JP2019114754A

JP2019114754A - 電子部品搭載用パッケージ、電子装置および電子モジュール

Info

Publication number: JP2019114754A
Application number: JP2017249578A
Authority: JP
Inventors: 祥哲板倉; Yoshitetsu Itakura; 明彦北川; Akihiko Kitagawa
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: JP7021937B2

Abstract

【課題】高輝度の電子部品搭載用パッケージ、電子装置および電子モジュールを提供すること。【解決手段】電子部品搭載用パッケージ１は、第１主面11ａおよび第１主面11ａに対し厚み方向に相対する第２主面11ｂを有し、第１主面11ａに開口する凹部を含む絶縁基体11と、凹部11ｃの側面に位置し、凹部11ｃの側面から突出する突出部13ａを含む金属層13とを有している。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば発光素子等の電子部品が搭載される電子部品搭載用パッケージ、電子装置および電子モジュールに関するものである。

従来、発光素子と部品を搭載するための凹部を有する発光素子収納用パッケージおよび発光装置が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。

特開2004-207672号公報

しかしながら、近年の発光装置の高輝度化が求められており、発光素子収納用パッケージにおいては光が高反射されるものが求められているが、凹部の底面に設けられた配線導体と、凹部の側面に設けられた金属層との間に露出した基体で光が反射するものを含んでしまうため、反射の効率が低下したものとなる可能性があった。

本発明の一つの態様によれば、電子部品搭載用パッケージは、第１主面および該第１主面に対し厚み方向に相対する第２主面を有し、前記第１主面に開口する凹部を含む絶縁基体と、前記凹部の側面に位置し、前記凹部の側面から突出する突出部を含む金属層とを有している。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の電子部品搭載用パッケージと、該電子部品搭載用パッケージの前記搭載部に搭載された電子部品とを有している。

本発明の他の態様によれば、電子モジュールは、接続パッドを有するモジュール用基板と、前記接続パッドにはんだを介して接続された上記構成の電子装置とを有している。

本発明の一つの態様による電子部品搭載用パッケージは、第１主面および第１主面に対し厚み方向に相対する第２主面を有し、第１主面に開口する凹部を含む絶縁基体と、凹部の側面に位置し、凹部の側面から突出する突出部を含む金属層とを有していることから、例えば凹部の底面に配線導体を設けた場合に、配線導体と金属層との間に露出した絶縁基体を、平面視において突出部で覆われ、光が突出部で反射されるものとすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージとなる。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の電子部品搭載用パッケージと、電子部品搭載用パッケージに搭載された電子部品とを有していることから、光を外部に良好に放射することができる。

本発明の他の態様による電子モジュールは、接続パッドを有するモジュール用基板と、接続パッドにはんだを介して接続された上記構成の電子装置とを有していることから、光を外部に良好に放射することができる電子モジュールとすることができる。

本発明の実施形態における電子装置を示す上面図である。図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。本発明の実施形態における電子モジュールを示す縦断面図である。図２、３のＢ部における要部拡大縦断面図である。本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す要部拡大縦断面図である。本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す要部拡大縦断面図である。本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す要部拡大縦断面図である。本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す要部拡大縦断面図である。本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す要部拡大縦断面図である。本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す要部拡大縦断面図である。

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）
本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１〜図１０を参照して本発明の実施形態における電子装置について説明する。本実施形態における電子装置は、電子部品搭載用パッケージ１と、電子部品２とを含んでいる。電子装置は、図３に示すように、例えば電子モジュールを構成するモジュール用基板４上にはんだ５を用いて接続される。

本実施形態の電子部品搭載用パッケージ１は、例えば絶縁基体11と、凹部11ｃの側面に位置する金属層13とを有している。上述の例においては絶縁基体11に凹部11ｃが設けられた構成としている。

絶縁基体11には、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体等のセラミックスを用いることができる。

また、絶縁基体11が樹脂材料を用いて作製される場合は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、または四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等を用いることができる。

絶縁基体11が、例えば窒化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、主成分として窒化アルミニウムと、焼結助剤としてイットリア、エルビア等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層して絶縁基体11用の生積層体を形成し、高温（約1800℃）で焼成することによって製作される。なお、主成分の窒化アルミニウムとは、絶縁基体11全体の質量を100質量％とした際に、
絶縁基体11中に窒化アルミニウムの質量が80質量％以上含むことをいう。絶縁基体11中の窒化アルミニウムは95質量％以上含有されていてもよい。窒化アルミニウムが95質量％以
上含まれていると、絶縁基体11の熱伝導率を150Ｗ／ｍＫ以上ものとしやすく、熱放散性
に優れた電子部品搭載用パッケージ１とすることができる。

凹部11ｃは、発光素子等の電子部品２を収納して底面に搭載するためのものであり、絶縁基体11の第１主面に設けられている。凹部11ｃは、図１に示された例では、平面視にて方形状である。

このような凹部11ｃは、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートにレーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって、凹部11ｃの側面（側壁）となる貫通孔を複数のセラミックグリーンシートに形成し、これらのセラミックグリーンシートを、貫通孔を形成していないセラミックグリーンシートに積層することで形成できる。また、絶縁基体11の厚みが薄い場合には、凹部11ｃとなる貫通孔は、セラミックグリーンシートを積層した後、レーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって形成すると精度よく加工できるので好ましい。

また、図１〜３に示される例のように、凹部11ｃの側面は開口側に傾斜していると、例えば電子部品２が発光素子の場合に、発光素子から横方向に放射された光を側壁で上方へ良好に反射させて、電子装置の輝度を高めることができる。なお、凹部11ｃの側壁と凹部11ｃの底面（第１主面11ａ）とのなす角度θ１は鈍角であって、特に110度〜145度とするとよい。角度θ１をこのような範囲とすると、貫通孔の内側の傾斜を打ち抜き加工で安定かつ効率よく形成することが容易であり、この電子部品搭載用パッケージ１を用いた電子装置を小型化しやすい。

このような角度θ１となる凹部11ｃの側壁は、パンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを大きく設定した打ち抜き金型を用いてセラミックグリーンシートを打ち抜くことによって形成される。すなわち、打ち抜き金型のパンチの径に対してダイスの穴の径のクリアランスを大きく設定しておくことで、セラミックグリーンシートを主面側から他方主面側に向けて打ち抜く際にグリーンシートがパンチとの接触面の縁からダイスの穴との接触面の縁に向けて剪断されて、貫通孔の径が主面側から他方主面側に広がるように形成される。このとき、セラミックグリーンシートの厚み等に応じてパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを設定することで、セラミックグリーンシートに形成される貫通孔の内側面の角度を調節できる。

また、パンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスが小さい打ち抜き金型による加工によって角度θが約90度の貫通孔を形成した後に、貫通孔の内側面に円錐台形状または角錐台形状の型を押し当てることでも、上述のような一方の主面側から他方の主面側に広がる角度θ１を有する貫通孔を形成してもよい。

配線導体12は、電子部品搭載用パッケージ１に搭載され電子部品２とモジュール用基板４とを電気的に接続するためのものであり、絶縁基体11の表面および内部に設けられている。配線導体12の一端部は、例えば、凹部11ｃの底面に導出しており、配線導体12の他端部は、絶縁基体11の下面に導出している。配線導体12は、電子部品搭載用パッケージ１に搭載された電子部品２と外部の回路基板とを電気的に接続するためのものである。配線導体12は、絶縁基体11の表面または内部に設けられた配線導体と、絶縁基体11を構成する絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体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12は、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）等の金属材料を用いることができる。例えば、絶縁基体11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、Ｗ，ＭｏまたはＭｎ等の高融点金属粉末に適
当な有機バインダーおよび溶媒等を添加混合して得た配線導体12用の導体ペーストを、絶縁基体11となるセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法によって所定のパターンに印刷塗布して、絶縁基体11となるセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基体11の所定位置に被着形成される。配線導体12が貫通導体である場合は、金型やパンチングによる打ち抜き加工やレーザー加工によってグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に印刷法によって配線導体12用の導体ペーストを充填しておくことによって形成される。

配線導体12の露出する表面には、さらに電解めっき法または無電解めっき法によってめっき層が被着されている。めっき層は、ニッケル，銅，金または銀等の耐食性や接続部材との接続性に優れる金属から成るものであり、例えば、厚さ0.5〜５μｍ程度のニッケル
めっき層と0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着される。これによって、配線導体12が腐食することを効果的に抑制できるとともに、配線導体12と電子部品２との接続部材
３による接合や配線導体12とボンディングワイヤ等の接続部材との接合や、配線導体12と外部のモジュール用基板４の配線との接合を強固にできる。

また、配線導体12の絶縁基体11から露出した表面に、１〜10μｍ程度の銀めっき層が被着されていてもよい。配線導体12の最表面に銀めっき層を被着しておくと、例えば発光素子から配線導体12側に放出された光を良好に反射できる電子装置とすることができる。

また、上記以外の金属からなるめっき層、例えば、パラジウムめっき層等を介在させていても構わない。

また、配線導体12の最表面には銀めっき層を被着させ、他の配線導体12の最表面には金めっき層を被着させることが好ましい。金めっき層は、銀めっき層と比較して、接続部材、外部回路基板の配線との接合性に優れており、銀めっき層は、金めっき層と比較して光に対する反射率が高いためである。また、配線導体12の最表面を銀と金との合金めっき層として、例えば、銀と金との全率固溶の合金めっき層としてもよい。

金属層13は、配線導体12と接触しないように離れて設けられており、凹部11ｃの４つの側面に位置するように設けられている。ここで、金属層13が配線導体12から離れているとは、配線導体12と金属層13とが互いに電気的に独立していることを示している。例えば、金属層13は、例えば、凹部11ｃの底面から0.05ｍｍ〜0.2ｍｍ程度の間隙を設けて、凹部11ｃの側面の途中から設けられる。金属層13の凹部11ｃの底面側における端部は、凹部11
ｃの底面に電子部品２を搭載した際、例えば発光素子の発光面よりも凹部11ｃの底面側に位置しておいてもよい。

金属層13は、アルミニウム、銀等の絶縁基体11よりも例えば発光素子の発光する光に対する反射率に優れた金属が用いられる。金属層13は、配線導体12または配線導体12の露出された表面に被着されためっき層よりも反射率に優れた金属が用いられていてもよい。例えば、配線導体12がＷを主成分とし、配線導体12の露出された表面に被着された最表面のめっき層が金からなる場合、反射率に優れたアルミニウム等からなる金属層13が好適に選択される。金属層13は、例えば、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術を採用することにより、凹部11ｃの側面に設けられる。また、絶縁基体11と金属層13との密着性を高めるために、絶縁基体11と金属層13との間に密着層を設けていても構わない。

金属層13は、凹部11ｃの側面から突出する突出部13ａを含んでいる。このような構成とすることによって、例えば凹部11ｃの底面に配線導体12を設けた場合に、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、平面視において突出部13ａで覆われ、光が突出部
13ａで反射されるものとすることができ、光が良好に反射される発電子部品搭載用パッケージ１となる。なお、電子部品２が波長の短い光線、例えば紫外線を発光する発光素子の場合は、絶縁基体11で反射すると光の反射率が低くなるものとなってしまうため、上述の構成を有していると光がより良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

このような金属層13は、例えば、以下の製造方法により製作できる。

凹部11ｃの側面に金属層13を形成する。ここで、凹部11ｃの底面および配線導体12の表面をレジスト等により被覆しておき、突出部13ａを有するようにして被覆したレジスト等を取り除くことで、金属層13が凹部11ｃの底面および配線導体12の表面に被着されないようにしておくことができ、金属層13が配線導体12から離れて形成することができる。

なお、絶縁基体11に金属層13を形成する前に、配線導体12の露出する表面に、上述のめっき層が予め被着された状態に形成しておくことが好ましい。これにより、発光素子搭載用基板１の製作時に、めっき液等により金属層13の表面が変質されるのを抑制することができる。

また、電子部品搭載用パッケージ１が小型な場合に、取り扱いを容易とし、多数のパッケージを効率よく製造するために、複数の絶縁基体11となる領域112が縦横に配列した多
数個取り用の基板を用いて製作することもできる。この場合、それぞれの絶縁基体11となる領域の外縁に沿ってＶ字状の溝を形成しておき、複数の絶縁基体11となる領域に同時に金属層13を形成することにより、凹部11ｃの側面に金属層13を有する電子部品搭載用パッケージ１を効率よく形成することができる。

また、突出部13ａは、平面視で配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11と、配線導体12との境界を跨ぐように設けられている。このような構成とすることによって、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、平面視において確実に突出部13ａで覆うものとなり、光が突出部13ａで反射されるものとすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

また、突出部13ａは、平面視で配線導体12の金属層13側の端部を覆うように設けられている。このような構成とすることによって、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、平面視においてより確実に突出部13ａで覆うものとなり、光が突出部13ａで反射されるものとすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

また、図５、７に示される例のように、凹部11ｃの側面が段部11ｅを含み、金属層13が段部11ｅの第１主面11ａ側に位置しており、突出部13ａが段部11ｅから突出していると、段部11ｅが突出部13ａを保持して、電子部品搭載用パッケージ１に応力が加わった場合に、突出部13ａが変形しにくいものとなり、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、平面視においてより確実に突出部13ａで覆うものとなり、光が突出部13ａで反射されるものとすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

また、図１〜５に示される例のように、突出部13ａは絶縁基体11の厚み方向に垂直に交わる方向に突出していると、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、平面視において効果的に突出部13ａで覆うものとなり、光が突出部13ａで絶縁基体11の第１主面11ａの方向に反射されやすくすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

また、図６〜１０に示される例のように、突出部13ａは第２主面11ｂ側に突出していると、仮に光が水平方向から配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11に入射しようとしても、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、突出部13ａで覆いやすいものとなり、光が突出部13ａで反射されやすくすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

また、図８に示される例のように、突出部13ａの端部は、第１主面11ａ側に突出していると、金属層13で反射された光が発光素子側に入射するのを抑制して反射されやすくすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

また、図９に示される例のように、突出部13ａが曲部13ｂを含んでいると、光が突出部13ａで特定の方向に偏って反射されにくくすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。また、曲部13ｂが第２主面11ｂ側に曲がっていると、光が突出部13ａで均等に反射されやすくすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

また、図８、１０に示される例のように、突出部13ａが屈曲部13ｃを含んでいると、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、より効果的に突出部13ａで覆うものとなり、光が突出部13ａで絶縁基体11の第１主面11ａの方向に反射されやすくすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。また、図１０に示される例のように、突出部13ａが第２主面11ｂ側に屈曲する屈曲部13ｃを有していると、例えば配線導体12で反射された光が、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11に入射しようとしても、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11をより効果的に突出部13ａで覆いやすいものとなり、光が突出部13ａで反射されやすくすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッケージ１となる。

電子部品搭載用パッケージ１は、搭載部11ｄに発光素子等の電子部品２が搭載されることによって電子装置が作製される。電子部品搭載用パッケージ１に搭載される電子部品２がフリップチップ型である場合には、はんだバンプまたは金バンプ等の接続部材３を介して、電子部品２の電極と配線導体12とが電気的および機械的に接続されることによって電子部品搭載用パッケージ１に搭載される。電子部品２がワイヤボンディング型である場合には、電子部品２は、半田等の接合材によって配線導体12上に固定された後、ボンディングワイヤ等の接続部材を介して電子部品２の電極と配線導体12とが電気的に接続されることによって電子部品搭載用パッケージ１に搭載される。

電子部品２は、ＩＣチップまたはＬＳＩチップ等の半導体素子，可視光、赤外線、紫外線を発光する各種発光ダイオード（Light Emitting Diode）等の発光素子，水晶振動子または圧電振動子等の圧電素子および各種センサ等である。なお、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、セラミックス等からなる蓋体等により封止される。

電子装置は、モジュール用基板４の接続パッド41にはんだ５を介して接続されて、電子モジュールとなる。

本実施形態の電子部品搭載用パッケージ１は、第１主面11ａおよび第１主面11ａに対し厚み方向に相対する第２主面11ｂを有し、第１主面11ａに開口する凹部を含む絶縁基体11と、凹部11ｃの側面に位置し、凹部11ｃの側面から突出する突出部13ａを含む金属層13とを有していることから、例えば凹部11ｃの底面に配線導体12を設けた場合に、配線導体12と金属層13との間に露出した絶縁基体11を、平面視において突出部13ａで覆われ、光が突出部13ａで反射されるものとすることができ、光が良好に反射される電子部品搭載用パッ
ケージ１となる。

本実施形態の電子装置は、上記構成の電子部品搭載用パッケージ１と、電子部品搭載用パッケージ１に搭載された電子部品２とを有していることから、光を外部に良好に放射することができる。

本実施形態の電子モジュールは、モジュール用基板４と、モジュール用基板４に接続された上記構成の電子装置とを有していることから、光を外部に良好に放射することができる電子モジュールとすることができる。

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、絶縁基体11、凹部11ｃは、平面視で方形状となっているが、円形状であってもよい。また、電子部品搭載用パッケージ１には、複数の電子部品２を搭載してもよいし、必要に応じて、抵抗素子または容量素子等の小型の電子部品を搭載してもよい。

１・・・・電子部品搭載用パッケージ
11・・・・絶縁基体
11ａ・・・第１主面
11ｂ・・・第２主面
11ｃ・・・凹部
11ｄ・・・搭載部
11ｅ・・・段部
12・・・・配線導体
13・・・・金属層
13ａ・・・突出部
13ｂ・・・曲部
13ｃ・・・屈曲部
２・・・・電子部品
３・・・・接続部材
４・・・・モジュール用基板
41・・・・接続パッド
５・・・・はんだ

Claims

第１主面および該第１主面に対し厚み方向に相対する第２主面を有し、前記第１主面に開口する凹部を含む絶縁基体と、
前記凹部の側面に位置し、前記凹部の側面から突出する突出部を含む金属層とを有していることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。
前記凹部の側面が段部を含み、前記金属層が段部の前記第１主面側に位置しており、
前記突出部が前記段部から突出していることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載用パッケージ。
前記突出部は前記絶縁基体の厚み方向に垂直に交わる方向に突出していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品搭載用パッケージ。
前記突出部は前記第２主面側に突出していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品搭載用パッケージ。
前記突出部の端部は、前記第１主面側に突出していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子部品搭載用パッケージ。
前記突出部が曲部を含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子部品搭載用パッケージ。
前記突出部が屈曲部を含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子部品搭載用パッケージ。
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電子部品搭載用パッケージと、
該電子部品搭載用パッケージ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。
接続パッドを有するモジュール用基板と、
前記接続パッドにはんだを介して接続された請求項８に記載の電子装置とを有することを特徴とする電子モジュール。