JP4184632B2

JP4184632B2 - 電子部品パッケージ及びそれに使用するセラミック製端子台の製造方法

Info

Publication number: JP4184632B2
Application number: JP2001214366A
Authority: JP
Inventors: 貞浩西村
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP2003031280A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品パッケージ（以下、単にパッケージともいう）及びそれに使用するセラミック製端子台の製造方法に関する。詳しくは、電子部品パッケージ本体にロウ付けにより取り付けられて電子部品パッケージを構成し、パッケージ内に搭載される電子部品の端子との接続用の内端子と、同本体外側に取付けられる外部リードと接続用の外端子とを有する中継配線を複数備えた電子部品パッケージ用セラミック製端子台を備えてなる電子部品パッケージ、及びそのセラミック製端子台の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７及び図８は、この種の電子部品パッケージ用セラミック製端子台５１の１例を示したものである。このような端子台は、両端面３、３が凸字形状をなすように、端面視において幅の広い幅広セラミック層部５と、その上に幅広セラミック層部５を幅方向において分断する形で積層された端面視において幅の狭い幅狭セラミック層部７とを有する構成とされている。そして、この電子部品パッケージ用セラミック製端子台（以下、セラミック製端子台又は単に端子台ともいう）の端面３をなす幅広セラミック層部５の端面３ａと幅狭セラミック層部７の端面３ｂとが一平面状に形成される。この端子台５１は、その端面３などに形成されたメタライズ層３ｍを介してパッケージ本体にロウ付けされ、パッケージを構成するように形成されている（図９参照）。
【０００３】
一方、中継配線１５は、幅広セラミック層部５と幅狭セラミック層部７との境界面Ｋを通され、内端子１５ａ及び外端子１５ｂが、幅狭セラミック層部７にて分断された幅広セラミック層部５の両側の各表面（以下、端子形成面ともいう）９に形成されている。このような端子台５１は、凸字形状（逆Ｔ字形状）をなす両端面３、３に、電子部品パッケージ本体とのロウ付けのため、メタライズ層３ｍが形成されている。なお、凸字形状をなす両端面３の他、凸字形状における上下両セラミック面１７、１９を介してパッケージ本体とロウ付けされるものでは、その上下両セラミック面にもメタライズ層が形成される。また、このようなメタライズ層はグランドに接続されることもある。
【０００４】
図９に示したように、このようなセラミック製端子台５１は、その両端面３、のメタライズ層３ｍなどを介して四角枠状或いは上方を開口する四角箱（容器）状をなす、コバールなどからなる金属製のパッケージ本体１０１に銀ロウなどによりロウ付けされる。そして、パッケージ１００の外側に位置する外端子１５ｂに外部リード２００の各端子がロウ付けにより接続され、電子部品パッケージ１００となる。一方、内側に位置する内端子１５ａと、パッケージ本体内に搭載される電子部品（高周波用の通信部品、ダイオード、ＩＣチップなど）ＩＣの端子とがワイヤボンディングなどで接合され、最終的にリッドで封止されて電子部品装置を構成する。
【０００５】
一方、このような電子部品パッケージ１００の端子台５１は、中継配線用などに、タングステン等の高融点金属からなるメタライズインクが印刷された、複数のセラミックグリーンシートを積層、圧着し、未焼成の端子台（仕掛かり品）を形成し、その後、本体へのロウ付け用のメタライズインクをその端面３などに印刷し、焼成することで形成される。なお焼成後は、各表面に露出する内端子１５ａ及び外端子１５ｂ或いは、本体へのロウ付け用の両端面３などのメタライズ層３ｍには、Ｎｉメッキ及び金メッキがかけられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなセラミック製端子台５１においては、中継配線１５間に短絡が発生することがあり、製造歩留まりが悪いといった問題があった。本願発明者において、その短絡の態様、原因について調べてみると次のようであった。すなわち、幅広セラミック層部５の端子形成面９と、この端子形成面９から立ちあがる幅狭セラミック層部７の壁面１１とのなす隅角１３に沿って線状にメタライズ層１３ｍが存在し、これが隣接する中継配線１５を横断する形となって短絡を招いている場合が殆どであった。そして、この線状のメタライズ層１３ｍの多くは、隅角１３に沿って延び、凸字形状をなす端面３に形成したメタライズ層３ｍにつながっている。
【０００７】
このような短絡を招いている、隅角１３に沿って線状に存在するメタライズ層１３ｍは、次のようにして発生している。というのは、端面３にメタライズ層３ｍを形成するためのメタライズインク（メタライズペースト）の印刷においては、そのインクが、端面３よりはみ出して印刷されることがある。このとき、幅広セラミック層部５と幅狭セラミック層部７との境界線Ｋ上であって幅狭セラミック層の外端点Ｐからはみ出して印刷される場合には次のようになる。このようにはみ出して印刷されたインクは、その外端点Ｐから、幅広セラミック層部５の端子形成面９と、幅狭セラミック層部７の壁面１１とのなす略直角の隅角が溝となって、毛細管現象（毛管現象）によりその隅角１３に沿って流れてしまうなど、印刷精度上、どうしてもインクのはみ出しが発生することがある。その場合、上記した外端点Ｐからメタライズインクがはみ出て印刷されてしまうと、上記したように毛細管現象が発生し、短絡の発生を招いてしまうのである。とくに、前記した隅角１３には、その隅角に沿って微小ではあるものの深い凹溝が形成されているような場合もあり、そのような場合に毛細管現象が発生しやすく、問題が発生し易い。
【０００８】
本発明は、上記した端子台における問題点に鑑み、かかる知見に基づいてなされたもので、電子部品パッケージにおける上記のような形状、構造を有するセラミック製端子台における短絡不良の発生を未然に防止し、もってその端子台及びパッケージの製造歩留まりを高めるとともに、パッケージの信頼性を高めることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の手段は、電子部品パッケージ本体にロウ付けにより取り付けられて電子部品パッケージを構成し、該電子部品パッケージ内に搭載される電子部品の端子との接続用の内端子と、前記電子部品パッケージ本体外側に取付けられる外部リードと接続用の外端子とを有する中継配線を備えてなる電子部品パッケージ用セラミック製端子台を備えた電子部品パッケージであって、
該電子部品パッケージ用セラミック製端子台は、端面視において幅の広い幅広セラミック層部と、該幅広セラミック層部の上に該幅広セラミック層部を幅方向において分断する形で積層された端面視において幅の狭い幅狭セラミック層部とを有してなるとともに、該電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面をなす前記幅広セラミック層部の端面と前記幅狭セラミック層部の端面とが一平面状に形成され、
前記中継配線が、前記幅広セラミック層部と前記幅狭セラミック層部との境界面を通され、前記内端子及び外端子が、前記幅狭セラミック層部にて分断された前記幅広セラミック層部の両側の各表面に形成され、しかも、該電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面に、前記電子部品パッケージ本体とのロウ付け用のメタライズ層が形成されてなるものにおいて、
該電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面のうち、前記幅広セラミック層部と前記幅狭セラミック層部との境界線上であって該幅狭セラミック層の外端点を含む微小領域に、前記メタライズ層で包囲され、該メタライズ層が形成されていない非メタライズ領域を有してなる電子部品パッケージ用セラミック製端子台を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記手段においては、端子台の端面のうち、幅広セラミック層部と幅狭セラミック層部との境界線上であって幅狭セラミック層の外端点（端面視において端面が凸字形状をなす場合にはその隅角点）を含む微小領域について、局所的にメタライズ層を形成しない構成としたため、たとえ印刷誤差があったとしても、メタライズペーストがこの外端点からはみ出て印刷されることを有効に防止できる。すなわち、上記の第１の手段においては、端子台の端面へのメタライズ層の形成のためのメタライズインクの印刷において、印刷誤差があっても、そのインクが、毛細管現象により、幅広セラミック層部の端子形成面と、この端子形成面から立ちあがる幅狭セラミック層部の壁面とのなす隅角に沿って流れる、といったことを有効に防止できるので、中継配線の短絡防止に効果的である。
【００１１】
本発明に係る端子台は、端面視において幅の広い幅広セラミック層部と、該幅広セラミック層部の上に該幅広セラミック層部を幅方向において分断する形で積層された端面視において幅の狭い幅狭セラミック層部とを有してなることから、端面視において、凸字（逆Ｔ字）形状をなすのが一般的であるが、これに限定されるものではない。端面が、凸字（逆Ｔ字）形状とはいえないような左右非対称のものでもよいし、＋形状をなしていてもよい。また、本発明における、電子部品パッケージ本体は、四角枠状或いは上方を開口する四角箱（容器）状をなすものが代表的な形状ないし構造のものとされるが、これに限定されるものではない。また、パッケージ本体も、コバールなどからなる金属製のものに限定されるものではない。
【００１２】
請求項１においては、請求項２に記載のように、前記微小領域（以下、非メタライズ領域ともいう）は、前記外端点から半径０．０３〜０．２ｍｍの範囲とするとよい。０．０３ｍｍより小さいと、メタライズインクの印刷誤差により同インクが前記外端点からはみ出る危険性が大きいためである。一方、０．２ｍｍより大きいと、メタライズインクの非印刷エリアが増大する分、端面に形成されるメタライズ層の面積ないし幅が減少するため、本体とのロウ付け面積が狭くなるためである。前記微小領域は、インクの粘度や印刷誤差などに応じて適宜に設定すればよい。なお、非メタライズ領域を円弧状とする場合には、３／４円をなす切り欠き円形状とするのが適切である。しかし、非メタライズ領域を切り欠き円形状とする必要は必ずしもなく、一部切り欠き四角形としてもよい。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子部品パッケージに使用される電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面へのメタライズ層の形成工程における、該端面へのメタライズインクの印刷にあたり、該端面のうち前記外端点を含む微小領域にメタライズインクを印刷しないことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子部品パッケージに使用されるセラミック製端子台の端面へのメタライズ層の形成工程における、該端面へのメタライズペーストの印刷にあたり、該端面のうち前記外端点を含む微小領域にメタライズペーストが印刷されないように開口が形成された印刷マスクを使用することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の電子部品パッケージの実施形態について、まず、同パッケージをなすセラミック製端子台について、図１及び図２に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態のセラミック製端子台の斜視図であり、図２は、同端子台を端面３から見た正面図である。本形態の端子台１は、両端面３、３が左右非対称の凸字形状をなすとともに、横断面が端面３と同じ凸字形状で、一定長さを有している。詳しくは図示しないが、両端面３、３が凸字形状をなすように、帯板状をなす幅の広い幅広セラミック層部５の上に、この幅広セラミック層部５を幅方向において分断するように、矩形棒状をなす幅の狭い幅狭セラミック層部７が積層された形をなしている。こうして、幅広セラミック層部５の端子形成面９と、この端子形成面９から立ちあがる幅狭セラミック層部７の壁面１１とのなす隅角１３は、端面視において略直角をなしている。なお、各セラミック層部ともそれぞれ複数のアルミナセラミック層からなっている。また、端子台１の端面３は、幅広セラミック層部５の端面３ａと幅狭セラミック層部７の端面３ｂとが平面で連なった一平面状をなしている。
【００１６】
本形態の端子台１は、幅広セラミック層部５と幅狭セラミック層部７との境界面Ｋを通って、この境界面Ｋに連なり、分断された幅広セラミック層部５の端面視における左右両面にはメタライズ層からなる中継配線１５が複数形成されている。この各中継配線１５は、図３ないし図５に示したように、端子台１がパッケージ本体１０１に取付けられた際に、パッケージ１００の内側に位置する端部が電子部品ＩＣの端子との接続用の内端子１５ａとされ、その外側に位置する端部が外部リード２００との接続用の外端子１５ｂとされている。そして、凸字形状をなす両端面３、３、及び凸字形状における上下両セラミック面、つまり幅狭セラミック層部７の図示上面１７と、幅広セラミック層部５の図示下面１９には、ロウ付け用のメタライズ層３ｍ、７ｍ、９ｍが形成されている。なお、各メタライズ層の露出面には端子と同様に、Ｎｉメッキ及びＡｕメッキの各層が被着形成されている。このようなセラミック製端子台１は、中継配線１５用などのためのメタライズインクの印刷されたセラミックグリーンシートを積層、圧着してなる未焼成セラミック製端子台１（仕掛かり品）の両端面３、３にメタライズインクを印刷して同時焼成し、さらに、メッキ処理することで形成される。以上は、従来の端子台１と同じである。
【００１７】
さて次に、本発明の要旨をなす端子台１の端面３におけるメタライズ層３ｍの形成領域について説明する。本形態では、両端面３、３のメタライズ層（その表面のメッキ層を含む）３ｍは、その両端面３、３の略全域に形成されているが、各端面のうち、幅広セラミック層部５と幅狭セラミック層部７との境界線（面）Ｋ上であって幅狭セラミック層部７の（両側の）外端点Ｐを中心とする、例えば半径０．１mmの半径内の微小領域には形成されていない。つまり、この微小領域には、図１及び２において誇張して図示したように、セラミックＳが露出している。これは、焼成前の端子台１の端面３にメタライズインクを印刷する際に、その微小領域が印刷されないようにそのインクを印刷してセラミックと同時焼成することで得られる。なお、このように微小領域にメタライズ層を形成しないためには、端子台１の端面３へのメタライズペーストの印刷にあたり、同端面のうちの外端点Ｐを中心として半径０．１mmの円（３／４円）領域にメタライズペーストが印刷されないように開口が形成された印刷マスクを使用すればよい。
【００１８】
このように本形態の端子台１においては、端子台１の両端面３、３のうち、幅広セラミック層部５と幅狭セラミック層部７との境界線上Ｋであって幅狭セラミック層の両側の外端点Ｐ、Ｐを中心とした微小領域（外端点を中心とする半径０．１ｍｍの範囲内）にメタライズ層３ｍを形成しない領域を設けている。このため、未焼成のセラミック製端子台１の端面３へのメタライズインクの印刷においては、メタライズインクが端面３の外端点Ｐからはみ出さないように、容易にその印刷ができる。したがって、このメタライズインクの印刷における誤差により、メタライズインクが外端点Ｐからはみ出して、幅広セラミック層部５の端子形成面９と、幅狭セラミック層部７の壁面１１とのなす隅角１３に沿って毛細管現象により流れることを有効かつ積極的に防止できる。その結果、端子形成面９上に印刷された中継配線１５用のメタライズ層（メタライズインク）相互の短絡の発生を防止できる。かくして、最終的にパッケージ本体１０１に固定されて電子部品パッケージ（完成品）１００となっても、信頼性の高いパッケージとなすことができる。
【００１９】
すなわち、このようなセラミック製端子台１は、図３ないし図５に示したように、矩形枠状をなす金属製パッケージ本体１０１の例えば長辺枠部１０３側の凹設部１０５に、内端子１５ａがパッケージ１００内に位置し、外端子１５ｂがパッケージ外に位置するようにしてロウ付けすることにより取り付けられる。ただし、本形態では、パッケージ本体１０１の枠に沿ってコバール製パッケージ基板３００がロウ付けされている。そして、端子台１の外端子１５ｂに外部リード２００の端子をロウ付けすることでパッケージ１００が構成される。なお、端子台１を本体１０１へロウ付けするにあたっては、凸字形状をなす両端面３、３の中心寄り部位とパッケージ本体１０１の長辺枠部１０３の内向き端部１０７との間、そして、端子台１の下面（幅広セラミック層部５の下面）１９の幅方向の中央寄り部位とパッケージ本体の長辺枠部１０３の凹設部１０５との間で、それぞれロウ付けされる。なお端子台１の上面１７と、パッケージ本体１０１の短辺側の短辺枠部１０９の上面１１０とは面一となるように設定され、その上に、断面四角のコバール製のシール（矩形）リング１１５がロウ付けにて固定されている。なお、本形態では、パッケージ本体１０１の対向する両長辺枠部１０３の凹設部１０５に、実質的に同じ構成の端子台が固定され、その外端子に外部リード２００の端子をロウ付けすることでパッケージ１００をなしている。
【００２０】
こうして形成されたパッケージ１００は、上記したように、端子台１の端子形成面９上に形成された中継配線１５用のメタライズ層に短絡の発生がないことから、信頼性の高いパッケージとなすことができる。なお、このようなパッケージには、電子部品ＩＣを搭載してその端子と端子台１の内端子１５ａとの間をワイヤボンディングした後、シール（矩形）リング１１５の上に、図示しないリッドが取付けられ、封止される。
【００２１】
前記形態では、非メタライズ領域を、幅広セラミック層部５と幅狭セラミック層部７との境界線上であって、幅狭セラミック層の外端点（凸字形状をなす端面の隅角１３点）Ｐを中心とした半径０．１ｍｍの３／４円部分の範囲としたが、もちろんこれ以外の大きさの半径からなる一部切り欠き円部分としてもよい。
【００２２】
また、図６に示したように、端子台１の端面３における非メタライズ領域（セラミックＳの露出面）は、同端面３のうち、幅広セラミック層部５と幅狭セラミック層部７との境界線上であって幅狭セラミック層の外端点Ｐを中心として、１コーナー切り欠き正方形又は１コーナー切り欠き長方形の領域として設定してもよい。非メタライズ領域はいずれの形状としてもよいが、メタライズインクの組成（成分）による粘性ないし表面張力或いは浸透性などを考慮し、端面３に印刷したメタライズインクが、印刷誤差などにより、幅広セラミック層部５の端子形成面と、幅狭セラミック層部７の壁面１１とのなす隅角に沿って毛細管現象などより流れ込まないように、適宜の大きさ形状に設定すればよい。
【００２３】
前記形態の端子台１は、端面視、左右非対称の凸字形状のものとしたが、左右対称のものにおいても、全く同様に適用できる。また、端面視、凸字形状が、極端に左右非対称のものにおいても同様に適用できる。そして、上記形態におけるように、両端面間の横断面が一定の凸字形状のものである場合に限られることなく適用できることは明らかであり、さらに、端面ないし横断面が凸字形状でなくても適用できる。つまり、幅広セラミック層部の上下に、それぞれ幅狭セラミック層を有してなる端面形状（例えば＋形状をなす端面形状）の端子台においても適用できるなど、端面ないし横断面の形状に限定されるものではない。
【００２４】
また上記においてはアルミナセラミックからなる端子台において具体した場合を説明したが、セラミックの材質に関係なく具体化できることは言うまでもない。例えば、ガラスセラミックや低温焼成セラミックなどでもよい。また、端子台の積層数に関係なく具体化できる。さらに、端面に形成するメタライズ層の厚さや組成に関係なく適用できる。
【００２５】
さらに、本発明は、上記したものに限定されるのではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜に設計変更して具体化できる。そして、パッケージは、各種のものに適用できる。また、電子部品パッケージ本体は金属製のものに限られるものではない。本発明のセラミック製の端子台が取付けられるものに広く適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、端子台の端面へのメタライズ層の形成のためのメタライズインクの印刷において、そのインクが幅広セラミック層部と幅狭セラミック層部との境界線上であって幅狭セラミック層の外端点からはみ出して印刷されることを有効に防止できる。このため、その外端点からはみ出して印刷されたインクが、毛細管現象により、幅広セラミック層部の端子形成面と、この端子形成面から立ちあがる幅狭セラミック層部の壁面とのなす隅角に沿って流れる、といったことを防止できるので、中継配線相互の短絡を有効に防止できる。このように、本発明によれば、端子台の製造における中継配線間の短絡不良の発生を阻止できる結果、製造歩留まりの向上を図ることができる。そして、最終的にパッケージ本体に固定されて電子部品パッケージとなっても、信頼性の高いパッケージとなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品パッケージに使用されるセラミック製端子台の実施形態の斜視図及び要部拡大図。
【図２】図１のセラミック製端子台の端面正面図及び要部拡大図。
【図３】図１のセラミック製端子台を使用した電子部品パッケージの断面図。
【図４】図３の中央縦断面図。
【図５】図４の平面図。
【図６】本発明の電子部品パッケージに使用されるセラミック製端子台の別の実施形態の端面正面図及び要部拡大図。
【図７】従来のセラミック製端子台の斜視図及び要部拡大図。
【図８】図７のセラミック製端子台の端面正面図。
【図９】従来の端子台をパッケージ本体に取付けてなる電子部品パッケージを説明する斜視概念図。
【符号の説明】
１電子部品パッケージ用セラミック製端子台
３セラミック製端子台の端面
３ａ幅広セラミック層部の端面
３ｂ幅狭セラミック層部の端面
３ｍセラミック製端子台の端面のメタライズ層
５幅広セラミック層部
７幅狭セラミック層部
９端子形成面
１５中継配線
１５ａ電子部品の端子との接続用の内端子
１５ｂ外部リードと接続用の外端子
１００電子部品パッケージ
１０１電子部品パッケージ本体
ＩＣ電子部品
Ｋ幅広セラミック層部と幅狭セラミック層部との境界面
Ｐ端子台の端面のうち、幅広セラミック層部と幅狭セラミック層部との境界線上であって幅狭セラミック層の外端点

Claims

電子部品パッケージ本体にロウ付けにより取り付けられて電子部品パッケージを構成し、該電子部品パッケージ内に搭載される電子部品の端子との接続用の内端子と、前記電子部品パッケージ本体外側に取付けられる外部リードと接続用の外端子とを有する中継配線を備えてなる電子部品パッケージ用セラミック製端子台を備えた電子部品パッケージであって、
該電子部品パッケージ用セラミック製端子台は、端面視において幅の広い幅広セラミック層部と、該幅広セラミック層部の上に該幅広セラミック層部を幅方向において分断する形で積層された端面視において幅の狭い幅狭セラミック層部とを有してなるとともに、該電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面をなす前記幅広セラミック層部の端面と前記幅狭セラミック層部の端面とが一平面状に形成され、
前記中継配線が、前記幅広セラミック層部と前記幅狭セラミック層部との境界面を通され、前記内端子及び外端子が、前記幅狭セラミック層部にて分断された前記幅広セラミック層部の両側の各表面に形成され、しかも、該電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面に、前記電子部品パッケージ本体とのロウ付け用のメタライズ層が形成されてなるものにおいて、
該電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面のうち、前記幅広セラミック層部と前記幅狭セラミック層部との境界線上であって該幅狭セラミック層の外端点を含む微小領域に、前記メタライズ層で包囲され、該メタライズ層が形成されていない非メタライズ領域を有してなる電子部品パッケージ用セラミック製端子台を備えたことを特徴とする電子部品パッケージ。
前記微小領域が、前記外端点から半径０．０３〜０．２ｍｍの範囲である請求項１に記載の電子部品パッケージ。
請求項１又は２に記載の電子部品パッケージに使用される電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面へのメタライズ層の形成工程における、該端面へのメタライズペーストの印刷にあたり、該端面のうち前記外端点を含む微小領域にメタライズペーストを印刷しないことを特徴とする、電子部品パッケージ用セラミック製端子台の製造方法。
請求項１又は２に記載の電子部品パッケージに使用される電子部品パッケージ用セラミック製端子台の端面へのメタライズ層の形成工程における、該端面へのメタライズペーストの印刷にあたり、該端面のうち前記外端点を含む微小領域にメタライズペーストが印刷されないように開口が形成された印刷マスクを使用することを特徴とする、電子部品パッケージ用セラミック製端子台の製造方法。