JP2015012077A - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部接続の信頼性が高い電子装置を作製することが容易な電子部品収納用パッケージ等を提供すること。
【解決手段】 それぞれに搭載部２ａを含む第１および第２主面を有しており、少なくとも一方の第１主面において搭載部２ａを含む凹部２を有一対の絶縁基板１と、第１絶縁基板１（１Ａ）において搭載部２ａから第１主面にかけて設けられた第１配線導体３と、第２絶縁基板１（１Ｂ）において搭載部２ａから第２主面にかけて設けられた第２配線導体４と、第２絶縁基板１（１Ｂ）において第１主面から第２主面にかけて設けられた第３配線導体５とを備えており、一対の絶縁基板１が、それぞれの第１主面の搭載部２ａを囲む部分同士が対向し合うとともに、第１配線導体３と第３配線導体５とが互いに接続されるように接合される電子部品収納用パッケージである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージ、および電子部品収納用パッケージに電子部品が収容されてなる電子装置に関するものである。

半導体素子や容量素子等の電子部品が収容される電子部品収納用パッケージとして、上面に電子部品収納用の凹部が設けられた絶縁基板と、この絶縁基板の凹部内から下面等の外表面にかけて設けられた配線導体とを含むものが多用されている。凹部内に電子部品が収容され、蓋体等の封止材で凹部が塞がれて電子装置が形成される。このような電子部品収納用パッケージ等において、平面視における小型化のために、複数の電子部品収納用パッケージが上下方向に積層される場合がある。

この場合、例えば、少なくとも下側に積層される電子部品収納用パッケージ等において、あらかじめ絶縁基板の上面から下面にかけて接続用の導体が形成される。上側の絶縁基板の下面に位置する配線導体と、下側の絶縁基板の上面に位置する接続導体とが互いに対向し合って接続される。これにより、上側に積層された電子部品収納用パッケージ等の配線導体と、下側の電子部品収納用パッケージ等の接続導体とが互いに電気的に接続されている。下側の絶縁基板の下面に位置する接続導体が外部電気回路に電気的に接続されれば、上側の電子部品収納用パッケージ等の配線導体と外部電気回路とが接続導体を介して電気的に接続される。

なお、下側の電子部品収納用パッケージについては、その凹部が上側の電子部品収納用パッケージ（絶縁基板）によって塞がれる場合がある。上側の絶縁基板の凹部は蓋体によって塞がれる。

特開2010−219441号公報 特開2004−186276号公報

しかしながら、上記従来技術の電子部品収納用パッケージ等においては、電子部品の作動−停止に伴う昇温および降温が繰り返されたときに、絶縁基板と蓋体との熱膨張率の差により熱応力が生じ、この熱応力によって絶縁基板および蓋体にひずみが生じる可能性があるという問題点があった。絶縁基板等にひずみが生じると、気密封止の信頼性、および絶縁基板と外部電気回路との接続信頼性等の信頼性の低下が生じる可能性が高くなる。

特に、複数の電子部品収納用パッケージ等が上下に積層された場合には、上記の信頼性が低下する可能性が高い。この場合には、上下の電子部品収納用パッケージにおいて生じる熱応力が、上下の絶縁基体同士の接合部分、または下側の電子部品収納用パッケージと外部電気回路との接合部分に集中して作用する。そのため、信頼性が低下する可能性が高くなる。

本発明の一つの態様の電子部品収納用パッケージは、第１絶縁基板および第２絶縁基板からなり、それぞれに搭載部を含む第１主面および該第１主面と反対側の第２主面を有し
ており、前記第１絶縁基板および前記第２絶縁基板の少なくとも一方の前記第１主面において前記搭載部を含む凹部を有する一対の絶縁基板と、前記第１絶縁基板において前記搭載部から前記第１主面の前記搭載部を囲む部分にかけて設けられた第１配線導体と、前記第２絶縁基板において前記搭載部から前記第２主面の前記搭載部を囲む部分にかけて設けられた第２配線導体と、前記第２絶縁基板において前記第１主面から前記第２主面にかけて設けられた第３配線導体とを含んでいる。また、前記一対の絶縁基板が、それぞれの前記第１主面の平面視で前記搭載部を囲む部分同士が対向し合うとともに、前記第１配線導体と前記第３配線導体とが互いに接続されるように接合される。

本発明の一つの態様の電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージと、前記一対の絶縁基板のそれぞれの前記搭載部に搭載された電子部品とを有しており、一対の絶縁基板が、それぞれの前記第１主面の平面視で前記搭載部を囲む部分同士が対向し合うとともに、前記第１配線導体と前記第３配線導体とが互いに接続されるように接合されている。

本発明の一つの態様の電子部品収納用パッケージによれば、それぞれに搭載部を有し、少なくとも一方において搭載部を含む凹部を有する一対の絶縁基板が、それぞれの搭載部を囲む部分同士が互いに対向し合うようにして接合されて各搭載部の封止が行われることから、互いに熱膨張率が近似した一対の絶縁基板同士の間で電子部品が気密封止される。そのため、それぞれの絶縁基板内に生じる応力が低減されている。したがって、気密封止の信頼性等の信頼性の向上が容易な電子部品収納用パッケージを提供することができる。

また、上記電子部品収納用パッケージによれば、一対の絶縁基板が互いに接合されて凹部を塞ぐため、蓋体が不要であり、低背化および生産性の点においても有利である。

本発明の一つの態様の電子装置によれば、上記構成の電子部品収納用パッケージの搭載部に電子部品が搭載されているとともに、一対の絶縁基板が互いに接合されて凹部内に電子部品が気密封止されていることから、気密封止の信頼性等の信頼性が高い電子装置を提供することができる。

本発明の実施形態の電子部品収納用パッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態の電子装置を示す断面図である。 図１に示す電子部品収納用パッケージにおける第２絶縁基板の第１主面を示す平面図であり、（ｂ）はその第２主面を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ図２に示す電子装置におけるＡ部分の一例を拡大して示す断面図である。 図１および図２に示す電子部品収納用パッケージおよび電子装置の変形例を示す断面図である。 図１および図２に示す電子部品収納用パッケージおよび電子装置の他の変形例を示す断面図である。 図１および図２に示す電子部品収納用パッケージおよび電子装置の他の変形例における要部を拡大して示す断面図である。 図１および図２に示す電子部品収納用パッケージおよび電子装置の他の変形例を示す断面図である。

本発明の実施形態の電子部品収納用パッケージおよび電子装置を、添付の図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の電子部品収納用パッケージを示す断面図であり、図２は本発明の実施形態の電子装置を示す断面図である。図１および図２において同様の
部位には同様の符号を付している。

実施形態の電子部品収納用パッケージは、それぞれに搭載部２ａを含む凹部２が設けられた第１主面、および第１主面と反対側の第２主面を有する一対の絶縁基板１を含んでいる。凹部２の底面に搭載部２ａが含まれている。これらの一対の絶縁基板１のうち一方の絶縁基板である第１絶縁基板１Ａにおいて、凹部２内の搭載部２ａから第１主面にかけて第１配線導体３が設けられている。また、一対の絶縁基板１のうち他方の絶縁基板である第２絶縁基板１Ｂにおいて、凹部２内の搭載部２ａから第２主面にかけて第２配線導体４が設けられているとともに、第１主面から第２主面にかけて第３配線導体５が設けられている。

この電子部品収納用パッケージは、一対の絶縁基板のうち第１絶縁基板１Ａが、その第１主面が第２絶縁基板１Ｂの第１主面に対向するようにひっくり返されて、第２絶縁基板１Ｂに接合される。すなわち、図２に示すように、これらの一対の絶縁基板１は、それぞれの凹部２同士が対向し合うとともに、第１配線導体３と第３配線導体５とが互いに接続されるように接合される。これらの一対の絶縁基板１が互いに接合されるときに凹部２内に電子部品６が気密に収容されて、電子装置20が形成される。

このような電子部品収納用パッケージおよびによれば、一対の絶縁基板１の間で熱膨張率が互いに近似し合い、応力が低減されている。したがって、絶縁基板１等においてひずみが生じる可能性が低減され、気密封止の信頼性および外部接続の信頼性等の信頼性の向上が可能な電子部品収納用パッケージを提供することができる。

また、上記電子部品収納用パッケージに電子部品６が収容されてなる電子装置20は、一対の絶縁基板１のいずれにおいてもひずみが発生する可能性が低減されているため、気密封止の信頼性が高い。

一対の絶縁基板１のそれぞれは、例えば、四角板状（直方体状）であり、上酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体またはチッ化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料、もしくはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂または液晶ポリマー等の有機樹脂材料等の絶縁材料によって形成されている。

この実施形態の例において、一対の絶縁基板１は、それぞれ複数の絶縁層が積層されて形成されている。積層された複数の絶縁層を含む絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして作製される。すなわち、酸化アルミニウムを主成分とし、酸化ケイ素、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウム等を含む原料の粉末を、有機溶剤およびバインダ等とともにシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製し、これらのセラミックグリーンシートを積層して焼成することによって、作製することができる。複数のセラミックグリーンシートが、焼成されて複数の絶縁層になる。

一対の絶縁基板１は、それぞれの第１主面に凹部２を有している。また、一対の絶縁基板１のうち第１絶縁基板１Ａは、凹部２内の搭載部２ａから第１主面にかけて第１配線導体３が設けられている。第２絶縁基板１Ｂは、凹部２内の搭載部２ａから第２主面にかけて第２配線導体４が設けられ、第１主面から第２主面にかけて第４配線導体５が設けられている。

凹部２は、例えば複数の絶縁層のうち第１主面側に位置するものの中央部に貫通孔が設けられて形成されている。言い換えれば、複数の絶縁層のうち第１主面側に位置するものが枠状であることによって、絶縁基板１の第１主面に凹部２が設けられている。枠状の絶
縁層は、絶縁層となるセラミックグリーンシートの中央部に機械的な打ち抜き加工等の加工を施して貫通孔を設けることによって形成することができる。

また、絶縁基板１がエポキシ樹脂（熱硬化性）等の有機樹脂材料からなる場合（図示せず）であれば、未硬化のエポキシ樹脂を絶縁基板の形状および寸法に成型し、これを加熱して硬化させることによって、絶縁基板を作製することができる。

凹部２内に収容される電子部品６としては、半導体集積回路素子および光半導体素子等の半導体素子、センサ素子、容量素子、圧電素子および抵抗器等が挙げられる。半導体素子およびセンサ素子としては、半導体基板の主面に微細な電子機械機構が設けられてなる素子（いわゆるＭＥＭＳ素子）等も含まれる。

第１配線導体３は、第１絶縁基板１（１Ａ）の凹部２内に収容される電子部品６を第１絶縁基板１（１Ａ）の第１主面に電気的に導出するための部分である。第１絶縁基板１（１Ａ）の凹部２内に収容される電子部品６が、第１配線導体３のうち凹部２内に位置する部分にボンディングワイヤ７等の導電性接続材を介して電気的に接続される。これにより、この電子部品６が第１絶縁基板１（１Ａ）の第１主面に電気的に導出される。

第２配線導体４は、第２絶縁基板１（１Ｂ）の凹部２内に収容される電子部品６を第２絶縁基板１（１Ｂ）の第２主面に電気的に導出するための部分である。第２絶縁基板１（１Ｂ）の凹部２内に収容される電子部品６が、第２配線導体４のうち凹部２内に位置する部分にボンディングワイヤ７等の導電性接続材を介して電気的に接続される。これにより、この電子部品６が第２絶縁基板１（１Ｂ）の第２主面に電気的に導出される。

第３配線導体５は、第２絶縁基板１（１Ｂ）の第１主面と第２主面との間を導通するための部分である。一対の絶縁基板１が、互いに凹部２同士が対向し合うように接合され、第１絶縁基板１（１Ａ）の第１配線導体３と、第２絶縁基板１（１Ｂ）の第３配線導体５とが互いに電気的に接続されて、第１配線導体３が第２絶縁基板１（１Ｂ）の第２主面に電気的に導出される。

図３に、第２絶縁基板１（１Ｂ）の平面図を示している。図３（ａ）は、図１に示す電子部品収納用パッケージにおける第２絶縁基板１（１Ｂ）の第１主面を示す平面図であり、図３（ｂ）はその第２主面を示す平面図である。図３において図１と同様の部位には同様の符号を付している。第２絶縁基板１（１Ｂ）の第２主面に、複数の第２配線導体４および複数の第３配線導体５が配列されて設けられている。第３配線導体５は第２絶縁基板１（１Ｂ）の上面から下面にかけて直線状に貫通しているが、第２配線導体４は、第２絶縁基板１（１Ｂ）の内部で横方向等に引き回されて、凹部２内の搭載部２ａから第２主面にかけて設けられている。

第２絶縁基板１（１Ｂ）の第２主面は、一対の絶縁基板１を含む電子部品収納用パッケージ全体としての、外部電気回路に対向して実装される実装面になっている。この第２絶縁基板１（１Ｂ）の第２主面に導出されている第２配線導体４および第３配線導体５が外部電気回路に接続されれば、第１〜第３配線導体３〜５と電気的に接続される電子部品６が外部電気回路に電気的に接続される。

なお、第１絶縁基板１（１Ａ）の第２主面には、第２絶縁基板１（１Ｂ）の第１主面における第３配線導体５の位置と対向する位置において、第１配線導体３が設けられている。

実施形態の一対の絶縁基板１の第１主面同士が互いに対向し合って接合されたときに、
凹部２内の気密性の確保のために、図４に示すような封止材８が設けられていてもよい。図４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図２に示す電子装置20のＡ部分の一例を拡大して示す断面図である。図４において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。

図４（ａ）の例は、第１配線導体３と第３配線導体５とがはんだ等（図示せず）によって電気的に接続されているとともに、一対の絶縁基板１の第１主面同士の間の隙間が、樹脂材料等の絶縁材料からなる封止材８（８Ａ）で充填された例である。

この場合には、例えば封止材８（８Ａ）の種類および量等の選択の自由度がより大きい。そのため、例えば、電子装置20において求められる気密封止の信頼性、生産性等に応じて封止材８（８Ａ）の設定を行なうことが容易である。

図４（ｂ）の例は、異方導電性接着剤からなる封止材８（８Ｂ）によって一対の絶縁基板１の第１主面同士の間の隙間が充填されているとともに、封止材８（Ｂ）によって第１配線導体３と第３配線導体５とが互いに電気的に接続されている例である。この場合には、一対の絶縁基板１の間の気密封止と電気的な接続とを同時に行なうことができる。そのため、電子装置20としての生産性の向上においては有利である。

一対の絶縁基板１同士が互いに接合されて、凹部２内に収容された電子部品６の作動−−停止が繰り返されたときに、一対の絶縁基板１において発生する熱応力を低減する上では、例えば本実施形態のように、一対の絶縁基板１が、互いに同じ形状および寸法を有していることが好ましい。なお、この場合、一対の絶縁基板１において、両者の凹部２も、互いに同じ深さであり、平面視において同じ形状および寸法である。

一対の絶縁基板１の形状および寸法が互いに同じであれば、互いに接合された一対の絶縁基板１における膨張−収縮の挙動がより近似するため、両者の接合面に沿って生じる応力がさらに低減される。したがって、より一層気密封止の信頼性が高い電子装置を作製することが可能な電子部品収納用パッケージを提供することができる。また、より一層気密封止の信頼性が高い電子装置を提供することができる。

このように一対の絶縁基板１の形状および寸法が互いに同じであるときに、これらの絶縁基板１が、互いに同じ材料からなることがより一層好ましい。この場合には、一対の絶縁基板１同士の熱による膨張および収縮の挙動がさらに近似し合うため、より一層熱応力が低減され、電子部品収納用パッケージに電子部品が気密封止されたときの封止の信頼性がさらに向上する。

図５は、図１および図２に示す電子部品収納用パッケージおよび電子装置の変形例を示す断面図である。図５において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。

図５の例の電子部品収納用パッケージおよび電子装置において、第１絶縁基板１（１Ａ）は、その第１主面から第２主面にかけて設けられた第４配線導体９をさらに有している。第４配線導体９は、例えば第２絶縁基板１（１Ｂ）に設けられた第３配線導体５と電気的に接続される。これにより、第１絶縁基板１（１Ａ）の第１主面から第２絶縁基板１（１Ｂ）の第２主面にかけて貫通する導電路が形成される。この場合には、例えばこのような電子装置を複数個積層したときに、この導電路を介して、上側の電子装置（図示せず）を外部電気回路に電気的に接続させることもできる。

第４配線導体９の第３配線導体５との電気的な接続は、例えば、第４配線導体９のうち
第１絶縁基板１（１Ａ）の第２主面に設けられた部分と、第３配線導体５のうち第２絶縁基板１（１Ｂ）の第１主面に設けられた部分とが互いに対向し合い、はんだ等の導電性接続材を介して互いに接合されることにより行なわれる。

図６は、図１および図２に示す電子部品収納用パッケージおよび電子装置の他の変形例を示す断面図である。図６において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。

図６の例の電子部品収納用パッケージおよび電子装置において、第２絶縁基板１（１Ｂ）は、その凹部２内の搭載部２ａから第１主面にかけて設けられた第５配線導体10をさらに有している。また、第１絶縁基板１（１Ａ）は、その第１主面から第２主面にかけて設けられた第４配線導体９を有している。

この場合、例えば、第５配線導体10のうち第２絶縁基板１（１Ｂ）の第１主面に設けられた部分が第４配線導体９と電気的に接続される。これにより、第２絶縁基板１（１Ｂ）の凹部２内に収容される電子部品６を第１絶縁基板１（１Ａ）の第１主面に電気的に導出して、この第１主面側で外部電気回路または上側に積層される他の電子装置（図示せず）に電気的に接続することもできる。この場合には、電子装置としての電気的な接続の範囲がより大きくなり、例えば、複数の電子装置が上下に配置されるようなときの配置形態の自由度等が向上する。

なお、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。 例えば、図７に示すように、一対の絶縁基板１の互いに対向し合う第１主面の一部に凹凸部分が設けられていてもよい。なお、図７は、図１および図２に示す電子部品収納用パッケージおよび電子装置の他の変形例における要部を拡大して示す断面図である。図７において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。図７の例においては、第１絶縁基板１（１Ａ）の第２主面の外周部に設けられたくぼみ部１ａと、第２絶縁基板１（１Ｂ）の第１主面の外周部に設けられた突出部１ｂとがかみ合うようになっている。この場合には、一対の絶縁基板１同士の位置合わせの容易性、および接合強度の点においてより有利になる。

くぼみ部１ａおよび突出部１ｂは、例えば絶縁基板１となるセラミックグリーンシートの表面（第１主面）の一部に、加圧または切削等の加工を施したり、セラミックペーストを塗布したりすることで、その表面に部分的に凹凸を設けることにより形成することができる。

また、くぼみ部１ａおよび突出部１ｂの角部分が円弧状に成形（面取り）されていてもよい。これにより、角部分を起点とした絶縁基板１におけるクラック等の機械的な破壊の可能性がより効果的に低減される。くぼみ部１ａおよび突出部１ｂの角部分の成形は、例えば機械的な研磨、研削または切断等の加工によって行なうことができる。

また、以上の説明では、一対の絶縁基板１の両方（第１および第２絶縁基板１Ａ、１Ｂ）が、それぞれの第１主面において凹部２を有する形態を例に挙げて説明したが、いずれか一方の絶縁基板１が凹部２を有する形態であってもよい。図８は、図１および図２の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の他の変形例を示す断面図である。図８に示す例では、第２絶縁基板１（１Ｂ）のみが凹部２を有している。図８において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。なお、以下の効果等は、第２絶縁基板１（１Ｂ）のみが凹部２を有している形態（図示せず）においても同様である。

図８の例においても、第１および第２絶縁基板１、２は、それぞれの第１主面の搭載部２ａを囲む部分同士が対向し合って互いに接合されている。この第２絶縁基板１（１Ｂ）の凹部２と第１絶縁基板１（１Ａ）との間に形成される容器内に、第１および第２絶縁基板１（１Ａ、１Ｂ）にそれぞれ搭載された二つの電子部品２が収容され、気密封止される。

このような場合には、電子部品収納用パッケージおよび電子装置としての、より一層の低背化および生産性の向上の点においてより有効である。また、従来技術における、蓋体が一つの絶縁基板の凹部を塞いで接合される電子部品収納用パッケージ（図示せず）および電子装置（図示せず）の場合に比べて、絶縁基板１内に生じる応力が低減され、気密封止の信頼性等の信頼性向上の効果を得ることができる。ただし、応力の低減による信頼性の向上の点においては、例えば図１および図２の例にように一対の絶縁基板１の両方が凹部２を有する形態の方が好ましい。

１・・・絶縁基板
１ａ・・・くぼみ部
１ｂ・・・突出部
２・・・凹部
２ａ・・・搭載部
３・・・第１配線導体
４・・・第２配線導体
５・・・第３配線導体
６・・・電子部品
７・・・ボンディングワイヤ
８・・・封止材
９・・・第４配線導体
10・・・第５配線導体
20・・・電子装置

Claims (7)

1. 第１絶縁基板および第２絶縁基板からなり、それぞれに搭載部を含む第１主面および該第１主面と反対側の第２主面を有しており、前記第１絶縁基板および前記第２絶縁基板の少なくとも一方の前記第１主面において前記搭載部を含む凹部を有する一対の絶縁基板と、前記第１絶縁基板において前記搭載部から前記第１主面の前記搭載部を平面視で囲む部分にかけて設けられた第１配線導体と、
   第２絶縁基板において前記搭載部から前記第２主面の前記搭載部を平面視で囲む部分にかけて設けられた第２配線導体と、
   前記第２絶縁基板において前記第１主面から前記第２主面にかけて設けられた第３配線導体とを備えており、前記一対の絶縁基板が、それぞれの前記第１主面の前記搭載部を平面視で囲む部分同士が対向し合うとともに、前記第１配線導体と前記第３配線導体とが互いに接続されるように接合されることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
2. 前記一対の絶縁基板が、それぞれの前記第１主面において前記搭載部を含む前記凹部を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
3. 前記一対の絶縁基板は、それぞれの外形が互いに同じ形状および寸法を有していることを特徴とする請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
4. 前記一対の絶縁基板が、互いに同じ材料からなることを特徴とする請求項３記載の電子部品収納用パッケージ。
5. 前記第１絶縁基板において前記第１主面から前記第２主面にかけて設けられた第４配線導体をさらに備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
6. 前記第２絶縁基板において前記搭載部から前記第１主面にかけて設けられた第５配線導体をさらに備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージと、
   前記一対の絶縁基板のそれぞれの前記搭載部に搭載された電子部品とを備えており、
   前記一対の絶縁基板が、それぞれの前記第１主面の前記搭載部を平面視で囲む部分同士が対向し合うとともに、前記第１配線導体と前記第３配線導体とが互いに接続されるように接合されていることを特徴とする電子装置。

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