JP2023109664A - パッケージ構造 - Google Patents
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Abstract
【目的】接合力を高め、破損確率を下げることのできるパッケージ構造を提供する。【解決手段】パッケージ構造は、ベースと、チップと、シールリングと、上蓋と、補強部とを含む。チップは、ベース上に設置され、ベースに電気接続される。シールリングは、ベース上に設置される。上蓋は、シールリング上に設置され、且つチップを覆う。補強部は、ベースまたは上蓋に設置される。シールリングは、パッケージ構造に密閉空洞を形成し、且つシールリングは、チップと補強部を取り囲む。【選択図】図１Ａ
Description
本発明は、補強部を有するパッケージ構造に関するものである。
現在のパッケージ構造は、通常、ベース（base）と上蓋（lid）の間を接合材（例えば、金属材料またはガラスフリット（glass frit））で平面対平面の方法により接合するが、この接合方法は、表面の接合力が弱いという問題を有するため、応力が発生した時にベースと上蓋が分離しやすく、パッケージ構造の破損確率が高くなる。
応力が発生した時にベースと上蓋が分離しやすく、パッケージ構造の破損確率が高くなる。
本発明は、接合力を高め、破損確率を下げることのできるパッケージ構造を提供する。
本発明のパッケージ構造は、ベースと、チップと、シールリングと、上蓋と、補強部とを含む。チップは、ベース上に設置され、ベースに電気接続される。シールリングは、ベース上に設置される。上蓋は、シールリング上に設置され、且つチップを覆う。補強部は、ベースまたは上蓋に設置される。シールリングは、パッケージ構造に密閉空洞を形成し、且つシールリングは、チップと補強部を取り囲む。
本発明の１つの実施形態において、前記ベースは、凹部および凹部を取り囲むフレームを有する。チップは、凹部内にあり、且つシールリングは、フレーム上に設置される。
本発明の１つの実施形態において、前記補強部の高さとシールリングの高さの比率は、１／４～１／３の間である。
本発明の１つの実施形態において、前記補強部の幅とシールリングの幅の比率は、１／２～１／３の間である。
本発明の１つの実施形態において、前記シールリングは、上蓋の一部の側壁を覆う。
本発明の１つの実施形態において、前記補強部は、上蓋またはベース上に凸設される。
本発明の１つの実施形態において、前記補強部は、上蓋またはベース内に嵌設される。
本発明の１つの実施形態において、上から見ると、前記補強部は、シールリングに対応する閉鎖型環状輪郭である。
本発明の１つの実施形態において、上から見ると、前記補強部は、複数のセグメントの輪郭により構成され、且つ隣接する輪郭の間には間隙があり、一部のシールリングが間隙内に配置される。
本発明の１つの実施形態において、前記補強部とシールリング、上蓋、またはベースのうちの任意の１つは、一体成型構造である。
以上のように、本発明は、補強部の設計により、ベースと上蓋の接合面の接合表面積および表面接合強度を増やし、構造全体が応力に抵抗する能力を上げることができるため、応力が発生した時にベースと上蓋が分離しにくく、パッケージ構造の破損確率を下げることができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
以下、図面を参照しながら、本発明の例示的実施形態を全面的に説明するが、本発明は、多くの異なる方法により実施することができるため、本文中で説明した実施形態のみに限定されるべきではない。図面において、明確に示すため、各領域、部位、および層の大きさおよび厚さは、実際の比例に基づいて製図したものではない。理解しやすいよう、下記の説明において、同じ素子には同じ符号を用いて説明する。
本明細書で用いる方向を表す用語（例えば、上、下、右、左、前、後、上部、下部）は、単に描かれた図面に関してのみ使用され、絶対的な向きを暗示する意図はない。
他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての技術用語（技術および科学用語を含む）は、本発明が属する分野の当業者によって共通に理解されるものと同じ意味を有する。
図１Ａ、図２Ａ、図３、図４、図５、図６は、本発明のいくつかの実施形態のパッケージ構造の断面概略図である。図１Ｂ、図１Ｃは、図１Ａのいくつかの実施形態の上面概略図である。図２Ｂ、図２Ｃは、図２Ａのいくつかの実施形態の上面概略図である。説明すべきこととして、明確に説明するため、図２Ｂと図２Ｃは、上蓋、接着剤、およびチップを省略している。
図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃを参照すると、本実施形態のパッケージ構造１００は、ベース１１０と、チップ１２０と、シールリング１３０と、上蓋１４０と、補強部１５０とを含み、チップ１２０は、ベース１１０上に設置されるとともに、ベース１１０に電気接続され、シールリング１３０は、ベース１１０上に設置され、上蓋１４０は、シールリング１３０上に設置され、且つチップ１２０を覆う。本実施形態において、補強部１５０は、上蓋１４０に設置され、シールリング１３０は、パッケージ構造１００に密閉空洞Ｃを形成し、且つシールリング１３０は、チップ１２０と補強部１５０を取り囲む。そのため、本実施形態は、補強部１５０の設計により、ベース１１０と上蓋１４０の接合面の接合表面積および表面接合強度を増やし、構造全体が応力に抵抗する能力を上げることができるため、応力が発生した時にベース１１０と上蓋１４０が分離しにくく、パッケージ構造１００の破損確率を下げることができる。さらに説明すると、同じ条件で、補強部を有するパッケージ構造と補強部を有さないパッケージ構造に対して試験を行い、１００Ｐａの外力を印加して同じ位置の応力を比較した時、最大応力の位置を見ると、接合界面に生じた応力（剪断力）は、６１Ｐａから４４Ｐａに下がったため、本実施形態は、補強部１５０の設計によりパッケージ構造１００が応力に抵抗する能力を有効に上げることができることを証明している。説明すべきこととして、別の実施形態において、補強部をベースに設置する態様についてさらに説明する。
本実施形態において、補強部１５０は、上蓋１４０上に凸設され、且つ補強部１５０は、バンプ形式で設置されるため、補強部１５０は、パッケージ構造１００の辺縁からの応力をさらに阻止することができるが、本発明はこれに限定されず、別の実施形態において、補強部１５０は、異なる実施態様を有してもよい。ここで、補強部１５０は、上蓋１４０上に追加で設置された素子（材料は、例えば、タングステン（Ｗ）、石英、セラミック、または金属（例えば、コバール合金（Kovar Alloy））であってもよいが、本発明はこれに限定されない。
いくつかの実施形態において、補強部１５０の高さ１５０ｈとシールリング１３０の高さ１３０ｈの比率は、１／４～１／３の間であり（図１Ａに示す）、且つ補強部１５０の幅１５０ｗとシールリング１３０の幅１３０ｗの比率は、１／２～１／３の間である（図１Ｂおよび図１Ｃに示す）が、本発明はこれに限定されず、上述した高さと幅は、いずれも実際の設計上の要求に応じて調整することができる。
いくつかの実施形態において、ベース１１０の材料は、セラミック、石英、ＰＣＢ、または金属（例えば、コバール合金（Kovar Alloy））を含み、上蓋１４０の材料は、金属（例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、またはニッケル（Ｎｉ））、石英、ＰＣＢ、またはセラミックを含む。例を挙げて説明すると、本実施形態のパッケージ構造１００は、セラミックのベース１１０と金属の上蓋１４０の構造を使用するため、上蓋１４０は、平板状であってもよいが、本発明はこれに限定されず、別の実施形態において、ベース１１０と上蓋１４０は、その他の材料を選択して作成してもよい。また、チップ１２０は、例えば、石英ブランク（quartz blank）またはその他の適切なチップであり、シールリング１３０の材料は、例えば、金属材料またはガラスフリット（glass frit）であり、金属材料は、例えば、金／錫合金（Ａｕ／Ｓｎ）である。
いくつかの実施形態において、ベース１１０は、凹部１１２および凹部１１２を取り囲むフレーム１１４を有し、チップ１２０は、凹部１１２内にあり、且つシールリング１３０は、フレーム１１４上に設置される。ここで、チップ１２０を接着剤（glue）１６０で凹部１１２内のマウントパッド（mount pad）１１１上に設置してもよく、接着剤１６０は、例えば、銀ペーストであるが、本発明はこれに限定されない。
いくつかの実施形態において、シールリング１３０は、上述した材料を加熱融解することにより形成することができるため、シールリング１３０は、上蓋１４０の一部の側壁１４０ｓを覆うことができるが、本発明はこれに限定されない。
いくつかの実施形態において、図１Ｂに示すように、上から見ると、補強部１５０は、シールリング１３０に対応する閉鎖型環状輪郭（例えば、矩形輪郭）であるが、本発明はこれに限定されず、代替の実施形態において、図１Ｃに示すように、パッケージ構造１００Ａにおいて、上から見ると、補強部１５０Ａは、複数のセグメントの輪郭により構成され、且つ隣接する輪郭の間には間隙１５０ｇがあり、一部のシールリング１３０が間隙１５０ｇ内に配置される。
ここで、説明すべきこととして、上述した実施形態の参照番号および一部の内容を以下の実施形態において使用するが、同一の参照番号は、同一または類似する構成要素を示すものとし、同じ技術内容については、説明を省略する。省略した詳しい説明については、上述した実施形態を参照することができるため、以下の実施形態では、繰り返し説明しない。
図２Ａを参照すると、図１Ａのパッケージ構造１００と比較して、本実施形態のパッケージ構造２００の補強部２５０は、ベース１１０上に凸設される。また、本実施形態において、図２Ｂに示すように、上から見ると、補強部２５０は、シールリング１３０に対応する閉鎖型環状輪郭であるが、本発明はこれに限定されず、代替の実施形態において、図２Ｃに示すように、パッケージ構造２００Ａにおいて、上から見ると、補強部２５０Ａは、複数のセグメントの輪郭により構成され、且つ隣接する輪郭の間には間隙２５０ｇがあり、一部のシールリング１３０が間隙２５０ｇ内に配置されるが、本発明はこれに限定されない。
図３を参照すると、図１Ａのパッケージ構造１００と比較して、本実施形態のパッケージ構造３００の補強部３５０は、上蓋３４０に嵌設される。さらに説明すると、補強部３５０は、シールリング３３０を上蓋３４０の溝３４０ａに嵌め込むことにより形成することができるため、補強部３５０とシールリング３３０は、一体成型構造であってもよいが、本発明はこれに限定されない。また、嵌設された補強部３５０は、補強部１５０の閉鎖型環状輪郭または複数のセグメントの輪郭に類似する設置方法を有してもよい。
図４を参照すると、図３のパッケージ構造３００と比較して、本実施形態のパッケージ構造４００の補強部４５０は、ベース４１０に嵌設される。さらに説明すると、補強部４５０は、シールリング４３０をベース４１０の溝４１４ａに嵌め込むことにより形成することができるため、補強部４５０とシールリング４３０は、一体成型構造であってもよいが、本発明はこれに限定されない。また、嵌設された補強部４５０は、補強部２５０の閉鎖型環状輪郭または複数のセグメントの輪郭に類似する設置方法を有してもよい。
図５を参照すると、図２Ａのパッケージ構造２００と比較して、本実施形態のパッケージ構造５００は、石英のベース５１０と石英の上蓋５４０の構造を使用するため、上蓋５４０は、逆Ｕ字型であってもよい。また、本実施形態のパッケージ構造５００の補強部５５０は、ベース５１０をエッチングすることにより形成することができるため、補強部５５０とベース５１０は、一体成型構造であってもよい。つまり、補強部５５０とベース５１０が使用する材料は同じであるが、本発明はこれに限定されない。
本実施形態において、ベース５１０と上蓋５４０の間は、凹凸相補的な接合界面を有する。つまり、上蓋５４０には、ベース５１０に対応する補強部の凹みがある。また、ベース５１０と上蓋５４０の間のシールリング５３０は、例えば、金属膜接合（metal film bonding）を使用し、金属は、例えば、ＡｕまたはＡｕＳｎであるが、本発明はこれに限定されない。
図６を参照すると、図５のパッケージ構造５００と比較して、本実施形態のパッケージ構造６００のベース６１０と上蓋６４０の間は、階段状（step）の凹凸相補的な接合界面を有する。また、本実施形態のパッケージ構造６００の補強部６５０は、上蓋６４０をエッチングすることにより形成することができるため、補強部６５０と上蓋６４０は、一体成型構造であってもよい。つまり、補強部６５０と上蓋６４０が使用する材料は同じであるが、本発明はこれに限定されない。
説明すべきこととして、上述した各態様のシールリングは、いずれも補強部を取り囲むことができ、且つ本発明は、上述した実施態様に制限されず、パッケージ構造がベースまたは上蓋に設置された補強部を有し、シールリングがパッケージ構造に密閉空洞を形成し、且つシールリングがチップと補強部を取り囲んでいれば、いずれも本発明の保護範囲に属するものとする。
以上のように、本発明は、補強部の設計（ベースまたは上蓋に設置する）により、ベースと上蓋の接合面の接合表面積および表面接合強度を増やし、構造全体が応力に抵抗する能力を上げることができるため、応力が発生した時にベースと上蓋が分離しにくく、パッケージ構造の破損確率を下げることができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
１００、１００Ａ、２００、２００Ａ、３００、４００、５００、６００ パッケージ構造
１１０、４１０、５１０、６１０ ベース
１１１ マウントパッド
１１２ 凹部
１１４、４１４ フレーム
１２０ チップ
１３０、３３０、４３０、５３０ シールリング
１４０、３４０、５４０、６４０ 上蓋
１４０ｓ 側壁
１５０、１５０Ａ、２５０、２５０Ａ、３５０、４５０、５５０、６５０ 補強部
１５０ｇ、２５０ｇ 間隙
１６０ 接着剤
１３０ｈ、１５０ｈ 高さ
１３０ｗ、１５０ｗ 幅
３４０ａ、４１４ａ 溝
Ｃ 密閉空洞
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Ｃ 密閉空洞
Claims (10)
- ベースと、
前記ベース上に設置され、前記ベースに電気接続されたチップと、
前記ベース上に設置されたシールリングと、
前記シールリング上に設置され、且つ前記チップを覆う上蓋と、
前記ベースまたは前記上蓋に設置された補強部と、
を含み、前記シールリングが、パッケージ構造に密閉空洞を形成し、且つ前記シールリングが、前記チップと前記補強部を取り囲むパッケージ構造。 - 前記ベースが、凹部および前記凹部を取り囲むフレームを有し、前記チップが、前記凹部内にあり、且つ前記シールリングが、前記フレーム上に設置された請求項１に記載のパッケージ構造。
- 前記補強部の高さと前記シールリングの高さの比率が、１／４～１／３の間である請求項１に記載のパッケージ構造。
- 前記補強部の幅と前記シールリングの幅の比率が、１／２～１／３の間である請求項１に記載のパッケージ構造。
- 前記シールリングが、前記上蓋の一部の側壁を覆う請求項１に記載のパッケージ構造。
- 前記補強部が、前記上蓋または前記ベース上に凸設された請求項１に記載のパッケージ構造。
- 前記補強部が、前記上蓋または前記ベース内に嵌設された請求項１に記載のパッケージ構造。
- 上から見ると、前記補強部が、前記シールリングに対応する閉鎖型環状輪郭である請求項１に記載のパッケージ構造。
- 上から見ると、前記補強部が、複数のセグメントの輪郭により構成され、且つ隣接する前記輪郭の間には間隙があり、一部の前記シールリングが前記間隙内に配置された請求項１に記載のパッケージ構造。
- 前記補強部と前記シールリング、前記上蓋、または前記ベースのうちの任意の１つが、一体成型構造である請求項１に記載のパッケージ構造。
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