JP2011223425A - 電子部品素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話等の軽薄短小化に対応でき、気密信頼性の高い安価な電子部品素子収納用パッケージを提供する。
【解決手段】セラミック基体１１と、セラミック枠体１２の接合体からなり、半導体素子１４と、圧電振動片１５がセラミック基体１１の上面の同一平面上に搭載される電子部品素子収納用パッケージ１０において、同一平面上に、半導体素子１４と電気的導通状態を形成するための接続用端子パッド１６と、圧電振動片１５と電気的導通状態を形成するための接合用端子パッド１７と、接続用端子パッド１６及び／又は接合用端子パッド１７から圧電振動片１５の下方部分の位置に延設する導体配線パターン１８と、圧電振動片１５の他方の端部の下方部位の導体配線パターン１８ａの上面に、圧電振動片１５と導体配線パターン１８、１８ａとの接触を防止するためのセラミック絶縁体膜からなる枕部材１９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック基体の上面の同一平面上に、半導体素子と、圧電振動片の両方の電子部品素子が搭載され、電子部品素子が気密に封止されるための電子部品素子収納用パッケージに関する。

従来から、圧電発信器には、半導体素子と、圧電振動片の両方の電子部品素子を１つのパッケージに収納し、これを携帯電話等に組み込んで用いられている。このような圧電発信器用とするための電子部品素子収納用パッケージは、携帯電話等の小型化、高信頼性化等の要求に伴い、ますます軽薄短小化、高信頼性化等への対応が求められている。これに対応するために、電子部品素子収納用パッケージには、気密信頼性の高いセラミック製からなるセラミック基体と、セラミック枠体の接合体で構成されるパッケージが用いられている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来の電子部品素子収納用パッケージ５０には、複数階段状からなるセラミック基体５１と、窓枠状のセラミック枠体５２の接合体で構成される内部に凹部５３を設けた積層構造のものがある。この電子部品素子収納用パッケージ５０は、凹部５３の底面であるセラミック基体５１の下段上面に半導体素子５４が搭載され、凹部５３の中段上面に設ける接続用端子パッド５５と半導体素子５４とをボンディングワイヤ５６を介して接続している。そして、半導体素子５４は、セラミック基体５１の下面に設ける外部接続端子パッド（図示せず）を介して外部との電気的に導通状態が形成できるようになっている。あるいは、図示しないが、この電子部品素子収納用パッケージ５０は、半導体素子５４をフリップチップ方式で接続用端子パッド５５に直接接合して外部との電気的に導通状態が形成できるようになっている。

また、電子部品素子収納用パッケージ５０は、セラミック基体５１の上面である凹部５３の最上段に設ける接合用端子パッド５７に、圧電振動片５８の一方の端部を導電性樹脂等で接合して、圧電振動片５８が外部接続端子パッドを介して外部と電気的に導通状態を形成できるようにしている。そして、電子部品素子収納用パッケージ５０は、セラミック枠体５２の上面に設けるメタライズ膜にろう付け接合する金属枠体５９に金属製蓋体６０をシーム溶接で接合させたり、又は、セラミック枠体５２の上面に設けるメタライズ膜に金属製の蓋体６０を直接ろう付け接合させたりして半導体素子５４と、圧電振動片５８の電子部品素子を気密に封止している。あるいは、電子部品素子収納用パッケージ５０は、セラミック枠体５２の上面にセラミック製の蓋体６０をガラスや、樹脂等で接合させたりして半導体素子５４と、圧電振動片５８の電子部品素子を気密に封止している。

上記の電子部品素子収納用パッケージ５０は、半導体素子５４と、圧電振動片５８の電子部品素子を上、下方向に積み上げるように実装するので、平面的な縦、横方向の寸法を小さくすることができる。しかしながら、この電子部品素子収納用パッケージ５０は、電子部品素子を上、下方向に積み上げるように実装することで、立体的な厚み方向の寸法が大きくなり、例えば、厚みの薄い携帯電話等への採用には不向きなものとなっている。

そこで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来の他の電子部品素子収納用パッケージ５０ａには、平板状のセラミック基体５１ａと、窓枠状のセラミック枠体５２ａの積層構造からなり、セラミック基体５１ａの上面と、セラミック枠体５２ａの内周壁面で形成される凹部５３ａの底面に半導体素子５４と、圧電振動片５８を並列させて収納できるようにしたものがある。この電子部品素子収納用パッケージ５０ａは、電子部品素子を並列させるように実装して蓋体６０で気密に封止するので、立体的な厚み方向の寸法を薄くすることができ、厚みの薄い携帯電話等への採用には好適なものとなっている。

従来の電子部品素子収納用パッケージには、表面実装型圧電発振器との発明の名称のもとに、パッケージに半導体素子と、圧電振動片の両方を収納させるものがある。この表面実装型圧電発振器は、セラミックを積層形成してなるパッケージに、励振電極形成された圧電板と、少なくとも半導体素子を含む発振回路を構成する必要な電子部品を収納してなり、パッケージには、電子部品の少なくとも１つを収納する凹部をパッケージ内の一部に偏った位置に形成し、この凹部の深さ寸法より大となる高さ寸法を有する電子部品を収納し、この凹部の底面で電子部品と電気的機械的接続を行うと共に、一方端が電気的機械的に固定された圧電振動片の他方端部分が、電子部品の上部に位置するように配置したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような表面実装型圧電発振器の場合には、耐衝撃性に優れ、且つ低背化に適した表面実装型圧電発振器を提供できるとしている。

特開平７−２９７６６６号公報

しかしながら、前述したような従来の電子部品素子収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）従来の半導体素子と、圧電振動片の両方の電子部品素子を並列して実装する場合の電子部品素子収納用パッケージは、立体的な厚み方向の寸法を薄くすることができるものの、圧電振動片を搭載する部位のセラミック基体の上面には圧電振動片との短絡を防止するために導体配線パターンの形成ができないので、迂回させる導体配線パターンによって、平面的な縦、横方向の寸法が大きくなり、例えば、大きさの小さい携帯電話等への採用には不向きなものとなっている。
（２）特開平７−２９７６６６号公報で開示されるような電子部品素子収納用パッケージは、凹部に半導体素子をフェースダウン、所謂、フリップチップ方式で接合し、半導体素子の背面を圧電振動片の枕部材としたとしても、セラミック基体が３層となるので、立体的な厚み方向の寸法が大きくなり、例えば、厚みの薄い携帯電話等への採用には限界がでるものとなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、携帯電話等の軽薄短小化に対応でき、気密信頼性の高い安価な電子部品素子収納用パッケージを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る電子部品素子収納用パッケージは、平板状のセラミック基体と、窓枠状のセラミック枠体の接合体からなり、半導体素子と、圧電振動片の両方の電子部品素子がセラミック基体の上面の同一平面上に搭載される電子部品素子収納用パッケージにおいて、同一平面上に、半導体素子とワイヤボンド方式、又はフリップチップ方式で電気的導通状態を形成するための接続用端子パッドと、圧電振動片の長手方向の一方の端部を接合し、他方の端部側を中空状態に延設させて電気的導通状態を形成するための接合用端子パッドと、接続用端子パッド及び／又は接合用端子パッドから圧電振動片の下方部分の位置に延設する導体配線パターンと、圧電振動片の他方の端部の下方部位の導体配線パターンの上面に、圧電振動片と導体配線パターンとの接触を防止するためのセラミック絶縁体膜からなる枕部材を有する。

上記の電子部品素子収納用パッケージは、同一平面上に、半導体素子とワイヤボンド方式、又はフリップチップ方式で電気的導通状態を形成するための接続用端子パッドと、圧電振動片の長手方向の一方の端部を接合し、他方の端部側を中空状態に延設させて電気的導通状態を形成するための接合用端子パッドと、接続用端子パッド及び／又は接合用端子パッドから圧電振動片の下方部分の位置に延設する導体配線パターンと、圧電振動片の他方の端部の下方部位の導体配線パターンの上面に、圧電振動片と導体配線パターンとの接触を防止するためのセラミック絶縁体膜からなる枕部材を有するので、圧電振動片の下方のセラミック基体の上面に導体配線パターンが存在しても枕部材によって、圧電振動片と導体配線パターンとの接触を防止でき、導体配線パターンの配置エリアが拡大できて平面的な縦、横方向の寸法を小さくでき、例えば、大きさの小さい携帯電話等への採用を可能とすることができる。また、この電子部品素子収納用パッケージは、セラミック基体の上面の同一平面上に半導体素子と、圧電振動片を並列させて搭載できる厚みの薄い形態であるので、厚みの薄い携帯電話等への採用を可能とすることができると共に、セラミックで構成されているので、安価で、気密信頼性の高いパッケージを提供することができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る電子部品素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の電子部品素子収納用パッケージの平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の他の電子部品素子収納用パッケージの平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図である。

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形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る電子部品素子収納用パッケージ１０は、１又は複数層からなる平板状のセラミック基体１１と、１又は複数層からなる窓枠状のセラミック枠体１２の接合体からなっている。この接合体のセラミック基体１１の上面の同一平面上には、半導体素子１４と、圧電振動片１５の両方の電子部品素子が搭載できるようになっている。また、電子部品素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１の上面と、セラミック枠体１２の内周側壁面で凹部１３が形成され、この凹部１３に電子部品素子が搭載できるようになっている。なお、電子部品素子収納用パッケージ１０は、凹部１３に半導体素子１４と、圧電振動片１５の両方の電子部品素子を収納するということに限定されるものではなく、セラミック枠体１２の窓枠を２つにして半導体素子１４用と、圧電振動片１５用のそれぞれ個別の凹部１３を形成するようにしてもよく、少なくとも圧電振動片１５用の凹部１３を備えるものであればよい。

上記の電子部品素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１の上面の同一平面上に、半導体素子１４とボンディングワイヤを介して接続する、所謂ワイヤボンド方式で電気的な導通状態を形成するための上面にめっき被膜が形成されたメタライズ膜からなる接続用端子パッド１６を有している。又は、上記の電子部品素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１の上面の同一平面上に、半導体素子１４と、バンプを介して接続する、所謂フリップチップ方式で電気的な導通状態を形成するための上面にめっき被膜が形成されたメタライズ膜からなる接続用端子パッド１６を有している。また、上記の電子部品素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１の上面の同一平面上に、圧電振動片１５の長手方向の一方の端部を接合し、他方の端部を底面に対して平行するように中空状態に延設させて電気的な導通状態を形成するための上面にめっき被膜が形成されたメタライズ膜からなる接合用端子パッド１７を有している。更に、上記の電子部品素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１の上面の同一平面上に、接続用端子パッド１６及び接合用端子パッド１７から、あるいは、接続用端子パッド１６又は接合用端子パッド１７から圧電振動片１５の下方部分の位置に延設する上面にめっき被膜が形成されたメタライズ膜からなる導体配線パターン１８を有している。

電子部品素子収納用パッケージ１０の接続用端子パッド１６や、接合用端子パッド１７は、導体配線パターン１８を介して、図示しないが、セラミック基体１１の下面に設ける外部接続端子パッドと接続させ、外部と電気的な導通状態が取れるようにしている。上記の電子部品素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１の上面の同一平面上の圧電振動片１５の他方の端部の下方部位である導体配線パターン１８ａの上面に、圧電振動片１５と全ての導体配線パターン１８との接触を防止するための枕部材１９を有している。この枕部材１９には、通常、セラミック基体１１や、セラミック枠体１２に用いられるセラミックと同様のセラミックを用いたセラミック絶縁体膜からなっている。

なお、この電子部品素子収納用パッケージ１０は、通常、凹部１３に少なくとも圧電振動片１５が搭載されるようになっているが、セラミック枠体１２の上面に設けるメタライズ膜に金属製の蓋体２０をろう付け接合して凹部１３を気密に封止するようになっている。また、上記の電子部品素子収納用パッケージ１０は、凹部１３に少なくとも圧電振動片１５が搭載させた後、金属製の蓋体２０をシーム溶接で凹部１３を気密に封止する場合がある。この場合には、金属製の蓋体２０を容易にシーム溶接して接合させるために、セラミック枠体１２の上面に設けるメタライズ膜にリング状からなる金属枠体がろう付け接合される場合がある。

ここで、上記の電子部品素子収納用パッケージ１０の製造方法を説明する。電子部品素子収納用パッケージ１０には、セラミック基体１１や、セラミック枠体１２に、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック基材が用いられている。セラミック基材に例えば、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、十分に混練しながら脱泡し、粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製している。そして、スラリーは、ドクターブレード法等によって所望の厚み、例えば、０．０８ｍｍや、０．１２ｍｍの薄いシート状にした後乾燥させ、所望の大きさの矩形状に切断して形成したセラミックグリーンシートを用いている。

このセラミックグリーンシートには、先ず、上、下層で電気的導通状態を形成するためのビアや、スルーホール用の貫通孔を打ち抜き金型や、パンチングマシーン等で穿設して形成している。次に、セラミック基体１１用のセラミックグリーンシートには、接続用端子パッド１６や、接合用端子パッド１７や、導体配線パターン１８、１８ａや、外部接続端子パッド用等のメタライズ膜を形成するのに、例えば、Ｗ（タングステン）や、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属からなる導体ペーストを用い、表面や、貫通孔にスクリーン印刷機で導体印刷パターンを形成している。また、セラミック枠体１２用のセラミックグリーンシートには、セラミック枠体１２の上面のメタライズ膜を形成するのに、上記と同様の導体ペーストを用いて、表面や、必要に応じて貫通孔にスクリーン印刷機で導体印刷パターンを形成した後、窓枠の内周側となる貫通孔を打ち抜き金型や、パンチングマシーン等で穿設して形成している。

更に、上記のセラミック基体１１用のセラミックグリーンシートには、圧電振動片１５の他方の端部の下方部位となる導体配線パターン１８ａの導体印刷パターンの上面に、セラミックグリーンシートを形成するセラミックと同じセラミックを用いた絶縁ペーストを用いて、スクリーン印刷機で枕部材１９用の絶縁印刷パターンを形成している。

次いで、全てのセラミックグリーンシートは、重ね合わされ、温度をかけながら加圧して積層体を形成している。この積層体には、電子部品素子収納用パッケージ１０となる個片体がマトリックス状に多数個配列する集合体として形成されているので、個片体からなる電子部品素子収納用パッケージ１０を形成するために、積層体に切り刃で押圧して設ける分割用溝を形成している。次いで、セラミックグリーンシート積層体と、乾燥後の導体ペースト及び絶縁ペーストは、還元雰囲気中で加熱する焼成炉で同時焼成して複数個の電子部品素子収納用パッケージ１０が配列する集合体基板からなる焼成体を形成している。次いで、この焼成体には、外表面に露出する全てのメタライズ膜上にＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜を形成している。そして、多数個の集合体からなる電子部品素子収納用パッケージ１０は、分割用溝で分割することで個片体からなる電子部品素子収納用パッケージ１０を形成している。

なお、セラミック枠体１２の上面に設けるメタライズ膜にリング状からなる金属枠体をろう付け接合する場合には、セラミック基体１１や、セラミック枠体１２のセラミックと熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「コバール」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等からなる金属枠体を用いている。この金属枠体は、上面にＮｉめっき被膜が施せれたメタライズ膜上にＡｇＣｕロウ等を介して載置し、加熱してろう付け接合して設けている。そして、金属枠体をろう付け接合した集合体からなる焼成体には、外表面に露出する金属枠体や、外表面に露出する全てのメタライズ膜上に、Ｎｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜を形成している。次いで、多数個の集合体からなる電子部品素子収納用パッケージ１０は、分割用溝で分割することで個片体からなる電子部品素子収納用パッケージ１０を形成している。上記の金属枠体には、予め、ＡｇＣｕロウ材がクラッドされているものを用いることもできる。

本発明の電子部品素子収納用パッケージは、半導体素子と、圧電振動片の両方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、携帯電話等の電子装置に組み込まれて用いることができる。

１０：電子部品素子収納用パッケージ、１１：セラミック基体、１２：セラミック枠体、１３：凹部、１４：半導体素子、１５：圧電振動片、１６：接続用端子パッド、１７：接合用端子パッド、１８、１８ａ：導体配線パターン、１９：枕部材、２０：蓋体

Claims (1)

1. 平板状のセラミック基体と、窓枠状のセラミック枠体の接合体からなり、半導体素子と、圧電振動片の両方の電子部品素子が前記セラミック基体の上面の同一平面上に搭載される電子部品素子収納用パッケージにおいて、
   前記同一平面上に、前記半導体素子とワイヤボンド方式、又はフリップチップ方式で電気的導通状態を形成するための接続用端子パッドと、前記圧電振動片の長手方向の一方の端部を接合し、他方の端部側を中空状態に延設させて電気的導通状態を形成するための接合用端子パッドと、前記接続用端子パッド及び／又は前記接合用端子パッドから前記圧電振動片の下方部分の位置に延設する導体配線パターンと、前記圧電振動片の前記他方の端部の下方部位の前記導体配線パターンの上面に、前記圧電振動片と前記導体配線パターンとの接触を防止するためのセラミック絶縁体膜からなる枕部材を有することを特徴とする電子部品素子収納用パッケージ。

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