JP2007123563A

JP2007123563A - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置

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Publication number: JP2007123563A
Application number: JP2005313861A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suetsugu; 健児末次
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】封止材によって基体と蓋体とが封止される電子部品収納用パッケージにおいて、封止材を効率よく溶融し、必要最低限の熱で効率よく加熱可能な電子部品収納用パッケージを実現すること。
【解決手段】本発明の電子部品収納用パッケージは、表面に電子部品４が搭載される基体１と、電子部品４を覆うように、環状の封止材３を介して基体１に接合される蓋体２と、封止材３の外周よりも内方に全体を位置させた発熱体５とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置に関するものである。

従来の電子装置は、ＬＳＩ（大規模集積回路素子）や圧電素子等の電子部品が基体上面の凹部に搭載され、凹部周辺から外部にかけて導出されたメタライズ配線層が形成されており、基体の上面に封止材を介して蓋体が接合された構造となっている。電子部品の電極はメタライズ配線層と電気的に接続されており、メタライズ配線層と電気的に接続された外部リード端子を介して外部電気回路に電気的に接続されている。

この電子装置の基体には金属層が予め被着されており、蓋体には封止材が接合された金属層が予め被着されている。そして、基体側に形成された金属層に蓋体が載置された後、封止材が溶融することによって基体と蓋体とが接合される。
特開１９９３−３２６７３８号公報

しかしながら、従来の電子部品収納用パッケージは、パッケージ全体に封止剤を溶融するために必要な熱が加えられる構造であるため、加熱が必要な部位以外の、加熱が不要な部位にも一様に熱が加えられており、余分な電力を消費するという問題があった。また、加熱が不要な部位にも熱が加えられるため、電子部品収納用パッケージ全体の温度が上昇し、電子部品が劣化するという問題もあった。

また、封止材全体に一様な熱が加えられる構造では、封止材全体が均一な状態で溶融してしまい、蓋体が所望の位置からずれて基体に接合されるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みて案出されたものであり、封止材を効率よく集中的に溶融できる電子装置を実現することを目的とする。

本発明の発光素子収納用パッケージは、表面に電子部品が搭載される基体と、前記電子部品を覆うように、環状の封止材を介して前記基体に接合される蓋体と、平面透視して前記封止材の外周よりも内方に全体を位置させた発熱体と、を具備することを特徴とする。

本発明の発光素子収納用パッケージは、前記発熱体が蓋体の内部に設けられていることを特徴とする。

本発明の発光素子収納用パッケージは、前記蓋体に端子を設けたことを特徴とする。

本発明の電子装置は、上記本発明の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に搭載された電子部品と、を具備することを特徴とする。

本発明の電子部品収納用パッケージは、平面透視して封止材の外周よりも内方に全体を位置させた発熱体を有していることにより、局所的に加熱を行うことができ、必要最低限の電力で封止材を徐々に溶融させ蓋体と基体とを所望の位置で接合することができる。すなわち、本発明の電子部品収納用パッケージは、封止材を蓋体の中央側から外周側に向かって次第に溶融させ、蓋体が横滑り等を起こして所望の位置からずれにくくなるため、蓋体と基体とを所望の位置で容易に接合することができる。

本発明の電子部品収納用パッケージは、蓋体の内部に発熱体を有することにより、蓋体の位置ズレをより低減することができる。

本発明の電子部品収納用パッケージは、蓋体に端子を有することにより、電子部品パッケージを封着するために加重をかけると同時に端子に電流を流すことができるので、従来の加重工程と同じ工程で加重工程と封止材を溶融することができ工数を短縮できる。

本発明の電子装置は、平面透視して封止材の外周よりも内方に全体を位置させた発熱体を有していることにより、基体と蓋体とが安定に接合されている。また、必要な部位に局所的に熱が加えられて蓋体と基体とが接合されているため、電子部品に生じる、熱による不良を低減することができ、電子部品の動作信頼性が高いものとなる。

図１は、本発明の電子部品収納用パッケージを用いた電子装置の一実施例を示す断面図であり蓋体が基体に接合される前の図である。図２は図１の電子装置の斜視図である。

本実施形態の電子装置は、図１に示すように基体１の凹部１ａ内に電子部品４が搭載されており、電子部品４を覆うように基体１に蓋体２が接合される。図１において基体１と蓋体２との接合は、基体１の上面外周部に形成された金属層８と、蓋体２の下面外周部に形成された金属層９とを環状の封止材３を介して接合することによって行われる。

電子部品収納用パッケージは、基体１と、電子部品を覆うように、封止材３を介して基体１に接合される蓋体２を備えている。図１において、平面透視して蓋体２と基体１とを封止する封止材３の外周よりも内方に発熱体５が形成されている。

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、図１において蓋体２と接合される側の面（上面）の外周部に第１の金属層８が被着されている。

基体１に接合される蓋体２は、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス、石英ガラス、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、図１において、蓋体２の下面外周部には第２の金属層９と封止材３とが順次被着されている。

このような基体１および蓋体２に形成された第１、第２の金属層８、９はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等の金属単体、あるいは銀（Ａｇ）-パラジウム（Ｐｄ）等の合金からなる。Ａｇ−Ｐｄ合金からなる場合、Ａｇは７０.０乃至９５.０重量％、Ｐｄは５.０乃至３０.０重量％の組成比でなる。

また、第１、第２の金属層８、９は、複数の金属の積層体であってもよい。例えばクロム（Ｃｒ）層とニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層とが積層されて形成されている場合、Ｃｒ層は密着金属層、Ｎｉ層は拡散防止層、Ａｕ層は主導体層として機能する。これらの金属層はスパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト法等およびフォトリソグラフィー法，エッチング法，リフトオフ法等の加工方法を組み合わせることによって基体１や蓋体２に形成されており、それぞれの厚みはＣｒ層が０.０１〜０.２μｍ程度、Ｎｉ層が０.０５〜１μｍ程度、Ａｕ層が０.１〜５μｍ程度であると好ましい。

また、第１、第２の金属層８、９はその表面に半田との濡れ性が良いニッケルをメッキ法等により層着させておくと、第１、第２の金属層８、９と封止材３との接合強度が向上する。

第２の金属層９に被着された封止材３は、鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）合金、あるいは金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金等の。

また、図１において、蓋体２の内部には発熱体５が形成されている。発熱体５は、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ等の高融点金属粉末から成り、電圧を加えることで電気抵抗によって熱を発する。発熱体５で生じた熱は封止材３を溶融するのに十分な熱であり、このような発熱体５の熱によって溶融した封止材３が蓋体２と基体１とを接合する。なお、発熱体５を発熱させ基体１と蓋体２とを接合させる方法としては、例えば図２に示すように、金属クリップ１４で基体１と蓋体２とを挟み、蓋体２の電子装置外部側の表面に発熱体５と電気的に接続している端子11を設けて端子１１と金属クリップ１４とを電気的に接続する。端子１１にはクリップ１４とケーブル１２を介して電源１３が接続されており、このような構成によって金属クリップ１４で加重をかけながら加熱を行い蓋体２と基体１とを接合することができる。

また、図３に示したように、発熱体５は蓋体２の上面に形成されていてもよい。このように発熱体５が蓋体２の表面に形成される場合、発熱体５は、金属を積層した金属層からなってもよい。このような金属層として、例えばチタン（Ｔｉ）層と白金（Ｐｔ）層とを積層して形成した金属層やＣｒ層とＮｉ層とを積層した金属層などが考えられる。このような金属層は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト法等およびフォトリソグラフィー法，エッチング法，リフトオフ法等の加工方法を組み合わせることによって蓋体に形成される。このような金属の積層体からなる発熱体５の具体的な厚みは、例えばＴｉ層-Ｐｔ層から成る場合、Ｔｉ層は０.０１〜０.５μｍ、Ｐｔ層は０.５〜２μｍであるのがよい。Ｔｉ層が０.０１μｍ未満の厚みの場合、蓋体２とＰｔ層との密着性を高めて強固に接合させ難く、０.５μｍより大きい厚みの場合、Ｔｉ層内の応力が大きくなり、内部にクラックが生じる可能性がある。また、Ｐｔ層が０.５μｍ未満の厚みの場合、耐電力が小さくなりやすく、２μｍより大きい厚みの場合、Ｐｔ層内の応力が大きくなり、内部にクラックが生じる可能性がある。また、白金は貴金属であるため、可能なかぎり薄くした方がコスト的に有利である。
基体１には凹部１ａ周辺より外部にかけてメタライズ配線層６が複数形成されている。メタライズ配線導体層５は、凹部１ａ内において、ボンディングワイヤ10を介して電子部品４の各電極と接続されており、凹部１ａの外部において、外部電気回路と接続される外部リード端子７が銀ロウ等を介し取着されている。このような構成により、電子部品４はメタライズ配線層６と外部リード端子７を介して外部回路基板に電気的に接続される。

メタライズ配線層６はＷ、Ｍｏ、Ｍｎ等の高融点金属粉末から成り、外部リード端子７はコバール金属(Ｆｅ−Ｎｉ-Ｃｏ合金)や４２アロイ(Ｆｅ−Ｎｉ合金)等の金属から成る。このようなメタライズ配線層６および外部リード端子７は、露出する表面にＮｉ、Ａｕ等の導電性、耐蝕性に優れた金属をメッキ法により１.０乃至２０.０μmの厚みに層着されることにより、メタライズ配線層６および外部リード端子７の酸化腐食が低減されるとともに、メタライズ配線層６とボンディングワイヤ10との接続、メタライズ配線層６と外部リード端子７との接続、外部リード端子７と外部電気回路との接続を強固にできる。

本実施形態において、発熱体５は、平面透視して蓋体と基体との封止領域に蓋体の中央側に偏在するように、または平面透視して封止領域よりも蓋体の中央側に偏在するように形成されている。本実施形態の電子装置は、このような構成により、必要最低限の電力で封止材３を徐々に溶融させ蓋体２と基体１とを所望の位置で接合することができる。

すなわち本発明の電子装置は、加熱の必要な部位（つまり封止材）に局所的に熱を加えることができるとともに、封止材３を蓋体２の中央側から外周側に向かって次第に溶融することができるため、蓋体２が横滑り等を起こして所望の位置からずれにくくなり、蓋体２と基体１とを所望の位置で容易に接合することができる。

ここで、図１に示した構造において、発熱体５が、平面透視して蓋体と基体との封止領域に蓋体の中央側に偏在するように、または平面透視して封止領域よりも蓋体の中央側に偏在するように形成されている構造とは、平面透視して発熱体５が、蓋体２と基体１との封止領域の端部から離れて形成されている構造を言う。このように発熱体５が平面視で蓋体２と基体１との封止領域の端部に達しないように形成されていることにより、発熱体５の発熱時に、蓋体２の外周領域に位置する封止材には瞬時に熱が伝わり難い。このため、封止材３は蓋体２の中央側から外周側に向かって徐々に熱が伝わって溶融することができるため、蓋体２の位置ズレが生じることを抑制できる。

このように、基体１と蓋体２との位置ズレが低減されると、図示はしないが例えば、電子部品の受光部のみに光を入射させるような構造の蓋体２をもつ電子装置の場合（蓋体２の材料としてガラス等の透光性材料を用い、表面を酸化クロム等の遮光性材料で枠状に覆った構成）、従来は蓋体２と基体１とを接合する際に蓋体２がずれることにより枠状の遮光性材料によって電子部品の受光部が遮光されやすかったが、本発明の電子装置は、枠状の遮光性材料で電子部品の受光部が遮光されにくくなり、よって受光不良となる可能性を低減することができる。

次に、本発明の電子装置の製造方法について説明する。

基体１がセラミックスからなる場合、まずセラミックグリーンシートを準備する。このようなセラミックグリーンシートには、メタライズ配線層６となる金属ペーストがスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布されており、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施した後、複数枚積層する。次に、このような積層されたセラミックグリーンシートの表面の外周部に、スクリーン印刷法等によって第１の金属層８となる金属ペーストを印刷塗布し、このようなセラミックグリーンシートを高温で焼成することによって第１の金属層８が表面の外周部に被着された基体１を得る。

次に、蓋体２がセラミックスからなる場合、上述の基体１の場合と同様の方法で蓋体２は形成され、また、第１の金属層８と同様の方法で蓋体２に第２の金属層８が被着される。

ここで、蓋体２の内部には発熱体５が形成されており、このような発熱体５は、Ｗ等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを蓋体２となるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等によって所定パターンに印刷塗布しておくことによって形成されている。そして、蓋体２に形成された第２の金属層９に封止材３が被着される。

そして、基体１に電子部品を搭載した後、蓋体２に形成された第２の金属層９と基体１に形成された第１の金属層８とが重なるように、基体１に蓋体２を載置する。その後、発熱体５に電圧をかけることによって第１の金属層８と第２の金属層９とを介する封止材３を溶融させ、蓋体２と基体１とが接合された電子装置とすることができる。

なお、本実施形態ではセラミックスからなる基体１と蓋体２とを用いて説明したが、これらに他の材料を適用できることは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。

例えば、蓋体２がホウケイ酸ガラス等から成る場合、ダウンドロー法やフュージョン法等によって蓋体２が形成されてもよい。また、本実施形態において発熱体５を蓋体２の内部および上面に形成された発熱体５について説明したが、発熱体５は基体１に形成されていてもよい。

本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１の電子装置に電極をつないだ状態の斜視図である。本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１：基体
２：蓋体
３：封止材
４：電子部品
５：発熱体

Claims

表面に電子部品が搭載される基体と、前記電子部品を覆うように、環状の封止材を介して前記基体に接合される蓋体と、平面透視して前記封止材の外周よりも内方に全体を位置させた発熱体と、を具備することを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
前記発熱体が蓋体の内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品収納用パッケージ。
前記蓋体に端子を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品収納用パッケージ。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の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に搭載された電子部品と、を具備することを特徴とする電子装置。