JP2007115792A

JP2007115792A - Ceramic cap

Info

Publication number: JP2007115792A
Application number: JP2005303789A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hidaka; 明弘日高
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Current assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-05-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic cap which is not removed even if a mechanical force is applied to a ceramic package for housing electronic devices connected to a board or the like, and which can meet demands such as downsizing, high reliability, cost reduction, etc. <P>SOLUTION: The ceramic cap 10 is provided with a glass bonding section 12 for sealing on the entire circumference of one main surface of a ceramic substrate 11, and an electronic part 22 is bonded to a ceramic substrate 21 by glass that is mounted to a cavity 23, so as to seal the cavity 23 hermetically. In this case, a recess 13 is provided along the inner circumferential edge of the glass bonding section 12 for sealing on one main surface of the ceramic substrate 11. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、セラミック基体のキャビティ部に半導体素子や、水晶振動子等の電子部品が搭載され、セラミック基板からなるセラミックキャップをセラミック基体にガラス接合して電子部品がキャビティ部内部で中空状態で気密に封止されるためのセラミックキャップに関する。 According to the present invention, an electronic component such as a semiconductor element or a crystal resonator is mounted in a cavity portion of a ceramic base, and a ceramic cap made of a ceramic substrate is glass-bonded to the ceramic base to make the electronic component airtight inside the cavity. The present invention relates to a ceramic cap for sealing.

近年、セラミック基体のキャビティ部に半導体素子、水晶振動子等の電子部品を搭載し、セラミックキャップを接合してキャビティ部内の電子部品を気密に封止して形成するための電子部品収納用セラミックパッケージは、例えば、これを搭載する携帯電話や、パソコン等の電子装置の小型化、高信頼性化、低価格化等の要求に伴い、ますます軽薄短小化、高信頼性化、コストダウン化等への対応が迫られている。 2. Description of the Related Art In recent years, a ceramic package for storing electronic components, in which electronic components such as semiconductor elements and crystal resonators are mounted in a cavity portion of a ceramic substrate, and a ceramic cap is joined to hermetically seal the electronic components in the cavity portion. For example, along with the demands for downsizing, high reliability, and low prices of electronic devices such as mobile phones and personal computers equipped with this, lighter, thinner, higher reliability, cost reduction, etc. There is an urgent need to respond.

図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、それぞれ従来の電子部品収納用セラミックパッケージを説明する。ここに、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の電子部品収納用セラミックパッケージの部分拡大縦断面図である。図４（Ａ）に示すように、従来の電子部品収納用セラミックパッケージ５０は、平面視した場合に略矩形状からなる電子部品を搭載するための基体に、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックからなる気密信頼性の高いセラミック基体５１が用いられている。そして、このセラミック基体５１には、上面外周部にＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等の窓枠形状の金属枠体５２がＡｇ−Ｃｕろう等の高温ろう材でろう付け接合されている。また、従来の電子部品収納用セラミックパッケージ５０は、平面視した場合に略矩形状からなる電子部品を搭載させたセラミック基体５１のキャビティ部５３を気密に封止するためのキャップに、ＫＶや、４２アロイ等の金属からなる板状の金属キャップ５４が用いられている。この金属キャップ５４は、電子部品搭載後、金属枠体５２の上面にＡｕ−Ｓｕ等の高温ろう材を介してシーム溶接や、レーザー溶接等で強固に直接接合されることで電子部品をキャビティ部５３内に中空状態で気密に封止している。 With reference to FIGS. 4A and 4B, conventional ceramic packages for storing electronic components will be described. 4A and 4B are partial enlarged longitudinal sectional views of a conventional ceramic package for storing electronic components. As shown in FIG. 4 (A), the conventional ceramic package 50 for storing electronic components is made of alumina (Al ₂ O ₃ ) or the like on a base for mounting electronic components having a substantially rectangular shape when viewed in plan. An airtight and reliable ceramic base 51 made of ceramic is used. The ceramic substrate 51 has a window frame-shaped metal such as KV (Fe—Ni—Co alloy, trade name “Kovar”) or 42 alloy (Fe—Ni alloy) on the outer periphery of the upper surface. The frame 52 is brazed and joined with a high-temperature brazing material such as Ag-Cu brazing. In addition, the conventional ceramic package 50 for storing electronic components has a cap for hermetically sealing the cavity portion 53 of the ceramic base 51 on which the electronic component having a substantially rectangular shape is mounted in a plan view. A plate-shaped metal cap 54 made of a metal such as 42 alloy is used. After mounting the electronic component, the metal cap 54 is bonded directly to the upper surface of the metal frame 52 through a high-temperature brazing material such as Au-Su by seam welding, laser welding, or the like so that the electronic component is a cavity portion. 53 is hermetically sealed in a hollow state.

しかしながら、上記の従来の電子部品収納用セラミックパッケージ５０は、高信頼性化には対応できているものの、厚さが厚く、重量があって高価な金属枠体５２を用い、これを用いて作製されるパッケージの工程が複雑で作製のためのコストが高くなることで、軽薄短小化、コストダウン化の対応には限界が発生している。 However, although the above-described conventional ceramic package 50 for storing electronic components can cope with high reliability, it is manufactured using a thick, heavy, and expensive metal frame 52. Since the package process is complicated and the cost for manufacturing is high, there is a limit to how to reduce the size, cost, and cost.

そこで、図４（Ｂ）に示すように、小型化、高信頼性化、低価格化等の要求に対応するための電子部品収納用セラミックパッケージ５０ａには、基体に金属枠体５２を接合しないセラミック基体５１を用い、キャップにアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等からなるセラミックを用いるセラミックキャップ５５とし、これらを３００〜５００℃程度の低温で接合できる低融点ガラスからなる封着用ガラス５６でガラス接合して電子部品をキャビティ部５３内に中空状態で気密に封止するパッケージが用いられるようになってきている。この電子部品収納用セラミックパッケージ５０ａに用いられるセラミックキャップ５５は、通常、Ａｌ_２Ｏ_３等からなるセラミック粉末とバインダーや可塑剤等を混ぜ合わせてスプレードライヤー等で造粒した後、粉末プレス成形して略矩形の板状に成形して成形体を形成している。そして、セラミックキャップ５５は、成形体を約１６００℃程度の高温で焼成することで焼成体として作製している。また、この電子部品収納用セラミックパッケージ５０ａに用いられる封着用ガラス５６は、通常、セラミックキャップ５５の焼成体の一方の主面の外周辺部に低融点ガラスからなるガラスペーストを枠状にスクリーン印刷し、ガラスの仮焼成を行って付着している。そして、封着用ガラス５６が仮付けされたセラミックキャップ５５は、キャビティ部５３に電子部品が搭載されたセラミック基体５１の外周辺部に封着用ガラス５６部を当接させてガラスの本焼成をすることでセラミック基体５１とガラス接合を行っている。 Therefore, as shown in FIG. 4B, the metal frame 52 is not bonded to the base body in the ceramic package 50a for storing electronic components to meet the demands for downsizing, high reliability, and low price. A ceramic base 55 is used, and a ceramic cap 55 using a ceramic made of alumina (Al ₂ O ₃ ) or the like is used as a cap. Glass sealing is performed with a sealing glass 56 made of low-melting glass that can be bonded at a low temperature of about 300 to 500 ° C. As a result, packages that hermetically seal electronic components in the cavity 53 in a hollow state have been used. The ceramic cap 55 used in the electronic component storage ceramic package 50a is usually formed by mixing a ceramic powder made of Al ₂ O _{3 and the} like with a binder, a plasticizer and the like and granulating it with a spray dryer or the like, followed by powder press molding. Are formed into a substantially rectangular plate shape to form a molded body. And the ceramic cap 55 is produced as a sintered body by baking a molded object at about 1600 degreeC high temperature. The sealing glass 56 used in the ceramic package 50a for storing electronic components is usually screen-printed in a frame shape with a glass paste made of low-melting glass on the outer periphery of one main surface of the fired body of the ceramic cap 55. Then, the glass is temporarily fired and adhered. Then, the ceramic cap 55 temporarily attached with the sealing glass 56 performs the main firing of the glass by bringing the sealing glass 56 into contact with the outer peripheral portion of the ceramic base 51 on which the electronic component is mounted in the cavity portion 53. In this way, glass bonding with the ceramic substrate 51 is performed.

上記の電子部品収納用セラミックパッケージ５０、５０ａには、セラミック基体５１に形成された導通配線パターンで電子部品と電気的導通状態になるように外部接続端子パッド５７が設けられている。そして、電子部品が実装された電子部品収納用セラミックパッケージ５０、５０ａは、外部接続端子パッド５７で電子装置に組み込むためのボード５８等に半田５９を介して接合するようになっている。 External connection terminal pads 57 are provided in the above-described ceramic packages 50 and 50a for storing electronic components so as to be in electrical continuity with the electronic components by a conductive wiring pattern formed on the ceramic substrate 51. The electronic component housing ceramic packages 50 and 50a on which the electronic components are mounted are joined via solder 59 to a board 58 or the like to be incorporated in an electronic device with external connection terminal pads 57.

従来のセラミックキャップには、セラミック基板の上面外周辺部に形成された切り取り部にも半田層が形成できるようにして、裏面に放熱板を接合して有するセラミック基体との接合時に接着面積を大きくさせることで、放熱板とセラミックとの熱膨張係数差から発生する撓みを抑制させることができるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In conventional ceramic caps, a solder layer can also be formed on the cut-out part formed on the outer periphery of the upper surface of the ceramic substrate, and the bonding area is increased when bonding to a ceramic substrate having a heat sink bonded to the back surface. By doing so, there has been proposed one that can suppress the bending generated from the difference in thermal expansion coefficient between the heat sink and the ceramic (see, for example, Patent Document 1).

特開平１０−１８９７９７号公報JP-A-10-189797

しかしながら、前述したような従来のセラミックキャップは、次のような問題がある。
（１）セラミック基体とセラミックキャップを、ろう付け接合する場合のような狭い接合幅のままで封着用ガラスで接合する場合には、セラミック基体とセラミックキャップを接合している封着用ガラスの接合幅が小さく接合強度が低いので、電子部品が実装された電子部品収納用セラミックパッケージをボード等に接合した後に、ボード等に機械的な力が働いた時に、接合部からセラミック基体とセラミックキャップの剥がれが発生している。
（２）セラミック基体とセラミックキャップを封着用ガラスで接合するのに、接合強度を得るために接合幅をある程度広げることで対応する場合には、セラミック基体のキャビティ部の大きさを小さくすることができないので、セラミック基体とセラミックキャップの外形を大きくして接合幅を大きくしたり、セラミック基体を大きくしてセラミックキャップとのガラスメニスカスを大きくすることで対応する必要がでてくるが、セラミック基体や、セラミックキャップの大きさを大きくすることは、電子部品収納用セラミックパッケージの小型化に逆行することとなっている。
（３）特開平１０−１８９７９７号公報で開示されているようなセラミックキャップは、セラミック基体が十分に大きく、半田のような流動性の高い接合材の場合には接合面積を大きくして接合強度を大きくすることができるが、セラミック基体の大きさに制限があり、ガラスのような流動性の低い接合材の場合には接合面積を大きくすることができないので、接合強度を大きくすることができない。 However, the conventional ceramic cap as described above has the following problems.
(1) When the ceramic base and the ceramic cap are joined with the sealing glass while maintaining a narrow joint width as in the case of brazing and joining, the joining width of the sealing glass joining the ceramic base and the ceramic cap The bonding strength is low and the ceramic base and ceramic cap are peeled off from the joint when a mechanical force is applied to the board after the ceramic package for storing the electronic parts mounted on the board is joined to the board. Has occurred.
(2) When the ceramic substrate and the ceramic cap are bonded with the sealing glass by increasing the bonding width to some extent in order to obtain bonding strength, the size of the cavity portion of the ceramic substrate can be reduced. Since it is not possible, it is necessary to increase the outer width of the ceramic base and the ceramic cap to increase the bonding width, or increase the ceramic base and increase the glass meniscus with the ceramic cap. Increasing the size of the ceramic cap goes against the downsizing of the ceramic package for storing electronic components.
(3) A ceramic cap as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-189797 has a sufficiently large ceramic base, and in the case of a bonding material with high fluidity such as solder, the bonding area is increased to increase the bonding strength. However, there is a limit to the size of the ceramic substrate, and in the case of a bonding material with low fluidity such as glass, the bonding area cannot be increased, so that the bonding strength cannot be increased. .

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、ボード等に接合された電子部品収納用セラミックパッケージに機械的な力が働いてもセラミックキャップが剥がれない小型化、高信頼性化、低価格化等の要求に対応できるセラミックキャップを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the ceramic cap is not peeled off even if mechanical force is applied to the ceramic package for electronic component storage bonded to a board or the like, and high reliability, The objective is to provide a ceramic cap that can meet the demand for lower prices.

前記目的に沿う本発明に係るセラミックキャップは、セラミック基板の一方の主面の全外周部に封着用ガラス接合部領域を有し、電子部品がキャビティ部に搭載されるセラミック基体とガラス接合してキャビティ部を気密に封止するのに用いられるセラミックキャップにおいて、封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部に沿ってセラミック基板の一方の主面に凹部を有する。
ここで、セラミックキャップは、凹部が溝体からなり、封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って連続して延設される連続溝体、又は封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って一部で断線する破断溝体で形成されているのがよい。 The ceramic cap according to the present invention that meets the above-described object has a glass joint region for sealing on the entire outer peripheral portion of one main surface of the ceramic substrate, and the electronic component is glass-bonded to a ceramic substrate mounted on the cavity portion. In the ceramic cap used for hermetically sealing the cavity portion, a concave portion is formed on one main surface of the ceramic substrate along the inner peripheral side peripheral edge portion of the sealing glass bonding portion region.
Here, as for the ceramic cap, the concave portion is formed of a groove body, and the continuous groove body continuously extending along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral edge portion of the sealing glass bonding portion region, or the sealing glass bonding portion region. It is good to form with the fracture | rupture groove body which disconnects in part along the perimeter of the inner peripheral side peripheral part.

また、セラミックキャップは、凹部が穴体からなり、封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って飛び石状態で線状に配列される整配列穴体、又は封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って飛び石状態でジグザグ状に配列される千鳥配列穴体で形成されているのがよい。 In addition, the ceramic cap has a concave portion formed of a hole, and is arranged in a linear manner in a stepping stone shape along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral portion of the sealing glass bonding portion region, or the sealing glass bonding It is good to form with the zigzag arrangement | sequence hole body arranged in a zigzag form in a stepping stone state along the perimeter of the inner peripheral side peripheral part of a partial area | region.

請求項１又はこれに従属する請求項２又は３のいずれか一項記載のセラミックキャップは、封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部に沿ってセラミック基板の一方の主面に凹部を有するので、セラミック基体とセラミックキャップを接合した後に機械的な力が働いたとしてもセラミックキャップに設けられた凹部によってセラミック基板の曲げ撓み性を向上させることができ、セラミック基体とセラミックキャップの接合後の剥がれを防止して、セラミック基体や、セラミックキャップの大きさを大きくすることなく小型化の電子部品収納用セラミックパッケージを提供することができる。また、セラミック基体と、セラミックキャップを用い、気密信頼性の高い封着用ガラスでの接合であるので、高い信頼性を有する電子部品収納用セラミックパッケージを提供することができる。更に、比較的安価なセラミックキャップや、封着用ガラスを用い、パッケージを作製して行くための作業工程が容易であるので安価な電子部品収納用セラミックパッケージを提供することができる。 The ceramic cap according to claim 1 or any one of claims 2 and 3 dependent thereon has a concave portion on one main surface of the ceramic substrate along the inner peripheral side peripheral edge portion of the sealing glass joining region. Therefore, even if a mechanical force is applied after joining the ceramic base and the ceramic cap, the bending flexibility of the ceramic substrate can be improved by the recess provided in the ceramic cap, and after the ceramic base and the ceramic cap are joined. It is possible to provide a small-sized ceramic package for storing electronic components without preventing peeling and without increasing the size of the ceramic base or the ceramic cap. In addition, since the ceramic base and the ceramic cap are used and the sealing is performed with glass having high hermetic reliability, a ceramic package for housing electronic components having high reliability can be provided. Furthermore, since a work process for producing a package using a relatively inexpensive ceramic cap or glass for sealing is easy, an inexpensive ceramic package for storing electronic components can be provided.

特に、請求項２記載のセラミックキャップは、凹部が溝体からなり、封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って連続して延設される連続溝体、又は封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って一部で断線する破断溝体で形成されているので、セラミック基板に凹部を容易に形成することができ、セラミック基板の曲げ撓み性を確実に向上させることができ、セラミック基体とセラミックキャップの接合後の剥がれを防止して、セラミック基体や、セラミックキャップの大きさを大きくすることなく小型化の電子部品収納用セラミックパッケージを提供することができる。 In particular, the ceramic cap according to claim 2 is a continuous groove body that is continuously extended along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral edge portion of the sealing glass joint region, or the sealing portion. Since it is formed of a fractured groove that is partially broken along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral edge of the glass joint area, the concave portion can be easily formed in the ceramic substrate, and the bending flexibility of the ceramic substrate The ceramic substrate and the ceramic package for storing electronic parts can be provided in a small size without increasing the size of the ceramic cap by preventing the ceramic substrate and the ceramic cap from being peeled off after joining. be able to.

また、特に、請求項３記載のセラミックキャップは、凹部が穴体からなり、封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って飛び石状態で線状に配列される整配列穴体、又は封着用ガラス接合部領域の内周側周縁部の全周に沿って飛び石状態でジグザグ状に配列される千鳥配列穴体で形成されているので、セラミック基体とセラミックキャップを接合した後に機械的な力が働いたとしてもセラミックキャップに設けられた整配列穴体や、千鳥配列穴体によってセラミック基板の破断を防止しながらセラミック基板の曲げ撓み性を向上させることができ、セラミック基体とセラミックキャップの接合後の破壊や、剥がれを防止して、セラミック基体や、セラミックキャップの大きさを大きくすることなく小型化の電子部品収納用セラミックパッケージを提供することができる。 In particular, in the ceramic cap according to claim 3, the concave portion is formed of a hole, and is arranged in a linear manner in a stepping stone along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral portion of the sealing glass joint region. After the ceramic base and the ceramic cap are joined together, it is formed with zigzag array holes arranged in a zigzag manner along the entire circumference of the inner peripheral edge of the body or the sealing glass joint region Even if mechanical force is applied, it is possible to improve the bending flexibility of the ceramic substrate while preventing breakage of the ceramic substrate by the alignment holes provided in the ceramic cap and the staggered hole, The ceramic cap for ceramic components can be stored in a small size without increasing the size of the ceramic substrate or ceramic cap. It is possible to provide a package.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミックキャップの平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図、図２は同セラミックキャップを用いた電子部品収納用セラミックパッケージの説明図、図３（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同セラミックキャップの凹部形状の説明図である。 Subsequently, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
1A and 1B are a plan view of a ceramic cap according to an embodiment of the present invention, an AA ′ line enlarged vertical sectional view, and FIG. 2 is an electronic component using the ceramic cap, respectively. FIGS. 3A to 3D are explanatory views of the ceramic package for storage, and are explanatory views of the concave shape of the ceramic cap.

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るセラミックキャップ１０は、電子装置の軽薄短小化に対応するための小型化、電子装置の高性能化に対応するための高信頼性化、電子装置の低価格化等の要求に対応するための電子部品収納用セラミックパッケージ２０（図２参照）を構成するために形成されている。このセラミックキャップ１０には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等からなる平面視して略四角形板状のセラミック基板１１が用いられ、このセラミック基板１１の一方の主面の全ての外周部に封着用ガラス接合部１２領域が設けられている。このセラミックキャップ１０は、通常、Ａｌ_２Ｏ_３等からなるセラミック粉末と、樹脂や溶剤等のバインダーや、可塑剤等を混ぜ合わせて液状体を形成し、スプレードライヤー等で乾燥しながら略球形の造粒体にしてセラミック粉末原料を作製している。そして、このセラミック粉末原料は、上金型、下金型、及びダイスからなる粉体成形用金型を用いて粉末プレス成形して略四角形板状の成形体を形成している。更に、この成形体は、大気中約１６００℃程度の高温で焼成することで焼成体として作製している。このセラミックキャップ１０には、封着用ガラス接合部１２領域の内周側周縁部に沿ってセラミック基板１１の一方の主面に凹部１３が設けられている。この凹部１３は、通常、セラミックキャップ１０を作製する過程でセラミック粉末原料から粉末プレス成形して成形体を形成する時の粉体成形用金型の上金型、又は下金型に凹部１３形成用の凸部を設けることで容易に形成することができる。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the ceramic cap 10 according to an embodiment of the present invention is compatible with miniaturization and high performance of the electronic device in order to cope with light and thin electronic devices. It is formed to constitute a ceramic package 20 (see FIG. 2) for housing an electronic component to meet the demands for high reliability and cost reduction of the electronic device. The ceramic cap 10 is made of a substantially square plate-like ceramic substrate 11 made of alumina (Al ₂ O ₃ ) or the like in plan view, and is sealed to all outer peripheral portions of one main surface of the ceramic substrate 11. A glass joint 12 region is provided. This ceramic cap 10 is usually formed into a liquid by mixing ceramic powder made of Al ₂ O ₃ and the like, a binder such as a resin or a solvent, a plasticizer, etc., and is dried in a spray dryer or the like to form a substantially spherical shape. A ceramic powder raw material is made into a granulated body. And this ceramic powder raw material is powder press-molded using a powder molding die comprising an upper die, a lower die, and a die to form a substantially rectangular plate-like shaped body. Furthermore, this molded body is produced as a fired body by firing at a high temperature of about 1600 ° C. in the atmosphere. The ceramic cap 10 is provided with a recess 13 on one main surface of the ceramic substrate 11 along the inner peripheral side peripheral edge of the sealing glass bonding portion 12 region. The recess 13 is usually formed in the upper mold or the lower mold of a powder molding die when a compact is formed by powder press molding from a ceramic powder raw material in the process of manufacturing the ceramic cap 10. It can form easily by providing the convex part for.

このセラミックキャップ１０には、通常、セラミック基板１１の一方の主面の外周部の封着用ガラス接合部１２領域に低融点ガラスからなるガラスペーストを枠状にスクリーン印刷し、乾燥した後、ガラスの焼成温度である３００〜５００℃程度以下の温度で仮焼成を行って予め封着用ガラス１４を付着させている。なお、封着用ガラス１４の予めの付着は、セラミックキャップ１０に設ける場合以外に、後述するセラミック基体２１（図２参照）に設けることもできる。あるいは、封着用ガラス１４の予めの付着は、セラミックキャップ１０、及びセラミック基体２１の両方に設けることもできる。 The ceramic cap 10 is usually screen-printed in a frame shape with a glass paste made of low-melting glass on the sealing glass joint 12 region on the outer peripheral portion of one main surface of the ceramic substrate 11, dried, and then made of glass. Temporary baking is performed at a temperature of about 300 to 500 ° C. or less which is a baking temperature, and the sealing glass 14 is attached in advance. The pre-adhesion of the sealing glass 14 can also be provided on a ceramic base 21 (see FIG. 2) to be described later, in addition to the case of being provided on the ceramic cap 10. Alternatively, the pre-adhesion of the sealing glass 14 can be provided on both the ceramic cap 10 and the ceramic substrate 21.

図２に示すように、セラミックキャップ１０と組み合わせて電子部品収納用セラミックパッケージ２０とするためのセラミック基体２１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等からなるセラミックを用いて形成されている。このセラミック基体２１には、電子部品２２を搭載するためのキャビティ部２３が形成されており、このキャビティ部２３に電子部品２２が実装された後、セラミックキャップ１０の封着用ガラス１４がセラミック基体２１に当接され３００〜５００℃程度の温度で焼成してガラス接合がされ、キャビティ部２３が気密に封止されるようになっている。セラミック基体２１を作製するためには、通常、複数枚のセラミックグリーンシートが用いられている。 As shown in FIG. 2, a ceramic base 21 for combining with the ceramic cap 10 to form an electronic component storing ceramic package 20 is formed using a ceramic made of alumina (Al ₂ O ₃ ) or the like. The ceramic base 21 is provided with a cavity 23 for mounting the electronic component 22. After the electronic component 22 is mounted in the cavity 23, the sealing glass 14 of the ceramic cap 10 is attached to the ceramic base 21. The glass is bonded by glass firing at a temperature of about 300 to 500 ° C., and the cavity 23 is hermetically sealed. In order to produce the ceramic substrate 21, a plurality of ceramic green sheets are usually used.

このセラミック基体２１を作製するためのセラミックグリーンシートは、セラミック基材として、例えば、アルミナや、窒化アルミニウムや、低温焼成セラミック等があげられるが、特に材料が限定されるものではない。例えば、セラミック基材にアルミナを用いる場合には、先ず、酸化アルミニウム粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して脱泡し、粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製し、ドクターブレード法等によって焼成後所望の厚み、例えば、０．１２ｍｍになるようにシート状に乾燥させた後、所望の大きさの矩形状に切断している。 In the ceramic green sheet for producing the ceramic substrate 21, examples of the ceramic substrate include alumina, aluminum nitride, and low-temperature fired ceramic, but the material is not particularly limited. For example, when using alumina as the ceramic substrate, first, a powder obtained by adding an appropriate amount of a sintering aid such as magnesia, silica, calcia to aluminum oxide powder, a plasticizer such as dioctiphthalate, an acrylic resin, etc. And a solvent such as toluene, xylene, alcohols, etc. are added, kneaded thoroughly and defoamed to prepare a slurry having a viscosity of 2000 to 40000 cps. After drying into a sheet shape so as to be 12 mm, it is cut into a rectangular shape having a desired size.

このセラミックグリーンシートには、ビア２４等を形成するための貫通孔をドリルマシン、パンチングマシーン、金型等を用いる打ち抜き加工や、レーザー光を用いるレーザー加工等で穿設して設けている。そして、貫通孔には、例えば、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷で充填している。更に、セラミックグリーンシートの表面には、例えば、上記と同様の高融点金属からなる導体ペーストを用いてに電子部品と電気的に接続するための電子部品接続パッド２５用の導体パターンやセラミックグリーンシートが複数枚からなる場合には、その中間層となるセラミックグリーンシートの表面に導体配線パターン２６用の導体パターン等をスクリーン印刷で形成している。最下層となるセラミックグリーンシートの下面には、例えば、上記と同様の高融点金属からなる導体ペーストを用いて、ボード２７等に半田２８等の接合材を介して接合して外部と電気的に導通状態とするための外部接続端子接合パッド２９用の導体パターン等をスクリーン印刷して形成している。
一方、電子部品２２を収納するためのキャビティ部２３の電子部品２２を囲繞する部分を形成するためのセラミックグリーンシートには、キャビティ部２３の外周となるような貫通孔を穿設して形成している。 In the ceramic green sheet, through holes for forming the vias 24 and the like are formed by punching using a drill machine, a punching machine, a die or the like, laser processing using laser light, or the like. The through holes are filled by screen printing using a conductive paste made of a refractory metal such as tungsten (W) or molybdenum (Mo). Further, on the surface of the ceramic green sheet, for example, a conductor pattern for the electronic component connection pad 25 for electrically connecting to the electronic component using a conductive paste made of a high melting point metal similar to the above or a ceramic green sheet Is formed of a plurality of sheets, a conductor pattern for the conductor wiring pattern 26 is formed on the surface of the ceramic green sheet as an intermediate layer by screen printing. For example, a conductive paste made of a high melting point metal similar to the above is used on the lower surface of the ceramic green sheet as the lowermost layer, and the board is electrically connected to the outside through a bonding material such as solder 28. A conductor pattern or the like for the external connection terminal bonding pad 29 for making a conductive state is formed by screen printing.
On the other hand, a ceramic green sheet for forming a portion surrounding the electronic component 22 of the cavity portion 23 for housing the electronic component 22 is formed by drilling a through hole that becomes the outer periphery of the cavity portion 23. ing.

そして、それぞれのセラミックグリーンシートは、重ね合わせて温度をかけながら加圧することで積層して一体化し、積層体を形成している。積層体は、セラミックグリーンシートと導体パターンを還元雰囲気中の約１６００℃程度で同時焼成することでセラミックグリーンシートが約３０％程度収縮し、焼成体を形成している。この焼成体には、更に、外表面に露出する全ての導体パターン上にＮｉめっき被膜、及びＡｕめっき被膜を施こすことでセラミック基体２１を作製している。そして、このセラミック基体２１には、電子部品２２が実装された後、凹部１３側がセラミック基体２１側に当接するようにしたセラミックキャップ１０と封着用ガラス１４でガラス接合され、更にボード２７等に半田２８で半田接合されて、電子装置に組み込まれるようになっている。 And each ceramic green sheet is laminated | stacked and integrated by pressurizing, applying temperature while overlapping, and forms the laminated body. In the laminate, the ceramic green sheet and the conductor pattern are simultaneously fired at about 1600 ° C. in a reducing atmosphere, so that the ceramic green sheet shrinks by about 30% to form a fired body. Further, the ceramic substrate 21 is produced by applying a Ni plating film and an Au plating film on all the conductor patterns exposed on the outer surface of the fired body. Then, after the electronic component 22 is mounted on the ceramic base 21, it is glass-bonded with the ceramic cap 10 and the sealing glass 14 so that the concave portion 13 abuts the ceramic base 21, and further soldered to the board 27 and the like. Soldered at 28 and incorporated into an electronic device.

図３（Ａ）に示すように、セラミックキャップ１０は、代表的な凹部１３の形状を有している。このセラミックキャップ１０は、凹部１３がＵ字型や、コ字型等の溝体からなり、封着用ガラス接合部１２領域の内周側周縁部の全周に沿って連続して延設される連続溝体３０で形成されている。図３（Ｂ）に示すように、変形例のセラミックキャップ１０ａは、凹部１３がＵ字型や、コ字型等の溝体からなり、封着用ガラス接合部１２領域の内周側周縁部の全周に沿って一部で断線する破断溝体３０ａで形成されている。また、図３（Ｃ）に示すように、異なる変形例のセラミックキャップ１０ｂは、凹部１３が底のある穴体からなり、封着用ガラス接合部１２領域の内周側周縁部の全周に沿って飛び石状態で線状に配列される整配列穴体３１で形成されている。図３（Ｄ）に示すように、更に異なる変形例のセラミックキャップ１０ｃは、凹部１３が底のある穴体からなり、封着用ガラス接合部１２領域の内周側周縁部の全周に沿って飛び石状態でジグザグ状にに配列される千鳥配列穴体３１ａで形成されている。 As shown in FIG. 3A, the ceramic cap 10 has a typical shape of the recess 13. In this ceramic cap 10, the concave portion 13 is formed of a U-shaped or U-shaped groove body, and is continuously extended along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral edge portion of the sealing glass bonding portion 12 region. The continuous groove body 30 is formed. As shown in FIG. 3 (B), in the ceramic cap 10a of the modified example, the concave portion 13 is formed of a U-shaped or U-shaped groove body, and the inner peripheral side peripheral portion of the sealing glass joining portion 12 region. It is formed of a fractured groove body 30a that is partially broken along the entire circumference. Further, as shown in FIG. 3C, the ceramic cap 10b of a different modification is formed of a hole with a concave portion 13 along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral portion of the sealing glass joining portion 12 region. It is formed with the regular arrangement hole body 31 arranged linearly in the stepping stone state. As shown in FIG. 3 (D), the ceramic cap 10c of a further different modification is formed of a hole with a concave portion 13 along the entire circumference of the inner peripheral edge of the sealing glass joining portion 12 region. The staggered hole 31a is arranged in a zigzag shape in a stepping stone state.

本発明者は、外形寸法がセラミック基体より若干小さく、０．３ｍｍの厚さのアルミナからなり、幅０．１ｍｍ×深さ０．１ｍｍのＵ字型の連続溝体からなる凹部を設けたセラミックキャップと、外形寸法が３．２ｍｍ×２．５ｍｍのセラミック基体とを封着用ガラスで接合した実施例を、ボードに半田で接合してボードに機械的な曲げ力を働かせ時の封着用ガラスにかかる応力をＦＥＭによるシミュレーション解析を行った。併せて、従来のセラミックキャップに凹部を設けない場合の比較例の封着用ガラスにかかる応力をＦＥＭによるシミュレーション解析を行った。その結果は、相対値として表１に示す。 The inventor has a ceramic whose outer dimension is slightly smaller than that of a ceramic substrate, is made of alumina having a thickness of 0.3 mm, and has a concave portion made of a U-shaped continuous groove having a width of 0.1 mm and a depth of 0.1 mm. An example in which a cap and a ceramic substrate having an outer dimension of 3.2 mm × 2.5 mm are joined with a sealing glass is applied to a sealing glass when a mechanical bending force is applied to the board by soldering to the board. Such stress was analyzed by FEM. At the same time, FEM simulation analysis was performed on the stress applied to the sealing glass of the comparative example when the conventional ceramic cap was not provided with a recess. The results are shown in Table 1 as relative values.

比較例を１００％とした時の実施例については、７２、５％の値を示し、凹部を設けたセラミックキャップを用いた実施例は、応力低減の効果が大きいことを示している。 About the Example when a comparative example is made into 100%, the value of 72 and 5% was shown, and the Example using the ceramic cap which provided the recessed part has shown that the effect of stress reduction is large.

本発明のセラミックキャップを用いて形成される電子部品収納用セラミックパッケージは、半導体素子や、水晶振動子等の電子部品素子を実装させて、小型で、高信頼性が要求される、例えば、携帯電話や、ノートブック型のパソコン等の電子装置に組み込まれて用いることができる。 The ceramic package for electronic component storage formed using the ceramic cap of the present invention is mounted with an electronic component element such as a semiconductor element or a crystal resonator, and is small and requires high reliability. It can be incorporated into an electronic device such as a telephone or a notebook personal computer.

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミックキャップの平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。(A), (B) is a top view of the ceramic cap which concerns on one embodiment of this invention, respectively, and an A-A 'line enlarged vertical sectional view. 同セラミックキャップを用いた電子部品収納用セラミックパッケージの説明図である。It is explanatory drawing of the ceramic package for electronic component storage using the ceramic cap. （Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同セラミックキャップの凹部形状の説明図である。(A)-(D) are explanatory drawings of the recessed part shape of the same ceramic cap, respectively. （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来のキャップとセラミック基体を用いて形成される電子部品収納用セラミックパッケージの部分拡大縦断面図である。(A), (B) is a partial expanded longitudinal cross-sectional view of the ceramic package for electronic component accommodation formed using the conventional cap and a ceramic base | substrate, respectively.

Explanation of symbols

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：セラミックキャップ、１１：セラミック基板、１２：封着用ガラス接合部、１３：凹部、１４：封着用ガラス、２０：電子部品収納用セラミックパッケージ、２１：セラミック基体、２２：電子部品、２３：キャビティ部、２４：ビア、２５：電子部品接続パッド、２６：導体配線パターン、２７：ボード、２８：半田、２９：外部接続端子パッド、３０：連続溝体、３０ａ：破断溝体、３１：整配列穴体、３１ａ：千鳥配列穴体 10, 10a, 10b, 10c: Ceramic cap, 11: Ceramic substrate, 12: Glass joint for sealing, 13: Recess, 14: Glass for sealing, 20: Ceramic package for storing electronic components, 21: Ceramic base, 22: Electronic component, 23: Cavity, 24: Via, 25: Electronic component connection pad, 26: Conductor wiring pattern, 27: Board, 28: Solder, 29: External connection terminal pad, 30: Continuous groove body, 30a: Breaking groove Body, 31: Adjustable hole, 31a: Staggered hole

Claims

It has a glass joint area for sealing on the entire outer peripheral part of one main surface of the ceramic substrate, and is used to seal the cavity part in an airtight manner by electronically bonding an electronic component with a ceramic substrate mounted on the cavity part. Ceramic cap
A ceramic cap having a concave portion on the one main surface of the ceramic substrate along an inner peripheral side peripheral edge portion of the sealing glass bonding portion region.

2. The ceramic cap according to claim 1, wherein the concave portion is formed of a groove body and continuously extends along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral edge portion of the sealing glass bonding portion region, or the seal. A ceramic cap characterized in that it is formed of a fractured groove body that is partially broken along the entire circumference of the inner peripheral side peripheral edge portion of the wearing glass joint region.

The ceramic cap according to claim 1, wherein the concave portion is formed of a hole, and the hole is arranged linearly in a stepping stone along the entire circumference of the inner peripheral edge of the sealing glass joint region. Or the ceramic cap characterized by being formed with the staggered arrangement | sequence hole body arranged in a zigzag form in a stepping stone state along the perimeter of the inner peripheral side peripheral part of the said glass joint part area | region for sealing.