JP2013197520A - Hollow sealing structure and hollow package including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of the airtightness of a hollow part due to changes of an environmental temperature.SOLUTION: When a cap including a hollow part is sealed to a substrate by a coating resin, a protrusion having a portion, which is larger than the root side, on at least the tip side, is provided at an outer peripheral end part of the cap. The cap and the substrate are placed in close contact with each other while the coating resin is enclosing the protrusion to put the hollow part in the sealing state.

Description

本発明は、中空封止構造及びそれを備えた中空パッケージに関する。   The present invention relates to a hollow sealing structure and a hollow package including the same.

近年、高周波帯域で利用される通信機器の半導体装置においては、その高周波特性を十分に引き出すために誘電率の低い空気層で半導体素子（以下、チップと記載する）覆われるように、中空部を気密に封止した中空封止構造のパッケージ（以下、中空パッケージと記載する）が用いられている。   In recent years, in a semiconductor device of a communication device used in a high frequency band, a hollow portion is formed so that a semiconductor element (hereinafter referred to as a chip) is covered with an air layer having a low dielectric constant in order to sufficiently extract the high frequency characteristics. A hermetically sealed package having a hollow sealing structure (hereinafter referred to as a hollow package) is used.

例えば、特開昭６３−３２９５２号公報においては、図６に示すように、配線基板１１０に搭載された搭載部品１１１を箱形キャップ１１２で覆い、キャップ１１２と基板１１０とを樹脂製の接合部１１３で封止した構成が開示されている。   For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 63-32952, as shown in FIG. 6, a mounting part 111 mounted on a wiring board 110 is covered with a box-shaped cap 112, and the cap 112 and the board 110 are joined by a resin. The structure sealed at 113 is disclosed.

特開昭６３−３２９５２号公報JP-A-63-32952

しかしながら、特開昭６３−３２９５２号公報にかかる中空封止構造においては、以下の理由から気密状態を維持することが困難になる場合があった。   However, in the hollow sealing structure according to Japanese Patent Laid-Open No. 63-32952, it may be difficult to maintain an airtight state for the following reasons.

即ち、基板１１０、キャップ１１２、シールに用いた接合部１１３はそれぞれ異なる熱膨張率の材料により形成されているため、環境温度の変化等により基板１１０に反り等が発生して、キャップ１１２と接合部１１３との界面１１４にクラック等が発生することがある。このようなクラック１１４等は、リークパスとなり、気密状態が保持できなくなる。   That is, since the substrate 110, the cap 112, and the joint portion 113 used for sealing are formed of materials having different coefficients of thermal expansion, warpage or the like occurs in the substrate 110 due to a change in environmental temperature or the like, and the cap 112 is joined. Cracks or the like may occur at the interface 114 with the portion 113. Such a crack 114 or the like becomes a leak path and cannot keep an airtight state.

そこで、本発明の主目的は、環境温度の変化等が生じても中空部の気密性が保持できる中空封止構造及びそれを備えた中空パッケージを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a hollow sealing structure capable of maintaining the airtightness of the hollow portion even when a change in environmental temperature or the like occurs, and a hollow package including the same.

上記課題を解決するため、中空部を備えるキャップをコーティング樹脂により基板に封止する中空封止構造は、前記キャップの外周端部に少なくとも先端側に根本側より大きい部分を有する突起を設け、前記コーティング樹脂が前記突起を包含しながら前記キャップと前記基板とを密着させて前記中空部を封止状態にすることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a hollow sealing structure for sealing a cap having a hollow portion to a substrate with a coating resin is provided with a protrusion having a larger portion at least on the distal end side on the outer peripheral end portion of the cap, While the coating resin includes the protrusions, the cap and the substrate are brought into close contact with each other to seal the hollow portion.

また、中空パッケージは、基板に搭載されたチップを収納するキャップが、上記中空封止構造を用いて基板と密着されると共に、当該キャップ内のチップを収納する空間が密閉されていることを特徴とする中空パッケージ。   In the hollow package, the cap for storing the chip mounted on the substrate is closely attached to the substrate using the hollow sealing structure, and the space for storing the chip in the cap is sealed. And hollow package.

本発明によればキャップに設けた突起が凹部を備え、コーティング樹脂が凹部を包含してキャップと基板とを密着させるので、環境温度の変化等が生じても中空部の気密性が保持できるようになる。   According to the present invention, the protrusion provided on the cap has a recess, and the coating resin includes the recess to bring the cap and the substrate into close contact with each other, so that the airtightness of the hollow portion can be maintained even when the environmental temperature changes. become.

本発明の第１の実施形態にかかる中空パッケージを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。It is a figure which shows the hollow package concerning the 1st Embodiment of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 第１の実施形態にかかる他の中空封止構造を持つ中空パッケージの断面図である。It is sectional drawing of the hollow package with the other hollow sealing structure concerning 1st Embodiment. 第１の実施形態にかかる他の中空封止構造を持つ中空パッケージの断面図である。It is sectional drawing of the hollow package with the other hollow sealing structure concerning 1st Embodiment. 本発明の第２の実施形態にかかる中空パッケージを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。It is a figure which shows the hollow package concerning the 2nd Embodiment of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 第２の実施形態にかかる他の中空封止構造を持つ中空パッケージの断面図である。It is sectional drawing of the hollow package with the other hollow sealing structure concerning 2nd Embodiment. 関連技術にかかる中空パッケージの断面図である。It is sectional drawing of the hollow package concerning related technology.

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。図１（ａ）は、本実施形態にかかる中空封止構造を用いて製造された中空パッケージ２Ａの断面図であり、図１（ｂ）はその上面図である。このような中空パッケージ２Ａは、ＭＥＭＳデバイス、表面弾性波デバイス、赤外線センサ等のチップ１１を内包している。 <First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described. Fig.1 (a) is sectional drawing of 2 A of hollow packages manufactured using the hollow sealing structure concerning this embodiment, FIG.1 (b) is the top view. Such a hollow package 2A includes a chip 11 such as a MEMS device, a surface acoustic wave device, or an infrared sensor.

中空パッケージ２Ａは、チップ１１が搭載された基板１０に、キャップ２０が載置され、このキャップ２０と基板１０とをコーティング樹脂２１が密着して封止している。従って、キャップ２０内のチップ空間（中空部）Ｋは密閉空間となっている。   In the hollow package 2 </ b> A, a cap 20 is placed on the substrate 10 on which the chip 11 is mounted, and the cap 20 and the substrate 10 are closely sealed with a coating resin 21. Therefore, the chip space (hollow part) K in the cap 20 is a sealed space.

キャップ２０は、チップ空間Ｋが形成できれば良く、その材料として金属材、セラミック材、樹脂材等が利用できる。また、キャップ２０とコーティング樹脂２１とは、相互間の密着性に優れ、耐熱性の高いエポキシ系の樹脂が利用できる。   The cap 20 only needs to be able to form the chip space K, and a metal material, a ceramic material, a resin material, or the like can be used as the material. In addition, the cap 20 and the coating resin 21 are excellent in adhesiveness between them, and an epoxy resin having high heat resistance can be used.

無論、コーティング樹脂２１とキャップ２０とが同じ材料であれば、環境温度の変化にかかわらず、これらの界面における剥離やクラック等の発生が抑制できるため好ましい。以下、キャップ２０は、樹脂により成形されているとする。   Of course, it is preferable if the coating resin 21 and the cap 20 are made of the same material because the occurrence of peeling, cracks, and the like at these interfaces can be suppressed regardless of changes in the environmental temperature. Hereinafter, it is assumed that the cap 20 is formed of resin.

チップ１１は、銀フィラーや絶縁フィラー等を含む接着材によって基板１０に固定され、図示しないワイヤを用いて基板１０とワイヤボンディングされて電気的な接続が行われている。   The chip 11 is fixed to the substrate 10 with an adhesive containing a silver filler, an insulating filler, and the like, and is electrically connected to the substrate 10 by wire bonding using a wire (not shown).

キャップ２０の外周端部には、凹部２３Ａを備える突起２２Ａが設けられ、コーティング樹脂２１は凹部２３Ａを埋めながらキャップ２０と基板１０とを密着させることによりチップ空間Ｋが密閉されている。なお、突起２２Ａはキャップ２０の外周全域にわたり設けることも可能であるが、一部の領域にのみ設けてもよい。   A protrusion 22A having a recess 23A is provided at the outer peripheral end of the cap 20, and the chip space K is sealed by the coating resin 21 bringing the cap 20 and the substrate 10 into close contact with each other while filling the recess 23A. The protrusion 22A can be provided over the entire outer periphery of the cap 20, but may be provided only in a part of the region.

このコーティング樹脂２１は、ディスペンサを使用したポッティング法や金型を使用したトランスファーモールド法等を用いてキャップ２０及び基板１０と密着して成型される。なお、コーティング樹脂２１としてエポキシ系の樹脂が用いられる場合には、コーティング樹脂２１は成型された後に硬化する。   The coating resin 21 is molded in close contact with the cap 20 and the substrate 10 using a potting method using a dispenser, a transfer molding method using a mold, or the like. In the case where an epoxy resin is used as the coating resin 21, the coating resin 21 is cured after being molded.

このコーティング樹脂２１がキャップ２０及び基板１０と密着することによりチップ空間Ｋが高気密に密閉される。   When the coating resin 21 is in close contact with the cap 20 and the substrate 10, the chip space K is hermetically sealed.

このような構成で、基板１０、キャップ２０、コーティング樹脂２１が、それぞれ固有の熱膨張係数を持ち、環境温度が変化した場合を考える。環境温度が変化すると、各部材の界面に熱膨張係数の違いにより生じる応力が発生し、この応力により界面にはクラックや剥離等が生じることがある。   Consider the case where the substrate 10, the cap 20, and the coating resin 21 have their own thermal expansion coefficients and the environmental temperature changes with such a configuration. When the environmental temperature changes, a stress generated due to a difference in thermal expansion coefficient is generated at the interface of each member, and the stress may cause cracks or peeling at the interface.

しかし、本実施形態にかかる構成では、かかる不都合は以下のように抑制される。今、基板１０がキャップ２０やコーティング樹脂２１より大きい熱膨張係数を持ち、環境温度が下がった場合を考える。即ち、基板１０がキャップ２０やコーティング樹脂２１より大きく熱収縮する場合を考える。   However, in the configuration according to the present embodiment, such inconvenience is suppressed as follows. Consider a case where the substrate 10 has a thermal expansion coefficient larger than that of the cap 20 or the coating resin 21 and the environmental temperature is lowered. That is, consider the case where the substrate 10 heat shrinks more than the cap 20 or the coating resin 21.

この場合、凹部２３Ａの内壁２３ａにはコーティング樹脂２１とキャップ２０とを更に押付ける方向の力ｆ１が発生し、内壁２３ｂにはコーティング樹脂２１とキャップ２０とを引離す方向の力ｆ２が発生する。力ｆ２はクラックや剥離等を生じさせる力であるが、力ｆ１はクラックや剥離の発生を抑制する力である。   In this case, a force f1 in the direction of further pressing the coating resin 21 and the cap 20 is generated on the inner wall 23a of the recess 23A, and a force f2 in the direction of separating the coating resin 21 and the cap 20 is generated on the inner wall 23b. . The force f2 is a force that causes cracks and peeling, but the force f1 is a force that suppresses the occurrence of cracks and peeling.

このように、環境温度が変化しても内壁２３ａ又は内壁２３ｂのいずれかにおいて更に密着させる方向に力が作用するため、チップ空間Ｋの気密性が維持できるようになる。   In this way, even if the environmental temperature changes, a force acts in the direction of further contact with either the inner wall 23a or the inner wall 23b, so that the airtightness of the chip space K can be maintained.

特に、突起２２Ａは、片持ち構造であるため、例えコーティング樹脂２１からの引張力が働いても、弾性変形することで当該引張力を吸収することができるため、クラックや剥離の発生を効率よく抑制することができる。   In particular, since the protrusion 22A has a cantilever structure, even if a tensile force from the coating resin 21 is applied, the tensile force can be absorbed by elastic deformation, so that cracks and peeling can be efficiently generated. Can be suppressed.

なお、上記説明では、突起２２Ａは基板１０に接するように設けた場合について説明したが、本実施形態はかかる構成に限定するものではない。   In the above description, the case where the protrusion 22A is provided in contact with the substrate 10 has been described. However, the present embodiment is not limited to such a configuration.

例えば、図２に示すように、突起２２Ｂと基板１０とが距離ｈだけ離れるように、突起２２Ｂの位置を設定することが可能である。図２は、中空封止構造を持つ中空パッケージ２Ｂの断面図である。なお、距離ｈは、ｈ＞０であればよい。   For example, as shown in FIG. 2, the position of the protrusion 22B can be set so that the protrusion 22B and the substrate 10 are separated by a distance h. FIG. 2 is a cross-sectional view of a hollow package 2B having a hollow sealing structure. The distance h only needs to be h> 0.

このような構成とすることで、コーティング樹脂２１と基板１０との密着面積が増加し、またコーティング樹脂２１とキャップ２０が嵌合するので、上述した理由によりクラックや剥離の発生が効率よく抑制できる。   By adopting such a configuration, the contact area between the coating resin 21 and the substrate 10 is increased, and the coating resin 21 and the cap 20 are fitted together, so that the occurrence of cracks and peeling can be efficiently suppressed for the reasons described above. .

なお、図１、図２における突起の断面形状は、垂直断面形状が上向きのＬ字形であるが、下向きのＬ字形、Ｔ字形状形等であっても良い。   1 and 2, the cross-sectional shape of the protrusion is an L-shaped vertical cross-sectional shape, but may be a downward L-shaped, T-shaped shape, or the like.

また、上記説明したキャップ２０の突起２２Ａ，２２Ｂは、略矩形状の凹部２３Ａ，２３Ｂを持っていた。このようなキャップ２０を金型成形した際には、この凹部２３Ａ，２３Ｂにおける成型品の離型性が悪くなる場合がある。特に、凹部２３Ａ，２３Ｂが深い場合や、幅が狭い場合には成型品を金型から取出す際の離型性が悪くなる。   Further, the protrusions 22A and 22B of the cap 20 described above have substantially rectangular recesses 23A and 23B. When such a cap 20 is molded, the releasability of the molded product in the recesses 23A and 23B may deteriorate. In particular, when the recesses 23A and 23B are deep or when the width is narrow, the releasability when the molded product is taken out from the mold is deteriorated.

このような場合は、凹部を浅くし、又はテーパ溝にして離型性を改善することが可能である。図３は、このような凹部を備える中空封止構造を用いて製造された中空パッケージ２Ｃの断面図である。   In such a case, it is possible to improve the releasability by making the concave portion shallow or by forming a tapered groove. FIG. 3 is a cross-sectional view of a hollow package 2C manufactured using a hollow sealing structure having such a recess.

この中空パッケージ２Ｃにおける突起２２Ｃは、逆テーパの凹部２３Ｃを備えている。従って、キャップ２０を成形した際にも、当該突起２２Ｃは容易に離型するので、生産性が向上すると共に、凹部２３Ｃを突出すための突出ピン等が不要になる利点がある。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。 The protrusion 22C in the hollow package 2C includes a concave portion 23C having a reverse taper. Therefore, even when the cap 20 is molded, the protrusion 22C is easily released from the mold, so that productivity is improved and a protruding pin or the like for protruding the recess 23C is not required.
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted suitably using the same code | symbol.

図４（ａ）は、本実施形態にかかる中空封止構造を用いて製造された中空パッケージ２Ｄの断面図であり、図４（ｂ）はその上面図である。   FIG. 4A is a cross-sectional view of a hollow package 2D manufactured using the hollow sealing structure according to this embodiment, and FIG. 4B is a top view thereof.

突起２２Ｄは、リング状に肉抜きされて、肉抜き部分が凹部２３Ｄを形成している。図４に示す凹部は貫通孔であるが、当該部分の肉厚が他より薄くした構造（窪み構造）でも良い。そして、コーティング樹脂２１は、凹部２３Ｄを貫通しながらキャップ２０と基板１０とを接続している。   The protrusion 22D is thinned into a ring shape, and the thinned portion forms a recess 23D. The recess shown in FIG. 4 is a through-hole, but may have a structure in which the thickness of the portion is thinner than the others (concave structure). The coating resin 21 connects the cap 20 and the substrate 10 while penetrating the recess 23D.

また、他の構成として、図５に示す中空封止構造を用いた中空パッケージ２Ｅでもよい。図５（ａ）は、中空パッケージ２Ｅの断面図であり、図５（ｂ）はその上面図である。   Moreover, the hollow package 2E using the hollow sealing structure shown in FIG. 5 may be used as another configuration. FIG. 5A is a cross-sectional view of the hollow package 2E, and FIG. 5B is a top view thereof.

キャップ２０の突起２２Ｅは、キャップ２０の本体方向に縮小した楔形状に形成されている。そして、突起２２Ｅの両側部に凹部２３Ｅが形成されている。コーティング樹脂２１は、この突起２２Ｅを包含してキャップ２０と基板１０とに密着しているので、突起２２Ｅとコーティング樹脂２１とは係合機構によっても連結していることになる。   The protrusion 22E of the cap 20 is formed in a wedge shape that is reduced in the body direction of the cap 20. And the recessed part 23E is formed in the both sides of the processus | protrusion 22E. Since the coating resin 21 includes the protrusions 22E and is in close contact with the cap 20 and the substrate 10, the protrusions 22E and the coating resin 21 are also connected by the engagement mechanism.

このようにコーティング樹脂と突起とが係合することで、各部材の熱膨張係数が異なる場合でも、クラック等の発生が抑制でき、チップ空間の高い気密性が容易に維持できるようになる。   By engaging the coating resin and the protrusions in this way, the occurrence of cracks and the like can be suppressed even when the thermal expansion coefficients of the members are different, and the high airtightness of the chip space can be easily maintained.

２Ａ〜２Ｅ 中空パッケージ
１０ 基板
１１ チップ
２０ キャップ
２１ コーティング樹脂
２２Ａ〜２２Ｅ 突起
２３Ａ〜２３Ｅ 凹部
２３ａ 内壁
２３ｂ 内壁 2A-2E Hollow package 10 Substrate 11 Chip 20 Cap 21 Coating resin 22A-22E Protrusion 23A-23E Recess 23a Inner wall 23b Inner wall

Claims (6)

中空部を備えるキャップをコーティング樹脂により基板に封止する中空封止構造において、
前記キャップの外周端部に少なくとも先端側に根本側より大きい部分を有する突起を設け、前記コーティング樹脂が前記突起を包含しながら前記キャップと前記基板とを密着させて前記中空部を封止状態にすることを特徴とする中空封止構造。 In a hollow sealing structure that seals a cap having a hollow portion to a substrate with a coating resin,
A protrusion having at least a portion larger than the root side is provided on the outer peripheral end of the cap, and the cap and the substrate are brought into close contact with each other while the coating resin includes the protrusion so that the hollow portion is sealed. A hollow sealing structure characterized by: 請求項１に記載の中空封止構造であって、
前記突起の垂直断面形状が、Ｌ字又はＴ字形状であることを特徴とする中空封止構造。 The hollow sealing structure according to claim 1,
A hollow sealing structure, wherein a vertical cross-sectional shape of the protrusion is L-shaped or T-shaped. 請求項１に記載の中空封止構造であって、
前記突起の垂直断面形状が、逆テーパ溝であることを特徴とする中空封止構造。 The hollow sealing structure according to claim 1,
A hollow sealing structure, wherein a vertical cross-sectional shape of the protrusion is a reverse tapered groove. 請求項１に記載の中空封止構造であって、
前記突起は、肉抜きされた又は肉の薄い部分を有することを特徴とする中空封止構造。 The hollow sealing structure according to claim 1,
A hollow sealing structure, wherein the protrusion has a thinned portion or a thin portion. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の中空封止構造であって、
前記突起は、前記基板から所定量浮いた位置に設けられていることを特徴とする中空封止構造。 The hollow sealing structure according to any one of claims 1 to 4,
The hollow sealing structure, wherein the protrusion is provided at a position floating a predetermined amount from the substrate. 基板に搭載されたチップを収納するキャップが、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の中空封止構造により基板と密着されると共に、当該キャップ内のチップを収納する空間が密閉されていることを特徴とする中空パッケージ。   A cap for storing the chip mounted on the substrate is brought into close contact with the substrate by the hollow sealing structure according to any one of claims 1 to 5, and a space for storing the chip in the cap is sealed. A hollow package characterized by having
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