JP2016207886A

JP2016207886A - パッケージおよび電子装置

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Publication number: JP2016207886A
Application number: JP2015089444A
Authority: JP
Inventors: 啓太桑原; Keita Kuwabara
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: JP6408423B2

Abstract

【課題】圧力を印加して絶縁層同士を積層する際に、基部と枠部との間または枠部の内部に設けられた薄層に接して配置されている配線導体が断線あるいは抵抗異常となる可能性を低減することができる、パッケージおよび電子装置を提供すること。【解決手段】パッケージ１は、基部111と、基部111の主面に設けられ、開口を有した複数の絶縁層11ａから成る枠部112と、基部111と枠部112との間または枠部112の内部に、絶縁層11ａより厚みの薄い薄層113とを有する絶縁基体11を含み、絶縁基体11における薄層113の外側に、凹んだ凹み部113ａが設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、パッケージおよび電子装置に関するものである。

従来、パッケージは、基部と開口を有した複数の絶縁層からなる枠部とを有するセラミックスからなる絶縁基体を含んでおり、絶縁基体の表面および内部に配線導体を有している。このようなパッケージには、基部と枠部との間、または枠部の内部に、絶縁層より厚みの薄い薄層とが設けられることがある。

特開2006-019643号公報

しかしながら、パッケージの薄型化に伴い、薄層上の枠部の絶縁層の厚みが薄くなってきており、圧力を印加して基部あるいは枠部となる絶縁層同士を積層する際に、絶縁基体の内部にて薄層または配線導体が平面透視にて重なって配置されていると、厚みの薄い絶縁層にて圧力を十分に吸収しにくくなってきている。特に、複数の絶縁層からなる枠部の開口が異なり、薄層の端部が平面視において枠部の内壁近傍に配置されていると、薄層の端部近傍に応力が集中し、配線導体が断線あるいは抵抗異常となることが懸念される。

本発明の一つの態様によれば、パッケージは、基部と、該基部の主面に設けられ、開口を有した複数の絶縁層から成る枠部と、前記基部と前記枠部との間または前記枠部の内部に、前記絶縁層より厚みの薄い薄層とを有する絶縁基体を含み、該絶縁基体における前記薄層の外側に、凹んだ凹み部が設けられている。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成のパッケージと、該パッケージに前記枠部の前記開口と重なるように搭載された電子部品とを有している。

本発明の一つの態様によるパッケージは、基部と、該基部の主面に設けられ、開口を有した複数の絶縁層から成る枠部と、基部と枠部との間または枠部の内部に、絶縁層より厚みの薄い薄層とを有する絶縁基体を含み、絶縁基体における薄層の外側に、凹んだ凹み部が設けられている。この構成により、圧力を印加して絶縁層同士を積層する際に、薄層の端部にかかる応力を分散することにより、薄層に接して配置されている配線導体が断線あるいは抵抗異常となる可能性を低減することができる。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成のパッケージと、パッケージに枠部の開口と重なるように搭載された電子部品とを有していることによって、電気特性に優れた電子装置とすることができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態における電子装置を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における縦断面図である。（ａ）は、図１（ａ）に示されたパッケージの基部の上面を示す内部上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部における要部拡大上面図である。第１の実施形態の他の例における要部拡大上面図である。第１の実施形態の他の例における要部拡大上面図である。（ａ）は、本発明の第１の実施形態の他の例における電子装置を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における縦断面図である。（ａ）は、本発明の第２の実施形態における電子装置を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における縦断面図である。（ａ）は、図６（ａ）に示されたパッケージの基部の上面を示す内部上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部における要部拡大上面図である。

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における発光装置は、図１に示された例のように、パッケージ１と、パッケージ１の上面に設けられた電子部品２とを含んでいる。このような電子装置は、例えば、電子モジュールを構成する外部回路基板上の接続パッドに接合材を用いて接続される。

パッケージ１は、図１および図２に示された例のように、基部111と、基部111の主面に設けられ、開口を有した複数の絶縁層11ａから成る枠部112と、基部111と枠部112との間
または枠部112の内部に、絶縁層11ａより厚みの薄い薄層113とを有する絶縁基体11を含んでおり、基部111と枠部112とにより、電子部品２が収納されるキャビティ12が形成されている。絶縁基体11における薄層113の外側に、凹んだ凹み部113ａが設けられている。絶縁基体11の表面および内部には、配線導体13が設けられている。なお、図１および図２において、電子装置は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられており、以下便宜的に「上方向」とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際にパッケージ１等が使用される際の上下を限定するものではない。

絶縁基体11は、平面視において矩形の板状の形状を有している。絶縁基体11は、基部111と枠部112とを有し、主面に基部111と枠部112とからなるキャビティ12を有している。絶縁基体11は、複数の絶縁層11ａからなり、図１および図２に示す例において、枠部112は
、第１絶縁層112ａと第２絶縁層112ｂとを有している。絶縁基体11は、電子部品２を支持するための支持体として機能し、例えば、キャビティ12の底面（基部111の上面）に電子
部品２が低融点ろう材または樹脂、ガラス等の接合材を介して接着され固定される。

絶縁基体11の材料は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁性セラミックスである。

絶縁基体11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、まず、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），シリカ（ＳｉＯ_２），カルシア（ＣａＯ）およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒を添加混合して泥漿物を作製する。これを従来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を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを作製する。次に、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜きまたはレーザー加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層して加圧することによりセラミック生積層体を形成し、高温（約1500〜1800℃）で焼成することによって絶縁基体11が製作される。なお、枠部112は、上述の打ち抜きまたはレーザー加工時に、絶
縁基体11（絶縁層11ａ）用のセラミックグリーンシートのいくつかに、枠部112の開口と
なる孔を金型、パンチングによる打ち抜きまたはレーザー加工等により形成しておけばよ
い。

薄層113は、絶縁基体11の内部、すなわち、基部111と枠部112との間、あるいは枠部112の内部である絶縁層11ａ間に設けられている。薄層113は、図１に示される例において、
枠部112を構成する第１絶縁層112ａの主面（図１では下面）に設けられている。また、平面透視において、絶縁基体11における薄層113の外側に、凹んだ凹み部113ａが設けられている。薄層113は、図１および図２に示される例において、基部111と枠部112との間に設
けられており、一端がキャビティ12の底面に延出している。また、薄層113は、図２に示
される例において、平面透視で、キャビティ12の開口に沿った帯状に設けられている。

薄層113の材料は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素
質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁性セラミックスからなり、絶縁基体11（絶縁層11ａ）用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等の印刷手段により、薄層113用のセラミックペーストを印刷
塗布し、そのセラミックペーストを絶縁基体11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって所定の領域に形成される。なお、薄層113用のセラミックペーストは
、枠部112を構成する第１絶縁層112ａ用のセラミックグリーンシートに印刷塗布しても良いし、第１絶縁層112ａの主面と接する他の絶縁層11ａ用のセラミックグリーンシートに
印刷塗布しても構わない。

薄層113用のセラミックペーストは、主成分のセラミック粉末に有機バインダー、有機
溶剤、必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで製作される。

なお、薄層113は、絶縁基体11とともに同時に焼成して形成されるため、絶縁基体11と
実質的に同一成分からなることが好ましい。すなわち、絶縁基体11が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、薄層113は、酸化アルミニウム質焼結体からなり、絶縁基体11が
窒化アルミニウム質焼結体からなる場合は、薄層113は窒化アルミニウム質焼結体からな
ることが好ましい。

配線導体13は、パッケージ１に搭載された電子部品２と外部回路基板とを電気的に接続するため、およびパッケージ１と電子部品２とを接合するため、パッケージ１と外部回路基板とを接合するためのものである。配線導体13は、絶縁基体11の表面または内部に設けられ、絶縁基体11の各絶縁層11ａの上面または下面に設けられる配線層と、絶縁基体11を貫通して上下に位置する配線層同士を電気的に接続する貫通導体とを含んでいる。

配線導体13の材料は、例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等を主成分とする金属粉末メタライズである。配線導体13は、例えば絶縁基体11用のセラミックグリーンシートに配線導体13用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって印刷塗布し、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。また、貫通導体は、例えば絶縁基体11用のセラミックグリーンシートに金型またはパンチングによる打ち抜き加工またはレーザー加工等の加工方法によって貫通導体用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用のメタライズペーストを上記印刷手段によって充填しておき、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。メタライズペーストは、上述の金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、絶縁基体11との接合強度を高めるために、ガラス粉末、セラミック粉末を含んでいても構わない。

第１の実施形態において、薄層113と配線導体13とは、図１および図２に示される例の
ように、絶縁基体11内（絶縁層11ａ間）にて上下に接して配置されている。また、薄層113は、枠部112を構成する第１絶縁層112ａの主面に設けられている。ここで、絶縁基体11
の厚み方向（図１ではｚ方向）における絶縁層11ａの厚みは、0.015〜0.5ｍｍ程度、第１絶縁層112ａの厚みは、0.05〜0.15ｍｍ程度、薄層113の厚みは、0.01〜0.03ｍｍ程度、薄層113と接する配線導体13の厚みは、0.01〜0.03ｍｍ程度である。また、凹み部113ａの大きさは、幅（Ｗ）および長さ（Ｌ）ともに、0.01〜0.5ｍｍ程度である。また、薄層113は、平面透視において、端部が枠部112の第２絶縁層112ｂの端部に重なり、また跨るように設けられている。

配線導体13の絶縁基体11から露出した表面には、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属めっき層が被着される。配線導体13が腐食することを低減できるとともに、電子部品２の電極またはボンディングワイヤ等の接続部材３と配線導体13との接合または、外部回路基板と配線導体13との接合を強固にできる。例えば、配線導体13の絶縁基体11から露出した表面には、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層
とが順次被着される。

また、めっき層は、ニッケルめっき層／金めっき層に限られるものではなく、例えば、ニッケルめっき層／パラジウムめっき層／金めっき層等を含むその他のめっき層であっても構わない。

パッケージ１のキャビティ12内に電子部品２が搭載されることによって電子装置を作製できる。パッケージ１に搭載される電子部品２は、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体素子，発光素子，水晶振動子や圧電振動子等の圧電素子および各種センサ等である。例えば、電子部品２がワイヤボンディング型の半導体素子である場合には、半導体素子は、ガラス、樹脂、ろう材等の接合部材によって、キャビティ12底面に固定した後、ボンディングワイヤ等の接続部材３を介して半導体素子の電極と配線導体13を電気的に接続されることによって、パッケージ１に搭載される。また、例えば、電子部品２がフリップチップ型の半導体素子である場合には、半導体素子は、はんだバンプや金バンプまたは導電性樹脂（異方性導電樹脂等）等の接続部材３を介して、半導体素子の電極と配線導体13とが電気的および機械的に接続されることによってパッケージ１に搭載される。また、パッケージ１には、複数の電子部品２を搭載しても良いし、必要に応じて、抵抗素子や容量素子、ツェナーダイオード等の他の電子部品を搭載しても良い。また、電子部品２は必要に応じて、樹脂やガラス等からなる封止材、樹脂やガラス、セラミックス、金属等からなる蓋体等により封止される。

本実施形態の電子装置が、外部回路基板の接続パッドに半田等の接合材を介して接続されて、電子モジュールとなる。

本実施形態のパッケージ１によれば、絶縁基体11における薄層113の外側に、凹んだ凹
み部113ａが設けられている。圧力を印加して絶縁層11ａ同士を積層する際に、薄層113の端部にかかる応力を分散することにより、薄層113に接して配置されている配線導体13が
断線あるいは抵抗異常となる可能性を低減することができる。

凹み部113ａは、図２に示された例のように、枠部112の第２絶縁層112ｂの内壁は凹み
部113ａと重なるように位置している。図２に示す例において、枠部112の内壁と重なる領域を破線にて示している。ここで、凹み部113ａは、薄層113の長さ方向（図２ではｙ方向）において、複数の凹み部113ａの合計長さが枠部112の第２絶縁層112ｂの内壁と重なる
領域における薄層113の長さＬ１の10％〜80％程度の長さに設けられている。

凹み部113ａは、図２に示された例のように、平面透視において、外縁を曲線状として
いると、薄層113の端部にかかる応力をより良好に分散することにより、薄層113に接して配置されている配線導体13が断線または抵抗異常となる可能性を効果的に低減することができる。

凹み部113ａは、図３に示された例のように、平面透視において、外縁が波線状である
と、薄層113の端部にかかる応力をより良好に分散することにより、薄層113に接して配置されている配線導体13が断線または抵抗異常となる可能性を効果的に低減することができる。

凹み部113ａは、図４に示された例のように、配線導体13の貫通導体の近傍に設けてお
くと、配線導体13の貫通導体の近傍における絶縁層11ａ同士の密着性を良好なものとすることができる。なお、ここで配線導体13の貫通導体とは、薄層113を挟んで対向する絶縁
層11ａのいずれに設けられるものであっても構わない。

第１の実施形態におけるパッケージ１において、薄層113は、例えば、基部111の上面に設けられ、かつキャビティ12の底面に露出した配線導体13と重なるように設けておくことで、キャビティ12の開口縁における基部111と枠部112との密着性を高めることができる。なお、図５に示された例のように、薄層113が枠部112の内部に設けられる場合には、キャビティ12の開口縁における複数の絶縁層11ａ間の密着性を高めることができる。なお、基部111と枠部112との間および枠部112の内部の両方に設けられていても構わない。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成のパッケージ１と、パッケージ１に枠部112の開口と重なるように搭載された電子部品２とを有していることによって、電気特性
に優れた電子装置とすることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による電子装置について、図６および図７を参照しつつ説明する。

本発明の第２の実施形態における電子装置において、上記した実施形態の電子装置と異なる点は、図６および図７に示された例のように、枠部112の内部に設けられており、薄
層113の両端部が、絶縁基体11の内部に埋設している点である。

本発明の第２の実施形態のパッケージ１によれば、第１の実施形態と同様に、絶縁基体11における薄層113の外側に、凹んだ凹み部113ａが設けられていることにより、圧力を印加して絶縁層11ａ同士を積層する際に、薄層113の端部にかかる応力を分散することによ
り、薄層113に接して配置されている配線導体13が断線あるいは抵抗異常となる可能性を
低減することができる。

第２の実施形態におけるパッケージ１において、薄層113は、例えば、第１絶縁層112ａの主面（図６では下面）に配線導体13と接して設けられており、かつ、第１絶縁層112ａ
の他の主面（図６では上面）に設けられ、キャビティ12の内面に露出した配線導体13と重なるように設けておくことで、配線導体13の表面の平坦性を高め、配線導体13とボンディングワイヤ等の接続部材３との接続信頼性を高めることができる。

また、薄層113は、図７に示される例において、平面透視で、第１の実施形態と同様に
、キャビティ12の開口に沿った帯状に設けられている。

第２の実施形態のパッケージ１は、上述の第１の実施形態のパッケージ１と同様の製造方法を用いて製作することができる。また、上述の第１の実施形態のパッケージ１におけ
る薄層113の形状を適用することもできる。

本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、配線導体13は、絶縁基体11の基部111の下面に設けられているが、絶縁基体11
の基部1111の側面と下面との間に穴が設けられており、穴の内面に配線導体13が延出された、いわゆるキャスタレーション導体を有していてもよい。

また、第１絶縁層112ａは、複数の絶縁層11ａが積層されてなるものであっても構わな
い。

１・・・・パッケージ
11・・・・絶縁基体
11ａ・・・絶縁層
111・・・・基部
112・・・・枠部
112ａ・・・第１絶縁層
112ｂ・・・第２絶縁層
113・・・・薄層
113ａ・・・凹み部
12・・・・キャビティ
13・・・・配線導体
２・・・・電子部品
３・・・・接続部材

Claims

基部と、
該基部の主面に設けられ、開口を有した複数の絶縁層から成る枠部と、
前記基部と前記枠部との間または前記枠部の内部に、前記絶縁層より厚みの薄い薄層とを有する絶縁基体を含み、
該絶縁基体における前記薄層の外側に、凹んだ凹み部が設けられていることを特徴とするパッケージ。
前記薄層は、前記複数の絶縁層のうち第１絶縁層の主面に設けられ、
該第１絶縁層の他の主面側に、前記第１絶縁層の開口より大きい開口を有する第２絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
平面透視において、前記第２絶縁層の内壁は前記凹み部と重なるように位置していることを特徴とする請求項２に記載のパッケージ。
請求項１に記載のパッケージと、
該パッケージに前記枠部の前記開口と重なるように搭載された電子部品とを有していることを特徴とする電子装置。