JP2014192492A - 電子素子収納用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓋体と枠状部材との接合の信頼性を向上させること。
【解決手段】電子装置は、上方に開いたキャビティ部11ｅを含む基体11と、基体11の上面における周囲領域に接合された枠状部材13と、キャビティ部11ｅを封止するように接合部材14によって枠状部材13の上面に接合された蓋体15と、キャビティ部11ｅ内に設けられた電子素子２とを含んでいる。蓋体15は、枠状部材13とは異なる熱膨張係数を有している。枠状部材13の上面は、蓋体15との接合部に設けられた凹部13ｂを含んでいる。接合部材14は、凹部13ｂに付着している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば撮像素子等の電子素子が収納されるパッケージおよび電子装置に関するものである。

電子装置（例えば撮像装置等）に用いられるパッケージ（以下、電子素子収納用パッケージまたはパッケージともいう。）は、例えばセラミック材料等から成る基体と、例えば金属材料等から成り基体に接合された枠状部材と、例えばガラス材料等から成り接合部材によって枠状部材に接合される蓋体とを含んでいる。電子装置において、電子素子（例えば撮像素子等）は、基体上に実装されており、蓋体によって覆われている。

特開2010-238888号公報

しかしながら、パッケージの枠状部材および蓋体において熱膨張係数に違いがあるために、例えば電子装置を組み立てる時または電子装置の動作時において、電子装置に反りが発生する可能性があり、蓋体を枠状部材に接合する接合部材が剥れる可能性があった。

本発明の一つの態様による電子装置は、上方に開いたキャビティ部を含む基体と、基体の上面における周囲領域に接合された枠状部材と、キャビティ部を封止するように接合部材によって枠状部材の上面に接合された蓋体と、キャビティ部内に設けられた電子素子とを含んでいる。蓋体は、枠状部材とは異なる熱膨張係数を有している。枠状部材の上面は、蓋体との接合部に設けられた凹部を含んでいる。接合部材は、凹部に付着している。

本発明の一つの態様による電子装置において、枠状部材の上面が蓋体との接合部に設けられた第１の凹部を含んでおり、蓋体を枠状部材に接合している接合部材が凹部に付着していることによって、凹部の深さの分だけ接合部材の厚さを厚くでき、蓋体と枠状部材との熱膨張係数差によって生じる応力を吸収しやすくなり、蓋体が枠状部材から剥れる可能性を低減させることができる。

（ａ）は本発明の実施形態における電子装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示された電子装置のＡ−Ａ線における縦断面図である。 （ａ）は図１（ａ）に示された電子装置における基体の構造を示す平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示された電子装置における枠状部材の構造を示す平面図である。 図１の要部Ｂの拡大図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１（ｂ）に示された電子装置の要部の他の例を示す拡大図である。 （ａ）は図４（ａ）に示された電子装置の平面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）に示された電子装置の平面図である。

以下、本発明の実施形態における電子装置について図面を参照して説明する。

図１、図２および図３に示されているように、本発明の実施形態における電子装置は、電子素子収納用パッケージ１（以下、パッケージ１ともいう）と、パッケージ１に実装された電子素子２とを含んでいる。本実施形態における電子装置は、例えば撮像装置である。なお、図１（ａ）において、基体11は枠状部材13を透視した状態で破線によって示されている。

パッケージ１は、基体11と、基体11の上面における周囲領域に接合された枠状部材13と、枠状部材13の上面に接合された蓋体15とを含んでいる。

基体11は、例えばセラミック材料等から成り、その材料例は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等である。

基体11の熱膨張係数（以下、第１の熱膨張係数ともいう）は、基体11が例えば酸化アルミニウムから成る場合であれば約7.2×10^−６／℃である。基体11が例えば窒化アルミニ
ウムから成る場合であれば、基体11の熱膨張係数は約4.6×10^−６／℃である。

図１（ｂ）に示されているように、基体11は、底基体部11ａと枠基体部11ｂとを含んでおり、基体11がセラミック材料から成る場合、底基体部11ａおよび枠基体部11ｂは、例えば焼成によって一体的に形成されているものである。また、基体11のキャビティ部11ｅは、底基体部11ａおよび枠基体部11ｂによって規定される空間のことである。

底基体部11ａは、平面視において矩形状を有する平板状の部分である。底基体部11ａの上面が電子素子２の搭載領域11ｃを有しており、搭載領域11ｃは、例えば底基体部11ａの上面の中央領域に位置している。

枠基体部11ｂは、例えば底基体部11ａの平面形状に対応した形状および寸法を有しており、底基体部11ａの搭載領域11ｃに対応した開口部を有している。枠基体部11ｂは、枠状部材13との位置決め用の複数の凹部11ｄを有しており、複数の凹部11ｄは、平面的に配置されている。

ここで“平面的に配置”とは、図２（ａ）に示されているように、少なくとも３つ以上の凹部11ｄが仮想のｘｙ平面方向に二次元に配置されていることをいう。例示的には、複数の凹部11ｄは、基体11のキャビティ部11ｅを囲むように配置されている。図２（ａ）に示された例においては、複数の凹部11ｄは、枠基体部11ｂの中心部を基準に、仮想のｘ軸方向に２個および仮想のｙ軸方向に２個の合計４個設けられている。

複数の凹部11ｄのそれぞれは、枠基体部11ｂの中心部を基準とする放射状の直線に沿って延びる形状を有している。複数の凹部11ｄのそれぞれは、例えば図示されているように直線形状を有している。

なお、図２（ａ）において、凹部11ｄは、キャビティ部11ｅの内側から基体１の外側に向かって延びる形状として示されているが、凹部11ｄは、基体１の外縁側から内側に向かって形成されていてもよい。また“凹部”とは、枠基体部11ｂの上面から下面へ向かって凹んでいる部分であり、図示されているように平面視において枠基体部11ｂの下面の縁に接するように内壁が部分的に存在しないものに加えて、縁から離れて配置されており全周にわたって内壁が存在するものも含まれる。

基体11が例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まずアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）またはシリカ（ＳｉＯ_２），カルシア（ＣａＯ），マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約1,600℃の温度で焼成することに
より製作される。基体11が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、機械強度が高いために基体に反りが発生し難く、また適度な熱伝導率を持っているので、撮像素子から発生する熱を外部に放散し易い物となり、機械強度と熱伝導率またコストも手ごろなものとなり好ましい。

枠状部材13は、例えば樹脂接着剤またはろう材等の第１の接合部材12によって基体11の上面に接合されている。枠状部材13は、基体11の上面のうちキャビティ部11ｅを囲む周囲領域において接合されている。枠状部材13は、例えば金属材料から成り、基体11のキャビティ部11ｅに対応した開口部を有している。第１の接合部材12が樹脂接着剤である場合には、接合時に加わる熱を150℃程度以下に抑えることができるために、基体11と枠状部材13の熱膨張係数の違いによる基体11の反り変形が小さくなり、電子素子２が撮像素子であ
る場合に画像の質の向上が得られる。

枠状部材13が金属材料から成る場合、その材料例は、ＳＵＳ410または50アロイ等であ
る。枠状部材13の熱膨張係数（以下、第２の熱膨張係数ともいう）は、枠状部材13がＳＵＳ410から成る場合、約11×10^−６／℃である。また、枠状部材13が50アロイから成る場
合は、枠状部材13の熱膨張係数は、約9.8×10^−６／℃である。

枠状部材13は、図１（ｂ）および図３に示されているように、基体11の複数の凹部11ｄに対応する複数の凸部13ａを有している。複数の凸部13ａは、エッチング、プレス加工等によって形成される。

なお、枠状部材13の上面は、蓋体15との接合部に設けられた凹部13ｂ（第１の凹部13ｂともいう）を含んでいる。凹部13ｂは、枠状部材13において下方に向かって凹んだ形状を有しており、平面視において開口部を囲むように設けられている。

蓋体15は、例えばガラス接合部材または樹脂接着剤等の第２の接合部材14によって枠状部材13の上面に接合されており、電子素子２を覆っているとともに基体11のキャビティ部11ｅを封止している。

第２の接合部材14は、枠状部材13の凹部13ｂの底面および内側面に付着している。第２の接合部材14が樹脂接着剤である場合には、封止時に加わる熱を150℃程度以下に抑える
ことができるために、電子素子２が撮像素子である場合に撮像素子上に配置された有機物からなるカラーフィルタにダメージを与えず画像の質の向上が得られる。

電子装置が例えば撮像装置である場合には、蓋体15は、透光性を有する材料から成り、その材料例としては、ガラスまたは水晶等がある。蓋体15の基体の熱膨張係数（以下、第３の熱膨張係数ともいう）は、蓋体15がガラスから成る場合、約8.5×10^−６／℃である
。蓋体15の基体が水晶から成る場合、蓋体15の基体の熱膨張係数は、約11×10^−６／℃である。

本実施形態の電子装置において、枠状部材13の上面が蓋体15との接合部に設けられた第１の凹部13ｂを含んでおり、蓋体15を枠状部材13に接合している第２の接合部材14が凹部13ｂに付着していることによって、凹部13ｂの深さの分だけ第２の接合部材14の厚さを厚
くでき、蓋体15と枠状部材13との熱膨張係数差によって生じる応力を吸収しやすくなり、蓋体15が枠状部材13から剥れる可能性を低減させることができる。

本実施形態の電子素子収納用パッケージ１において、平面視において、枠状部材13の複数の凸部13ａが平面的に配置されており、枠状部材13が、基体11に対して複数の凸部13ａによって位置決めされている場合には、枠状部材13に対する基体11の平面位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１は、実装基板に対する電子素子２の平面位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子２が撮像素子である場合には、電子素子（すなわち撮像素子）２の平面位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。

また、本実施形態の電子素子収納用パッケージ１において、枠状部材13が、実装基板に対する平面方向における位置決め手段（例えば、図１（ａ）に示された孔部13ｃ）を有している場合には、その位置決め手段（例えば孔部13ｃ）と実装基板の位置決め手段（例えば、孔部13ｃに嵌合するように実装基板に形成された凸部）とによって平面位置を決めるように電子装置を実装すれば、実装基板に対する電子素子２の平面位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子装置は、実装基板に対する電子素子２の平面位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子２が撮像素子である場合には、電子素子（すなわち撮像素子）２の平面位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。

基体11のキャビティ部11ｅに電子素子２を接着剤等で接着し、電子素子２の端子と基体11の端子をボンディングワイヤ等を用いて電気的に接続する。電子素子２は基体11の凹部11dを基準として位置合わせすることで電子素子２と枠状部材13の孔部13ｃとの位置関係
を正確に位置決めすることができるようになる。なお、直接基体11の凹部11ｄが上面から確認できない場合は基体11の端子を基準として位置合わせしたり、枠状部材13の凸部13ａの裏面に基準の印等を形成しておき、それを基準として位置合わせしても本発明の構造を用いることで正確に位置決め出来るので良い。

なお、図４（ａ）および図５（ａ）に示された例のように、平面視において、枠状部材13の凹部13ｂの外縁が、基体11の外縁よりも外側に位置していると、電子装置の実装時に加わる応力が凹部13ｂが形成され金属が薄くなった部分が変形することで第２の接合部材14に伝わり難くなるので、より第２の接合部材が枠状部材から剥れ難くなることで、電子素子２を外部の環境からより長期に保護することができるようになる。

また、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示された例のように、枠状部材13の主面（上面）には第２の凹部13ｄがあり、平面視において第２の凹部13ｄが基体11の外縁よりも外側にあると、電子装置の実装時に加わる応力が第２の凹部13ｄが形成され金属が薄くなった部分が変形することで第２の接合部材14に伝わり難くなるので、より第２の接合部材が枠状部材から剥れ難くなることで、電子素子２を外部の環境からより長期に保護することができるようになる。なお、第２の凹部13ｄは、第１の凹部13ｂと孔部13ｃとの間に設けられていればよく、図５（ｂ）に示されているように直線形状を有していても、また第１の凹部13ｂを囲むような形状であってもよい。

さらに、図４（ｃ）に示された例のように、第２の凹部13ｄは下面に形成されていても良いし、複数形成されていてもより応力が第２の接合部材14に伝わり難くなるので良い。

蓋体15が水晶から成る場合には、撮像光学系中のローパスフィルターとして通常３枚使用される水晶中の１枚としての機能も同時に持たせることができるので、ローパスフィルターと蓋体15を合わせた構成から、蓋体としての品数を減らすことができるので、コスト
低下や厚みを薄くできるので好ましい。

なお、蓋体15は、透光性を有する基体の表面に設けられた例えば誘電体多層膜等の光学膜を有するものであってもよい。光学膜の例としては、特定の波長領域の光（例えば赤外光等）を反射して遮断するものである。ここで、蓋体15が基体の表面に設けられた光学膜を有する場合、蓋体15の基体の熱膨張係数（すなわち第２の熱膨張係数）とは、光学膜を含む蓋体15全体の熱膨張係数のことをいう。

１ 電子素子収納用パッケージ
11 基体
11ａ 底基体部
11ｂ 枠基体部
11ｃ 搭載領域
11ｄ 凹部
11ｅ キャビティ部
12 第１の接合部材
13 枠状部材
13ａ 凸部
13ｂ 凹部
13ｃ 孔部
14 第２の接合部材
15 蓋体
２ 電子素子

Claims (4)

1. 上方に開いたキャビティ部を含む基体と、
   前記基体の上面における周囲領域に接合された枠状部材と、
   前記キャビティ部を封止するように接合部材によって前記枠状部材の上面に接合されており、前記枠状部材とは異なる熱膨張係数を有している蓋体と、
   前記キャビティ部内に設けられた電子素子とを備えており、
   前記枠状部材の前記上面は、前記蓋体との接合部に設けられた第１の凹部を含んでおり、前記接合部材は、前記第１の凹部に付着していることを特徴とする電子装置。
2. 上方に開いたキャビティ部を含む基体と、
   前記基体の上面における周囲領域に接合された枠状部材と、
   前記キャビティ部を封止するように接合部材によって前記枠状部材の上面に接合される蓋体と、
   前記枠状部材の前記上面は、前記蓋体が接合される部分に設けられた第１の凹部を含んでいることを特徴とする電子素子収納用パッケージ。
3. 平面視において、前記枠状部材の前記凹部の外縁が、前記基体の外縁よりも外側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の電子素子収納用パッケージ。
4. 前記枠状部材の前記上面は、第２の凹部を含んでおり、平面視において、該第２の凹部は、前記基体の外縁よりも外側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の電子素子収納用パッケージ。

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