JP2012243845A

JP2012243845A - 電子部品を封止するために用いる高密度ｌｔｃｃパッケージ構造及びその高密度ｌｔｃｃ材料

Info

Publication number: JP2012243845A
Application number: JP2011110324A
Authority: JP
Inventors: S Y Hsiao; 勝彦蕭; Hsiao-Wen Wei; 孝文魏; Yi-Fang Chen; 怡芳陳; Jing-Yi Chen; 靖儀陳
Original assignee: TCST Tech Co Ltd
Current assignee: TCST Tech Co Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】印刷方式により、セラミック基体の側壁の上表面に銀層を形成させることにより、コバールリングを用いて発生する位置合わせの問題を解決することができる上、パッケージ構造を小型化することができる電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造及びその高密度ＬＴＣＣ材料を提供する。
【解決手段】高密度ＬＴＣＣパッケージ構造は、セラミック基体２０、銀層２２及び金属蓋２４を備える。セラミック基体２０は、高密度ＬＴＣＣ材料により製作され、板体及び側壁を有する。側壁は、板体の周縁を取り囲むように板体上に設けられ、側壁と板体とにより凹部２０６が構成される。銀層２２は、側壁の頂面に設けられ、外表面に形成された金属薄膜２３を有する。金属蓋２４は、銀層２２に接合され、凹部２０６の上方に配置されて凹部２０６を覆う。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＴＣＣのパッケージ構造及びそのＬＴＣＣ材料に関し、特に、高機能電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造（ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＬｏｗ−ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｆｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃｓＰａｃｋａｇｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅ）及びその高密度ＬＴＣＣ材料（ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＬＴＣＣＭａｔｅｒｉａｌ）に関する。

図１を参照する。図１に示すように、従来のセラミックパッケージ構造１００は、セラミック基体１０、コバールリング（ｋоｖａｒｒｉｎｇ）１２及び金属蓋１４を有する。

セラミック基体１０は、電子部品（例えば、通信技術に用いる電子部品、水晶振動子などの高機能電子部品）１６を収納するために用いてもよい。従来のセラミックパッケージ構造１００は、良好な密封性を得るために、金属を用いた共晶接合工程又は金錫封止工程により、外表面に金めっきを施したコバールリング１２を介し、金属蓋１４とセラミック基体１０とを接合する。しかし、セラミック基体１０は、接合するときの温度が８００〜１０００℃に達するため、耐熱性を有する高温焼成セラミックで製作する必要がある。

高温焼成セラミック基体は、高温焼成セラミック材料からなり、１４００〜１６００℃の温度で焼結され、全体の製造時間が２０〜２４時間に達し、耐衝撃強度が３００ＭＰＡに達する。しかし、高温焼成セラミック基体は、高温焼成セラミック材料が酸化アルミニウムセラミックス材料を９６〜９９．６重量％含むため、製造コストが高く、製造に時間が多くかかるだけでなく、収率も低いため、高機能電子部品に対する要求を満たすことは困難である。

コストが低いＬＴＣＣ材料（４５〜５０重量％の酸化アルミニウムセラミックス材料及び３０〜３５重量％のガラス材を含む）を、８５０〜８７０℃の温度で焼結し、ＬＴＣＣ基体を製造してもよいが、製造コストが低く、製造時間が６〜８時間と短いものの、耐衝撃強度が約２００ＭＰＡしかなく耐熱性が低いため、金属蓋１４を使用してＬＴＣＣ基体を密封することができない。さらに、ＬＴＣＣ材料は、耐衝撃強度が十分ではないため、高機能電子部品に求められる密封性及び高い信頼性の要求を満たすことができない。

また、コバールリング１２をセラミック基体１０の側壁１１に配置する際、精度良く位置合わせしなければならないが、高機能電子部品はパッケージの小型化が進んでいるため、コバールリング１２の位置合わせ工程の難易度が高くて高機能電子部品の収率が低下し、最悪の場合、セラミックパッケージ構造１００の気密性が下がる虞もある。これら従来技術の問題点を解決するために、高機能電子部品に対する要求を満たすことができるようなセラミック基体１０の材料が研究開発されたり、セラミックパッケージ構造１００の改良が行われたりしている。

本発明の第１の目的は、印刷方式により、セラミック基体の側壁の上表面に銀層を形成させることにより、コバールリングを用いて発生する位置合わせの問題を解決することができる上、パッケージ構造を小型化することができる電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造及びその高密度ＬＴＣＣ材料を提供することにある。
本発明の第２の目的は、セラミック基体の側壁の上表面に形成された銀層を、低温で金属蓋に接合させることができるため、高密度ＬＴＣＣ材料を用いてセラミック基体を製造することができる電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造及びその高密度ＬＴＣＣ材料を提供することにある。
本発明の第３の目的は、高密度ＬＴＣＣ材料が、約９２０〜９４０℃の範囲内で焼結を行い、高機能電子部品に対して求められる高い耐衝撃強度を得ることができる電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造及びその高密度ＬＴＣＣ材料を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、セラミック基体、銀層及び金属蓋を備える高密度ＬＴＣＣパッケージ構造であって、前記セラミック基体は、高密度ＬＴＣＣ材料により製作され、板体及び側壁を有し、前記側壁は、前記板体の周縁を取り囲むように前記板体上に設けられ、前記側壁と前記板体とにより凹部が構成され、前記銀層は、前記側壁の頂面に設けられ、外表面に形成された金属薄膜を有し、前記金属蓋は、前記銀層に接合され、前記凹部の上方に配置されて前記凹部を覆うことを特徴とする高密度ＬＴＣＣパッケージ構造が提供される。

また、前記高密度ＬＴＣＣ材料は、６０〜７０重量％の酸化アルミニウムセラミックス材料と、２０〜２５重量％のガラス材と、を含むことが好ましい。

また、前記酸化アルミニウムセラミックス材料と前記ガラス材とが、９２０〜９４０℃の温度範囲で焼結され、前記セラミック基体が形成されることが好ましい。

また、前記酸化アルミニウムセラミックス材料と前記ガラス材とは、５５０〜７００℃に昇温し、前記温度を所定時間維持した後、９２０〜９４０℃に昇温して焼結を行うことが好ましい。

また、前記銀層は、印刷方式により、前記側壁の前記頂面に形成されることが好ましい。

また、前記金属蓋は、共晶接合工程により、前記銀層上に形成された前記金属薄膜と接合し、前記金属蓋と前記金属薄膜とを接合させる温度は３８０〜４２０℃の温度範囲であることが好ましい。

また、前記金属蓋は、外層にニッケルめっきを施した鉄からなることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第２の形態によれば、酸化アルミニウムセラミックス材料及びガラス材を含む高密度ＬＴＣＣ材料であって、前記酸化アルミニウムセラミックス材料は６０〜７０重量％であり、前記ガラス材は２０〜２５重量％であることを特徴とする高密度ＬＴＣＣ材料が提供される。

また、前記酸化アルミニウムセラミックス材料と前記ガラス材とは、９２０〜９４０℃の温度範囲で焼結されることが好ましい。

本発明の電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣのパッケージ構造及びその高密度ＬＴＣＣ材料は、以下（１）〜（３）の効果を有する。
（１）コバールリングを用いて発生する位置合わせ問題を解決することができる上、パッケージ構造を小型化することができる。
（２）金属蓋とセラミック基体とを接合させる温度を下げ、高密度ＬＴＣＣ材料によりセラミック基体を製造することができる。
（３）高密度ＬＴＣＣ材料の組み合わせを調整することにより低温で焼結させることができるようにし、高機能電子部品に対する要求を満たすことができるセラミック基体を製造することができる。

従来のセラミックパッケージ構造を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態による電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態による銀層が印刷方式により形成されたセラミック基体を示す斜視図である。本発明の一実施形態による銀層の外表面に金属薄膜が形成されたセラミック基体を示す斜視図である。本発明の一実施形態による電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

図２及び図５を参照する。図２及び図５に示すように、本発明の一実施形態による電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造２００は、少なくともセラミック基体２０、銀層２２及び金属蓋２４から構成される。

図５を参照する。図５に示すように、セラミック基体２０は、板体２０２及び側壁２０４を有する。板体２０２は、セラミック基体２０の底板として用いられ、側壁２０４が、板体２０２の上表面２０３の周縁を取り囲むように配置され、側壁２０４と板体２０２とにより構成された凹部２０６が設けられる。凹部２０６は、電子部品（例えば、通信技術に用いる電子部品、水晶振動子などの高機能電子部品）１６を収納するために用いることができる。本実施形態の側壁２０４は、板体２０２の上表面２０３上に垂直に設けたり（図５参照）、板体２０２に対して傾斜角が形成されるように設けたり（図示せず）してもよい。

セラミック基体２０は、高密度ＬＴＣＣ材料により製作される。高密度ＬＴＣＣ材料は、６０〜７０重量％の酸化アルミニウムセラミックスと、２０〜２５重量％のガラス材と、を含む。高密度ＬＴＣＣ材料は、ＬＴＣＣ材料と比べ、酸化アルミニウムの重量％が多くてガラス材の重量％が少ないため、焼成温度を５５０〜７００℃に上昇させて、その温度を２時間維持し、その後、９２０〜９４０℃に昇温させてから降温させ、９２０〜９４０℃の温度内で焼結工程を行ってセラミック基体２０を形成する。

高密度ＬＴＣＣ材料を用いて製造されたセラミック基体２０は、高温で焼結されるため、耐熱性が高い上、耐衝撃強度が２５０ＭＰＡにまで高められ、製造時間が１４〜１６時間に延長されるが、依然として高温焼成セラミック基体の製造時間より短い。そのため、高密度ＬＴＣＣ材料を用いて製造されたセラミック基体２０は、従来の高温焼成セラミック基体を代替することができる上、製造コストを下げて収率を向上させることもできる。

図３及び図５を参照する。図３及び図５に示すように、銀層２２は、印刷方式により、セラミック基体２０の側壁２０４の頂面２０５に形成されるため、高密度ＬＴＣＣパッケージ構造２００の体積を縮小させても、コバールリングを精度良く位置合わせする工程を行う必要がない。そのため、高機能電子部品に対する小型化の要求を満たすことができる。図４を参照する。図４に示すように、金属蓋２４は、銀層２２に直接接合させることができないため、電気めっき工程又は化学めっき工程により、銀層２２の外表面に金属薄膜２３を形成する必要がある。

図２及び図５を参照する。図２及び図５に示すように、金属蓋２４は、銀層２２に接合し、セラミック基体２０の凹部２０６の上方に設置されると、凹部２０６が覆われる。金属蓋２４は、外層にニッケルめっきを施した鉄からなる。銀層２２の外表面に金属薄膜２３がめっきされているため、金属蓋２４は、金属を用いた共晶接合工程又は金錫封止工程により、銀層２２の外表面の金属薄膜２３に接合される。金属蓋２４と金属薄膜２３とが接合される温度は、３８０〜４２０℃の範囲内である。

上述したことから分かるように、本発明の電子部品を封止するために用いる高密度ＬＴＣＣパッケージ構造及びその高密度ＬＴＣＣ材料は、高密度ＬＴＣＣ材料により、高密度で、高い耐衝撃強度を有し、高温下でも使用できるセラミック基体を製造し、印刷方式により、セラミック基体の側壁の頂面に銀層を形成させることができる。そのため、コバールリングを用いて発生する位置合わせの問題を解決することができる上、パッケージ構造を小型化することもできる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１０セラミック基体
１１側壁
１２コバールリング
１４金属蓋
１６電子部品
２０セラミック基体
２２銀層
２３金属薄膜
２４金属蓋
１００従来のセラミックパッケージ構造
２００高密度ＬＴＣＣパッケージ構造
２０２板体
２０３上表面
２０４側壁
２０５頂面
２０６凹部

Claims

セラミック基体、銀層及び金属蓋を備える高密度ＬＴＣＣパッケージ構造であって、
前記セラミック基体は、高密度ＬＴＣＣ材料により製作され、板体及び側壁を有し、前記側壁は、前記板体の周縁を取り囲むように前記板体上に設けられ、前記側壁と前記板体とにより凹部が構成され、
前記銀層は、前記側壁の頂面に設けられ、外表面に形成された金属薄膜を有し、
前記金属蓋は、前記銀層に接合され、前記凹部の上方に配置されて前記凹部を覆うことを特徴とする高密度ＬＴＣＣパッケージ構造。
前記高密度ＬＴＣＣ材料は、６０〜７０重量％の酸化アルミニウムセラミックス材料と、２０〜２５重量％のガラス材と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の高密度ＬＴＣＣパッケージ構造。
前記酸化アルミニウムセラミックス材料と前記ガラス材とが、９２０〜９４０℃の温度範囲で焼結され、前記セラミック基体が形成されることを特徴とする請求項２に記載の高密度ＬＴＣＣパッケージ構造。
前記酸化アルミニウムセラミックス材料と前記ガラス材とは、５５０〜７００℃に昇温し、前記温度を所定時間維持した後、９２０〜９４０℃に昇温して焼結を行うことを特徴とする請求項２に記載の高密度ＬＴＣＣパッケージ構造。
前記銀層は、印刷方式により、前記側壁の前記頂面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の高密度ＬＴＣＣパッケージ構造。
前記金属蓋は、共晶接合工程により、前記銀層上に形成された前記金属薄膜と接合し、前記金属蓋と前記金属薄膜とを接合させる温度は３８０〜４２０℃の温度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の高密度ＬＴＣＣパッケージ構造。
前記金属蓋は、外層にニッケルめっきを施した鉄からなることを特徴とする請求項１に記載の高密度ＬＴＣＣパッケージ構造。
酸化アルミニウムセラミックス材料及びガラス材を含む高密度ＬＴＣＣ材料であって、
前記酸化アルミニウムセラミックス材料は６０〜７０重量％であり、
前記ガラス材は２０〜２５重量％であることを特徴とする高密度ＬＴＣＣ材料。
前記酸化アルミニウムセラミックス材料と前記ガラス材とは、９２０〜９４０℃の温度範囲で焼結されることを特徴とする請求項８に記載の高密度ＬＴＣＣ材料。
前記酸化アルミニウムセラミックス材料と前記ガラス材とは、５５０〜７００℃に昇温し、前記温度を所定時間維持した後、９２０〜９４０℃に昇温して焼結を行うことを特徴とする請求項８に記載の高密度ＬＴＣＣ材料。