JP4453546B2

JP4453546B2 - パッケージ素子

Info

Publication number: JP4453546B2
Application number: JP2004371553A
Authority: JP
Inventors: 志恵広瀬; 康弘福山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: US7660495B2; JP2006179686A; EP1675170A2; EP1675170A3; EP1675170B1; US20060132036A1

Description

本発明は、ゲッターを収納したパッケージ素子に関する。

従来のパッケージ素子は、例えば下記特許文献１に記載されている。
このパッケージ素子では、ベースとキャップからなる真空容器としてのパッケージを有し、ベース上に配設されたデバイスに対してキャップを被せてパッケージ内を真空状態とする。そして、このパッケージ内に存在するガスを吸着させるために、粒子状のゲッターを収容したカップ型ホルダを、キャップの天井面（内側下面）に溶接接合により取り付ける。なお、このカップ型ホルダは、ゲッターとパッケージ内の真空空間とが触れられる程度の連結空間が保てるようにキャップに取り付けられている。このような構成により、ゲッターが欠けて細かい粒子になったとしても、カップ型ホルダの外にこぼれ落ちずに保持されるようになっている。

特開２００４−１４６５９９号公報

上記従来のパッケージ素子においては、キャップの天井面に溶接接合されたカップ型ホルダによるゲッターの固定方式では、溶接接合工程が必要であり、部品点数が多く、製造コストを低減することができないという問題があった。
本発明の目的は、製造コストを低減できるパッケージ素子を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ベースとキャップとを含んでなるパッケージと、前記パッケージ内に収納されたゲッターとを備え、前記ゲッターはシート状をなし、前記ゲッターの端部が前記パッケージの一部に接触し、前記ゲッターが湾曲弾性変形されて保持され、前記ゲッターの端部に設けたタブまたは折り曲げ部が、前記キャップの内側面および内側下面に接して、前記ゲッターが逆ドーム型に保持されているという構成になっている。

本発明によれば、製造コストを低減できるパッケージ素子を提供することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態１
図１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施の形態１のパッケージ素子の断面図で、パッケージ内におけるゲッターの収納状態を示す図、（ｄ）は（ｃ）の組み立て工程を示す図である。
図２（ａ）は本実施の形態のキャップの断面図、（ｂ）はパッケージ内へ収納前のシート状ゲッターの側面図、（ｃ）はシート状ゲッターの平面図である。
図３（ａ）は楕円形状のゲッターの平面図、（ｂ）は四角形状のゲッターの平面図、（ｃ）は八角形状のゲッターの平面図である。
図において、１はパッケージ素子、２はパッケージ、３はパッケージ２を構成するベース、４はパッケージ２を構成するキャップ、４１はキャップの開口部、５はパッケージ２内に収納されたシート状のゲッター、６はデバイス、７はデバイス６に電気的に接続された電気的接続端子である。

図１に示す本実施の形態のパッケージ素子１は、ベース３とキャップ４によりパッケージ２が構成され、ベース３上に配設されるデバイス６に対してキャップ４を被せることにより、デバイス６の周囲を真空または不活性ガス充填状態とし、デバイス６が動作する際に、気体等がデバイス６に悪影響を与えないようにガス吸着用のゲッター５を封入したデバイス用パッケージ素子である。本発明の主眼は、パッケージ２内に存在する活性ガスを吸着させるためのゲッター５の固定方法にある。
デバイス６としては、加速度センサ等のセンサだけでなく、その他、真空または不活性ガス充填状態での気密性が必要なものすべてを指す。
ゲッター５は、気密封止後のパッケージ２の空間内の残留ガスおよび水素等を吸着させるものである。そのため、シート状のゲッター５は、パッケージ２の空間内を完全に分断するのではなく、ゲッター５とパッケージ２内の真空空間とが触れられる程度の連結空間を設けておくことで、ガス吸着をより効果的に行うものである。

本実施の形態のパッケージ素子１は、パッケージ２と、このパッケージ２内に収納されたゲッター５とを備えたパッケージ素子１において、ゲッター５はシート状をなし、ゲッター５の端部がパッケージ２の一部に接触し、ゲッター５が湾曲弾性変形されて保持されている。また、本実施の形態のゲッターの固定方法は、パッケージ２内にゲッター５を固定するゲッターの固定方法において、シート状のゲッター５の端部を、パッケージ２の一部に接触させ、ゲッター５を湾曲弾性変形させて固定するようになっている。このような構成により、上記従来技術のようなゲッターを保持するための支持体としての専用部品（カップ型ホルダ）が必要ではなくなり、部品点数が減り、また、この支持体のパッケージへの溶接などの接合工程が発生せず、製造工程が簡略化できる。このため、製造コストを低減することができる。また、シート状のゲッター５を使用し、パッケージ２の一部に接触させ、パッケージ２内に湾曲弾性変形させて保持するため、ゲッター５の寸法精度を必要としない簡単な形状で保持することが可能である。また、パッケージ２内にシート状のゲッター５を差し込むという簡単な工程によりゲッター５をパッケージ２内に保持させる構成なので、ゲッター５の取り付けが簡単でかつしっかり固定され、パッケージ２内でゲッター５が動くのを防止できる。このため、ゲッター５に塗布されたガス吸着材料の粉（詳細は後述）が落ちるのが抑制できる。さらに、ゲッター５がキャップ４内にしっかり固定されるため、ゲッター５をはめ込む際にゲッター５から発生するゲッターの粉は、キャップ４を振ることにより簡単にキャップ４の外に落すことができる。
また、パッケージ２は、ベース３とキャップ４とからなる。この構成によりパッケージ素子１の構造が簡単で、パッケージ素子１を容易に組み立てることができる。また、ゲッター５の平面形状は、例えば、図３（ａ）に示すような楕円形状、図３（ｂ）に示すような四角形状、または図３（ｃ）に示すような八角形状になっている。例えば縦横比が２：１以上である。このようにゲッター５の平面形状は、ベース３の内側上面を完全に覆わない形状になっているので、キャップ４とシート状のゲッター５との間でクリアランスが生まれ、ゲッター５とパッケージ２内の空間とが連通する連通部が形成される。したがって、空間内に存在する気体をゲッター５により効率良く吸着することができる。

また、ゲッター５が、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにキャップ４の内側下面（天井面）と、ベース３の内側上面との間でドーム型、逆ドーム型に保持されている。このような構成によりゲッター５の２辺の端部がキャップ４の内側面に固定されるので、ゲッター５がずれにくく、しっかり固定できる。また、別のゲッター５の保持状態としては、図１（ｃ）に示すようにゲッター５が、キャップ４の内側下面とベース３の内側上面との間で斜めに保持されている。
また、ゲッター５は、ゲッター５の端部が、キャップ４の内側面、キャップ４の内側下面、ベース３の内側上面のうちの、少なくともキャップ４の内側面に接して保持されている。すなわち、図１（ａ）のドーム型では、ゲッター５の端部が、キャップ４の内側面およびベース３の内側上面に接して保持されている。このドーム型では高さのあるデバイス６を設置する場合に有効である。また、図１（ｂ）の逆ドーム型では、ゲッター５の端部が、キャップ４の内側面および内側下面に接して保持されている。
図１（ａ）、（ｂ）に示すドーム型あるいは逆ドーム型におけるパッケージ素子１の組み立て方法は、シート状ゲッター５をキャップ４の内側に挟み込むように配置する。ゲッター５の短辺がキャップ４の開口部４１に向かう図１（ａ）のドーム型では、図１（ｄ）に示すように、ベース３をキャップ４内に押し込むことで、ゲッター５の短辺は、ベース３の内側上面にも接して固定されることとなり、ゲッター５を固定するための特別な部品や溶接接合、接着剤等を使用しないで簡単に固定できるため、低コスト化を図ることができる。また、ゲッター５とデバイス６との連通部が自動的に発生し、ゲッター５によるガス吸着が効率良く行われるため、高価なゲッター材料を塗布するシート状のゲッター５の面は、片面だけでも効果は充分発揮される。なお、片面のみに塗布する場合は、デバイス６に向かう側の面にゲッター材料を塗布するのが望ましいが、反対側の面に塗布してもよい。また、ゲッター５の短辺がキャップ４の内側下面に接して設置される図１（ｂ）に示す逆ドーム型では、ベース３による押し込み固定も必要ない。
また、図１（ｃ）に示す斜め保持型では、ゲッター５の短辺は、キャップ４の内側面、内側下面、並びにベース３の内側上面のめ３つに接して保持されている。この場合、ゲッター５の一辺がベース３の内側上面で固定されるため、よりしっかり固定される。また、ベース３の内側上面に設置される辺が一辺であるため、大きなデバイス４を設置する場合に有効である。なお、この斜め保持型では、キャップ４の内側面および内側下面のみ、あるいはキャップ４の内側面およびベース３の内側上面のみ、またはキャップ４の内側面のみで接して保持させることも可能である。
例えば、この斜め保持型におけるパッケージ素子１の組み立て方法は、本発明の最大のポイントであるシート状ゲッター５の弾性力を利用し、まず、キャップ４の内側下面にゲッター５の第一の短辺を差し込み、その対面側の第二の短辺をキャップ４の開口部４１寄りのキャップ４の内側面にはめ込む。その後、キャップ４内にベース３を押し込むことで、ゲッター５の第二の短辺は、ベース３の内側上面にも接して固定されることとなり、ゲッター５を固定するための特別な部品や溶接接合、接着剤等を使用しないで簡単に固定できるため、低コスト化を図ることができる。また、ゲッター５とデバイス６との連通部が自動的に発生し、ゲッター５によるガス吸着が効率良く行われるため、高価なゲッター材料を塗布するシート状のゲッター５の面は、片面だけでも効果は充分発揮される。なお、片面のみに塗布する場合は、デバイス６に向かう側の面にゲッター材料を塗布するのが望ましいが、反対側の面に塗布してもよい。

本実施の形態におけるゲッター５は、シート型ゲッターを切り抜いて形成される。シート型ゲッターは、例えばニクロム、ニッケル等の金属薄板の両面あるい片面上にガス吸着材料を薄く塗布し、多孔質に焼結したもので、切断や折り曲げ成型が可能である。シート状のゲッター５の寸法は、図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、キャップ４の内側の寸法より一辺が長く形成され、図１（ａ）〜（ｃ）の形態を保てる長さがあれば良い。
なお、キャップ４の平面形状は、円、多角形等様々な形状であっても、キャップ４内にシート状のゲッター５を固定可能である。

実施の形態２
本実施の形態は、キャップ４の内側面に設けた突起を用いてシート状のゲッター５を保持する構造である。
図４（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の実施の形態２のパッケージ素子を示す図である。
図４（ａ）は本実施の形態のキャップの上面断面図、（ｂ）はキャップの別の構造の上面断面図、（ｃ）はゲッターをドーム型に収納した状態を示すパッケージ素子の断面図、（ｄ）は斜め保持型に収納した状態を示すパッケージ素子の断面図、（ｅ）は切り込みを設けた楕円形状のゲッターの平面図、（ｆ）は（ｃ）に示したゲッターをドーム型に収納した状態のパッケージ素子の（ｃ）とは直角な方向における断面図である。
図４（ａ）において、４２はキャップ４の内側面の対向する二箇所に設けた突起、（ｂ）において、４３はキャップ４の内側面の周縁全周に設けた突起、（ｅ）において、５１は楕円形状のゲッター５の対向する二箇所に設けた切り込みである。

本実施の形態の第一の構造では、ゲッター５は、図４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、ゲッター５の端部が、キャップ４の内側面に設けた突起４２に接して保持されている。
また、本実施の形態の第二の構造では、ゲッター５は、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、ゲッター５の端部が、キャップ４の内側面の周縁全周に設けた突起４３に接して保持されている。
さらに、本実施の形態の第三の構造では、ゲッター５は、図４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、ゲッター５の端部に設けた切り込み５１が、キャップ４の内側面に設けた突起４２に嵌合されて保持されている。なお、ゲッター５の切り込み５１を、キャップ４の内側面に設けた突起４３に嵌合させて保持することも可能である。
本実施の形態の第一〜第三の構造においては、シート状のゲッター５をベース３に接触させず、キャップ４の内側面だけに固定させたい場合に有効である。また、ゲッター５をベース３で押し込む工程により固定される前に、シート状ゲッター５をキャップ４の内側に組み込む時点で、突起４２、４３により所定の箇所にしっかり固定させたい場合に有効である。

実施の形態３
図５は、本発明の実施の形態３のパッケージ素子の断面図である。図５において、３１はベース３の上側部に設けた傾斜部である。
本実施の形態では、ゲッター５は、ゲッター５の端部が、ベース３の上側部に設けた傾斜部３１と、キャップ４の内側面との間に差し込まれて保持されている。
本実施の形態では、ベース３の上側部に傾斜部３１を設けることで、ベース３の上側部とキャップ４の内側面との間に空間が発生する。その空間に、シート状のゲッター５の端部をはさみ込むことで、ゲッター５をよりしっかりと固定させることができる。本実施の形態では、キャップ４の内側面に突起（図４（ａ）、（ｂ）の突起４２、４３等）を設けたくない場合に有効である。また、シート状ゲッター５とキャップ４の内側面との間に余裕を持たせて固定したい場合に有効である。なお、ベース３の上側部に傾斜部３１を設ける代わりに窪み（図示省略）を設け、その窪みとキャップ４の内側面との間でゲッター５の端部を保持することも可能である。

実施の形態４
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態４のタブを設けたシート状ゲッターの平面図、（ｄ）は本実施の形態の別の構成の、折り曲げ部を設けたシート状ゲッターの平面図、（ｅ）〜（ｇ）は本実施の形態においてゲッターをそれぞれドーム型、逆ドーム型、斜め保持型に保持した状態を示すパッケージ素子の断面図である。
図６（ａ）〜（ｃ）において、５２はゲッター５の端部に設けたタブ、図６（ｄ）において、５３はゲッター５の角部に設けた折り曲げ部である。
本実施の形態では、ゲッター５は、ゲッター５の端部にゲッター５と一体に設けたタブ５２または折り曲げ部５３が、キャップ４の内側面、キャップ４の内側下面、ベース３の内側上面のうちの、少なくともキャップ４の内側面に接して保持されている。すなわち、図６（ｅ）のドーム型では、タブ５２または折り曲げ部５３が、キャップ４の内側面およびベース３の内側上面に接して保持されている。このドーム型では高さのあるデバイス６を設置する場合に有効である。図６（ｆ）の逆ドーム型では、ブ５２または折り曲げ部５３が、キャップ４の内側面および内側下面に接して保持されている。また、図６（ｇ）の斜め保持型では、タブ５２または折り曲げ部５３が、キャップ４の内側面、内側下面およびベース３の内側上面に接して保持されている。

本実施の形態では、タブ５２または折り曲げ部５３を設けることで、実施の形態１の図１（ｃ）の構造においてはキャップ４の内側面およびベース３の内側上面にシート状ゲッター５の「辺」で支えていたのに対し、タブ５２または折り曲げ部５３の「面」で支えることができ、キャップ４の内側面と接する面積を増やすことができるので、ゲッター５をしっかり固定し、ずれをより効果的に防止でき、突っ張り固定の特徴がさらに強化される。また、ベース３の内側上面と接する図６（ｅ）、（ｇ）の保持形態の場合、タブ５２または折り曲げ部５３は、ベース３の内側上面に対して「足」の役割りも果たすため、シート状のゲッター５とデバイス６間の高さ調整を兼ねることも可能である。なお、タブ５２は、ゲッター５の両側に２個設けてもよいし、片側に１個設けてもよいし、あるいは四方以上に４個以上設けてもよい。また、タブ５２の形状や設ける位置は、種々のものが考えられる。また、タブ５２の部分には、ガス吸着材料の粉は塗布しなくてもよいし、塗布してもよい。

実施の形態５
本実施の形態は、例えば赤外線センサのような入射光を必要とする光デバイスをパッケージ内に設置するパッケージ素子（光検出器）の例である。
図７（ａ）は本発明の実施の形態５のパッケージ素子の上面図、（ｂ）は要部概略断面図、（ｃ）は光通過部の開口を設けたシート状ゲッターの平面図、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ光通過部の切り欠きを設けたゲッターの平面図である。
図７（ａ）において、４４はキャップ４の上面に設けた光取り入れ開口部、８は光取り入れ開口部４４の上を覆う光透過窓（ウインドウ）、（ｂ）において、９は光デバイス、（ｃ）において、５４はシート状のゲッター５をくり貫いて設けた光通過部である開口、（ｄ）において、５５は「コ」の字形状のゲッター５に設けられた光通過部である切り欠き、（ｅ）において、５６は「馬蹄」形状のゲッター５に設けられた光通過部である切り欠きである。

赤外線センサのような入射光を必要とする本実施の形態におけるパッケージ素子においては、シート状のゲッター５に、デバイス６の形状、寸法に合わせて、開口５４あるいは切り欠き５５、５６からなる光通過部を設ける必要がある。
例えば、図７（ｃ）に示すように、光デバイス９に対する迷光を遮断する効果も兼ねて四角形状にくり貫いて開口５４を設ける。例えば図７（ｂ）に示すように、ゲッター５をパッケージ２内に斜めに配置した場合に、開口５４からゲッター５の下にある光デバイス９を覗き見ることができる寸法に開口５４を設ける。
本実施の形態は、ベース３と、光取り入れ部である光取り入れ開口部４４、光透過窓８を設けたキャップ４とを含んでなるパッケージ２と、ベース３の内側上面に設置された光デバイス９と、パッケージ２内に収納されたゲッター５とを備えたパッケージ素子１において、ゲッター５はシート状をなし、光取り入れ部である光取り入れ開口部４４、光透過窓８から光デバイス９へと光を通過させるための光通過部である開口５４、切り欠き５５あるいは５６が設けられ、ゲッター５の端部がパッケージ２の一部に接触し、ゲッター５が湾曲弾性変形されて保持されている。また、図７（ｂ）に示すように、光通過部は、ゲッター５をくり貫いた開口である。あるいは、光通過部は、ゲッター５を切り欠いた切り欠きである。これにより、光デバイス９に必要な光を通し、供給することができる。また、図７（ｄ）、（ｅ）に示すように、ゲッター５の形状が、「コ」の字形状または「馬蹄」形状になっている。このような構成により実施の形態１で述べたのと同様の効果を有する光パッケージ素子を提供することができる。

図７（ｄ）、（ｅ）に示すような形態では、シート状のゲッター５の片側が完全に開口されているため、切り欠いた側の二辺が、実施の形態４におけるタブ５２（図６（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）参照）と同じ役割りも果たす。すなわち、シート状ゲッター５がパッケージ２の一部と接する辺が多くなり、また、シート状ゲッター５を「面」で支え、キャップ４の内側面と接する面積を増やすことができるので、ゲッター５をしっかり固定でき、ずれをより効果的に防止できる。また、ゲッター５の切り欠いた側の端部は、ベース３の内側上面に対して「足」の役割りを果たすため、シート状のゲッター５と光デバイス９間の高さ調整を兼ねることも可能である。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば本発明は、パッケージ内にゲッターを収容した構造の赤外線検出器や角速度検出器等の各種検出器のすべてに適用可能である。

（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施の形態１のパッケージ素子の断面図、（ｄ）は（ｃ）の組み立て工程を示す図である。（ａ）は本実施の形態のキャップの断面図、（ｂ）はパッケージ内へ収納前のゲッターの側面図、（ｃ）はゲッターの平面図である。（ａ）は楕円形状のゲッターの平面図、（ｂ）は四角形状のゲッターの平面図、（ｃ）は八角形状のゲッターの平面図である。（ａ）は本実施の形態のキャップの上面断面図、（ｂ）はキャップの別の構造の上面断面図、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれパッケージ素子の断面図、（ｅ）は切り込みを設けた楕円形状のゲッターの平面図、（ｆ）はパッケージ素子の（ｃ）とは直角な方向における断面図である。本発明の実施の形態３のパッケージ素子の断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態４のタブを設けたシート状ゲッターの平面図、（ｄ）は別の構成の折り曲げ部を設けたシート状ゲッターの平面図、（ｅ）〜（ｇ）はゲッターをそれぞれドーム型、逆ドーム型、斜め保持型に保持した状態を示すパッケージ素子の断面図である。（ａ）は本発明の実施の形態５のパッケージ素子の上面図、（ｂ）は要部概略断面図、（ｃ）は光通過部の開口を設けたシート状ゲッターの平面図、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ光通過部の切り欠きを設けたゲッターの平面図である。

符号の説明

１…パッケージ素子２…パッケージ
３…ベース４…キャップ
５…ゲッター６…デバイス
７…電気的接続端子８…光透過窓
９…光デバイス３１…傾斜部
４１…キャップの開口部４２…突起
４３…周縁全周の突起４４…光取り入れ開口部
５１…切り込み５２…タブ
５３…折り曲げ部５４…光通過部の開口
５５…光通過部の切り欠き５６…光通過部の切り欠き

Claims

ベースとキャップとを含んでなるパッケージと、
前記パッケージ内に収納されたゲッターとを備えたパッケージ素子において、
前記ゲッターはシート状をなし、
前記ゲッターの端部が前記パッケージの一部に接触し、前記ゲッターが湾曲弾性変形されて保持されており、
前記ゲッターの端部に設けたタブまたは折り曲げ部が、前記キャップの内側面および内側下面に接して、前記ゲッターが逆ドーム型に保持されていることを特徴とするパッケージ素子。
ベースとキャップとを含んでなるパッケージと、
前記パッケージ内に収納されたゲッターとを備えたパッケージ素子において、
前記ゲッターはシート状をなし、
前記ゲッターの端部が前記パッケージの一部に接触し、前記ゲッターが湾曲弾性変形されて保持されており、
前記ゲッターの端部に設けたタブまたは折り曲げ部が、前記キャップの内側面、内側下面および前記ベースの内側上面に接して、前記ゲッターが斜めに保持されていることを特徴とするパッケージ素子。