JP3164802B1 - 電子部品収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 パッケージの気密封止の信頼性が低い。 【解決手段】 略平板状の基板５上面に電子部品３を搭
載する搭載部４およびこの搭載部４を取り囲むセラミッ
ク枠体６を有し、このセラミック枠体６の上面に封止用
メタライズ層９が被着されて成るパッケージ基体１と、
封止用メタライズ層９にろう材10を介して溶接される金
属蓋体２とから成る電子部品収納用パッケージであっ
て、セラミック枠体６の上面から外周側面にかけて半径
が略５〜50ｍｍの丸み部11が形成されているとともに、
封止用メタライズ層９の外周縁が少なくとも丸み部11の
途中まで延出している電子部品収納用パッケージであ
る。金属蓋体２を封止用メタライズ層９に溶接した後に
封止用メタライズ層９の外周縁を内側に引っ張る残留応
力が丸み部11で分散されることにより、封止用メタライ
ズ層９の剥離が有効に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に電子部品を
収容するための電子部品収納用パッケージに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】圧電振動子や半導体素子等の電子部品
は、これらの電子部品を気密に収容するための電子部品
収納用パッケージ内に収容されて使用される。

【０００３】このような電子部品収納用パッケージにお
いて、最も信頼性の高いとされるものは、略平板状の基
板の上面に電子部品が搭載される搭載部およびこの搭載
部を取り囲むセラミック枠体を有し、このセラミック枠
体の上面に封止用の金属枠体がろう付けされて成る略箱
状のパッケージ基体と、このパッケージ基体の金属枠体
に直接、シーム溶接される金属蓋体とから構成されるタ
イプのものである。この電子部品収納用パッケージにお
いては、例えばパッケージ基体の内側から下面にかけて
複数のメタライズ配線導体が配設されており、搭載部に
電子部品を搭載するとともに電子部品の電極とメタライ
ズ配線導体とを電気的に接続した後、封止用の金属枠体
に金属蓋体を載置し、この金属蓋体の外周縁にシーム溶
接機の一対のローラー電極を接触させながら転動させる
とともに、このローラー電極間に溶接のための大電流を
流して金属枠体と金属蓋体とを直接、シーム溶接するこ
とによってパッケージ基体と金属蓋体とから成る容器内
部に電子部品が気密に収容されて製品としての電子装置
となる。

【０００４】なお、セラミック枠体に金属枠体をろう付
けするには、セラミック枠体の上面にろう付け用の下地
金属としての枠状のメタライズ層を被着させておくとと
もに、このメタライズ層に金属枠体を銀ろう等のろう材
を介してろう付けする方法が採用されている。

【０００５】しかしながら、このタイプの電子部品収納
用パッケージでは、パッケージ基体に金属蓋体をシーム
溶接するための下地金属として封止用の金属枠体をろう
付けしておく必要があり、そのため金属枠体の分だけ電
子装置の高さが高いものとなってしまい、近時の電子装
置に要求される薄型化が困難であった。また、金属枠体
の分だけ高価なものとなってしまうという問題点も有し
ていた。

【０００６】そこで、上述のような問題点を解消するた
めに、略平板状の基板の上面に電子部品を搭載する搭載
部およびこの搭載部を取り囲むセラミック枠体を有し、
このセラミック枠体の上面に封止用のメタライズ層が被
着されたパッケージ基体と、金属蓋体とから構成され、
基板の搭載部に電子部品を搭載した後、封止用のメタラ
イズ層に金属蓋体を銀ろう等のろう材を介してシーム溶
接やエレクトロンビーム溶接により溶接することにより
パッケージ基体と金属蓋体とを接合し、このパッケージ
基体と金属蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密
に封止するようになした電子部品収納用パッケージが提
案されている。

【０００７】このセラミック枠体上面に被着させた封止
用のメタライズ層に金属蓋体を銀ろう等のろう材を介し
てシーム溶接やエレクトロンビーム溶接により接合させ
ることによってパッケージ基体と金属蓋体との内部に電
子部品を気密に収容するようになした電子部品収納用パ
ッケージによれば、セラミック枠体に被着させた封止用
メタライズ層と金属蓋体とをろう材を介してシーム溶接
やエレクトロンビーム溶接により接合させることから溶
接のための下地金属としての金属枠体をセラミック枠体
にろう付けする必要がなく、その分、高さを低くするこ
とができ、かつ安価である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにセラミック枠体に被着させた封止用メタライズ層
に金属蓋体をろう材を介在させてシーム溶接やエレクト
ロンビーム溶接により溶接するようになした電子部品収
納用パッケージによれば、シーム溶接やエレクトロンビ
ーム溶接の際、溶接の熱が主として金属蓋体に大きく印
加されるため、溶接時に金属蓋体がパッケージ基体より
も大きく熱膨張するとともにこの金属蓋体が溶接後に大
きく熱収縮するため、溶接後、封止用メタライズ層の外
周縁を内側に引っ張る大きな引張り応力が残留してしま
い、この応力により封止用メタライズ層がその外周縁か
ら剥離して容器の気密信頼性が著しく低下してしまうこ
とがあるという問題点を有していた。

【０００９】本発明は、かかる問題点に鑑み案出された
ものであり、その目的は金属蓋体を封止用メタライズ層
にろう材を介してシーム溶接やエレクトロンビーム溶接
により溶接した後、封止用メタライズ金属層の外周縁を
内側に引っ張る残留応力により封止用メタライズ層の外
周縁がセラミック枠体から剥離することがなく、容器の
気密封止を完全とし、内部に収容する電子部品を長期間
にわたり正常、かつ安定に作動させるのを可能とした気
密信頼性の高い電子部品収納用パッケージを提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品収納用
パッケージは、略平板状の基板上面に電子部品を搭載す
る搭載部およびこの搭載部を取り囲むセラミック枠体を
有し、このセラミック枠体の上面に封止用メタライズ層
が被着されて成るパッケージ基体と、封止用メタライズ
層にろう材を介して溶接される、外形寸法が封止用メタ
ライズ層の外周縁より小さい金属蓋体とから成る電子部
品収納用パッケージであって、セラミック枠体はその上
面から外周側面にかけて半径が略５〜50μｍの丸み部を
有しており、封止用メタライズ層はその外周縁が少なく
とも丸み部の途中まで延出しているとともに外周部の厚
みが外周縁に向けて薄くなっていることを特徴とするも
のである。

【００１１】本発明の電子部品収納用パッケージによれ
ば、セラミック枠体の上面から外周側面にかけて半径が
略５〜50μｍの丸み部が形成されているとともに、封止
用メタライズ層の外周縁が少なくともこの丸み部の途中
まで延出しているとともに外周部の厚みが外周縁に向け
て薄くなっていることから、外形寸法が封止用メタライ
ズ層の外周縁より小さい金属蓋体を封止用メタライズ層
にろう材を介してシーム溶接やエレクトロンビーム溶接
により溶接した後、封止用メタライズ層の外周縁を内側
に引っ張る応力が残留したとしても、その応力はセラミ
ック枠体の上面から外周側面にかけて形成された半径が
略５〜50μｍの丸み部により良好に分散され、その結
果、封止用メタライズ層がセラミック枠体から剥離する
ことが有効に防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電子部品収納用パ
ッケージを添付の図面を基に説明する。

【００１３】図１は、本発明の電子部品収納用パッケー
ジの実施の形態の一例を示した断面図であり、同図にお
いて１はパッケージ基体、２は金属蓋体、３は電子部品
である。そして、パッケージ基体１と金属蓋体２とで電
子部品３を収容する容器が構成される。

【００１４】パッケージ基体１は、大きさが数ｍｍ角で
あり、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニ
ウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・
窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミック
ス材料から成り、その上面中央部に電子部品３を搭載す
るための搭載部４を有する略四角平板状の基板５の上面
に、同じく例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アル
ミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結
体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミ
ックス材料から成り、搭載部４を取り囲む略四角枠状の
セラミック枠体６が取着されて成る。

【００１５】パッケージ基体１を構成する基板５は、電
子部品３を支持するための支持部材として機能し、その
搭載部４上には圧電振動子や半導体素子等の電子部品３
が搭載される。また、基板５はその搭載部４上面から下
面にかけて、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金
属粉末メタライズから成るメタライズ配線導体７が被着
されている。このメタライズ配線導体７は、搭載部４に
搭載される電子部品３の各電極を外部に電気的に導出す
るための導電路として機能し、その搭載部４上面部位に
は電子部品３の電極が例えば半田バンプや導電性接着剤
等の電気的接続手段８を介して電気的に接続され、基体
５の下面に導出した部位は、外部電気回路基板（図示せ
ず）の配線導体に例えば半田を介して電気的に接続され
る。なお、メタライズ配線導体７は、その露出する表面
にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ性
に優れる金属をめっき法により1.0〜20.0μｍの厚みに
被着させておくと、メタライズ配線導体７の酸化腐食を
有効に防止することができるとともに、メタライズ配線
導体７と電子部品３の各電極との接続および外部電気回
路基板の配線導体との接続を強固なものとなすことがで
きる。従って通常であれば、メタライズ配線導体７の表
面にはニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡
れ性に優れる金属がめっき法により1.0〜20.0μｍの厚
みに被着される。

【００１６】また、基板５の上面に取着されたセラミッ
ク枠体６は、外寸が基板５と実質的に同じ大きさで幅が
例えば0.4〜0.5ｍｍ程度の枠状であり、基板５の上面に
電子部品３を収容するための空所を形成するものであ
り、その上面には封止用メタライズ層９が被着されてい
る。セラミック枠体６の上面に被着された封止用メタラ
イズ層９は、金属蓋体２をパッケージ基体１に接合する
ための下地金属として機能し、厚みが10〜50μｍ程度で
あり、通常であれば、その露出する表面に1.0〜20.0μ
ｍ程度の厚みのニッケルめっきと0.1〜3.0μｍ程度の厚
みの金めっきとが施されている。そして、この封止用メ
タライズ層９には金属蓋体２が銀−銅ろう等のろう材10
を介してシーム溶接やエレクトロンビーム溶接により溶
接される。なお、封止用メタライズ層９と金属蓋体２と
のろう材10を介した溶接は、その溶接がシーム溶接によ
る場合であれば、図２に断面図で示すように、金属蓋体
２を封止用メタライズ層９上に間にろう材10を挟んで載
置し、この金属蓋体２の外周縁にシーム溶接機の一対の
ローラー電極Ｒを接触させながら転動させるとともに、
このローラー電極Ｒ間に溶接のための大電流を流し、ロ
ーラー電極Ｒと金属蓋体２との接触部をジュール発熱さ
せ、この熱を金属蓋体２の下面側に伝達させてろう材10
の一部を溶融させることによって行われ、他方、エレク
トロンビーム溶接による場合であれば、図３に断面図で
示すように、金属蓋体２を封止用メタライズ層９の上に
間にろう材10を挟んで載置するとともに、金属蓋体２の
上面に直径が0.2ｍｍ程度のエレクトロンビームＢを封
じようメタライズ層９に沿って異動させながら照射し、
このエレクトロンビームＢによる熱を金属蓋体２の下面
側に伝達させてろう材10の一部を溶融させることによっ
て行われる。なお、封止用メタライズ層９に施されるニ
ッケルめっきは、その厚みが５μｍ以上であると、封止
用メタライズ層９に金属蓋体２をろう材10を介してシー
ム溶接やエレクトロンビーム溶接により溶接する際に、
シーム溶接やエレクトロンビーム溶接の熱によりセラミ
ック枠体６に印加される熱衝撃をニッケルめっきにより
良好に吸収してセラミック枠体６に熱衝撃による割れや
クラックが発生するのを有効に防止することができる。
したがって、封止用メタライズ層９に施されるニッケル
めっきはその厚みを好ましくは５μｍ以上、更に好まし
くは８μｍとしておくことが望ましい。

【００１７】さらに、本発明においては、図４に要部拡
大断面図で示すように、セラミック枠体６の上面から外
周側面にかけて半径が略５〜50μｍの丸み部11が形成さ
れており、封止用メタライズ層９の外周縁がこの丸み部
11まで延出している。このように、セラミック枠体６の
上面から外周側面にかけて半径が略５〜50μｍの丸み部
11が形成されており、封止用メタライズ層９の外周縁が
この丸み部11まで延出していることから、封止用メタラ
イズ層９に金属蓋体２をろう材10を介してシーム溶接や
エレクトロンビーム溶接により溶接した後、封止用メタ
ライズ層９の外周縁を内側に引っ張る大きな引張り応力
が残留したとしても、その応力は、セラミック枠体６の
上面から外周側面にかけて設けられた半径が略５〜50μ
ｍの丸み部11により良好に分散され、その結果、封止用
メタライズ層９がその外周縁から剥離することを有効に
防止することができる。

【００１８】なお、セラミック枠体６の上面から外周側
面にかけて形成された丸み部11は、その半径が５μｍ未
満であると、封止用メタライズ層９に金属蓋体２をろう
材10を介してシーム溶接やエレクトロンビーム溶接によ
り溶接した後、封止用メタライズ層９の外周縁を内側に
引っ張る残留応力を良好に分散することができず、封止
用メタライズ層９に剥離が発生しやすくなる傾向にあ
り、他方、50μｍを超えると、そのような大きな半径の
丸みを設けるために封止用メタライズ層９の上面に金属
蓋体２を溶接するための十分な幅を設けることが困難と
なる傾向にある。

【００１９】したがって、セラミック枠体６の上面から
外周側面にかけて形成される丸み部11は、その半径が略
５〜50μｍの範囲に特定される。

【００２０】さらに、封止用メタライズ層９の外周縁か
らセラミック枠体６の上面までの高さは、５μｍ以上が
好ましい。セラミック枠体６の上面から封止用メタライ
ズ層９の外周縁までの高さが５μｍ未満であると、封止
用メタライズ層９に金属蓋体２をろう材10を介してシー
ム溶接やエレクトロンビーム溶接により溶接した後、封
止用メタライズ層９の外周縁を内側に引っ張る残留応力
を良好に分散することができず、封止用メタライズ層９
に剥離が発生しやすくなる傾向にある。

【００２１】また、丸み部11に延出した封止用メタライ
ズ層９の外周部は、その外周縁に向けて厚みが徐々に薄
くなっていることが好ましい。丸み部11に延出した封止
用メタライズ層９の外周部がその外周縁に向けて厚みが
徐々に薄くなっていることによって、封止用メタライズ
層９の外周縁に印加される引張り応力がより効果的に分
散される。

【００２２】このようなパッケージ基体１は、セラミッ
クグリーンシート積層法によって多数個が集約的に製作
され、具体的には、まず、図５（ａ）に断面図で示すよ
うに、基板５となる多数の領域25が縦横に配列形成され
るとともに各領域25の境界線23にメタライズ配線導体７
を基板５の上面から下面に導出させるための貫通孔21ａ
が形成された基板用セラミックグリーンシート21と、セ
ラミック枠体６となる多数の領域26が前記領域25と対応
するように縦横に配列形成されるとともに各領域26にセ
ラミック枠体６の開口となる貫通孔22ａが形成されたセ
ラミック枠体用セラミックグリーンシート22を準備し、
次に図５（ｂ）に断面図で示すように、セラミックグリ
ーンシート21の各領域25の上面から貫通孔21ａ内壁を介
して下面にかけてメタライズ配線導体７となる金属ペー
スト27を所定のパターンに印刷塗布するとともに、セラ
ミックグリーンシート22の各領域26の上面全面に封止用
メタライズ層９となる金属ペースト29を印刷塗布した
後、図５（ｃ）に断面図で示すように、セラミックグリ
ーンシート21上にセラミックグリーンシート22を積層し
て積層体20を得、しかる後、図５（ｄ）に示すように、
積層体20の上面側に各領域24・26の境界線23上に金型Ｄ
により切込みを入れ、最後にこの積層体20を焼成した
後、切込みに沿って分割することによって製作される。

【００２３】なお、セラミックグリーンシート21・22
は、例えば基板５およびセラミック枠体６が酸化アルミ
ニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウ
ム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の
原料粉末に適当な有機バンイダ・溶剤・可塑剤等を添加
混合して泥漿状となすとともに、これを例えばドクタブ
レード法等のシート成形法によりシート状となした後、
これに打ち抜き加工を施すことにより製作される。ま
た、メタライズ配線導体７および封止用メタライズ層９
となる金属ペースト27・29は、例えばメタライズ配線導
体７および封止用メタライズ層９がタングステンメタラ
イズから成る場合であれば、タングステン粉末に適当な
有機バインダ・溶剤・可塑剤等を添加混合してペースト
状となすことによって製作され、セラミックグリーンシ
ート21・22への印刷塗布はスクリーン印刷法によって行
われる。このとき、封止用メタライズ層９となる金属ペ
ースト29の一部がセラミックグリーンシート22の上面か
ら貫通孔22ａ内壁に５〜50μｍ程度、垂れ込むように印
刷塗布されてもよい。

【００２４】また、セラミック枠体６の上面から外周側
面にかけて半径が５〜50μｍの丸み部11を形成するとと
もに封止用メタライズ層９の外周縁を丸み部11まで延出
させるには、図６に要部拡大断面図で示すように、セラ
ミックグリーンシート21と22との積層体20の上面側に金
型Ｄにより切込みを形成する際に、金型Ｄとの摩擦力に
より積層体20の上面と切込みの側面との間を丸みを有す
るように変形させるとともに、金属ペースト29の一部を
この分割溝Ｇ内に引き摺り込む方法が採用される。この
場合、丸み部11の大きさや封止用メタライズ層９の外周
縁からセラミック枠体６上面までの高さは、セラミック
グリーンシート21・22や金属ペースト29の可塑性を調整
したり、金型Ｄの刃先の鋭さや形状を変更することによ
って所定の大きさや高さにすることができる。

【００２５】他方、金属蓋体２は、鉄−ニッケル合金板
あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板から成る厚みが
0.1ｍｍ程度で外形寸法が封止用メタライズ層９の外周
縁より小さい平板であり、その下面の全面には、銀−銅
共晶ろう等のろう材10が10〜20μｍ程度の厚みに被着さ
れている。そして、パッケージ基体１の封止用メタライ
ズ層９にろう材10を介してシーム溶接またはエレクトロ
ンビーム溶接により溶接されることによりパッケージ基
体１との間で電子部品３を気密に封止する。

【００２６】このような金属蓋体２は、鉄−ニッケル合
金板あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板の下面に銀
−銅ろう等のろう材箔を重ねて圧延することによって鉄
−ニッケル合金板あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金
板の下面にろう材が圧着された複合金属板を得るととも
に、この複合金属板を打ち抜き金型により所定の形状に
打ち抜くことによって製作される。

【００２７】かくして、本発明の電子部品収納用パッケ
ージによれば、基板５の搭載部４に電子部品３を搭載し
た後、金属蓋体２を封止用メタライズ層９にろう材10を
介してシーム溶接やエレクトロンビーム溶接により溶接
することによって気密信頼性に優れる電子装置が得られ
る。

【００２８】なお、本発明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
で種々の変更・改良を施すことは何ら差し支えない。例
えば、セラミック枠体の丸み部は、その半径が一定でな
く上記範囲で連続的に変化させたものであってもよい。

【００２９】また、封止用メタライズ層は、セラミック
枠体の丸み部を覆って外周側面まで延出させても構わな
い。

【００３０】

【発明の効果】本発明の電子部品収納用パッケージによ
れば、セラミック枠体の上面から外周側面にかけて半径
が略５〜50μｍの丸み部が形成されているとともに、封
止用メタライズ層の外周縁が少なくともこの丸み部の途
中まで延出しているとともに外周部の厚みが外周縁に向
けて薄くなっていることから、外形寸法が封止用メタラ
イズ層の外周縁より小さい金属蓋体を封止用メタライズ
層にろう材を介してシーム溶接やエレクトロンビーム溶
接により溶接した後、封止用メタライズ層の外周縁を内
側に引っ張る応力が残留したとしても、その応力はセラ
ミック枠体の上面から外周側面にかけて形成された半径
が略５〜50μｍの丸み部により良好に分散され、その結
果、封止用メタライズ層がセラミック枠体から剥離する
ことが有効に防止され、容器の気密封止を完全とし、内
部に収容する電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定
に作動させるのを可能とした気密信頼性の高い電子部品
収納用パッケージを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形
態の一例を示す断面図である。

【図２】図１に示す電子部品収納用パッケージのパッケ
ージ基体１に金属蓋体２をシーム溶接により溶接する方
法を説明するための断面図である。

【図３】図１に示す電子部品収納用パッケージのパッケ
ージ基体１に金属蓋体２をエレクトロンビーム溶接によ
り溶接する方法を説明するための断面図である。

【図４】図１に示す電子部品収納用パッケージの要部拡
大断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す電子部品収納用
パッケージのパッケージ基体１を製作する方法を説明す
るための工程毎の断面図である。

【図６】図５（ｄ）における要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・パッケージ基体 ２・・・・・金属蓋体 ３・・・・・電子部品 ４・・・・・搭載部 ５・・・・・基板 ６・・・・・セラミック枠体 ９・・・・・封止用メタライズ層 10・・・・・ろう材 11・・・・・丸み部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平板状の基板上面に電子部品を搭載す
   る搭載部および該搭載部を取り囲むセラミック枠体を有
   し、該セラミック枠体の上面に封止用メタライズ層が被
   着されて成るパッケージ基体と、前記封止用メタライズ
   層にろう材を介して溶接される、外形寸法が前記封止用
   メタライズ層の外周縁より小さい金属蓋体とから成る電
   子部品収納用パッケージであって、前記セラミック枠体
   はその上面から外周側面にかけて半径が略５〜50μｍの
   丸み部を有しており、前記封止用メタライズ層はその外
   周縁が少なくとも前記丸み部の途中まで延出していると
   ともに外周部の厚みが外周縁に向けて薄くなっているこ
   とを特徴とする電子部品収納用パッケージ。