JP6166162B2 - Lid, electronic component storage package and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、蓋体、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。 The present invention relates to a lid, an electronic component storage package, and an electronic device.
半導体素子、および圧電素子等の電子部品を搭載するための電子部品収納用パッケージとして、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料等からなる絶縁基板の上面に電子部品の搭載部を有するものが用いられている。絶縁基板の搭載部には電子部品が搭載され、搭載部を塞ぐようにシリコン等からなる基体を有する蓋体が絶縁基板の上面に接合されて、絶縁基板と蓋体との間に電子部品が気密封止される(特許文献1)。 As an electronic component storage package for mounting an electronic component such as a semiconductor element and a piezoelectric element, a package having an electronic component mounting portion on an insulating substrate made of a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body is used. It has been. An electronic component is mounted on the mounting portion of the insulating substrate, a lid having a base made of silicon or the like is bonded to the upper surface of the insulating substrate so as to close the mounting portion, and the electronic component is interposed between the insulating substrate and the lid. Hermetically sealed (Patent Document 1).
また、蓋体と絶縁基板との接合は、ろう付け等の接合方法によって行なわれる。例えば、絶縁基板の上面の外周部に枠状の金属層が設けられ、蓋体の下面の外周部に枠状の金属膜が設けられ、これら金属層および金属膜同士がろう材を介して互いに接合される。ろう材に対する加熱は、赤外線等の加熱手段が用いられる。照射された赤外線が絶縁基板で吸収されて熱エネルギーに変換され、この熱が金属層を介してろう材に伝わり、ろう材が加熱される。 The lid and the insulating substrate are joined by a joining method such as brazing. For example, a frame-shaped metal layer is provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the insulating substrate, and a frame-shaped metal film is provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the lid, and the metal layer and the metal films are connected to each other via a brazing material. Be joined. Heating means such as infrared rays is used for heating the brazing material. The irradiated infrared rays are absorbed by the insulating substrate and converted into heat energy, and this heat is transmitted to the brazing material through the metal layer, and the brazing material is heated.
赤外線による加熱を行う場合、蓋体と絶縁基板との接合部に配置されたはんだを加熱するため、絶縁基板および蓋体における赤外線の吸収率を高めることが望ましい。しかしながら、酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基板、および、シリコン等からなる基体を有する蓋体は、赤外線の吸収率が比較的小さいため、絶縁基板および蓋体における赤外線の吸収率を高めることが難しいという問題点があった。そのため、例えば、上述したような接合方法を行う場合、絶縁基板の金属層および蓋体の金属膜の加熱に時間がかかるので、金属層と金属膜との間に配置されたろう材に十分に熱が伝わるまで時間がかかり、加熱接合工程の時間を短縮することが難しくなっていた。また、従来の加熱方法を使用した場合、ろう材の箇所によっては、熱が十分に伝わらず融点まで達しにくい箇所が生じていた。従って、ろう材が溶融せず金属層および金属膜に接合していない箇所が生じやすくなっていたので、絶縁基板と蓋体とで囲まれた電子部品の収納空間の気密性が低下しやすくなるという問題があった。 When heating by infrared rays is performed, in order to heat the solder disposed at the joint between the lid and the insulating substrate, it is desirable to increase the infrared absorption rate of the insulating substrate and the lid. However, a lid having an insulating substrate made of an aluminum oxide sintered body and a base made of silicon or the like has a relatively small infrared absorptivity, so that the infrared absorptivity of the insulating substrate and the lid is increased. There was a problem that was difficult. Therefore, for example, when the bonding method as described above is performed, it takes time to heat the metal layer of the insulating substrate and the metal film of the lid, so that the brazing material disposed between the metal layer and the metal film has sufficient heat. It took time until the signal was transmitted, and it was difficult to shorten the time of the heat bonding process. Further, when the conventional heating method is used, depending on the location of the brazing material, there is a location where it is difficult to reach the melting point because the heat is not sufficiently transmitted. Accordingly, since the brazing material is not melted and a portion where the metal layer and the metal film are not joined is likely to occur, the airtightness of the storage space of the electronic component surrounded by the insulating substrate and the lid is likely to be lowered. There was a problem.
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み案出されたもので、その目的は、蓋体の絶縁基板への接合工程の時間を短縮させるとともに、蓋体と絶縁基板とで囲まれる電子部品の収納空間の気密性の低下を抑制することが可能な蓋体、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。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to shorten the time of the bonding process of the lid to the insulating substrate and to reduce the time required for the electronic component surrounded by the lid and the insulating substrate. An object of the present invention is to provide a lid, an electronic component storage package, and an electronic device that can suppress a decrease in airtightness of a storage space.
本発明の一つの態様の蓋体は、下面および上面を有する平板状の基体と、前記下面における外周部に枠状に設けられた金属膜と、前記下面における前記金属膜の内側に前記金属膜に沿うように設けられており、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第1層と、該第1層の下面に設けられているゲッター材と、を有する。
The lid of one aspect of the present invention includes a flat base having a lower surface and an upper surface, a metal film provided in a frame shape on the outer peripheral portion of the lower surface, and the metal film on the inner side of the metal film on the lower surface The first layer contains a first metal oxide and absorbs infrared rays, and the getter material is provided on the lower surface of the first layer .
本発明の一つの態様の蓋体は、下面および上面を有する平板状の基体と、前記下面における外周部に枠状に設けられた金属膜と、前記下面における前記金属膜の内側に前記金属膜に沿うように設けられており、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第1層と、前記上面に設けられ、上面視において前記金属膜と重なるように位置しており、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第2層と、を有する。
The lid of one aspect of the present invention includes a flat base having a lower surface and an upper surface, a metal film provided in a frame shape on the outer peripheral portion of the lower surface, and the metal film on the inner side of the metal film on the lower surface The first layer contains a first metal oxide and absorbs infrared rays, and is provided on the upper surface and is positioned so as to overlap the metal film in a top view. And a second layer containing a metal oxide and absorbing infrared rays .
本発明の一つの態様の蓋体は、下面および上面を有する平板状の基体と、前記下面における外周部に枠状に設けられた金属膜と、前記上面に設けられており、上面視において、前記金属膜と重なるように位置する第4層と、を有しており、該第4層は、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する。 The lid of one aspect of the present invention is provided on a flat base having a lower surface and an upper surface, a metal film provided in a frame shape on the outer peripheral portion of the lower surface, and provided on the upper surface. A fourth layer positioned so as to overlap with the metal film, and the fourth layer contains a first metal oxide and absorbs infrared rays.
本発明の一つの態様の電子部品収納用パッケージは、上記蓋体と、電子部品の搭載部を含む上面を有しており、該上面の外周部が上記金属膜に接合されて、前記上面が上記蓋体で覆われている絶縁基板と、を有する。 An electronic component storage package according to one aspect of the present invention has an upper surface including the lid and an electronic component mounting portion, and an outer peripheral portion of the upper surface is bonded to the metal film, and the upper surface is And an insulating substrate covered with the lid.
本発明の一つの態様の電子装置は、上記電子部品収納用パッケージと、上記搭載部に搭載されている電子部品と、を備える。 An electronic device according to an aspect of the present invention includes the electronic component storage package and an electronic component mounted on the mounting portion.
本発明の一つの態様の蓋体によれば、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第1層が、基体の下面における金属膜の内側に金属膜に沿うように設けられているので、赤外線を照射して第1層で熱を発生させた場合、その熱が金属膜に伝わりやすくなる。よって、例えば、金属膜の下面に配置されたろう材を加熱して絶縁基板に接合させる際に、絶縁基板で発生した熱だけでなく、第1層で発生した熱もまた、金属膜を介してろう材に伝わるので、ろう材が融点に達するまでの時間が短くなり、蓋体と絶縁基板との接合工程の時間を短縮することができる。また、第1層で発生した熱もろう材に伝わるので、ろう材において融点に達さない箇所が生じにくくなり、ろう材が金属膜および絶縁基板に良好に接合されることとなる。よって、蓋体と絶縁基板とで囲まれる電子部品の収納空間の気密性の低下を抑制することができる。また、第1層の下面にゲッター材が設けられていること
から、第1層に赤外線が照射され、この赤外線が第1層で吸収されて熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーにより金属膜だけでなく、ゲッター材も加熱することができる。
According to the lid of one aspect of the present invention, the first layer containing the first metal oxide and absorbing infrared rays is provided along the metal film inside the metal film on the lower surface of the substrate. Therefore, when heat is generated in the first layer by irradiating infrared rays, the heat is easily transmitted to the metal film. Therefore, for example, when the brazing material disposed on the lower surface of the metal film is heated and bonded to the insulating substrate, not only the heat generated in the insulating substrate but also the heat generated in the first layer is also transmitted through the metal film. Since it is transmitted to the brazing material, the time until the brazing material reaches the melting point is shortened, and the time for the bonding step between the lid and the insulating substrate can be shortened. In addition, since the heat generated in the first layer is also transmitted to the brazing material, a portion that does not reach the melting point is hardly generated in the brazing material, and the brazing material is favorably bonded to the metal film and the insulating substrate. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the airtightness of the storage space for the electronic component surrounded by the lid and the insulating substrate. In addition, a getter material is provided on the lower surface of the first layer.
Therefore, the first layer is irradiated with infrared rays, and the infrared rays are absorbed by the first layer and converted into thermal energy, and not only the metal film but also the getter material can be heated by the thermal energy.
本発明の一つの態様の蓋体によれば、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第1層が、基体の下面における金属膜の内側に金属膜に沿うように設けられているので、赤外線を照射して第1層で熱を発生させた場合、その熱が金属膜に伝わりやすくなる。よって、例えば、金属膜の下面に配置されたろう材を加熱して絶縁基板に接合させる際に、絶縁基板で発生した熱だけでなく、第1層で発生した熱もまた、金属膜を介してろう材に伝わるので、ろう材が融点に達するまでの時間が短くなり、蓋体と絶縁基板との接合工程の時間を短縮することができる。また、第1層で発生した熱もろう材に伝わるので、ろう材において融点に達さない箇所が生じにくくなり、ろう材が金属膜および絶縁基板に良好に接合されることとなる。よって、蓋体と絶縁基板とで囲まれる電子部品の収納空間の気密性の低下を抑制することができる。また、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第2層が、基体の上面に設けられており、上面視において、金属膜と重なるように位置していることから、第1層だけでなく、第2層でも赤外線が照射されて熱エネルギーに変換されるので、第2層と基体を挟んで反対側の面に位置する金属膜をさらに効率良く加熱することができる。
According to the lid of one aspect of the present invention, the first layer containing the first metal oxide and absorbing infrared rays is provided along the metal film inside the metal film on the lower surface of the substrate. Therefore, when heat is generated in the first layer by irradiating infrared rays, the heat is easily transmitted to the metal film. Therefore, for example, when the brazing material disposed on the lower surface of the metal film is heated and bonded to the insulating substrate, not only the heat generated in the insulating substrate but also the heat generated in the first layer is also transmitted through the metal film. Since it is transmitted to the brazing material, the time until the brazing material reaches the melting point is shortened, and the time for the bonding step between the lid and the insulating substrate can be shortened. In addition, since the heat generated in the first layer is also transmitted to the brazing material, a portion that does not reach the melting point is hardly generated in the brazing material, and the brazing material is favorably bonded to the metal film and the insulating substrate. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the airtightness of the storage space for the electronic component surrounded by the lid and the insulating substrate. In addition, the second layer that contains the first metal oxide and absorbs infrared rays is provided on the upper surface of the substrate, and is positioned so as to overlap the metal film when viewed from above, so that only the first layer is present. In addition, since the second layer is also irradiated with infrared rays and converted to thermal energy, the metal film located on the opposite surface across the second layer and the substrate can be heated more efficiently.
本発明の一つの態様の蓋体によれば、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第4層が、基体の上面に設けられており、この第4層が、上面視において、金属膜と重なるように位置しているので、赤外線を照射して第4層で熱を発生させた場合、その熱が第4層と基体を挟んで反対側の金属膜に伝わりやすくなる。従って、前述した通り、蓋体と絶縁基板との接合工程の時間を短縮することができ、蓋体と絶縁基板とで囲まれる電子部品の収納空間の気密性の低下を抑制することができる。 According to the lid of one aspect of the present invention, the fourth layer that contains the first metal oxide and absorbs infrared rays is provided on the upper surface of the base, and the fourth layer is viewed from above. Since it is positioned so as to overlap with the metal film, when heat is generated in the fourth layer by irradiating infrared rays, the heat is easily transmitted to the metal film on the opposite side across the fourth layer and the substrate. Therefore, as described above, it is possible to reduce the time for the bonding step between the lid and the insulating substrate, and it is possible to suppress a decrease in the airtightness of the storage space for the electronic component surrounded by the lid and the insulating substrate.
本発明の一つの態様の電子部品収納用パッケージによれば、上記蓋体と、電子部品の搭載部を含む上面を有しており、上面の外周部が上記金属膜に接合されて、上面が上記蓋体で覆われているため、蓋体と絶縁基板とで囲まれる電子部品の収納空間の気密性の低下を抑制することができる。 According to the electronic component storage package of one aspect of the present invention, the electronic component housing package has an upper surface including the lid and an electronic component mounting portion, and an outer peripheral portion of the upper surface is bonded to the metal film, Since it is covered with the lid, it is possible to suppress a decrease in the airtightness of the storage space for the electronic component surrounded by the lid and the insulating substrate.
本発明の一つの態様の電子装置によれば、上記構成の電子部品収納用パッケージに電子部品が気密封止されてなることから、蓋体と絶縁基板とで囲まれる電子部品の収納空間の気密性の低下を抑制することができる。 According to the electronic device of one aspect of the present invention, since the electronic component is hermetically sealed in the electronic component storage package having the above-described configuration, the air-tightness of the storage space for the electronic component surrounded by the lid and the insulating substrate is achieved. Deterioration can be suppressed.
本発明の蓋体、電子部品収納用パッケージ、および電子装置について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は説明のための便宜的なものであり、実際に電子部品収納用パッケージ等が使用される際の上下を規定するものではない。また、以下の説明における赤外線とは、基本的には、特に金属酸化物によって吸収されやすい近赤外領域を主な範囲とする。具体的には波長が0.7〜3μm程度の赤外線である。 The lid, electronic component storage package, and electronic device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the distinction between the upper and lower sides in the following description is for convenience of explanation, and does not define the upper and lower sides when an electronic component storage package or the like is actually used. In the following description, infrared rays basically have a main range mainly in the near infrared region that is easily absorbed by metal oxides. Specifically, it is an infrared ray having a wavelength of about 0.7 to 3 μm.
図1を用いて、本発明である蓋体の実施形態の一例を説明する。本発明の蓋体1は、基体10と、金属膜2と、第1層3とを有する。
An example of an embodiment of a lid according to the present invention will be described with reference to FIG. The
図1に示す例のように、基体10は、平板状である。また、図1に示す例においては、基体10は、上面視において、四角形状を有しているが、特に形状は限定されることはない。例えば、基体10は、上面視した際に、円形状等であってもよい。この基体10の材料は、銅、若しくは鉄−ニッケル合金、若しくは鉄−ニッケル−コバルト合金等の鉄系の合金材料、若しくは銅系の合金材料等の金属材料、又はシリコン、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、若しくは炭化珪素質焼結体等のセラミックス等から成る。上面視における基体10の寸法は、例えば、縦及び横が5.0〜25.0mm程度であり、基体10の厚みは、0.3〜2.5mm程度である。
As in the example shown in FIG. 1, the
金属膜2は、図1に示す例のように、基体10の下面における外周部に枠状に設けられている。この金属膜2は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケル若しくはコバルト等の金属材料、又はこれらの金属材料の合金若しくは混合材によって形成されている。また、この金属膜2は、例えば、メタライズ法、めっき法または蒸着法等の手段で基体10に設けられている。
As in the example shown in FIG. 1, the
枠形状の金属膜2の幅は、例えば、0.5〜1.5mm程度である。また、金属膜2の厚みは、例えば、0.5〜5.0μm程度である。
The width of the frame-shaped
第1層3は、図1に示す例のように、基体10の下面における金属膜2の内側に金属膜2に沿うように設けられており、第1金属酸化物を含有しており、赤外線を吸収する。図1に示す例においては、第1層3は、金属膜2と同様に枠状に設けられている。なお、第1
層3は、金属膜2の内側に位置し、金属膜2に沿うように、複数個が並んでいてもよい。この第1層3の枠形状の幅は、例えば、0.5〜1.5mm程度である。
As shown in the example shown in FIG. 1, the
A plurality of
第1層3は、図1に示す例においては、金属膜2の内側に、例えば、0.05〜0.1mm程度間隔を空けて設けられている。また、第1層3は、金属膜2の内側に金属膜2に沿うように設けられている限り、金属膜2と接していても良い。また、この第1層3の厚みは、例えば、0.5〜1.5μm程度である。
In the example shown in FIG. 1, the
第1層3が含有している第1金属酸化物は、例えば、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化銅、酸化マンガン、酸化シリコン、酸化ニッケル、酸化タングステン、酸化亜鉛から選択される1種または複数種の金属酸化物である。
The first metal oxide contained in the
第1層3は、第1金属酸化物を含んでいる限り、絶縁層又は導電層のどちらであってもよい。
The
第1層3が絶縁層である場合には、第1層3は、例えば、上記の第1金属酸化物のみか、または、上記の第1金属酸化物とそれ以外のセラミック材料等との混合物から成る。この第1層3が絶縁層である場合には、例えば、第1金属酸化物の材料粉末を有機溶剤およびバインダ等とともに混練して作製した絶縁ペーストを、基体10に塗布し、焼成することによって、第1層3を形成することができる。
When the
第1層3が導電層である場合には、第1層3は、例えば、上記の第1金属酸化物以外に、上記の金属膜2と同様の金属材料を含んでいる。この第1層3が導電層である場合には、例えば、第1金属酸化物の材料粉末および金属粉末を有機溶剤およびバインダ等とともに混練して作製した導体ペーストを、基体10に塗布し、焼成することによって、メタライズ層として第1層3を焼き付けて形成することができる。
When the
ここまでは、第1層3の基体10への形成方法の一例として、ペーストの焼成を記載したが、第1層3となる材料を基体10に蒸着させる方法を採ることもできる。
Up to this point, paste baking has been described as an example of a method of forming the
なお、上述した第1層3の材料は、基体10の材料、および第1層3の基体10への形成方法によって適宜選択される。
The material of the
例えば、基体10が金属材料から成る場合であって、第1層3の形成方法としてペーストの焼成を選択する際には、第1層3の材料としては、基体10への接着力を高めるために、金属材料を含むものが好適に選択される。
For example, in the case where the
一方、基体10がセラミック材料から成る場合であって、第1層3の形成方法としてペーストの焼成を選択する際には、第1層3の材料としては、金属材料を含むもの、又は含まないもののいずれもが好適に使用される。
On the other hand, when the
また、第1層3の形成方法として蒸着を選択する際には、基体10の材料が金属材料又はセラミック材料のいずれの場合であっても、第1層3の材料として、金属材料を含むもの、又は含まないもののいずれもが好適に使用される。
In addition, when vapor deposition is selected as a method for forming the
第1層3が導電層である場合、第1層3の露出表面に、さらにニッケル、銅および金等を含むめっき層が設けられていてもよい。
When the
また、第1層3における第1金属酸化物の体積含有率は、例えば、第1層3全体の体積に対して5体積%以上であり50体積%以下であることが好ましい。第1金属酸化物の体積
含有率が5体積%以上である場合には、第1層3の赤外線吸収量が増加し、熱の発生量を増大させることができる。また、第1金属酸化物の体積含有率が50体積%以下である場合には、例えば、第1層3が第1金属酸化物以外に金属材料を含んでおり、かつ、基体10が金属材料から成るものであれば、第1層3と基体10との接着力が向上する。
In addition, the volume content of the first metal oxide in the
第1層3における第1金属酸化物の体積含有率の測定は、蛍光X線を用いた定性及び半定量分析などの方法を用いればよい。
The volume content of the first metal oxide in the
次に、図2を用いて、本発明の蓋体1の実施形態の一例を説明する。図2において図1と同様の部位には同様の符号を付している。
Next, an example of an embodiment of the
図2に示す例のように、第1層3の下面にゲッター材4が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、第1層3に赤外線が照射され、この赤外線が第1層で吸収されて熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーにより金属膜2だけでなく、ゲッター材4も加熱することができる。
As in the example shown in FIG. 2, the
このゲッター材4は、加熱され活性化すると周囲のガスを吸着する機能を有する。ゲッター材4の材料としては、化学的に活性な材料を用いる。具体的には、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)およびバナジウム(V)を主成分とする金属を用いることができる。
This
ゲッター材4を形成するには、まず、上記の金属の粉末をニトロセルロース樹脂およびエチルセルロース樹脂等の有機溶剤と混合して導体ペーストを作製し、この導体ペーストをスクリーン印刷法等の印刷法によって、第1層3の表面に所望の幅および厚さに印刷する。その後、不活性ガス雰囲気中(例えばアルゴン(Ar)雰囲気中)または真空雰囲気中で250〜500℃で加熱して、有機溶剤を蒸発させて除去することによって、ゲッター材を第1層3の下面に配置できる。
In order to form the
ゲッター材4を第1層3の表面に配置する方法としては、一般的な印刷、蒸着法またはスパッタリング法を用いてもよい。また、ゲッター材4は厚さが0.5〜200μmであることが好ましい。ゲッター材料の厚みが0.5μm以上である場合には、安定してガス吸着の効
果を得ることができる。また、ゲッター材料の厚みが1μm以下である場合には、ゲッター材4の熱容量が過度に大きくなることを抑制することができるので、ゲッター材4の加熱時におけるゲッター材4の活性の均一性を高めることができる。
As a method of disposing the
ゲッター材4は、その温度を250〜500℃とすることによって、活性化することができる。これは、ゲッター材4の表面に吸着したガスとの化合物による酸化膜のような皮膜が形成されている場合にはゲッター材4による気体分子を吸着する効果が小さくなるが、ゲッター材4を加熱することによって、ゲッター材4の表面に存在するガスとの化合物をゲッター材4の内部に拡散させることができることによる。これによって、ゲッター材4の表面に新しい活性面を形成できるので、ゲッター材4による気体分子を吸着する効果を再び向上できる。なお、ゲッター材4の表面に新しい活性面を効率良く形成するためには、ゲッター材4は250〜500℃で加熱することが好ましい。
The
なお、ゲッター材4は、蓋体1および他の部材で囲まれる電子部品の収納空間を、真空雰囲気の状態で気密封止する場合に使用される。このような場合に収納される電子部品の例としては、水晶振動子、圧電素子、赤外線イメージセンサ等が挙げられる。
The
次に、図3を用いて、本発明の蓋体の他の変形例を説明する。図3において図2と同様の部位には同様の符号を付している。 Next, another modification of the lid of the present invention will be described with reference to FIG. 3, parts similar to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
図3に示す例のように、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第2層5が、基体10の上面に設けられており、上面視において、金属膜2と重なるように位置している。この場合には、第1層3だけでなく、第2層5でも赤外線が照射されて熱エネルギーに変換されるので、第2層5と基体10を挟んで反対側の面に位置する金属膜2をさらに効率良く加熱することができる。
As shown in the example shown in FIG. 3, the
また、図3に示す例のように、第1層3上にゲッター材4が設けられている場合には、第2層5によってゲッター材4もさらに効率良く加熱することができる。
Further, as in the example shown in FIG. 3, when the
また、図3に示す例においては、第1層3は、上面視において、金属膜2と形状が一致するように設けられているが、この構成に限られることはない。例えば、第1層3の一部が上面視において、金属膜2と重なるのであれば、両部材の上面視における位置には、ずれがあってもよい。
In the example shown in FIG. 3, the
次に、図4を用いて、蓋体の参考例を説明する。図4において図2と同様の部位には同様の符号を付している。 Next, a reference example of the lid will be described with reference to FIG. 4, parts similar to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
図4に示す例においては、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第3層12が、基体10の下面における外周部に枠状に設けられている。また、金属膜2が、第3層12の下面に枠状に設けられている。この構成により、赤外線を照射して第3層12で熱を発生させた場合、その熱が第3層12の直下の金属膜2に伝わりやすくなる。従って、金属膜2の下面に配置されるろう材を加熱しやすくなる。
In the example shown in FIG. 4, a
次に、図5を用いて、本発明の蓋体の他の変形例を説明する。図5において図2と同様の部位には同様の符号を付している。 Next, another modification of the lid of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
図5に示す例においては、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第4層13が、基体10の上面に設けられており、この第4層13が、上面視において、金属膜2と重なるように位置している。この構成によれば、赤外線を照射して第4層13で熱を発生させた場合、その熱が第4層13と基体10を挟んで反対側の金属膜2に伝わりやすくなる。従って、金属膜2の下面に配置されるろう材を加熱しやすくなる。
In the example shown in FIG. 5, a
また、この第4層13は、図3に示した第2層5と同様に、上面視において金属膜2と形状が一致するように設けられていても良い。
Further, the
次に、図6を用いて、本発明の実施形態の電子部品収納用パッケージ20および電子装置30を説明する。本発明の電子部品収納用パッケージ20は、上述した蓋体1と、絶縁基板6とを含んでいる。また、本発明の電子装置30は、電子部品収納用パッケージ20と、電子部品9とを含んでいる。
Next, the electronic
図6に示す例においては、蓋体1は、下面および上面を有する平板状の基体10と、基体10の下面における外周部に枠状に設けられた金属膜2と、基体10の下面における金属膜2の内側に金属膜2に沿うように設けられており、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第1層3と、を有している。また、図6に示す例においては、蓋体1は、さらに、第1層3上に設けられたゲッター材4を有している。
In the example shown in FIG. 6, the
なお、電子部品収納用パッケージ20および電子装置30に用いられる蓋体1は、ゲッター材4を有していなくてもよい。
The
また、図6に示す例の蓋体1は、基体10の上面における外周部であって、金属膜2と対向する位置に、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第2層5が設けられていてもよい。
In addition, the
また、上記の第1金属酸化物は、例えば、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化銅、酸化マンガン、酸化シリコン、酸化ニッケル、酸化タングステンおよび酸化亜鉛から選択される1種または複数種の金属酸化物である。 The first metal oxide is one or more selected from, for example, magnesium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, chromium oxide, copper oxide, manganese oxide, silicon oxide, nickel oxide, tungsten oxide, and zinc oxide. It is a kind of metal oxide.
絶縁基板6は、図6に示す例においては、電子部品9の搭載部を含む上面を有しており、この上面の外周部が金属膜2に接合されて、上面が蓋体1で覆われることとなっている。
In the example shown in FIG. 6, the insulating
また、図6に示す例において、絶縁基板6は、互いに積層された複数のセラミック絶縁層66(以下、絶縁層)を含んでいる。また、この絶縁基板6は、上面の中央部に電子部品9を収容するための凹部6aを有している。
Further, in the example shown in FIG. 6, the insulating
この絶縁基板6の上面視における形状は、例えば四角形状である。また、例えば、絶縁基板6は、互いに同様のセラミック材料からなる複数の絶縁層66が同時焼成されて絶縁基板6が作製されている。
The shape of the insulating
複数の絶縁層66のそれぞれは、第1金属酸化物よりも赤外線吸収率が低い第2金属酸化物を主成分として含有している。第2金属酸化物は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、またはムライト質焼結体等のセラミック材料である。前述した通り、複数の絶縁層66において、第1金属酸化物は主成分である。よって、例えば、絶縁層66が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば第1金属酸化物は酸化アルミニウムであり、絶縁層66が酸化アルミニウムとケイ酸を含むガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、第1金属酸化物は酸化アルミニウムと酸化ケイ素との組成物である。なお、1つの絶縁層66全体の体積に対する、第1金属酸化物の体積含有率は、例えば、75〜99体積%である。また、絶縁基板6全体の体積に対する、第1金属酸化物の体積含有率も同様である。
Each of the plurality of insulating
このような絶縁基板6は、複数の絶縁層66がいずれも酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤等を添加混合して作製したスラリーを、ドクターブレード法等のシート成形法によりシート状にすることにより複数枚のセラミックグリーンシートを成形し、これらを積層した後に、その積層体を高温で焼成することにより製作される。この場合、一部のセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して枠状に成形して、これを他の平板状のセラミックグリーンシートの上に積層すれば、凹部6aを有する絶縁基板6を製作することができる。
Such an insulating
凹部6aは、上記のように電子部品9を収容し、気密封止するための容器の一部となる部分である。凹部6aの底面は、例えば平面視で長方形状等の四角形状であり、四角板状等の電子部品9が効率よく収容できるようになっている。
The recessed part 6a is a part which becomes a part of the container for accommodating the
また、図6に示す例のように、絶縁基板6は、凹部6aの内側面に段状部6bを有している。図6に示す例においては、段状部6bの上面に、接続電極12が設けられている。この接続電極12は、凹部6a内に収容される電子部品9を外部電気回路(図示せず)に電気的に接続する導電路となる。
Further, as in the example shown in FIG. 6, the insulating
図6に示す例においては、凹部6a内に収容された電子部品9は、ボンディングワイヤ
11によって、接続電極12に電気的に接続されている。この接続電極12は、絶縁基板6の内部等に設けられた貫通導体(いわゆるビア導体)等を介して絶縁基板6下面の外部接続端子7と電気的に接続されている。電子部品4は、接続電極7、貫通導体(不図示)、および外部接続端子7等を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
In the example shown in FIG. 6, the
電子部品9としては、特に限定されないが、例えば、赤外線イメージセンサ等の撮像素子、半導体素子、圧電素子、又は水晶振動子などが用いられる。
Although it does not specifically limit as the
図6に示す例においては、上面金属層5は、複数の絶縁層66のうち最上層の絶縁層66の上面に枠状に設けられている。絶縁基板6の上面に蓋体1が設けられる際のろう付け用等の下地層となる。より詳細な例としては、蓋体1と絶縁基板6との接合は、図6(b)に示す例のように、蓋体1の金属膜2と、絶縁基板6の上面金属層5とが、半田等のろう材を介して接合されることによって行われる。
In the example shown in FIG. 6, the
図6に示す例においては、絶縁基板6の下面に、外部接続端子7が設けられている。外部接続端子7は、外部の基板等との接続端子となる。外部接続端子7と外部電気回路との電気的な接続は、例えば、はんだ等のろう材、導電性接着剤またはリード端子等によって行なわれる。
In the example shown in FIG. 6, the external connection terminal 7 is provided on the lower surface of the insulating
上面金属層5、接続電極12、および外部接続端子7は、例えばタングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、もしくはこれらの金属材料の合金または混合材によって形成されている。また、上面金属層5、接続電極12、および外部接続端子7は、メタライズ法、めっき法または蒸着法等の手段で絶縁基板5に設けられている。
The upper
上面金属層5、接続電極12、および外部接続端子7は、例えばタングステン等のメタライズ層である場合には、次のようにして形成される。すなわち、タングステン等の金属材料の粉末を有機溶剤およびバインダ等とともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁基板6となるセラミックグリーンシートに塗布し、同時焼成することによって、タングステンのメタライズ層からなる上面金属層5、接続電極12、および外部接続端子7を形成することができる。また、このメタライズ層の露出表面に、さらにニッケル、銅および金等を含むめっき層が設けられていてもよい。
When the upper
上面金属層5、接続電極12、および外部接続端子7は、例えばそれらの配置および電位等が適宜設定されることによって、凹部6a内に収容されて封止される電子部品9と外部との電磁的な遮蔽用の導体として機能することもできる。
The upper
以下に、図6に示す実施形態に係る本発明の電子装置30の製造方法の例を示す。
Below, the example of the manufacturing method of the
まず、本発明の電子部品収納用パッケージ20を準備し、絶縁基板6に電子部品9を搭載する。この工程では、電子部品9を絶縁基板6の凹部6a内に収容するとともに、凹部6aの底面にろう材等の接合材(図示せず)で接合させる。
First, the electronic
次に、電子部品9と接続電極12とをボンディングワイヤ11等の接続手段によって互いに電気的に接続させる。
Next, the
次に、絶縁基板6の上面の上面金属層5上に、蓋体1を接合する。この接合方法としては、例えば、ろう付けが用いられる。ろう付けを行うためには、まず、枠状の上面金属層5上に、上面金属層5の形状と対応する形状を有する枠状のろう材を配置する。その枠状のろう材の上に枠状の金属膜2が配置されるように、かつ、凹部6aを塞ぐようにして、
蓋体1を絶縁基板6上に配置する。これらの配置後に、所定の温度で加熱することによって、ろう材を溶融させて、上面金属層5と金属膜2とを接合させることによって、絶縁基板6と蓋体1とを接合させる。以上の工程によって、本発明の電子装置30を製造する。
Next, the
The
前述の加熱手段としては種々用いられ得るが、例えば電子部品9が収納される凹部6a内を真空状態(いわゆる真空封止)にして封止する必要がある場合には、真空環境中で蓋体1と絶縁基板6との接合が行なわれるので、加熱手段としては赤外線の照射による加熱(輻射による加熱)が行なわれる。なお、真空封止の場合に限らず、蓋体1の接合時の作業性および経済性等の都合に応じて、赤外線による加熱が行なわれる場合もある。
The heating means described above can be used in various ways. For example, when it is necessary to seal the recess 6a in which the
赤外線の照射による加熱を行う場合、例えば外部に設けた赤外線の発光装置から絶縁基板6と蓋体1(上記のように互いに位置決め配置されたもの)に対して赤外線が照射され、この赤外線が第1層3、および絶縁基板6で吸収されて熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーが、基体10、および金属膜2を介して、ろう材に伝わって加熱される。
When heating by infrared irradiation is performed, for example, infrared rays are irradiated to the insulating
なお、蓋体1における基体10の材料によって、赤外線を照射する方向を変えることが好ましい。例えば、基体10の材料が金属材料である場合には、電子装置30の上方からではなく、側方、又は、下方から赤外線を照射することが好ましい。これにより、金属材料である基体10で赤外線が遮断されることを防ぎ、基体10の下方に位置する第1層3および絶縁基板1に確実に赤外線を照射できる。また、例えば、基体10の材料がセラミックス材料である場合には、電子装置20の上方から赤外線を照射することが好ましい。これにより、赤外線を照射する装置から第1層3までの距離が小さくなり、第1層3で効率よく発熱させることができる。
In addition, it is preferable to change the direction of irradiating infrared rays depending on the material of the base 10 in the
赤外線の照射は、例えば前述した近赤外領域の波長の赤外線を発光する赤外線ランプヒーター(図示せず)により行なわれる。この場合、複数個の絶縁基板6と複数個の蓋体1(図示せず)とを、それぞれ互いに上記のようにまとめて位置決めセットして、一括して赤外線を照射して加熱すれば、複数個の電子装置を同時に製作することができる。また、それぞれが個々の配線基板または蓋体となる複数個の領域を有する、いわゆる多数個取り形態の配線基板と蓋体(図示せず)とを準備して、上記位置決めおよび接合の工程をより容易に行なえるようにしてもよい。
Irradiation with infrared rays is performed by, for example, an infrared lamp heater (not shown) that emits infrared rays having a wavelength in the near infrared region described above. In this case, if a plurality of insulating
次に、図7を用いて、本発明の実施形態の電子部品収納用パッケージ20および電子装置30の実施形態の他の例を説明する。図7において図6と同様の部位には同様の符号を付している。図7の実施形態において、図6に示す実施形態と異なる点は、第5層8を有する点である。
Next, another example of the electronic
図7に示す例においては、複数の絶縁層66のそれぞれが、第1金属酸化物より赤外線吸収率が低い第2金属酸化物を主成分として含有しており、第5層8は、複数の絶縁層66同士の層間に設けられており、第1金属酸化物を含有し赤外線を吸収する。第5層8は、赤外線の吸収率が比較的高い第1金属酸化物を含有しているので、赤外線が照射された際、絶縁基板1および第1層3からだけでなく、第5層8からも熱が発生するので、赤外線照射を吸収する領域が増し、絶縁基板6全体がより均一に加熱される。従って、蓋体1と絶縁基板6との接合部分がより効果的に加熱され得る。
In the example shown in FIG. 7, each of the plurality of insulating
第5層8における第1金属酸化物の含有率は、例えば、第5層8全体の質量に対して5質量%以上であり20質量%以下であることが好ましい。第1金属酸化物の含有率が5質量%以上である場合には、第5層8の赤外線吸収量が増加し、熱の発生量を増大させることができる。また、第1金属酸化物の含有率が20質量%以下である場合には、第5層8と絶縁層66との接合力を高めることができる。
The content ratio of the first metal oxide in the
第5層8において、第1金属酸化物以外に含有される成分としては、例えば前述した第2金属酸化物などのセラミック材料、または、接続電極12、外部接続端子7、上面金属層5と同様の金属材料が挙げられる。以下の説明においては、主に、第5層8が、第1金属酸化物および第2金属酸化物を主成分として含有する絶縁層である場合を例に挙げて説明する。
In the
なお、図7に示す例のように、第5層8は、複数の絶縁層66同士の層間に複数設けられていることにより、絶縁基板6の全体的な加熱を効果的に加熱することができる。絶縁基板6が全体的に加熱されることにより、蓋体1の接合工程において接合部分の温度の維持が容易になる。これにより気密封止の作業性および信頼性等が高められる。
Note that, as in the example shown in FIG. 7, by providing a plurality of
また、平面視における第5層8の面積(以下、単に第5層8の面積ともいう)は、上下の絶縁層66同士の密着性を妨げない範囲であれば、各層間において予定する赤外線の吸収量(発熱量)および第1層3の位置等の条件に応じて、適宜設定される。この場合、第5層8の面積が、上下の絶縁層66同士の層間のほぼ全域におよぶものであると、上下の絶縁層66同士の密着性が低下する可能性がある。特に、絶縁層66の外周部まで層間に第5層8が設けられていると、この外周部における絶縁層66同士の密着性の低下により、層間の密着不良(いわゆるデラミネーション)を生じる可能性が高まる。したがって、第5層8の面積は、平面透視において絶縁層66の層間の面積の80%程度の範囲内であることが好ましい。また、絶縁層66の外周部においては、層間に第5層8が設けられていないことが好ましい。
In addition, the area of the
第5層8は、例えば次のようにして形成される。すなわち、絶縁層66と同様のセラミック材料(第2金属酸化物を主成分とするもの)の粉末に上記第1金属酸化物の粉末を加えるとともに有機溶剤およびバインダとともに混練してセラミックペーストを作製し、このセラミックペーストを、絶縁層66となるセラミックグリーンシートの表面の所定部位にスクリーン印刷法等の方法で塗布し、その後、これらのセラミックグリーンシートを積層し、焼成することによって、絶縁層66の表面の所定部位に第5層8が設けられた絶縁基板6を製作することができる。
The
なお第5層8が第2金属酸化物も含有しているため、同じく第2金属酸化物を主成分として含有している絶縁層66に対する第5層8の密着性の確保が可能になっている。そのため、絶縁層66に含有されている第2金属酸化物と、第5層8の含有されている第2金属酸化物とは、互いに同様の材料であることが好ましい。
Since the
また、第5層8に含まれる第1金属酸化物は、上述したものと同様で良いが、特に、第1金属酸化物が、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化銅である場合には、赤外線の吸収率が高く、熱エネルギーへの変換の効率が高い。また、第2金属酸化物との混合、絶縁層66に対する吸収層の密着性等の点においても、これらの金属酸化物において他の金属酸化物よりも良好である傾向があるため、より容易、または良好である。
In addition, the first metal oxide included in the
なお、赤外線の吸収率は、例えば前述した近赤外領域の波長においては、分光透過率、反射率等の測定手段を用いて測定することができる。 The infrared absorptance can be measured using a measuring means such as spectral transmittance and reflectance at the wavelength in the near infrared region described above, for example.
また、赤外線ランプヒーターには遠赤外領域の波長の赤外線が含まれる場合があり、この遠赤外領域の波長に対する吸収率は、FTIRによる分光放射率測定等の測定手段によって測定することができる。 Further, the infrared lamp heater may contain infrared rays having a wavelength in the far infrared region, and the absorptance with respect to the wavelength in the far infrared region can be measured by a measuring means such as spectral emissivity measurement by FTIR. .
第2金属酸化物の赤外線吸収率は、例えば、酸化アルミニウムの場合であれば、近赤外から遠赤外の領域まで含めて約40%程度である。 For example, in the case of aluminum oxide, the infrared absorption rate of the second metal oxide is about 40% including the near infrared to far infrared region.
第1金属酸化物の赤外線吸収率は、例えば、酸化銅の場合であれば、近赤外領域の波長の赤外線において約85%であり、遠赤外領域の波長の赤外線においては約80%である。また、酸化クロムの場合であれば、近赤外領域の波長の赤外線において約70%であり、遠赤外領域の波長の赤外線において約85%である。
である。
For example, in the case of copper oxide, the infrared absorption rate of the first metal oxide is about 85% for infrared light having a wavelength in the near infrared region, and about 80% for infrared light having a wavelength in the far infrared region. is there. In the case of chromium oxide, it is about 70% for infrared rays having a wavelength in the near infrared region, and about 85% for infrared rays having a wavelength in the far infrared region.
It is.
第1層3、第2層5、第3層12、第4層13、第5層8としての赤外線の吸収率は、例えば約50〜95%程度であり、絶縁層66の吸収率に対して約1.2〜2倍程度である。
The infrared absorptivity of the
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible if it is in the range of the summary of this invention.
例えば、上記の第1金属酸化物は、絶縁層66にも含まれていて構わない。例えば、絶縁層66の着色用の顔料として酸化クロム等が絶縁層66に含まれていても構わない。ただし、この場合、絶縁層66における第1金属酸化物の含有量が多くなり過ぎると、絶縁層66同士の層間の密着性が低下する可能性があるので、第1金属酸化物の含有量は多くなり過ぎないことが好ましい。
For example, the first metal oxide may be included in the insulating
1・・・蓋体
2・・・金属膜
3・・・第1層
4・・・ゲッター材
5・・・第2層
6・・・絶縁基板
66・・・絶縁層
6a・・・凹部
7・・・外部接続端子
8・・・第5層
9・・・電子部品
10・・・基体
11・・・ボンディングワイヤ
12・・・第3層
13・・・第4層
20・・・電子部品収納用パッケージ
30・・・電子装置
DESCRIPTION OF
66 ... Insulating layer 6a ... Recess 7 ...
10 ... Base
11 ... Bonding wire
12 ... 3rd layer
13 ... 4th layer
20 ... Electronic component storage package
30 ・ ・ ・ Electronic device
Claims (8)
前記下面における外周部に枠状に設けられた金属膜と、
前記下面における前記金属膜の内側に前記金属膜に沿うように設けられており、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第1層と、
該第1層の下面に設けられているゲッター材と、
を有する蓋体。 A flat substrate having a lower surface and an upper surface;
A metal film provided in a frame shape on the outer periphery of the lower surface;
A first layer that is provided inside the metal film on the lower surface along the metal film, contains a first metal oxide, and absorbs infrared rays;
A getter material provided on the lower surface of the first layer;
A lid having
前記下面における外周部に枠状に設けられた金属膜と、 A metal film provided in a frame shape on the outer periphery of the lower surface;
前記下面における前記金属膜の内側に前記金属膜に沿うように設けられており、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第1層と、 A first layer that is provided inside the metal film on the lower surface along the metal film, contains a first metal oxide, and absorbs infrared rays;
前記上面に設けられ、上面視において前記金属膜と重なるように位置しており、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する第2層と、 A second layer provided on the upper surface and positioned so as to overlap the metal film in a top view, containing a first metal oxide and absorbing infrared rays;
を有する蓋体。A lid having
該第2層は、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する
請求項1に記載の蓋体。 A second layer provided on the upper surface and positioned so as to overlap the metal film when viewed from above;
The lid according to claim 1, wherein the second layer contains a first metal oxide and absorbs infrared rays.
前記下面における外周部に枠状に設けられた金属膜と、 A metal film provided in a frame shape on the outer periphery of the lower surface;
前記上面に設けられており、上面視において、前記金属膜と重なるように位置する第4層と、を有しており、 A fourth layer provided on the upper surface and positioned so as to overlap the metal film in a top view;
該第4層は、第1金属酸化物を含有し、赤外線を吸収する The fourth layer contains a first metal oxide and absorbs infrared rays.
蓋体。 Lid.
有しており、該上面の外周部が前記金属膜に接合されて、前記上面が前記蓋体で覆われている絶縁基板と、を有している電子部品収納用パッケージ。And an insulating substrate in which an outer peripheral portion of the upper surface is bonded to the metal film and the upper surface is covered with the lid.
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