体６の配置によっては、例えば図８（ｂ）に示すように配線導体６と接続しないように複数に分割された放熱経路１０を設ければよい。

また、放熱経路１０の厚みは、厚く形成した方がより多くの熱を放熱部材９へ伝熱することができるので好ましい。なお、放熱経路１０を厚く形成した場合には、放熱経路１０と電子部品５の搭載部との距離が近いと、放熱経路１０に伝熱された熱が放熱経路１０からさらに電子部品５の搭載部へと伝わり易くなるので、上述したような、好ましい放熱経路１０までの伝熱経路長とするのがよい。また、基体１の下面に放熱部材９が設けられている構造の場合、放熱経路１０は、基体１をヒータ部３の下方から基体１の下面へ貫通するような形状とすればよい。

放熱経路１０に用いられる基体１よりも熱伝導率の高い材料は、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ等の高融点金属粉末の焼結体、基体１よりも熱伝導率の高いセラミック焼結体、および放熱部材９と同様のＣｕ，Ｃｕ−Ｗ，Ａｌ等の熱伝導率の高い金属部材が挙げられる。

放熱経路１０がＷ、Ｍｏ、Ｍｎ等の高融点金属粉末の焼結体からなる場合、配線導体６と同様に、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属粉末に必要に応じてガラス成分やセラミック成分の粉末を加えたものに有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１となるセラミック生シートに所定のパターンに印刷塗布しておき、非酸化性雰囲気中でのセラミック生シートとの同時焼成により焼結させることによって基体１の所定の位置に被着形成される。放熱経路１０が基体１を貫通する形状の場合は、配線導体６が基体１を積層方向に貫通して形成される場合と同様にして形成される。

放熱経路１０が基体１よりも熱伝導率の高いセラミック焼結体により形成される場合、基体１となるセラミック生シートの原料粉末に対して、基体１に用いられるセラミックスよりも熱伝導率の高いセラミックスを加えたり、熱伝導率の低いガラスの添加を少なくしたりすることで放熱経路１０となるセラミック生シートを作製し、所定の大きさ、形状に加工して、所定の位置に配設されるように基体１となるセラミック生シートとともに積層し、焼成することにより形成することができる。また、この放熱経路１０となるセラミック生シートの原料粉末と同様のセラミック原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た放熱経路１０となるセラミックペーストを作製し、基体１となるセラミック生シートに所定のパターンに印刷塗布しておき、基体１となるセラミック生シートとの同時焼成により焼結させることによって形成してもよい。放熱経路１０が基体１を貫通する形状の場合は、配線導体６が基体１を積層方向に貫通して形成される場合と同様の方法で、金属ペーストに換えてセラミックペーストを用いて形成される。

放熱経路１０がＣｕ，Ｃｕ−Ｗ，Ａｌ等の熱伝導率の高い金属部材からなる場合、基体１の外面の所定の位置に凹部を形成しておき、この凹部内に金属部材が嵌着するようにしておくことで形成することができる。なお、金属部材を凹部内により確実に嵌着させて、基体１の熱を放熱経路１０へと伝達させるために、金属ろう材等を用いて凹部内に接合していることが好ましい。また、ろう付等により接合する場合、ヒータ部３側に近い部位のみに放熱経路１０を接合し、他の部位と離間させて放熱経路１０とに基体１との間に空隙部を形成することで、基体１から放熱経路１０へと伝熱された熱を、基体１側に再度伝熱されるのを抑制して放熱部材９側へと伝熱させやすくしても良い。また、放熱経路１０は放熱部材９と一体化したものであっても構わない。また、放熱経路１０が基体１よりも熱伝導率の高いセラミック部材により形成される場合も、窒化アルミニウム質焼結体等の熱伝導率の高いセラミック部材を作製しておき、金属部材と同様の方法で嵌着してもよい。

なお、金属部材やセラミック部材が嵌着される凹部は、基体１となるセラミック生シートの所定の位置に打ち抜き加工等による凹部となる穴を形成した後、基体１となる他のセラミック生シートとともに積層して焼成したり、基体１となるセラミック生シートの積層体または基体１の外面を研削したりすることによって、基体１の外面に凹部として形成することができる。

本発明の電子装置は、上記のような電子部品収納用パッケージの搭載部に半導体素子や水晶振動子等の電子部品５が搭載されるとともに、基体１に形成された配線導体６と電気的に接続され、蓋体４がはんだ等の封止材７を介して基体１の金属層２に接合されて気密封止されたものである。この構成により、電子部品５に熱による特性変化を生じさせることなく封止されたものとなるので、信頼性の高い電子装置となる。

はんだや導電性樹脂を用いたフリップチップ実装の場合は、搭載部への固着とともに配線導体６への電気的接続が行なわれる。

電子部品５は、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体素子、水晶振動子や圧電振動子等の圧電素子、各種センサ等である。電子部品５がフリップチップ型の半導体素子である場合には、はんだバンプや金バンプ、または導電性樹脂（異方性導電樹脂等）を介して、半導体素子の電極と配線導体６とが電気的に接続される。また、電子部品５がワイヤボンディング型の半導体素子である場合には、ガラス、樹脂、ろう材を介して半導体素子の基板面（裏面）と基体１とが接合され、ボンディングワイヤを介して半導体素子の電極と配線導体６とが電気的に接続される。また、電子部品５が圧電素子である場合には、導電性樹脂を介して、圧電素子の電極と配線導体６とが電気的に接続される。

なお、電子部品５が樹脂を介して基板１に搭載される場合には、搭載の際に電子部品５に印加される熱量を低減させて、電子部品の特性が変化してしまう可能性を低減させることができる。

電子部品５を基体１の搭載部上に搭載した後、基体１の金属層２の上にはんだ等から成る封止材７および蓋体４を順に積み重ねて配置し、基体１または蓋体４の外表面に形成された電力供給端子からヒータ部３に電力を供給することによりヒータ部３を発熱させて封止材７を加熱溶融し、基体１と蓋体４とを接合させることで電子装置となる。なお、封止材７は、加熱により溶融して基体１と蓋体４とが接合され、気密に封止することができるものであり、融点が１２０〜４００℃程度のものが用いられる。はんだの場合は、例えばＳｎ−Ｐｂ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系等のはんだを用いることができる。ガラスの場合は、鉛系、ビスマス系等のガラスを用いることができる。また、Ａｕ−Ｓｎ等のろう材を用いたものであっても良い。

封止材７は、基体１の金属層２または蓋体４（の第２の金属層８）上に封止材７の粉末に適当な有機溶剤、溶媒等を添加混合することによって得たペーストを塗布したり、金属層２の形状と同形状に形成された封止材７の板材を載置したり、蓋体４（の第２の金属層８）上にはんだめっきを施したりすることにより基体１と蓋体４との間に配置される。

基体１と蓋体４とを接合して封止する際は、基体１の表面に設けられた放熱部材９に、例えば銅やアルミニウムのような金属等の高熱伝導率の材質の治具に接触させて行うと、接触させた部分から治具へ放熱させることにより、ヒータ部３から電子部品５へ伝導される熱をより小さいものとすることが可能となる。放熱経路１０が設けられている場合は、放熱経路１０が基体１の表面に露出した部分を放熱部材９とみなし、この放熱経路１０が基体１の表面に露出した部分に治具を接触させてもよい。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何ら差し支えない。例えば、ヒータ部３は、基体１と蓋体４との両方に形成されていても構わない。これにより、基体１側のヒータ部３と蓋体４側のヒータ部３とにより封止材７を挟んで加熱することにより、封止時間を短縮することができるので、封止材の溶融過程において電子部品５に伝わる熱量を低減させることが可能となる。また、熱伝導率の低い部位９を蓋体４に形成されたヒータ部３を取り囲むように形成しておくと、蓋体４に形成されたヒータ部３から封止材７への熱伝導がより効率よく行なえるようになる。

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。 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１に示す電子部品収納用パッケージのＡ−Ａ’線における断面の一例を示す断面図である。 図１に示す電子部品収納用パッケージのＡ−Ａ’線における断面の一例を示す断面図である。 図１に示す電子部品収納用パッケージのＡ−Ａ’線における断面の一例を示す断面図である。 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。 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。 （ａ）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、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面の一例を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面の他の一例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・基体
２・・・金属層
３・・・ヒータ部
４・・・蓋体
５・・・電子部品
６・・・配線導体
７・・・封止材
９・・・放熱部材
１０・・・放熱経路

Claims (6)

1. 電子部品が搭載される基体と、該基体の表面に前記電子部品の搭載部を取り囲むように形成されており、蓋体が接合される金属層と、前記基体に前記金属層に対応するように設けられたヒータ部と、前記基体の表面に設けられた放熱部材とを備えていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
2. 電子部品が搭載される基体と、該基体の表面に前記電子部品の搭載部を取り囲むように形成された金属層と、該金属層に接合される蓋体と、該蓋体に、前記金属層に対応するように設けられたヒータ部と、前記基体の表面に設けられた放熱部材とを備えていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
3. 前記基体に、前記ヒータ部により発生された熱を前記放熱部材に導く放熱経路が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージ。
4. 前記放熱経路は、前記ヒータ部と前記電子部品の搭載部との間に設けられていることを特徴とする請求項３記載の電子部品収納用パッケージ。
5. 前記ヒータ部から前記金属層までの伝熱経路長Ｌ１と、前記ヒータ部から前記放熱部材までの伝熱経路長Ｌ２と、前記ヒータ部から前記電子部品の搭載部までの伝熱経路長Ｌ３とが、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係にあることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記基体に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。

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