JP5537306B2 - 電子部品収納用パッケージ、および電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。

従来から、半導体レーザダイオード、フォトダイオード等の電子部品を収納するとともに、この電子部品を外部に電気的に接続するための入出力端子を備えた電子部品収納用パッケージ（以下、単に「パッケージ」とも言う）が知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、このパッケージは、上面に電子部品を載置するための載置部を有する金属製の基体と、平面視において載置部を囲むように基体の上面に設けられた金属製の枠体とを備えている。ここで、入出力端子は、セラミック製であって、枠体の上面を切り欠くことにより当該枠体に形成された取付部に取り付けられている。

特開２００２−７６４９５号公報

しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、熱履歴に対して信頼性が乏しいという問題があった。具体的に言えば、熱膨張係数が異なるセラミック製の入出力端子と金属製の枠体とを接合すると、接合後の冷熱サイクルの付加によって、熱膨張差に起因する応力がパッケージに発生する。具体的には、枠体が入出力端子を拘束しようとする力が強く働く。このため、セラミック製の入出力端子にクラックが生じる可能性があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱履歴に対して信頼性が向上する電子部品収納用パッケージ、および電子装置に関する。

上記目的を達成するために本発明における電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品を載置するための載置部を有する金属製の基体と、平面視において前記載置部を囲むように前記基体の上面に設けられており、かつ一側部に貫通孔が形成された金属製の枠体と、該枠体に形成された貫通孔を塞ぐようにして当該貫通孔に設けられており、かつ透光性部材を保持するための保持部材と、を備え、前記枠体は、第１の部位と、第２の部位とを有し、前記保持部材が設けられた部位において、前記第１の部位と前記第２の部位とは、前記枠体が有するヤング率よりも低いヤング率を有する接合部材によって接合されている。

上記目的を達成するために本発明における電子装置は、本発明に係る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に収納された電子部品と、前記枠体の上面に設けられた蓋体と、を備える。

本発明の電子部品収納用パッケージ、および電子装置は、熱履歴に対して信頼性が向上するという効果を奏する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子装置の一例を示す斜視図である。 図２は、蓋体を省略した場合の、図１の電子装置を示す平面図である。 図３は、蓋体、およびシールリングを省略した場合の、図１の電子装置を示す斜視図である。 図４は、入出力端子、蓋体、およびシールリングを省略した場合の、図１の電子装置を示す斜視図である。 図５は、変更例に係る電子装置の一例を示す斜視図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る電子装置の一例を示す斜視図である。 図７は、図６の変形例に係る電子装置の一例を示す斜視図である。 図８は、基体、蓋体、およびシールリングを省略した場合の、図７の電子装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る電子部品収納用パッケージ、および電子装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

[実施の形態１]
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子装置１の一例を示す斜視図である。図２は、図１の電子装置１を示す平面図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係る電子装置１は、電子部品２、基体３、枠体４、入出力端子５、蓋体６、およびシールリング７を備えている。なお、図２では、蓋体６の図示を省略している。ここで、基体３、枠体４、および入出力端子５が、電子部品収納用パッケージの一実施形態となる。

図３は、蓋体６およびシールリング７を省略した場合の、図１の電子装置１を示す斜視図である。図４は、入出力端子５、蓋体６、およびシールリング７を省略した場合の、図１の電子装置１を示す斜視図である。

電子部品２は、例えば、半導体レーザダイオード、フォトダイオード、赤外線センサ、水晶振動子等であるが、ここでは特に限定されない。

基体３は、上面に電子部品２を載置するための載置部３ａを有する金属製の部材である。具体的には、基体３は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、あるいは銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属から構成される。本実施形態においては、基体３の形状は平板状であるが、これに限定されるものではない。

枠体４は、平面視において載置部３ａを囲むように基体３の上面に設けられた金属製の部材である。ここで、枠体４も、基体３と同様、例えば、銅、鉄−ニッケル−コバルト合金、銅−タングステン合金等の金属から構成される。なお、枠体４は、基体３と一体的に形成されていてもよいし、基体３と別個独立に形成されていてもよい。基体３と枠体４とが別個独立に形成された場合、基体３と枠体４とは、例えば、半田やロウ材等の接合部材を介して接合される。

枠体４は、１枚の帯状の板体を折り曲げて形成することができる。具体的に、板体を折り曲げる箇所は、枠体４の角部Ｃに対応する箇所に相当する。そして、１枚の帯状の板体の端側部同士が、枠体４となったときに、対向するように位置する。また、端側部同士の対向する間には、接合部材Ｓが形成される。なお、枠体４は、１枚の帯状の板体のように一体物であっても、複数の部材が接合されたものであってもよい。複数の部材を接合して枠体４を形成したときは、枠体４の間を空けて対向する一対の端側部の一方が、第１の部位４１であって、もう一方が、第２の部位４２である。

入出力端子５は、枠体４が有する取付部Ｔに取り付けられており、かつ電子部品２と電気的に接続可能なセラミック製の部材である。具体的には、入出力端子５は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、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、あるいはガラスセラミック焼結体等のセラミックスから構成される。ここで、取付部Ｔは、図４に示すように、枠体４の上面を切り欠くことにより当該枠体４に形成される。すなわち、取付部Ｔに入出力端子５を嵌め込み、取付部Ｔにおける枠体４と入出力端子５とを接合部材を用いて接合することによって、取付部Ｔに入出力端子５が取り付けられる。

また、入出力端子５の上面には複数の導体パターン５ａが形成されている。なお、導体パターン５ａは、セラミックグリーンシートの表面に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、あるいはマンガン（Ｍｎ）等の高融点金属からなる金属ペーストをスクリーン印刷法等により印刷塗布し、これらセラミックグリーンシートを必要に応じて積層した後に約１６００℃の温度で焼成することによって形成することができる。また、図２に示すように、平面視において枠体４の内側に位置する入出力端子５に形成された導体パターン５ａと、電子部品２とは、ボンディングワイヤＷによって電気的に接続される。これにより、入出力端子５を介して、電子部品２と外部とで信号のやり取りを行うことができる。

なお、本実施形態においては、枠体４に入出力端子５が２つ取り付けられている例について説明したが、これに限定されない。すなわち、枠体４に取り付けられる入出力端子５の数については、任意である。

また、本実施形態においては、枠体４は、第１の部位４１と、第２の部位４２とを有し、取付部Ｔにおいて、第１の部位４１と第２の部位４２とは、枠体４が有するヤング率よりも低いヤング率を有する接合部材Ｓによって接合されている。具体的には、枠体４が銅から構成される場合であれば、枠体４を構成する銅のヤング率は１１７ＧＰａである。また、枠体４が銅−タングステン合金から構成される場合、銅とタングステンとの比率にもよるが、枠体４を構成する銅−タングステン合金のヤング率は概ね３００ＧＰａ程度である。このため、接合部材Ｓは、これらよりも低いヤング率を有する、例えばロウ材等から構成される。具体的には、Ａｇ−Ｃｕロウのヤング率は８９ＧＰａであり、Ａｕ−Ｓｎロウのヤング率は６３ＧＰａであり、Ａｕ−Ｇｅロウのヤング率は７１ＧＰａである。なお、ヤング率とは、弾性範囲で単位ひずみ当たり、どれだけ応力が必要かの値を決める定数である。

このように、本実施形態においては、取付部Ｔにおいて、第１の部位４１と第２の部位４２とが、枠体４が有するヤング率よりも低いヤング率を有する接合部材Ｓによって接合されているので、枠体４から入出力端子５に作用する応力を低減することができる。すなわち、本実施形態においては、取付部Ｔにおいて、第１の部位４１と第２の部位４２とが、接合部材Ｓによって接合されているので、枠体４が入出力端子５を拘束しようとする力が弱くなるからである。つまり、枠体４が入出力端子５を拘束しようとする力を、接合部材Ｓによって吸収緩和することができるからである。これにより、本実施形態に係る電子装置１は、入出力端子５にクラックが生じる可能性を低減できる。

蓋体６は、基体３および枠体４と同様、例えば、銅、鉄−ニッケル−コバルト合金、銅−タングステン合金等の金属から構成される。また、蓋体６は、シールリング７を介して、枠体４の上面に接合される。ここで、シールリング７は、例えば、蓋体６とのシーム溶接性に優れた鉄−ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金、ステンレス鋼等から構成される。

以上のように、本実施形態に係る電子装置１によれば、熱履歴に対して信頼性が向上する電子装置を実現できる。

なお、図５に示すように、平面視において枠体４の角部Ｃにおける外周の形状は、曲線状であることが好ましい。ここで、図５に示す電子装置１ａは、枠体４の４つの角部Ｃ全ての外周の形状は、曲線状に形成されている。このようにすると、枠体４が入出力端子５を拘束しようとする力を、枠体４の角部Ｃにおいて吸収緩和することができる。これにより、図５に示す電子装置１ａは、上記の電子装置１と比較して、入出力端子５にクラックが生じる可能性をより低減することができる。

[実施の形態２]
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電子装置１１の一例を示す斜視図である。すなわち、本実施形態に係る電子装置１１は、２つ設けられた入出力端子５のうち１の入出力端子５の代わりに保持部材２１が設けられている点において電子装置１と異なる。電子装置１１の他の構成については、電子装置１に関して上述したのと同様である。

すなわち、本実施形態に係る電子装置１１において、枠体４には、その一側部に貫通孔Ｈが形成されている。また、本実施形態に係る電子装置１１は、枠体４に形成された貫通孔Ｈを塞ぐようにして当該貫通孔Ｈに設けられており、かつ透光性部材２２を保持するための保持部材２１を備えている。本実施形態においては、保持部材２１の形状は筒状であるが、これに限定されるものではない。また、保持部材２１は、例えば、銅、鉄−ニッケル−コバルト合金、銅−タングステン合金等の金属から構成される。

ここで、透光性部材２２は、例えば、サファイアやガラス等から構成され、あるいは球状、半球状、凸レンズ状、ロッドレンズ状等のレンズから構成されている。また、透光性部材２２は、電子部品２から外部への出射光、あるいは、外部から電子部品２への入射光を、集光あるいは平行光に変換する機能を有している。このため、本実施形態に係る電子部品２は、例えば、半導体レーザダイオード、フォトダイオード等である。

また、本実施形態においては、保持部材２１が設けられた部位において、第１の部位４１と第２の部位４２とは、枠体４が有するヤング率よりも低いヤング率を有する接合部材Ｓによって接合されている。このため、枠体４から保持部材２１に作用する応力を低減することができる。すなわち、本実施形態においては、保持部材２１が設けられた部位において、第１の部位４１と第２の部位４２とが、接合部材Ｓによって接合されているので、枠体４が保持部材２１を拘束しようとする力が弱くなるからである。つまり、枠体４が保持部材２１を拘束しようとする力を、接合部材Ｓによって吸収緩和することができるからである。これにより、本実施形態に係る電子装置１１は、保持部材２１に設けられた透光性部材２２にクラックが生じる可能性を低減できる。

図７は、第２の実施形態に係る電子装置１１の変形例を示す斜視図である。すなわち、本変形例に係る電子装置１１ａは、一対の入出力端子５と、１つの保持部材２１とが設けられている点において電子装置１１と異なる。電子装置１１ａの他の構成については、電子装置１または電子装置１１に関して上述したものと同様である。

本変形例の枠体４は、一枚板を折り曲げる前に、例えば打ち抜き加工を用いて、１枚の帯状の板体の端側部のそれぞれに半円状の貫通孔を設ける。そして、一枚板を角部Ｃの回数分折り曲げて、保持部材２１が設けられる箇所に貫通孔Ｈが位置するように形成する。

また、１枚の帯状の板体の両端側部のそれぞれに設ける半円状の貫通孔は、同じ大きさになるように予め設計して形成する。そして、１枚の帯状の板体を折り曲げ加工した後に、一対の半円状の貫通孔が対向し、円状の貫通孔Ｈとなるようにする。貫通孔Ｈの形状が円に近づくことで、貫通孔Ｈに保持部材２１をろう材を介して設けたときに、貫通孔Ｈに設けられた保持部材２１へ応力が偏って集中するのを抑制することができ、保持部材２１の位置ずれを効果的に低減することができる。その結果、パッケージの気密性を良好に確保することができ、電気的信頼性の高い電子装置を提供することができる。

また、保持部材２１に透光性部材２２を設けた状態では、仮に、保持部材２１の位置が熱の影響によってずれることがあると、透光性部材２２の光軸ずれが発生する。そこで、貫通孔Ｈの形状を円に近づけることで、貫通孔Ｈに設けられる保持部材２１の熱応力によるずれを低減することができ、ひいては光軸ずれを抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る電子装置１１によれば、熱履歴に対して信頼性が向上する電子装置を実現できる。

以上のように、本発明は、熱履歴に対して信頼性が向上する電子部品収納用パッケージ、または電子装置として有用である。

１，１ａ，１１ 電子装置
２ 電子部品
３ 基体
４ 枠体
４１ 第１の部位
４２ 第２の部位
５ 入出力端子
６ 蓋体
２１ 保持部材
２２ 透光性部材
Ｔ 取付部
Ｓ 接合部材
Ｈ 貫通孔

Claims (5)

1. 上面に電子部品を載置するための載置部を有する金属製の基体と、
   平面視において前記載置部を囲むように前記基体の上面に設けられており、かつ一側部に貫通孔が形成された金属製の枠体と、
   該枠体に形成された貫通孔を塞ぐようにして当該貫通孔に設けられており、かつ透光性部材を保持するための保持部材と、を備え、
   前記枠体は、第１の部位と、第２の部位とを有し、
   前記保持部材が設けられた部位において、前記第１の部位と前記第２の部位とは、前記枠体が有するヤング率よりも低いヤング率を有する接合部材によって接合されている、電子部品収納用パッケージ。
2. 前記第１の部位と前記第２の部位とは、前記枠体の端側部である、請求項１に記載の電子部品収納用パッケージ。
3. 前記枠体は、１枚の帯状の板体を折り曲げて形成したものである、請求項１または請求項２に記載の電子部品収納用パッケージ。
4. 平面視において前記枠体の角部における外周の形状は、曲線状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品収納用パッケージ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載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に収納された電子部品と、
   前記枠体の上面に設けられた蓋体と、を備えた、電子装置。
   

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