JP5004423B2

JP5004423B2 - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置

Info

Publication number: JP5004423B2
Application number: JP2005019228A
Authority: JP
Inventors: 保浩鎌田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: JP2006210550A

Description

本発明は、半導体素子や水晶振動子等の電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージ、および電子装置に関するものである。

従来、例えば半導体素子や水晶振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージは、図４に示すように、例えば酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る絶縁層を複数積層して成り、上面に電子部品の搭載部を有する基体４０１と、基体４０１の側面に上面から下面にかけて形成された切り欠き部４０３と、切り欠き部４０３の内面に形成された導体層４０４と、基体４０１の搭載部の周辺から搭載部の外側に導出された配線導体とを具備している。

基体４０１の搭載部に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を配線導体にボンディングワイヤや導電性接合材等を介して電気的に接続し、しかる後、基体４０１の上面に搭載部を塞ぐように蓋体４０９を接合し、搭載部内に電子部品を気密に収容することによって製品としての電子装置となる。電子部品は、圧電発振器、圧電振動子、ＳＡＷ等の圧電デバイス、その他の電子部品である。

電子装置を表面実装用とする場合には、基体４０１の下面に、外部回路基板に電気的、機械的に接続するための外部接続用電極４１３が形成される。さらに、搭載されている電子部品の電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりするための電気チェック端子（側面電極）が形成されているものがある。この電気チェック端子は、例えば、切り欠き部４０３の内面に形成されている導体層４０４から成り、導体層４０４は電子部品と電気的に接続される。

この導体層４０４（電気チェック端子）に、電子部品の電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりするためのプローブピンが当接される。このプローブピンは、例えばプローブピン本体を支持する支持部にバネが配置されており、基体４０１の各導体層４０４にプローブピンを同時に基体４０１の中央側へ押し込み、バネの力により一定の力で当接される。

導体層４０４は、例えば、セラミック材料から成る基体４０１との同時焼成により形成されるメタライズ導体から成る場合であれば、図５に示すようにして形成される。基体４０１となる基板領域を有する複数のセラミックグリーンシート５０１ａ，５０１ｂに、基板領域の外縁に跨るようにして切り欠き部４０３となる貫通孔５０４を形成し、この貫通孔５０４の内部にメタライズペーストを流し込むとともに余分なメタライズペーストを吸引除去することにより、貫通孔５０４の内面にメタライズペーストが塗布される（図５（ａ））。この複数のセラミックグリーンシートを、貫通孔５０４が上下に連通するようにして積層する（図５（ｂ））とともに焼成し、その後、基板領域毎に分割することにより、貫通孔５０４が分割されて形成された切り欠き部４０３の内面に導体層４０４が形成される。

なお、一般に、導体層４０４の露出表面には、酸化腐食の防止や、プローブピンとの電気的な接続をより容易とすることと等のために金めっき層が、周知の電解めっき法により被着される。
特開２００１−９４３７８号公報

しかしながら、近年の電子部品は小型化および高密度化が進んできており、そのために、電子部品収納用パッケージ大きさは小さくなり、例えば基体の外形寸法が３．０ｍｍ×２．５ｍｍ、切り欠き部の幅は０．５ｍｍ以下と非常に小さくなってきている。このように切り欠き部の幅が狭くなると、その内面の導体層にプローブピンを位置精度良く正確に押し込んで当接させることが難しくなってきている。

さらに、導体層を形成する際、重力の影響により、導体層となるメタライズペーストの厚みが、各セラミックグリーンシートにおいて下側ほど厚くなるという問題点があった。つまり、各絶縁層において下側ほど導体層が厚く形成されることになり、その厚さの分、切り欠き部の内側に導体層が入り込んで切り欠き部の幅が狭くなる。そのため、プローブピンが切り欠き部の内側に入り込み難くなり、プローブピンと導体層とを確実に電気的に接続させることが難しくなるという問題があった。

また、導体層は、貫通孔の内面にメタライズペーストを塗布し貫通孔を分割する手法で形成される場合、金めっき層が被着された後に分割が行なわれることから、分割で新たに生じる断面には金めっきが被着されないことになる。この場合、プローブピンが導体層の中央部分からずれてしまうと、金めっき層が被着されていない（接触抵抗が大きく電気的な接続が難しい）部分にプローブピンが接触することになり、プローブピンと導体層とが電気的接触不良となり、電気チェック端子を介して電子部品に繰り返し正しく電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりすることができないという問題点があった。

さらに、複数の絶縁層を積層して基体を形成する場合、積層ずれが発生することがあり、このように積層ずれが発生すると、そのずれの分、絶縁層の一部が切り欠き部の内側に突出する。この突出した絶縁層がプローブピンの導体層への接触を阻害して電気チェック端子を介して繰り返し正しく電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりすることができないという問題点もあった。

さらに、基体毎に分割する際に、この電気チェック端子となる導体層を形成する各絶縁層の下面側のメタライズ層の突出部により、分割性が悪化するという問題点もあった。

本発明は、かかる従来の技術における問題点に鑑み案出したものであり、その目的は、基体の側面の切り欠き部の内面に形成された導体層に繰り返しプローブピンを正確、かつ容易に電気的に接続させることが可能な電子部品収納用パッケージ、および電子装置を提供することにある。

本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品の搭載部を有する基体と、該基体の側面に、上下面方向に形成された溝部と、前記溝部の側面および底面に形成され、前記電子部品に電気的に接続される導体層と、該導体層の表面に被着された金めっき層とを備え、前記導体層は、前記溝部の側面に形成された部分での、上面側端部及び下面側端部における厚みよりも中央部における厚みが薄く、前記溝部の側面に形成された部分において互いに対向する前記導体層の前記基体に平行な方向の幅は、前記導体層の前記上面側端部における前記方向の幅及び前記下面側端部における前記方向の幅よりも前記導体層の前記中央部における前記方向の幅が広いことを特徴とするものである。

本発明の電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記搭載部に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の電子部品収納用パッケージは、溝部の側面に形成された部分での、導体層の上面側端部及び下面側端部における厚みよりも導体層の中央部における厚みが薄い。そのため、溝部の側面に形成された部分において互いに対向する導体層の基体に平行な方向の幅に関して、導体層の上面側端部における上記方向の幅及び下面側端部における上記方向の幅よりも導体層の中央部における上記方向の幅が広くなる。結果、溝部の内面に形成された導体層にプローブピンを容易に接触させることができ、かつ、プローブピンが導体層から離れてしまうことを抑制することができる。

すなわち、プローブピンが当接される部分における、対向する導体層の切り欠き部の幅方向での間隔が広く、プローブピンを導体層に容易に当接させることができる。よって、プローブピンから導体層を介して電子部品に繰り返し正しく電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりすることが可能となる。

本発明の電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記搭載部に搭載された電子部品とを備えていることにより、小型で電気チェック端子となる導体層とプローブピンとの電気的接続性に優れた信頼性の高い電子装置を提供することができる。

以下、本発明の電子部品収納用パッケージについて添付の図を基に説明する。図１（ａ）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す側面図であり、図１（ｂ）はその上面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）において、１０１は基体、１０２は搭載部、１０３は基体１０１の側面に形成された溝状の切り欠き部、１０４は導体層、１０７は電子部品である。

この例では、基体１０１は、上面に電子部品１０７の搭載部１０２を有する平板状の部分の上面に、搭載部１０２を取り囲む枠体を取着して成る。この場合、基体１０１は、電子部品１０７を収容するための容器であり、搭載部１０２に電子部品１０７を搭載することにより、基体１０１の上面と枠体の内側面とにより形成される容器内に電子部品１０７が収容される。電子部品１０７は、半導体素子や、水晶振動子、弾性表面波素子、コンデンサ、抵抗器、インダクタ等である。

この基体１０１は、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，ガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料から成る絶縁層が複数積層されて形成されている。基体１０１は、平板状や枠状の複数枚（図１に示した例では４枚）のセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより形成される。

この基体１０１の搭載部１０２の周辺から搭載部の外側に、タングステン，モリブデン，銅，銀等のメタライズ導体から成る配線導体１０５が導出されており、この配線導体１０５のうち、搭載部１０２の周辺に露出した部位に電子部品１０７の電極がボンディングワイヤ等を介して接続される。

また、基体１０１の側面には、基体１０１の上下面方向に溝状の切り欠き部（溝部）１０３が形成されており、切り欠き部１０３の内面は導体層１０４が形成されている。この導体層１０４は、配線導体１０５の導出された部位と接続されている。

導体層１０４は、例えば、搭載部１０２に搭載される電子部品１０７と配線導体１０５を介して電気的に接続され、電子部品１０７の電気的特性を調整したり、電子部品１０７にデータ情報を書き込んだりするための端子として機能する。

導体層１０４にプローブピンを当接させて電気的に接続し、プローブピンから導体層１０４を介して外部の測定器等を電子部品１０７と電気的に接続させることにより、電子部品１０７と外部の測定器等との間で信号の授受が行なわれ、電子部品１０７に対して測定や情報の書き込み等が行われる。基体１０１の下面には、外部端子電極１１３が配線導体１０５と電気的に接続されて形成されている。

この外部端子電極１１３を外部電気回路基板（図示せず）の回路導体に半田等を介して接続することにより、電子部品１０７の電極が、配線導体１０５と外部端子電極１１３とを介して外部電気回路基板の回路導体と電気的に接続される。

ここで、切り欠き部１０３の横断面形状は、例えば半円状となっており、基体１０１の側面の上面から下面にかけて形成されている。

本実施形態の電子部品収納用パッケージにおいて、導体層１０４は、上面側端部および下面側端部より中央部が薄く形成されているとともに表面に金めっき層が被着されている。このように基体１０１の厚み方向に対する導体層１０４の中央における厚みが薄く、かつ、導体層１０４の上面側端部および下面側端部における厚みが厚くなるように形成されていることが重要である（図２）。

このような導体層１０４の形状としたことから、プローブピンが当接される部分における、対向する導体層の切り欠き部１０３の幅方向での間隔が広く、プローブピンを導体層１０４に容易に当接させることができる。よって、プローブピンから導体層１０４を介して、電子部品１０７に繰り返し正しく電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりすることが可能となる。

また、導体層１０４の上面側端部および下面側端部における厚みが導体層１０４の中央部における厚みよりも大きいことにより、プローブピンと導体層１０４とが接触し易くかつ上下方向に外れにくくなっている。

例えば、基体１０１が酸化アルミニウム質焼結体から成り、基体１０１の大きさが５．０×３．２ｍｍ程度である場合は、切り欠き部１０３の幅が０．５ｍｍ程度であり、この切り欠き部１０３の内面に形成される導体層１０４の厚みは、１０〜４０μｍ程度である。基体１０１内部の素子類や半導体素子等の電子部品１０７の電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりするために、例えば基体１０１の側面に形成された導体層１０４に先端の幅が０．３ｍｍの針状のプローブピンが電気的に接続できるように当接される。なお、このような電気的接続をおこなうためのプローブピンは、短時間の当接でも良好な電気的接続性が得られるように、また耐磨耗性を考慮してその表面にロジウム合金等の金属を被着させ、または、バネ等の押圧を作用させる弾性部材により導体層１０４にプローブピンを押し付ける構造となっている。

ここで、導体層１０４の形成方法について図３を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、基体１０１となるセラミックグリーンシート３０１ａおよび３０１ｂに貫通孔３０４を形成し、その内面に導体ペーストを塗布する。その際に、導体ペーストは自重によりセラミックグリーンシート３０１ａおよび３０１ｂの下面側に垂れてくる。

そして、次に、図３（ｂ）に示すように、上側に積層するセラミックグリーンシート３０１ａの上下面を逆にして、セラミックグリーンシート３０１ｂ上に積層する。その後、この積層体を焼成することにより本発明の電子部品収納用パッケージが製造される。

なお、導体層１０４は、上述したような端子に限らず、電子部品収納用パッケージの外部電気回路基板に対する接続信頼性を向上させる接続用の導体として機能させることもできる。すなわち、導体層１０４を基体１０１の下端にまで達するとともに外部端子電極１１３と連続するようにして形成しておくと、外部端子電極１１３から導体層１０４にかけて、外部電気回路基板の回路導体と半田等により強固に接合される。このとき、基体１０１の側面に形成される導体層にも半田が這い上がることにより、より強固に基体１０１と外部電気回路基板の配線導体とが接合される。

なお、このような電子部品収納用パッケージにおいては、導体層１０４，配線導体１０５，外部端子電極１１３および封止用のメタライズ層等の露出した金属層が酸化腐食するのを防止するとともに、搭載部１０２の周辺の配線導体１０５と電子部品１０７の電極との電気的な接続や、外部端子電極１１３と外部電気回路基板の配線導体との電気的な接続や、封止用のメタライズ層上の蓋体１０９との接合を良好なものとするために、導体層１０４，配線導体１０５，外部端子電極１１３および封止用のメタライズ層等の露出した金属層の表面に、例えば厚みが１〜２０μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが電解めっき法により順次被着されている。

このようなめっき層の被着は、通常、生産性を良好とするために、前述の多数個取り基板の形態において、このような多数個取り基板を複数枚、めっき用治具に保持させるとともに、電解めっき用のニッケルめっき液や金めっき液中に浸漬し、電解めっきを施すことにより行なわれる。また、導体層１０４は、上面側端部および下面側端部より中央部が薄く形成されている。よって、次のような効果を得ることができる。

すなわち、電子部品収納用パッケージとなる配線基板領域（図示せず）を母基板（図示せず）に多数個縦横に配列した、いわゆる多数個取りの形態で電子部品収納用パッケージを製造する場合、個片の配線基板領域を形成する母基板の分割は、母基板の上下面に、配線基板領域の境界に沿って所定の深さの分割溝（図示せず）を形成しておくことにより行なわれる。分割溝に沿って母基板に曲げ応力を加えることにより、機械的強度の弱い分割溝が形成されている部位に沿って母基板が破断され、個片に分割される。そして、多数の配線基板領域が配列形成された母基板から分割して個片の基体１０１とする際に、導体層１０４の厚い部分が既に母基板の主面に格子状に形成される分割溝により切断されていることから、導体層１０４による分割性の悪化を防止することができる。

ここで、母基板に形成する分割溝は、基体１０１の側面の導体層１０４の上面側端部および下面側端部を露出させることとなり、母基板の露出した金属層の表面にめっき層を被着させる際に、導体層１０４の上面側端部および下面側端部もめっき液と接触することになり、導体層１０４の上面側端部および下面側端部の分割溝で切断されたる面にもめっき層が被着される。このような構造により、さらに良好にプローブピンを導体層１０４の表面（金めっき層で被着された部分）に当接させることができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージは、好ましくは、導体層１０４の最上部および最下部は、上側の分割溝および下側の分割溝により断面が切り欠き部１０３の中央側へ突出する突出部１０６が形成されている。このような構造とすることにより、基体１０１を構成する各絶縁層に積層ずれが発生して導体層が形成されない絶縁層（図１では切り欠き部１０３の導体層１０４が形成されない上側の層、または下側の層）が導体層１０４の中央の厚みよりも突出した場合においても、導体層１０４の上下端の突出するように金めっき層が被着された部分（突出部１０６）によりプローブピンと導体層１０４を電気的接触性良く当接できることができる。

ここで、導体層１０４の最上部および最下部の断面が切り欠き部１０３の中央側へ突出するように突出部１０６を形成するためには、例えば、母基板の上下面に、配線基板領域の境界に沿って所定の深さの分割溝（図示せず）を形成する際に、母基板の上下からそれぞれ導体層１０４の最上部および最下部を超えてカッター刃を押し入れ、切り欠き部１０３となる貫通孔の中心側へ絶縁層とともに導体層１０４を押し出すようにすればよい。

また、プローブピンを基体１０１の側面の導体層１０４に押し入れる際に導体層１０４を形成するメタライズ層の突出した部分（突出部１０６）がプローブピンの進入を阻害することがない。よって、プローブピンと導体層１０４とをより効果的に電気的接触性良く当接でき、導体層１０４を介して繰り返し正しく電気的特性を調整したり、データ情報を書き込んだりすることが可能となる。

導体層１０４は、例えば、基体１０１となるセラミックグリーンシートの側面に切り欠き部１０３を形成し、その切り欠き部１０３の内面に、タングステン等のメタライズペーストを印刷しておくことにより形成される。

溝状の切り欠き部１０３は、例えば、広面積のセラミックグリーンシートに枠体１１１や板体１１２となる領域を多数個配列形成しておくとともに、この各領域の境界に沿って円形や楕円形等の貫通孔を形成しておき、このセラミックグリーンシートを積層して焼成した後、各領域に沿って分割することにより、横断面形状が半円状や半楕円状等の溝状に、各領域（基体１０１）の側面に形成することができる。

本発明の電子装置は、上記のいずれかに記載された電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージ（基体１０１）の搭載部１０２に搭載された電子部品１０７とを備えていることから、小型で電気チェック端子となる導体層１０４とプローブピンとの電気的接続性に優れた信頼性の高い電子装置を提供することができる。

そして、この電子部品収納用パッケージによれば、基体１０１の搭載部１０２上に電子部品１０７を搭載して枠体１１１の内側に収容するとともに、電子部品１０７の電極を搭載部１０２の周辺の配線導体１０５にボンディングワイヤや導電性接合材等を介して電気的に接続し、しかる後、基体１０１の枠体１１１の上面に、例えばあらかじめ封止用のメタライズ層を枠状に形成しておき、この封止用のメタライズ層に金属製の蓋体１０９を搭載部１０２を塞ぐようにして溶接やろう付けにより接合し、基体１０１と蓋体１０９とから成る容器内に電子部品１０７を気密に収容することによって、製品としての電子装置となる。この電子装置は、基体１０１の各外側面の搭載部１０２の中央部から下面にかけて形成された外部端子電極１１３を外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することにより外部電気回路基板に実装されるとともに、収容した電子部品１０７の電極が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。

なお、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、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に変形できる。

例えば、上述の例では基体１０１の側面に上面から下面にかけて形成された溝状の切り欠き部１０３の横断面形状は楕円状としたが、この断面形状を半円状としたり、四角形状としてもよいことは言うまでもない。

（ａ）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す側面図であり、（ｂ）はその上面図である。図１に示した切り欠き部１０３の拡大図である。本発明の電子部品収納用パッケージの製造方法を示す図である。従来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側面図である。従来の電子部品収納用パッケージの製造方法を示す図である。

符号の説明

１０１・・・・・基体
１０２・・・・・搭載部
１０３・・・・・切り欠き部
１０４・・・・・導体層
１０６・・・・・突出部
１０７・・・・・電子部品
１０８・・・・・金めっき層

Claims

上面に電子部品の搭載部を有する基体と、該基体の側面に、上下面方向に形成された溝部と、前記溝部の側面および底面に形成され、前記電子部品に電気的に接続される導体層と、該導体層の表面に被着された金めっき層とを備え、
前記導体層は、前記溝部の側面に形成された部分での、上面側端部及び下面側端部における厚みよりも中央部における厚みが薄く、
前記溝部の側面に形成された部分において互いに対向する前記導体層の前記基体に平行な方向の幅は、前記導体層の前記上面側端部における前記方向の幅及び前記下面側端部における前記方向の幅よりも前記導体層の前記中央部における前記方向の幅が広いことを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
請求項１に記載された電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記搭載部に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。