JP2007281021A

JP2007281021A - 電子部品装置

Info

Publication number: JP2007281021A
Application number: JP2006102213A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Koizumi; 直幸小泉
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】電子部品が光透過窓部を備えたパッケージに気密封止されて実装される電子部品装置において、所望の傾斜角の傾斜面をもつ光透過窓部が精度よく配置される電子部品装置を提供する。
【解決手段】内部に収容部Ｓを備え、上部に開口部２０ｘが設けられたパッケージ本体３０の収容部Ｓの底面に電子部品４０が実装され、外部からの光を電子部品４０に入射するための光透過窓部５０が開口部２０ｘを塞いで設けられて電子部品４０が気密封止されている。光透過窓部５０は、光透過方向の一対の対向面が水平面ＨＳと傾斜面ＩＳの組み合わせから構成され、水平面ＨＳ側がパッケージ本体３０の開口部２０ｘの近傍部に固着されることによって、光透過窓部５０が電子部品４０の受光面に対して傾斜面ＩＳをもって配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は電子部品装置に係り、さらに詳しくは、電子部品が光透過窓部を備えたパッケージ内に気密封止された状態で実装された構造の電子部品装置に関する。

従来、電子部品がパッケージ内に気密封止された状態で実装されるサーディップ（Ceramic Dual Inline Package）タイプの電子部品装置がある。図１に示すように、そのような従来の電子部品装置では、中央部に凹部１００ａを備えて周縁側に突出部１００ｂが設けられた下側セラミックベース１００の凹部１００ａの底部に電子部品３００が実装されている。下側セラミックベース１００の突出部１００ｂには外部に延在するリード４００が低融点ガラス１２０で固着され、電子部品３００がワイヤ１４０によってリード４００に接続されている。

さらに、下側セラミックベース１００の突出部１００ｂに、中央部に凹部２００ａを備えて周縁側に突出部２００ｂが設けられた上側セラミックベース２００の突出部２００ｂが低融点ガラス１２０によって固着されてキャップされている。このようにして、電子部品３００が下側セラミックベース１００と上側セラミックベース２００との間の空間に気密封止された状態で収容されて実装されている。

また、電子部品としてＥＥＰＲＯＭや撮像素子などを実装する場合は、パッケージの上部に光を透過させるための透明のガラス窓が設けられる。例えば、特許文献１には、外部に延びるリードフレームが設けられたパッケージ本体の凹部に撮像用の半導体チップが実装され、パッケージ本体の上にカバーガラスを設けて半導体チップを気密封止する構造の固体撮像素子が記載されている。
特開２００３−１０１７２３号公報

図２には、図１のような気密封止型パッケージに、光源からの光を反射させて画像を投影する技術に使用される光スイッチ素子が実装された様子が示されている。図２に示すように、そのような光スイッチ素子３１０を実装する場合は、光源からの入射光の反射による画像品質の劣化を抑制するためにガラス窓５００が光スイッチ素子３１０の受光面に対して３°程度傾いた状態で取り付けられる。上側セラミックベース２００に設けられた開口部２１０の内部には高さの異なる段差部Ｄ１、Ｄ２が設けられており、その段差部Ｄ１、Ｄ２の上にガラス窓５００の両端部が低融点ガラス１２０によって固着される。これにより、ガラス窓５００が光スイッチ素子３１０の受光面に対して傾斜した状態で上側セラミックベース２００に取り付けられる。

しかしながら、上側、下側セラミックベース１００，２００は、金型で成形されたセラミック粉末の成形体が焼結されて得られることから、焼結時に変形や反りが発生しやすく、高い寸法精度で作成することは困難である。このため、上側セラミックベース２００の開口部２１０内の段差部Ｄ１,Ｄ２の相対的な高さ（高低差）が設計スペックから外れてしまうことが多く、上側セラミックベース２００の開口部２１０に高い傾斜精度でガラス窓５００を歩留りよく取り付けることは困難を極める。

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、電子部品が光透過窓部を備えたパッケージに気密封止されて実装される電子部品装置において、所望の傾斜面をもつ光透過窓部が高精度で配置される構造の電子部品装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は電子部品装置に係り、内部に収容部を備え、上部に開口部が設けられたパッケージ本体と、前記パッケージ本体の前記収容部の底部に実装された電子部品と、前記開口部を塞いで前記電子部品を気密封止し、外部からの光を前記電子部品に入射させるための光透過窓部とを有し、前記光透過窓部は、光透過方向の一対の対向面が水平面と傾斜面の組み合わせから構成され、前記水平面側が前記パッケージ本体の開口部の近傍部に固着されることによって、前記光透過窓部が前記電子部品の受光面に対して傾斜する前記傾斜面をもって配置されていることを特徴とする。

本発明の電子部品装置では、内部に収容部を備えて上部に開口部が設けられたパッケージ本体の収容部の底部に電子部品（光スイッチ素子など）が実装されている。そして、外部からの光を電子部品に入射するための光透過窓部（透明ガラスなど）によって開口部が塞がれ、これによって電子部品がパッケージ本体の中に気密封止されている。

さらに、光透過窓部は、透光方向の一対の対向面のうちの一方の面が水平面となっており、他方の面が所望の傾斜角に設定された傾斜面となっている。そして、光透過窓部の水平面がパッケージ本体の開口部の近傍部（電子部品の受光面と平行面）に固着されることによって、光透過窓部が電子部品の受光面に対して所望角度で傾斜する傾斜面をもって配置される。

従って、パッケージ本体の開口部の内面に高さの異なる段差を形成して光透過窓部を配置する方法と違って、パッケージ本体を寸法精度の悪いセラミックから形成する場合であってもセラミックの寸法精度は光透過窓部の傾斜には影響しないので、光透過窓部はその傾斜面の傾斜角度がずれることなくパッケージ本体に配置される。

本発明の好適な態様では、パッケージ本体は、中央主要部に凹部を備えて周縁部に突出部が設けられた下側パッケージ部の上に、中央部に前記開口部が設けられた上側枠部と該上側枠部の周縁下部に繋がる立設枠部とから形成された上側パッケージ部が配置されて構成される。あるいは、上側パッケージ部は内側全体が開口部となった立体枠部から構成してもよい。

上記した発明において、光透過窓部は、パッケージ本体の外面側に設けてもよいし、内面側に設けてもよい。

本発明の電子部品装置では、光透過窓部が電子部品の受光面に対して所望の角度で傾斜する傾斜面をもって配置されるので、電子部品としてプロジェクタの光スイッチ素子を実装する場合、光透過窓部での反射光が投影画像以外の領域に反射するようになり、投影画像の表示特性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明では、光透過窓を備えた気密封止型の電子部品装置において、所望の傾斜角の傾斜面をもつ光透過窓部がパッケージ本体に高い製造歩留りで精度よく配置される。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図３は本発明の第１実施形態の電子部品装置を示す断面図、図４及び図５は本発明の第１実施形態の電子部品装置に使用される光透過窓部の作成方法を示す図である。

図３に示すように、本発明の第１実施形態の電子部品装置１のパッケージ本体３０は、下側パッケージ部１０とリング状の上側パッケージ部２０とによって構成されている。下側パッケージ部１０では、中央主要部に凹部１０ｘを備えることで周縁部に突出部１０ａが設けられている。さらに、下側パッケージ部１０の凹部１０ｘの底面に光スイッチ素子４０（電子部品）が接着剤１６によって固着されている。光スイッチ素子４０は、シリコン基板の上に数μｍ角のミラーが多数並べて構成されるプロジェクタの光学素子であり、光源からの光を反射させてスクリーンに画像を投影する機能を有する。なお、本実施形態では、電子部品として光スイッチ素子４０を例示するが、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリ素子、各種のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子、撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ）などの外部からの光を受光する電子部品を実装してもよい。

下側パッケージ部１０の突出部１０ａの上面にはその内部から外部に延在する複数のリード１２が融点ガラス１４ａによって固着された状態で並列して配置されている、さらに、光スイッチ素子４０がワイヤ１８によって内部のリード１２に電気接続されている。

また、上側パッケージ部２０は、中央部に開口部２０ｘが設けられた上側枠部２０ａと、その周縁下部に繋がって設けられた立設枠部２０ｂとによって構成されており、内部に凹部２０ｙを備えている。上側パッケージ部２０の開口部２０ｘは光スイッチ素子４０に対応する大きさに設定されている。下側、上側パッケージ部１０，２０は、セラミック、金属、半導体（シリコンなど）、又は樹脂などから形成される。

そして、上側パッケージ部２０の凹部２０ｙが下側パッケージ部１０の凹部１０ｘに対向するように、上側パッケージ部２０の立設枠部２０ｂが下側パッケージ部１０の突出部１０ａ上にリード１２を挟むようにして低融点ガラス１４ｂによって固着されている。上側パッケージ部２０の上側枠部２０ａの外面は、光スイッチ素子４０の受光面と平行な水平面となって配置される。

さらに、上側パッケージ部２０の開口部２０ｘを塞ぐように、光透過窓部５０が上側パッケージ部２０の外面側における開口部２０ｘの近傍部に低融点ガラス１４ｃによって固着されている。

このようにして、光スイッチ素子４０は、下側、上側パッケージ部１０，２０の各凹部１０ｘ、２０ｙによって構成される収容部Ｓに収容されていると共に、上側パッケージ部２０の開口部２０ｘを塞ぐ光透過窓部５０によって気密封止された状態で実装されている。

図３に例示された光透過窓部５０は、上面及び下面が鏡面となった透明ガラス５０ａの上面（傾斜面ＩＳ）側に反射防止層（ＡＲコート）５０ｂが形成され、下面（水平面ＨＳ）側にクロム（Ｃｒ）などからなる遮光膜パターン５０ｃが形成されて構成されている。遮光膜パターン５０ｃは、上側パッケージ部２０の開口部２０ｘ内の透明ガラス５０ａの下面周縁部にリング状に形成されており、遮光膜パターン５０ｃから内側が光透過領域となっている。なお、光透過窓部５０の材料としては、透明ガラス５０ａ以外の透光性部材を使用してもよい。また、反射防止層５０ｂ及び遮光膜パターン５０ｃを省略してもよいし、反射防止層５０ｂの代わりに反射防止機能をもたない保護膜を形成するようにしてもよい。

また、光透過窓部５０の光透過方向の一対の対向面のうち、上面は光スイッチ素子４０の受光面（実装面）に対して３°程度の角度で傾斜する傾斜面ＩＳとなっており、下面は光スイッチ素子４０の受光面と平行である水平面ＨＳとなっている。そして、光透過窓部５０の水平面ＨＳが上側パッケージ部２０の外面側の開口部２０ｘの近傍部（光スイッチ素子４０の受光面と平行面）に低融点ガラス１４ｃによって固着されている。これにより、光透過窓部５０の上面は光スイッチ素子４０の受光面に対して３°程度の角度で傾斜する傾斜面ＩＳとなって配置されている。

このように、本実施形態の電子部品装置１では、光透過窓部５０自体に傾斜面ＩＳを高精度で形成しておき、光透過窓部５０の水平面ＨＳを上側パッケージ部２０の開口部２０ｘの近傍部に固着するようにしている。このため、上側パッケージ部２０の開口部２０ｘ内に高さの異なる段差を形成して光透過窓部を配置する方法（図２）と違って、上側パッケージ部２０を寸法精度の悪いセラミックから形成する場合であってもセラミックの寸法精度は光透過窓部５０の傾斜には影響しないので、光透過窓部５０はその傾斜面ＩＳの傾斜角度がずれることなくパッケージ本体に配置される。

本実施形態の電子部品装置１の光透過窓部５０を採用することにより、図２で説明した構造とする場合よりも光透過窓５０の傾斜面ＩＳの傾斜角度の精度を格段に向上させることができる。

本実施形態の電子部品装置では、光源からの光が光透過窓部５０を透過した後に光スイッチ素子４０で反射され、その反射光が光透過窓部５０を透過して外部のスクリーンに投影されて画像が得られる。本実施形態では、光透過窓部５０はその上面が所望の傾斜角度（例えば３°程度）をもった傾斜面ＩＳとなっていることから、光透過窓部５０の表面での反射光は投影画像以外の領域に反射されるので、投影画像のコントラスト比を高くすることができ、表示特性の向上を図ることができる。

また、光透過窓部５０の周縁部には遮光膜パターン５０ｃが形成されているので、光スイッチ素子４０からの反射光のうち光透過窓部５０の周縁側での不必要な光反射が抑制され、光透過窓部５０の所望の光透過部を透過した必要な反射光のみが外部に放出される。

本実施形態の電子部品装置１の製造方法は、まず、上記した図３に示すような中央主要部に凹部１０ｘを備えることで周縁部に突出部１０ａが形成された下側パッケージ部１０を作成する。例えば、金型でセラミック粉末を成形し、その粉末成形体を焼結することにより下側パッケージ部１０を得る。

次いで、下側パッケージ部１０の突出部１０ａの上面に低融点ガラス１４ａを介して複数のリード１２を配置し、３００〜４００℃の温度で低融点ガラス１４ａを硬化させることにより、リード１２を下側パッケージ部１０の突出部１０ａに固着する。さらに、下側パッケージ部１０の凹部１０ｘの底面に接着剤１６で光スイッチ素子４０を固着した後に、ワイヤ１８によって光スイッチ素子４０とリード１２とを電気接続する。

続いて、下側パッケージ部１０の作成方法と同様に、セラミックの粉末成形体を焼結するなどの方法により、上記した図３に示すような中央部に開口部２０ｘを備えた上側枠部２０ａと立設枠部２０ｂとにより構成される上側パッケージ部２０を作成する。

次に、上面に傾斜面ＩＳをもつ光透過窓部５０を作成する。まず、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、上下面が水平面である短冊型の透明なガラス板５０ｘを用意し、フライス盤、バフ研磨又はＮＣロータなどによりガラス板５０ｘの上面全体を傾斜面ＩＳに加工する。このとき、設計スペックを満足させる高い傾斜精度でガラス板５０ｘに傾斜面ＩＳを形成することができる。ガラス板５０ｘ以外にも透光性部材であれば使用することができる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、ガラス板５０ｘの傾斜面ＩＳの上に反射防止膜５０ｂを形成すると共に、ガラス板５１の水平面ＨＳにＣｒ膜などの遮光膜５１を形成する。その後に、図５（ａ）に示すように、遮光膜５１をパターニングすることにより、個々の光透過窓部になる領域にリング状の遮光膜パターン５０ｃを形成する。続いて、図５（ｂ）に示すように、ガラス板５０ｘを切断することにより、個々の光透過窓部５０を得る。

本実施形態の光透過窓部５０では、短冊型のガラス板５０ｘの上面全体に高精度に傾斜角が制御された傾斜面ＩＳを形成した後に、それを切断することによって複数個得ることができるので、所望の傾斜面を有する光透過窓部５０を低コストで作成することができる。なお、個片化されたガラス部材に反射防止膜５０ｂや遮光膜パターン５０ｃを形成して作成しても差し支えない。

続いて、上側パッケージ部２０の開口部２０ｘの外面近傍部に、光透過窓部５０の遮光膜パターン５０ｃから外側部分を低融点ガラス１４ｃによって固着して開口部２０ｘを塞ぐ。その後に、光透過窓部５０が取り付けられた上側パッケージ部２０の立設枠部２０ｂを下側パッケージ部１０の突出部１０ａに低融点ガラス１４ｂによって固着することにより、光スイッチ素子４０を気密封止する。以上により、図３に示す本実施形態の電子部品装置１が得られる。

このように、本実施形態では、光スイッチ素子４０の受光面に対して所望角度で傾斜する傾斜面をもつ光透過窓部５０を備えた電子部品装置１を高歩留り及び低コストで製造することが可能になる。

なお、本実施形態では、パッケージ本体３０が下側、上側パッケージ部１０，２０から構成されるようにしたが、下側、上側パッケージ部１０，２０が一体化された一体型のパッケージ本体を採用してもよい。この場合は、上部の開口部が電子部品を実装できてワイヤボンディング可能な大きさに設定され、側部に開口部を設けるなどしてリードを挿通して封止すればよい。

（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２実施形態の電子部品装置を示す断面図である。図６に示すように、第２実施形態の電子部品装置１ａでは、上側パッケージ部２０の上側枠部２０ａの内面側における開口部２０ｘの近傍部に光透過窓部５０の水平面ＨＳが低融点ガラス１４ｃによって固着されて、光スイッチ素子４０が収容部Ｓに気密封止されている。つまり、第２実施形態の光透過窓部５０は、第１実施形態の光透過窓部５０の配置が上下反転した状態で上側パッケージ部２０の内面側に取り付けられており、光透過窓部５０の傾斜面ＩＳがパッケージ本体３０の内面側に配置されている。

上側パッケージ部２０の上側枠部２０ａの内面は光スイッチ素子４０の受光面と平行な水平面となっており、上側パッケージ部２０の内面側に光透過窓部５０の水平面ＨＳを固着することにより、光透過窓部５０は光スイッチ素子４０の受光面に対して所望角度で傾斜する傾斜面ＩＳをもって配置される。

光透過窓部５０は、透明ガラス５０ａの上面（水平面ＨＳ）側に反射防止膜５０ｂが形成され、下面（傾斜面ＩＳ）の周縁側に遮光膜パターン５０ｃが形成されて構成されている。遮光膜パターン５０ｃは、透明ガラス５０ａの下面周縁部から側面にかけてリング状に形成されている。なお、透明ガラス５０ａの側面を除く下面周縁部のみに遮光膜パターン５０ｃを設けてもよい。

第２実施形態では、光透過窓部５０以外の要素は第１実施形態と同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に光透過窓部５０自体に傾斜面ＩＳを設けるようにしたので、光スイッチ素子４０の受光面に対して所望角度で傾斜する傾斜面ＩＳをもつ光透過窓部５０を精度よく取り付けることができる。これにより、第１実施形態と同様に、光透過窓部５０での光反射による悪影響が抑制され、投影画像の表示特性を向上させることができる。

第２実施形態においても、下側、上側パッケージ１０，２０が一体化された一体型のパッケージ本体を採用してもよい。

（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３実施形態の電子部品装置を示す断面図である。図７に示すように、第３実施形態の電子部品装置１ｂは、第１実施形態の図３の上側パッケージ部２０の上側枠部２０ａが省略された構成であり、上側パッケージ部２０はリング状の立設枠部から構成され、内側が全て開口部２０ｘとなっている。上側パッケージ部２０の枠部上面は、光スイッチ素子４０の受光面と平行な水平面となっている。そして、上側パッケージ部２０に対応する大きさの光透過窓部５０の水平面ＨＳの周縁部が上側パッケージ部２０の枠部上面に低融点ガラス１４ｃによって固着されて、光スイッチ素子４０が収容部Ｓに気密封止されている。

これによって、光透過窓部５０は光スイッチ素子４０の受光面に対して所望の角度で傾斜する傾斜面ＩＳをもってパッケージ本体３０に配置される。光透過窓部５０は、透明ガラス５０ａの上面（傾斜面ＩＳ）側に反射防止膜５０ｂが形成され、下面（水平面ＨＳ）の周縁側に遮光膜パターン５０ｃが形成されて構成されている。遮光膜パターン５０ｃは、上側パッケージ部２０の枠部の内面部から光スイッチ素子４０の周縁部に対応する位置までリング状に形成され、遮光膜パターン５０ｃの内側が光透過領域となっている。

第３実施形態では、上側パッケージ部２０と光透過窓部５０以外の要素は第１実施形態と同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

第３実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。第３実施形態においても、下側、上側パッケージ部１０，２０が一体化された一体型のパッケージ本体を採用してもよい。

図１は従来技術の気密封止型の電子部品装置を示す断面図である。図２は光スイッチ素子が気密封止されて実装される電子部品装置における傾斜したガラス窓の様子を示す断面図である。図３は本発明の第１実施形態の電子部品装置を示す断面図である。図４は本発明の第１実施形態の電子部品装置の光透過窓部の作成方法を示す図（その１）である。図５は本発明の第１実施形態の電子部品装置の光透過窓部の作成方法を示す図（その２）である。図６は本発明の第２実施形態の電子部品装置を示す断面図である。図７は本発明の第３実施形態の電子部品装置を示す断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ…電子部品装置、１０…下側パッケージ部、１０ｘ，２０ｙ…凹部、１０ａ…突出部、１２…リード、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…低融点ガラス、１６…接着剤、１８…ワイヤ、２０…上側パッケージ部、２０ａ…上側枠部、２０ｂ…立設枠部、２０ｘ…開口部、３０…パッケージ本体、４０…光スイッチ素子（電子部品）、５０…光透過窓部、５０ａ…透明ガラス、５０ｂ…反射防止膜、５０ｃ…遮光膜パターン、５０ｘ…ガラス板、５１…遮光膜、ＩＳ…傾斜面、ＨＳ…水平面、Ｓ…収容部。

Claims

内部に収容部を備え、上部に開口部が設けられたパッケージ本体と、
前記パッケージ本体の前記収容部の底部に実装された電子部品と、
前記開口部を塞いで前記電子部品を気密封止し、外部からの光を前記電子部品に入射させるための光透過窓部とを有し、
前記光透過窓部は、光透過方向の一対の対向面が水平面と傾斜面の組み合わせから構成され、前記水平面が前記パッケージ本体の開口部の近傍部に固着されることによって、前記光透過窓部が前記電子部品の受光面に対して傾斜する前記傾斜面をもって配置されていることを特徴とする電子部品装置。
前記パッケージ本体は、
中央主要部に凹部を備えて周縁部に突出部が設けられた下側パッケージ部の上に、中央部に前記開口部が設けられた上側枠部と該上側枠部の周縁下部に繋がる立設枠部とから形成された上側パッケージ部が配置されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置。
前記パッケージ本体は、
中央主要部に凹部を備えて周縁部に突出部が設けられた下側パッケージ部の上に、内側全体が前記開口部となった立設枠部からなる上側パッケージ部が配置されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置。
前記光透過窓部は、前記パッケージ本体の外面側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品装置。
前記光透過窓部は、前記パッケージ本体の内面側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品装置。
前記パッケージ本体の内部から外部に延在するリードが前記パッケージ本体の側部に設けられており、前記電子部品はワイヤを介して前記内部の前記リードに接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子部品装置。
前記光透過窓部は、透明ガラスから形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子部品装置。
前記透明ガラスの上面に反射防止膜又は保護膜が形成され、
前記透明ガラスの下面の周縁側に遮光膜パターンが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電子部品装置。
前記パッケージ本体は、セラミック、金属、半導体、及び樹脂のいずれかよりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子部品装置。
前記電子部品は、光スイッチ素子、メモリ素子、ＭＥＭＳ素子、及び撮像素子のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子部品装置。