JP5841174B2

JP5841174B2 - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置

Info

Publication number: JP5841174B2
Application number: JP2013555274A
Authority: JP
Inventors: 田中　信幸; 信幸田中; 茂典高谷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-01-22
Also published as: US9351422B2; CN104067385A; JPWO2013111752A1; CN104067385B; US20140368998A1; WO2013111752A1

Description

本発明は、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。

電子部品を収納する電子部品収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）としては、例えば、特許文献１に記載されたパッケージが知られている。特許文献１に記載のパッケージは、基板を外部基板に取り付けるためのねじ止め部を四隅に備えている。

特許文献１に記載のパッケージでは、基体のうち枠体が接合されている部分とねじ止め部との間に、ねじ止め部側の上面が低くなる段差が形成されている。段差の先に形成されるねじ止め部は厚みが薄くなっている。これにより、ねじを用いてパッケージを外部基板に取り付ける際に、ねじ止め部が変形し易くなる。

特開２００４−２５３４０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のパッケージにおいては、ねじ止め部が変形しやすいため、基体の反りを矯正しにくい。基体が上側または下側に弓なりに反っている場合に、基体の下面と外部基板とが広い面積において密着しなくなる。そうすると、基体から外部基板への放熱がされ難くなる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱性に優れるパッケージを提供することにある。

本発明の一態様の電子部品収納用パッケージは、上面に開口を有した凹部に電子部品が実装される筐体と、この筐体の側面に固定されて側方に向かって伸びたねじ止め部とを備えている。そして、このねじ止め部は、先端側に設けられた、ねじを取り付けるための貫通孔を有する薄肉部と、この薄肉部と前記筐体の側面との間に設けられた、筐体の側面における上下方向の厚みよりも薄く、薄肉部の上下方向の厚みよりも厚い厚肉部と、この厚肉部に上下方向に設けられたねじ締結用の穴とを有していることを特徴とする。

本発明の一態様の電子装置は、上記電子部品収納用パッケージと、上記電子部品収納用パッケージの前記凹部に実装された電子部品と、前記筺体の上面に前記開口を塞いで接合された蓋体とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様の電子部品収納用パッケージおよび電子装置によれば、ねじ止め部が、貫通孔を有する薄肉部と、筺体の側面における上下方向の厚みよりも小さく薄肉部の上下方向の厚みよりも大きい厚肉部と、厚肉部に上下方向に設けられたねじ締結用の穴とを有している。厚肉部においてパッケージを外部基板にねじ締結することによって、筐体の反りが矯正され易くなる。その結果、筐体と外部基板とが密着する面積が増え、筐体から外部基板への放熱が容易になる。

本発明の一実施形態の電子部品収納用パッケージおよびこれを用いた電子装置を示す斜視図である。図１に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置を示す分解斜視図である。図１に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置を示す他の分解斜視図である。図１に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置におけるＸ−Ｘ’断面の断面図である。図１に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置の下面図である。他の実施形態例に係る電子部品収納用パッケージおよび電子装置の斜視図である。図６に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置におけるＸ−Ｘ’断面の断面図である。図７に示すＡ部における他の実施形態例に係る断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電子部品収納用パッケージ１０および電子装置１００について、図面を参照して説明する。なお、図面はいずれも模式的なものである。実際の縮尺とは異なる。

＜電子部品収納用パッケージ１０の構成＞
図１は本発明の一実施形態の電子部品収納用パッケージ１０を示す斜視図である。図１〜５に示すように、本発明の一実施形態の電子部品収納用パッケージ１０は、上面に開口を有する筺体１と、筺体１から側方に向かって伸びたねじ止め部３１とを備えている。ねじ止め部３１の一端は筐体１の側面に固定されている。筐体１には入出力端子２が固定されている。この入出力端子２は筐体１の一部となっている。また、筐体１の上面の開口の周囲には枠体４が接合される場合がある。

ねじ止め部３１は、ねじを取り付けるための貫通孔３６を有する先端側の薄肉部３４と、この薄肉部３４よりも厚く、筐体１の側面における上下方向の厚みよりも薄い厚肉部３５とを有している。加えて、厚肉部３５は、上下方向にねじ締結用の穴３７を有している。

筺体１は、枠体４および蓋体６とともに電子部品５を気密封止するための部材である。筺体１は上面に凹部１ａの開口を有している。凹部１ａには電子部品５が実装される。筺体１は、平面視したときの外周の形状が四角形状である。筺体１の側面には上部側から切り欠かれた切欠き部１３が複数設けられている。例えば切欠き部１３は、平面視したときの４辺のうちの３辺にそれぞれ１つずつ設けられている。３辺の切欠き部１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）のうち他の２辺に挟まれた中央の１辺に設けられた切欠き部１３ａは、側面および下面に開口するように切り欠かれている。残りの２辺に設けられた切欠き部１３ｂ，１３ｃは、側面に開口するように切り欠かれている。

複数の切欠き部１３には、それぞれ入出力端子２が取り付けられる。入出力端子２は、切欠き部１３に嵌めこまれる。そして、入出力端子２は、筺体１に接合して固定される。それぞれの入出力端子２の下面には、外部に伸びるリード端子２４が設けられている。上述のように切欠き部１３が側面および下面に開口するように切り欠かれている場合であれば、図５に示すように、リード端子２４の一部を筺体１の外周よりも内側に位置させることができる。これにより、パッケージ１０を小型化することができる。

特に、入出力端子２を伝わる信号が高周波信号であれば、信号の損失を最小限に抑えるために伝送距離を短くすることが求められる。また、リード端子２４は、外部機器との電気的な接続を行なう部材であるために、リード端子２４そのものの信号の伝送方向における長さを短くすると、パッケージ１０を外部基板に実装する際の利便性が低下してしまう可能性がある。そのため、リード端子２４の長さを確保しながらも信号の伝送距離を短くすることが望ましい。したがって、リード端子２４の一部を筺体１の外周よりも内側に位置させることが好適である。これにより、リード端子２４の長さを確保しながらも、信号の伝送距離を短くすることができる。上記の理由から、側面および下面に開口する切欠き部１３（１３ａ）に高周波信号伝送用の入出力端子２（２ａ）が設けられている。また、側面に開口する２つの切欠き部１３（１３ｂ，１３ｃ）には、それぞれ電力供給用等の低周波電気信号用の入出力端子２（２ｂ，２ｃ）が設けられている。

筺体１は、電子部品５が実装されるものであることから、高い絶縁性が求められる。筺体１は、金属部材１１の上に絶縁性の載置基板１２が設置されている。金属部材１１は、高い放熱性を有していることから、上記の構成にすることで電子部品５との絶縁性を高めるとともに電子部品５からの放熱性を高めることができる。なお、載置基板１２の上面に電子部品５が実装されている。

金属部材１１の材料としては、具体的には、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属材料を用いることができる。あるいは、これらの金属からなる合金または複合材を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって、筺体１を構成する金属部材１１を作製することができる。筺体１とねじ止め部３１とは、一体的に形成されている。

また、載置基板１２としては、例えば、酸化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、これらのセラミック材料の代わりにガラスセラミック材料を用いてもよい。

入出力端子２は、筺体１の内側と外側とを電気的に接続するための部材である。入出力端子２は、一部が筺体１の底面上に設置されつつ、切欠き部１３に嵌めこまれている。平面視したときに、入出力端子２の一部は筺体１の側面から突出している。入出力端子２は、壁部２５と信号線路とリード端子２４とから構成されている。壁部２５は、絶縁材料からなる直方体形状の部材であって筺体１の内側に位置する部分の上面に段部が形成されている。信号線路は、壁部２５の段部の表面から筺体１の外側に位置する部分の下面にかけて形成されている。リード端子２４は、壁部２５の下面であって筺体１の外側に位置する部分に設けられている。そして、リード端子２４は信号線路と電気的に接続されている。入出力端子２のうち段部の表面に露出している信号線路と電子部品５とは電気的に接続される。この接続は、例えばボンディングワイヤを介して行なうことができる。以上の構成から、電子部品５とパッケージ１０の外部との間で電気信号の伝達を行なうことができる。

入出力端子２の壁部２５としては、好ましくは絶縁性の良好な誘電体部材が用いられる。例えば、比誘電率が９．４程度である酸化アルミニウム質焼結体、比誘電率が７．５程度であるムライト質焼結体、比誘電率が４０程度である炭化珪素質焼結体、比誘電率が８．５程度である窒化アルミニウム質焼結体および比誘電率が９．６程度である窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料が、壁部２５に用いられる。配線導体において良好に信号を伝送するために、壁部２５が、上記のような比誘電率が４〜５０程度である誘電体によって構成されている。

枠体４は、入出力端子２の上部および筺体１の上部を連続して覆うように設けられている。枠体４は、枠形状の部材であって、平面視したときの内周および外周の形状が四角形状である。枠体４は、開口に沿って設けられている。枠体４は、入出力端子２および金属部分１１に接合されている。枠体４の材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属材料を用いることができる。あるいは、これらの金属からなる合金または複合材を用いることができる。枠体４が設けられていることによって、蓋体６の接合を容易にすることができる。

ねじ止め部３１は、筺体１を外部基板に固定するための部材である。ねじ止め部３１は、筺体１から側方に向かって伸びている。ねじ止め部３１は、筺体１のうち高周波信号伝送用の入出力端子２（２ａ）が設けられた一辺を挟む２隅に設けられている。

ねじ止め部３１は、板状の部材であって、薄肉部３４と厚肉部３５とを有している。薄肉部３４は、ねじを取り付けるための貫通孔３６を有している。貫通孔３６は、薄肉部３４の上面と下面とに開口している。

ねじ止め部の寸法としては、例えば、薄肉部３４の厚みを０．５〜２ｍｍに、厚肉部３５の厚みを２．５〜８ｍｍに設定するとよい。このとき、筐体１の側面の厚みは３〜１０ｍｍであって、厚肉部３５よりも厚い。また、貫通孔３６の直径は１〜５ｍｍに設定するとよい。そして、厚肉部３５にはねじ締結用の直径０．５〜５ｍｍの穴３７が形成されている。

電子部品収納用パッケージ１０は、ねじ止め部３１が、貫通孔３６を有する薄肉部３４と、筺体１の側面における上下方向の厚みよりも小さく薄肉部３４の上下方向の厚みよりも大きい厚肉部３５と、厚肉部３５の上下方向に設けられたねじ締結用の穴３７とを含んでいることによって、筺体１の反りが矯正され、外部基板への放熱性が向上する。具体的には、ねじを用いてパッケージ１０の貫通孔３６を外部基板に取り付ける。この際に、薄肉部３４が少し変形しつつ筐体１の反りを全体的に外部基板に沿わせるように矯正して筐体１を外部基板に締め付ける。

その後、穴３７をねじによって締結すると、ねじ止め部３１の付け根で筐体１の反りがさらに矯正されて、筐体１が外部基板に締結される。ねじ止め部３１は外部基板と平行になるように外部基板に固定される。筐体１の反りが矯正されて、外部基板との接触面積が大きくなるので、筐体１から外部基板への放熱性が向上する。さらに、ねじ止め部３１も全体的に外部基板に密着して固定されるので、ねじ止め部３１から外部基板への放熱性も向上する。

また、厚肉部３５が筺体１の側面における上下方向の厚みよりも小さく形成されていることから、厚肉部３５より上側の筐体１の上面と厚肉部３５の上面との間に段差部が設けられる。そのため、枠体４をロウ材等の接合材を介して筐体１の側面の上面に接合する際に、ロウ材が厚肉部３５の上面に流れず、枠体４が厚肉部３５の上面に向けて移動し難くできる。その結果、枠体４を、筐体１の上面の所望の位置に載置され、接合される。

ねじ締結用の穴３７は、厚肉部３５の上下方向に貫通する穴３７であってもよい。例えば、厚肉部３５の上方開口から穴３７にねじを刺し通して、外部基板にねじを固定するものでもよい。しかし、好ましくは、外部基板に設けられた貫通孔の下から厚肉部３５の下面に設けられた穴３７の開口にねじを差し入れ、ねじを固定するのがよい。厚肉部３５にねじを締結することによって、外部基板に厚肉部３５を強固に締結することができる。したがって、少なくとも厚肉部３５の下面に穴３７が開口しているのが好ましい。

また、さらに好ましくは穴３７が、内周面にねじ溝が切られたねじ穴３７であるのがよい。これによって、ねじを締結する作業を容易にすることができる。

このように、貫通孔３６の上方からねじを差し込んで外部基板に締結するとともに、外部基板を経て下方から厚肉部３５の穴３７にねじを挿し込んでねじ止め部３１を固定することによって、締結性が向上する。

なお、厚肉部３５は、図１〜図５に示すように、筐体１の側面およびねじ止め部３１と一体に形成すると、厚肉部３５の穴３７にねじを締結した場合に、締結力が筐体１に直接伝わる。したがって、筐体１の矯正効果を大きくすることができる。

しかしながら、図６，図７に示すように、ねじ止め部３１にねじ固定部材１３１を取り付けたものでもよい。このねじ固定部材１３１は、ねじ止め部３１の薄肉部３４と筐体１の側面との間に貫通孔Ｈを設け、この貫通孔Ｈにねじ固定部材１３１を嵌め込み、ロウ材等の接合材で接合したものである。ねじ固定部材１３１にはねじ穴３７が設けられている。外部基板の下面からねじ固定部材１３１にねじを締めることによって、ねじ止め部３１が外部基板に締結される。これによって、筐体１の反りが矯正されて外部基板に固定され、筐体１からの放熱性が向上する。

ねじ固定部材１３１には、下端縁がねじ止め部３１の下面に当接するように、ねじ固定部材１３１の外方に向かって突出した引掛け部１３１ａが設けられている。これによって、ロウ材等の接合材を介してねじ止め部３１に接合される際に、ねじ固定部材１３１が貫通孔Ｈから上方に抜けたり、移動したりしないようにできる。また、ねじ固定部材１３１の内面には、ねじを下方から上方に向かって取り付けるためのねじ溝が切ってある。ねじ固定部材１３１は、下方から上方にねじを用いて外部基板Ｓに固定することができる。

引掛け部１３１ａは、図７に示すように、ねじ止め部３１の下面に沿った平面方向に、例えば０．１〜１ｍｍ突出するように設けられている。引掛け部１３１ａは、上下方向の厚みが、例えば０．５〜３ｍｍに設定されている。また、ねじ止め部３１の下面には、引掛け部１３１ａを嵌める溝が設けられている。引掛け部１３１ａはこの溝に埋設するように嵌めて固定される。引掛け部１３１ａが、ねじ止め部３１の下面に一部埋設して設けられることで、ねじ固定部材１３１が平面方向および垂直方向に移動するのを制止することができる。ねじ止め部３１に対してねじ固定部材１３１が位置ずれしないようにすることができる。

さらに、図８に示すように、引掛け部１３１ａの外周およびねじ止め部３１の溝の内周とは、それらの間に隙間Ｇが形成される大きさに形成するのがよい。

隙間Ｇが存在することで、ねじ固定部材１３１の側面とねじ止め部３１の溝部の内面との間で生じる力の干渉を抑制することができる。貫通孔Ｈとねじ固定部材１３１の側面との接触部に生じる応力を低減させることができる結果、ねじ固定部材１３１をねじ止め部３１に固定する際に、ねじ固定部材１３１とねじ止め部３１との間で剥離を生じないようにすることができる。また、隙間Ｇが貫通孔Ｈの下部の全周にわたってねじ固定部材１３１との間に設けられることで、ねじ固定部材１３１とねじ止め部３１との間で剥離が生じないようにすることができる。

ねじ固定部材１３１は、具体的には、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属材料を用いることができる。あるいは、これらの金属からなる合金または複合材を用いることができる。このような金属材料のインゴットや線材に切削加工、鍛造加工、圧造加工のような金属加工法を施すことによって、ねじ固定部材１３１を作製することができる。

なお、筺体１の４隅のうち、ねじ止め部３１が設けられた２隅以外の２隅には、副ねじ止め部３２が設けられている。副ねじ止め部３２は、ねじ止め部３１と異なり、厚肉部３５に相当する部分を有していない。具体的には、副ねじ止め部３２は、ねじを取り付けるための貫通孔３６を有する板状の部材であって、筺体１の側面から伸びる方向の長さがねじ止め部３１における筺体１の側面から伸びる方向の長さよりも短い。

＜電子装置１００の構成＞
電子装置１００は、電子部品収納用パッケージ１０と、パッケージ１０の内部に実装された電子部品５と、枠体４の上面に開口を塞いで接合された蓋体６とを備えている。

電子部品５は、載置基板１２の上面に実装される。電子部品５としては、例えば、光半導体素子、ＩＣ(Integrated Circuit)素子およびコンデンサのような部品を用いることができる。光半導体素子としては、例えば、ＬＤ(Laser Diode)素子に代表される光を出射する発光素子、あるいは、ＰＤ(Photodiode)素子に代表される光を受光する受光素子が挙げられる。

電子部品５は、ボンディングワイヤを介して入出力端子２の配線導体に電気的に接続される。電子部品５は、このボンディングワイヤ、配線導体およびリード端子２４などを介して外部の配線導体と電気的に接続される。

蓋体６は、枠体４の上面に接合される。蓋体６は、枠体４の上面に凹部１ａの開口を塞ぐように接合される。これにより、電子部品５が気密封止される。このように電子部品５が気密封止されることによって、長期間の電子装置１００の使用によって生じる電子部品５の劣化を抑制することができる。

蓋体６の材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属材料を用いることができる。あるいは、これらの金属からなる合金または複合材を用いることができる。

枠体４と蓋体６とは直接に接合される。例えば、枠体４は、平面視した場合に蓋体６と重なり合うような形状である金属製の枠であって、いわゆるシールリングとも呼ばれる。

本実施形態に係る電子装置１００は、外部基板への放熱性が向上しているので、高出力な電子部品５が収容された際も、電子部品５を保護し、良好に機能させることができる。

なお、本発明は上述の実施形態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において種々の変更、改良等が可能である。

例えば、本実施形態においては、筺体１が金属部材１１と載置基板１２とから構成されている例を示したが、これに限られない。具体的には絶縁性部材のみから構成されていてもよい。絶縁性部材としては、例えば、酸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、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、金属のみで構成されていてもよい。

また、本実施形態においては、ねじ止めを行なうための構成として、ねじ止め部３１と副ねじ止め部３２とが用いられているが、これに限られない。具体的には、４隅全部にねじ止め部３１のみを用いてもよい。また、ねじ止め部３１を４隅のうち１隅のみに用いて、他の３隅に副ねじ止め部３２を用いてもよい。

また、本実施形態においては、ねじ止め部３１および副ねじ止め部３２は４か所に設けられているが、これに限られない。具体的には、１か所、２か所、３か所または５か所以上であってもよい。また、ねじ止め部３１は必ずしも角部に設けられる必要はなく、ねじ止め部３１の設置場所は適宜設定することができる。

また、本実施形態においては、平面視したときの筺体１の形状が四角形状であるが、これに限られない。具体的には、筺体１の形状は多角形状であってもよく、また円形状であってもよい。

また、本実施形態においては、ねじ止め部３１と筺体１とが一体的に形成されている例を示したが、これに限られない。具体的には、筺体１と複数のねじ止め部３１のそれぞれが別々に形成されて、接合されたものであってもよい。

１：筺体
１１：金属部材
１２：載置基板
１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）：切欠き部
２（２ａ、２ｂ、２ｃ）：入出力端子
２４：リード端子
２５：壁部
３１：ねじ止め部
３２：副ねじ止め部
３４：薄肉部
３５：厚肉部
３６：貫通孔
３７：穴
４：枠体
５：電子部品
６：蓋体
１０：電子部品収納用パッケージ（パッケージ）
１００：電子装置

Claims

上面に開口を有した凹部に電子部品が実装される筐体と、
該筐体の側面に固定されて側方に向かって伸びたねじ止め部とを備え、
該ねじ止め部は、先端側に設けられた、ねじを取り付けるための貫通孔を有する薄肉部と、該薄肉部と前記筐体の側面との間に設けられた、該筐体の側面における上下方向の厚みよりも薄く、前記薄肉部の上下方向の厚みよりも厚い厚肉部と、該厚肉部に上下方向に設けられたねじ締結用の穴とを有していることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
前記厚肉部は、前記筐体の側面および前記ねじ止め部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品収納用パッケージ。
ねじ締結用の前記穴は、前記厚肉部の下面に開口していることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品収納用パッケージ。
ねじ締結用の前記穴は、ねじ溝が切られたねじ穴であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電子部品収納用パッケージ。
請求項１乃至４のいずれか１つ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の前記凹部に実装された電子部品と、
前記筺体の上面に前記開口を塞いで接合された蓋体とを備えた電子装置。