JP5312358B2 - 電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置 - Google Patents
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Description
bps(Giga bit per second)程度であったが、近年では25〜40Gbps程度まで向上
してきており、半導体装置をより高出力化させ、高速化させることが要求されている。
突出するように封止材23を介して固定された信号端子24とを具備しているものであった。信号端子24の固定はホウケイ酸等を主成分とする絶縁ガラスから成る封止材23を介して行なわれ、封止材23によって基体21と信号端子24とが電気的に絶縁されている。また、基体21の下面には、2つの貫通孔22・22の間に接地端子28が接続されている。この電子部品搭載用パッケージの搭載部21aに必要に応じて回路基板25aを介して電子部品25を搭載し、電子部品搭載用パッケージの信号端子24の上端部と電子部品25の端子とを回路基板25aを介して電気的に接続し、基体21の上面の外周領域に、電子部品25を覆うようにFe−Ni−Co合金等の金属から成る蓋体26をYAGレーザ溶接,シーム溶接等の溶接またはろう接により接合して気密封止することにより、電子装置としていた。また、この蓋体26の電子部品25と対向する部分に光ファイバを固定したり、電子部品25と対向する部分に光を透過させる窓を設けたりすることもある(例えば、特許文献1を参照。)。
ーム溶接の場合は主に機械的衝撃が、ろう接の場合は基体21と蓋体26との熱膨張係数の差による熱応力が蓋体接合部21bに加わり、これが貫通孔22へ伝わることにより、貫通孔22内の封止材23にクラックが発生したり、貫通孔22の内壁と封止材23との間や信号端子24と封止材23との間に剥がれが発生したりしてしまうためであると考えられる。また、シーム溶接やYAGレーザ溶接の場合は急激に高温に加熱され、蓋体接合部21bから貫通孔22までの距離が短いとその間で熱が拡散しないので貫通孔22の内面もすぐに高温になるのに対して、金属製の基体21に対して熱伝導率の小さいガラス製の封止材23は温度が上昇するのに時間がかかり、両者の間で熱膨張差が生じて貫通孔22の内壁と封止材23との間や信号端子24と封止材23との間に剥がれが発生してしまうと考えられる。
分によって緩和される。また、この部分によって蓋体接合部1bで発生した熱が拡散し、貫通孔2の大径部2a内の封止材3にクラックが入ったり封止材3と信号端子4や貫通孔2の内壁面との間で剥がれが生じたりすることがなく、気密性が損なわれることのない高信頼性の電子装置を得ることができる。また、信号端子4と段差面2cとの間の隙間には比誘電率の小さい空気が存在することから、これらの間の電磁結合が小さくなり、信号端子4と信号端子4の外面に平行な大径部2aの内面との間の電磁結合がほとんどとなるので、大径部の封止材3が充填された部分において、その長さ方向でインピーダンスの整合していない部分が短くなって、高周波信号の伝送特性が向上する。
から成る場合は、このインゴット(塊)に圧延加工や打ち抜き加工等の周知の金属加工方法を施すことによって所定形状に製作され、貫通孔2はドリル加工や金型による打ち抜き加工によって形成される。また、基体1が搭載部1aとして突出部を有する形状の場合は、切削加工やプレス加工することによって形成することができる。
ないが、例えば直径が3〜10mmの円板状,半径が1.5〜8mmの円周の一部を切り取っ
た半円板状,一辺が3〜15mmの四角板状等である。基体1の厚みは一様でなくてもよく、例えば、基体1の下面側は貫通孔2・2が形成される領域だけが厚みが厚く、基体1の下面の蓋体接合部1bに対向する部分に切欠き1cを設けてこの部分の厚みが薄いものとしてもよい。このようにすると、基体1の上面の蓋体接合部1bで発生した熱が、基体1
の下面の蓋体接合部1bに対向する部分から放熱されやすくなるとともに、蓋体接合部1bで発生した熱の封止材3への最短の伝熱経路(蓋体接合部1bと封止材3とを結ぶ直線)の途中に空気層が形成されるので、蓋体接合部1bから封止材3への伝熱を抑えることができるので好ましい。さらに、例えば図5(a)および(b)に示す例のように、基体1の中心から放射状に延びる線に沿った形状の切欠き1cを形成することによってこの部分の表面を凹凸形状にすると、蓋体接合部1bで発生した熱をより効率よく放熱することができる。
体1との絶縁間隔を確保するとともに、信号端子4を基体1の貫通孔2内に固定する機能を有する。このような封止材3の例としては、ホウケイ酸ガラス,ソーダガラス等のガラスおよびこれらのガラスに封止材3の熱膨張係数や比誘電率を調整するためのセラミックフィラーを加えたものが挙げられ、インピーダンスマッチングのためにその比誘電率を適宜選択する。比誘電率を低下させるフィラーとしては、酸化リチウム等が挙げられる。
mmの場合であれば、小径部2bの直径は0.46mmとすればよい。大径部2aの直径は、例えば、信号端子4の外径が同じく0.2mmの場合は、封止材3に比誘電率が6.8であるものを用いると、1.75mmとすることで特性インピーダンスを50Ωとすることができる。また、信号端子4の外径が0.25mmの場合であれば、封止材3に比誘電率が5であるものを用いると、大径部2aの直径は1.65mmにすればよい。また、信号端子4の外径が0.25mmで、封止材3に比誘電率が6.8であるものを用いる場合は、大径部2aの直径は2.2mmにすればよい。
直径が0.1〜1mmの線状に製作される。信号端子4の強度を確保しながらより高いイン
ピーダンスでのマッチングを行ないつつ小型にするには、信号端子4の直径は0.15〜0.25mmが好ましい。信号端子4の直径が0.15mmより細くなると、電子部品搭載用パッケージを実装する場合の取り扱いで信号端子4が曲がりやすくなり、作業性が低下しやすくなる。また、直径が0.25mmより太くなると、インピーダンス整合させた場合の貫通孔2の径が信号端子4の径に伴い大きくなるので、製品の小型化に向かないものとなってしまう。
た管状体を貫通孔2の管状体固定部に嵌めて導電性の接合材で接合してもよい。
信号端子4に40GHzの信号を伝送させる場合であれば、インピーダンスが50Ωとなる小径部2bの直径は0.46mmであり、小径部2bと信号端子4との距離(隙間の長さ)は0.13mmとなるので、封止材3と小径部2b側の段差面2cとの距離(隙間の長さ)を0.13mm以上とすると、信号端子4と段差面2cとの間の結合を十分小さくすることができる。また、封止材3の段差面2cとの距離が伝送する周波数の波長の1/4以下であれば、インピーダンスの不整合があったとしても信号の反射は発生せず不整合の影響をほとんど受けることがないので、封止材3の段差面2cとの距離が、40GHzの波長の1/4以下である1.8mm以下であれば、隙間の部分が大径のエアー同軸となることによるインピー
ダンスの不整合の影響をほとんど受けることがない。
部において小径部2bの内面と信号端子4との間を充填して絶縁性部材9を配置する場合は、小径部2bの長さ方向の平均でインピーダンスが整合するように、絶縁性部材9の比誘電率に応じた長さ(厚み)で充填すればよい。また、小径部2bの内面と信号端子4との間に絶縁性部材9を充填すると、電子装置を外部回路基板へ実装する際に、信号端子4が変形するなどして小径部2b内における信号端子4の位置がずれてインピーダンスがずれてしまうことがない。
ーテル樹脂(比誘電率:約2.7),シクロオレフィン樹脂(比誘電率:約2.4)等の樹脂を用いる。絶縁性部材9を、小径部2bの内面および信号端子4の小径部2b内に位置する部分の外面の少なくとも一方を被覆して配置する場合は、小径部2bの内面と信号端子4との間には空間が形成されてその部分の比誘電率は小さいので、上述したような樹脂以外にも、それより比誘電率が大きい、封止材3と同様のものを用いることができる。小径部2bの長さ方向の一部において小径部2bの内面と信号端子4との間を充填して絶縁性部材9を配置する場合も同様である。
に示す例のように、小径部2bの内面と信号端子4との間に絶縁性部材9を充填し、信号端子4の外径が0.25mmのものを用いると、特性インピーダンスを50Ωとするには、小径部2bの径は0.8mmとなる。図8に示す例のよう、同じ絶縁性部材9で小径部2bの内
面を被覆する場合は、その厚みを0.025mmとして、信号端子4の外径が0.25mmのもの
を用いると、特性インピーダンスを50Ωとするには、小径部2bの径は0.6mmとなる。
また、図9に示す例のように、長さが0.5mmの小径部2bに対して小径部2bの長さ方
向の厚みが0.2mmである円盤状の絶縁性部材9を配置して(絶縁性部材9を小径部2b
の内面と信号端子4との間のうちの小径部2bの長さ方向の0.2mmだけ充填して)、信
号端子4の外径が0.25mmのものを用いると、小径部2bの長さ方向の平均の特性インピーダンスを50Ωとするには、小径部2bの径は0.64mmとなる。
のように、小径部2bの内面を絶縁性部材9で被覆する場合は、その厚みを0.025mmと
して、信号端子4の外径が0.25mmのものを用いると、特性インピーダンスを50Ωとするには、小径部2bの径は0.62mmとなる。同じ絶縁性部材9を用いて、図9に示す例のように、長さが0.5mmの小径部2bに対して小径部2bの長さ方向に0.2mmの厚みの円盤状の絶縁性部材9を配置して、外径が0.25mmの信号端子4を用いると、小径部2bの長さ方向の平均の特性インピーダンスを50Ωとするには、小径部2bの径は0.73mmとなる。
との接合時に信号端子4の位置がずれてしまうと、小径部2b内においてインピーダンスがずれてしまうので、信号端子4の固定や信号端子4と回路基板5aとの接合の前に、小径部2bの長さ方向の一部または全部において小径部2bの内面と信号端子4との間に絶縁性部材9が充填するのがよい。
ましい。また、図4〜図6に示す例では屈曲部の外側だけを段階的に屈曲させているが、屈曲部の内側も同様に段階的に屈曲させたり丸みをつけたりするのがより好ましい。
の位置合わせ精度を高めるためには蒸着法やフォトリソグラフィ法によって形成する方法が好ましく、この場合は、必要に応じて絶縁基板の主面に研磨加工を施す場合もある。
が好ましい。密着金属層の厚みが0.01μm未満では、密着金属層を絶縁基板に強固に密着することが困難となる傾向があり、0.2μmを超えると、成膜時の内部応力によって密着
金属層が絶縁基板から剥離し易くなる傾向がある。
1a・・・・搭載部
1b・・・・蓋体接合部
1c・・・・切欠き
1d・・・・溝
2・・・・・貫通孔
2a・・・・大径部
2b・・・・小径部
2c・・・・段差面
3・・・・・封止材
4・・・・・信号端子
5・・・・・電子部品
5a・・・・回路基板
6・・・・・蓋体
7・・・・・ボンディングワイヤ
8・・・・・接地端子
9・・・・・絶縁性部材
Claims (3)
- 上面の外周領域に溶接またはろう接により蓋体を接合する蓋体接合部を有するとともに、該蓋体接合部の内側領域に、上面に電子部品の搭載部を、および上面から下面にかけて貫通する複数の貫通孔を有する基体と、前記貫通孔に充填された封止材を貫通して固定された信号端子とを具備した電子部品搭載用パッケージであって、前記貫通孔は前記基体の下面側の大径部と上面側の小径部とを有しており、前記封止材は前記貫通孔の大径部に前記小径部側の段差面との間に隙間を設けて充填されており、前記小径部の内面と前記信号端子との間に、前記封止材の比誘電率より低い比誘電率である絶縁性部材が配置されていることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。
- 前記段差面が前記大径部から前記小径部に向かって傾斜していることを特徴とする請求項1記載の電子部品搭載用パッケージ。
- 請求項1または請求項2に記載の電子部品搭載用パッケージの前記搭載部に電子部品を搭載するとともに、前記基体の前記蓋体接合部に蓋体を接合したことを特徴とする電子装置。
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