JP6208447B2 - Electronic element storage package and electronic device - Google Patents
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本発明は、例えば撮像素子等の電子素子が収納される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 package and an electronic apparatus in which an electronic element such as an imaging element is accommodated.
電子装置(例えば撮像装置等)に用いられるパッケージ(以下、電子素子収納用パッケージまたはパッケージともいう。)は、例えばセラミック材料等から成る基体と、例えば金属材料等から成り基体に接合された枠状部材と、例えばガラス材料等から成り接合部材によって枠状部材に接合される蓋体とを含んでいる。電子装置において、電子素子(例えば撮像素子等)は、基体上に実装されており、蓋体によって覆われている。 A package (hereinafter also referred to as an electronic element storage package or package) used in an electronic device (for example, an imaging device) is a frame made of, for example, a ceramic material or the like and a metal material or the like and bonded to the substrate. A member and a lid made of, for example, a glass material and joined to the frame-like member by the joining member are included. In an electronic device, an electronic element (for example, an imaging element) is mounted on a base and covered with a lid.
しかしながら、パッケージの枠状部材および蓋体において熱膨張係数に違いがあるために、例えば電子装置を組み立てる時または電子装置の動作時において、電子装置に反りが発生する可能性があり、蓋体を枠状部材に接合する接合部材が剥れる可能性があった。 However, since there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the frame-shaped member and the lid of the package, for example, when the electronic device is assembled or the electronic device is in operation, the electronic device may be warped. There is a possibility that the bonding member bonded to the frame-shaped member may peel off.
本発明の一つの態様による電子素子収納用パッケージは、上方に開いたキャビティ部を含む基体と、金属材料から成り、基体の上面における周囲領域に接合された枠状部材と、透光性を有する材料から成り、キャビティ部を封止するように接合部材によって枠状部材の上面に接合される蓋体とを含んでいる。枠状部材の上面は、蓋体が接合される部分に設けられた第1の凹部を含んでいる。平面視において、第1の凹部は、基体の上面における周囲領域の内周部分から外側に向かって延びている。枠状部材の上面は、第2の凹部を含んでおり、平面視において、第2の凹部は、基体の外縁よりも外側に位置している。
本発明の他の態様による電子素子収納用パッケージは、上方に開いたキャビティ部を含む基体と、金属材料から成り、基体の上面における周囲領域に接合された枠状部材と、透光性を有する材料から成り、キャビティ部を封止するように接合部材によって枠状部材の上面に接合される蓋体とを含んでいる。枠状部材の上面は、蓋体が接合される部分に設けられた第1の凹部を含んでいる。平面視において、第1の凹部は、基体の上面における周囲領域の内周部分から外側に向かって延びている。平面視において、枠状部材の第1の凹部の外縁が、基体の外縁よりも外側に位置している。
An electronic element storage package according to an aspect of the present invention has a base including a cavity portion opened upward, a frame-shaped member made of a metal material and bonded to a peripheral region on the upper surface of the base, and has a light-transmitting property. A lid made of a material and joined to the upper surface of the frame-like member by the joining member so as to seal the cavity portion. The upper surface of the frame-like member includes a first recess provided in a portion where the lid is joined. In plan view, the first concave portion extends outward from the inner peripheral portion of the peripheral region on the upper surface of the base. The upper surface of the frame-shaped member includes a second recess, and the second recess is located outside the outer edge of the base body in plan view.
An electronic element storage package according to another aspect of the present invention has a base including a cavity portion opened upward, a frame-shaped member made of a metal material and bonded to a peripheral region on the upper surface of the base, and translucency. A lid made of a material and joined to the upper surface of the frame-like member by the joining member so as to seal the cavity portion. The upper surface of the frame-like member includes a first recess provided in a portion where the lid is joined. In plan view, the first concave portion extends outward from the inner peripheral portion of the peripheral region on the upper surface of the base. In plan view, the outer edge of the first recess of the frame-shaped member is located outside the outer edge of the base.
本発明の一つの態様による電子装置において、枠状部材の上面が蓋体との接合部に設けられた第1の凹部を含んでおり、蓋体を枠状部材に接合している接合部材が凹部に付着していることによって、凹部の深さの分だけ接合部材の厚さを厚くでき、蓋体と枠状部材との熱膨張係数差によって生じる応力を吸収しやすくなり、蓋体が枠状部材から剥れる可能性を低減させることができる。 In the electronic device according to one aspect of the present invention, the bonding member is formed such that the upper surface of the frame-shaped member includes a first recess provided in the bonding portion with the lid, and the lid is bonded to the frame-shaped member. By adhering to the recess, the thickness of the joining member can be increased by the depth of the recess, and it becomes easier to absorb the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the lid and the frame-like member. The possibility of peeling from the shaped member can be reduced.
以下、本発明の実施形態における電子装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図2および図3に示されているように、本発明の実施形態における電子装置は、電子素子収納用パッケージ1(以下、パッケージ1ともいう)と、パッケージ1に実装された電子素子2とを含んでいる。本実施形態における電子装置は、例えば撮像装置である。なお、図1(a)において、基体11は枠状部材13を透視した状態で破線によって示されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, an electronic device according to an embodiment of the present invention includes an electronic element storage package 1 (hereinafter also referred to as a package 1) and an electronic element mounted on the
パッケージ1は、基体11と、基体11の上面における周囲領域に接合された枠状部材13と、枠状部材13の上面に接合された蓋体15とを含んでいる。
The
基体11は、例えばセラミック材料等から成り、その材料例は、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2O3)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体等である。
The
基体11の熱膨張係数(以下、第1の熱膨張係数ともいう)は、基体11が例えば酸化アルミニウムから成る場合であれば約7.2×10−6/℃である。基体11が例えば窒化アルミニ
ウムから成る場合であれば、基体11の熱膨張係数は約4.6×10−6/℃である。
The thermal expansion coefficient (hereinafter also referred to as the first thermal expansion coefficient) of the
図1(b)に示されているように、基体11は、底基体部11aと枠基体部11bとを含んでおり、基体11がセラミック材料から成る場合、底基体部11aおよび枠基体部11bは、例えば焼成によって一体的に形成されているものである。また、基体11のキャビティ部11eは、底基体部11aおよび枠基体部11bによって規定される空間のことである。
As shown in FIG. 1B, the
底基体部11aは、平面視において矩形状を有する平板状の部分である。底基体部11aの上面が電子素子2の搭載領域11cを有しており、搭載領域11cは、例えば底基体部11aの上面の中央領域に位置している。
The bottom base portion 11a is a flat plate-like portion having a rectangular shape in plan view. The upper surface of the bottom base portion 11a has a mounting region 11c for the
枠基体部11bは、例えば底基体部11aの平面形状に対応した形状および寸法を有しており、底基体部11aの搭載領域11cに対応した開口部を有している。枠基体部11bは、枠状部材13との位置決め用の複数の凹部11dを有しており、複数の凹部11dは、平面的に配置されている。
The frame base portion 11b has, for example, a shape and dimensions corresponding to the planar shape of the bottom base portion 11a, and has an opening corresponding to the mounting region 11c of the bottom base portion 11a. The frame base portion 11b has a plurality of recesses 11d for positioning with the frame-
ここで“平面的に配置”とは、図2(a)に示されているように、少なくとも3つ以上の凹部11dが仮想のxy平面方向に二次元に配置されていることをいう。例示的には、複数の凹部11dは、基体11のキャビティ部11eを囲むように配置されている。図2(a)に示された例においては、複数の凹部11dは、枠基体部11bの中心部を基準に、仮想のx軸方向に2個および仮想のy軸方向に2個の合計4個設けられている。
Here, “planarly arranged” means that at least three or more concave portions 11d are two-dimensionally arranged in a virtual xy plane direction as shown in FIG. Illustratively, the plurality of recesses 11d are arranged so as to surround the cavity 11e of the
複数の凹部11dのそれぞれは、枠基体部11bの中心部を基準とする放射状の直線に沿って延びる形状を有している。複数の凹部11dのそれぞれは、例えば図示されているように直線形状を有している。 Each of the plurality of concave portions 11d has a shape extending along a radial straight line with the center portion of the frame base portion 11b as a reference. Each of the plurality of recesses 11d has, for example, a linear shape as illustrated.
なお、図2(a)において、凹部11dは、キャビティ部11eの内側から基体1の外側に向かって延びる形状として示されているが、凹部11dは、基体1の外縁側から内側に向かって形成されていてもよい。また“凹部”とは、枠基体部11bの上面から下面へ向かって凹んでいる部分であり、図示されているように平面視において枠基体部11bの下面の縁に接するように内壁が部分的に存在しないものに加えて、縁から離れて配置されており全周にわたって内壁が存在するものも含まれる。
In FIG. 2A, the recess 11d is shown as a shape extending from the inside of the cavity portion 11e toward the outside of the
基体11が例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まずアルミナ(Al2O3)またはシリカ(SiO2),カルシア(CaO),マグネシア(MgO)等の原料粉末に適当な有機溶剤,溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートともいう)を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約1,600℃の温度で焼成することに
より製作される。基体11が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、機械強度が高いために基体に反りが発生し難く、また適度な熱伝導率を持っているので、撮像素子から発生する熱を外部に放散し易い物となり、機械強度と熱伝導率またコストも手ごろなものとなり好ましい。
If the
枠状部材13は、例えば樹脂接着剤またはろう材等の第1の接合部材12によって基体11の上面に接合されている。枠状部材13は、基体11の上面のうちキャビティ部11eを囲む周囲領域において接合されている。枠状部材13は、例えば金属材料から成り、基体11のキャビティ部11eに対応した開口部を有している。第1の接合部材12が樹脂接着剤である場合には、接合時に加わる熱を150℃程度以下に抑えることができるために、基体11と枠状部材13の熱膨張係数の違いによる基体11の反り変形が小さくなり、電子素子2が撮像素子であ
る場合に画像の質の向上が得られる。
The
枠状部材13が金属材料から成る場合、その材料例は、SUS410または50アロイ等であ
る。枠状部材13の熱膨張係数(以下、第2の熱膨張係数ともいう)は、枠状部材13がSUS410から成る場合、約11×10−6/℃である。また、枠状部材13が50アロイから成る場
合は、枠状部材13の熱膨張係数は、約9.8×10−6/℃である。
When the
枠状部材13は、図1(b)および図3に示されているように、基体11の複数の凹部11dに対応する複数の凸部13aを有している。複数の凸部13aは、エッチング、プレス加工等によって形成される。
As shown in FIGS. 1B and 3, the frame-shaped
なお、枠状部材13の上面は、蓋体15との接合部に設けられた凹部13b(第1の凹部13bともいう)を含んでいる。凹部13bは、枠状部材13において下方に向かって凹んだ形状を有しており、平面視において開口部を囲むように設けられている。
Note that the upper surface of the frame-shaped
蓋体15は、例えばガラス接合部材または樹脂接着剤等の第2の接合部材14によって枠状部材13の上面に接合されており、電子素子2を覆っているとともに基体11のキャビティ部11eを封止している。
The
第2の接合部材14は、枠状部材13の凹部13bの底面および内側面に付着している。第2の接合部材14が樹脂接着剤である場合には、封止時に加わる熱を150℃程度以下に抑える
ことができるために、電子素子2が撮像素子である場合に撮像素子上に配置された有機物からなるカラーフィルタにダメージを与えず画像の質の向上が得られる。
The
電子装置が例えば撮像装置である場合には、蓋体15は、透光性を有する材料から成り、その材料例としては、ガラスまたは水晶等がある。蓋体15の基体の熱膨張係数(以下、第3の熱膨張係数ともいう)は、蓋体15がガラスから成る場合、約8.5×10−6/℃である
。蓋体15の基体が水晶から成る場合、蓋体15の基体の熱膨張係数は、約11×10−6/℃である。
When the electronic device is, for example, an imaging device, the
本実施形態の電子装置において、枠状部材13の上面が蓋体15との接合部に設けられた第1の凹部13bを含んでおり、蓋体15を枠状部材13に接合している第2の接合部材14が凹部13bに付着していることによって、凹部13bの深さの分だけ第2の接合部材14の厚さを厚
くでき、蓋体15と枠状部材13との熱膨張係数差によって生じる応力を吸収しやすくなり、蓋体15が枠状部材13から剥れる可能性を低減させることができる。
In the electronic device of the present embodiment, the upper surface of the frame-
本実施形態の電子素子収納用パッケージ1において、平面視において、枠状部材13の複数の凸部13aが平面的に配置されており、枠状部材13が、基体11に対して複数の凸部13aによって位置決めされている場合には、枠状部材13に対する基体11の平面位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子素子収納用パッケージ1は、実装基板に対する電子素子2の平面位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子2が撮像素子である場合には、電子素子(すなわち撮像素子)2の平面位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。
In the electronic
また、本実施形態の電子素子収納用パッケージ1において、枠状部材13が、実装基板に対する平面方向における位置決め手段(例えば、図1(a)に示された孔部13c)を有している場合には、その位置決め手段(例えば孔部13c)と実装基板の位置決め手段(例えば、孔部13cに嵌合するように実装基板に形成された凸部)とによって平面位置を決めるように電子装置を実装すれば、実装基板に対する電子素子2の平面位置のばらつきを低減させることができる。したがって、本実施形態の電子装置は、実装基板に対する電子素子2の平面位置のばらつきを低減させた電子モジュールを実現することができる。なお、電子素子2が撮像素子である場合には、電子素子(すなわち撮像素子)2の平面位置のばらつきが低減されており、画像の質の向上が図られる。
In the electronic
基体11のキャビティ部11eに電子素子2を接着剤等で接着し、電子素子2の端子と基体11の端子をボンディングワイヤ等を用いて電気的に接続する。電子素子2は基体11の凹部11dを基準として位置合わせすることで電子素子2と枠状部材13の孔部13cとの位置関係
を正確に位置決めすることができるようになる。なお、直接基体11の凹部11dが上面から確認できない場合は基体11の端子を基準として位置合わせしたり、枠状部材13の凸部13aの裏面に基準の印等を形成しておき、それを基準として位置合わせしても本発明の構造を用いることで正確に位置決め出来るので良い。
The
なお、図4(a)および図5(a)に示された例のように、平面視において、枠状部材13の凹部13bの外縁が、基体11の外縁よりも外側に位置していると、電子装置の実装時に加わる応力が凹部13bが形成され金属が薄くなった部分が変形することで第2の接合部材14に伝わり難くなるので、より第2の接合部材が枠状部材から剥れ難くなることで、電子素子2を外部の環境からより長期に保護することができるようになる。
4A and 5A, when the outer edge of the
また、図4(b)および図5(b)に示された例のように、枠状部材13の主面(上面)には第2の凹部13dがあり、平面視において第2の凹部13dが基体11の外縁よりも外側にあると、電子装置の実装時に加わる応力が第2の凹部13dが形成され金属が薄くなった部分が変形することで第2の接合部材14に伝わり難くなるので、より第2の接合部材が枠状部材から剥れ難くなることで、電子素子2を外部の環境からより長期に保護することができるようになる。なお、第2の凹部13dは、第1の凹部13bと孔部13cとの間に設けられていればよく、図5(b)に示されているように直線形状を有していても、また第1の凹部13bを囲むような形状であってもよい。
Further, as in the example shown in FIGS. 4B and 5B, the main surface (upper surface) of the
さらに、図4(c)に示された例のように、第2の凹部13dは下面に形成されていても良いし、複数形成されていてもより応力が第2の接合部材14に伝わり難くなるので良い。
Furthermore, as in the example shown in FIG. 4C, the second recess 13 d may be formed on the lower surface, and even if a plurality of second recesses 13 d are formed, the stress is less likely to be transmitted to the
蓋体15が水晶から成る場合には、撮像光学系中のローパスフィルターとして通常3枚使用される水晶中の1枚としての機能も同時に持たせることができるので、ローパスフィルターと蓋体15を合わせた構成から、蓋体としての品数を減らすことができるので、コスト
低下や厚みを薄くできるので好ましい。
When the
なお、蓋体15は、透光性を有する基体の表面に設けられた例えば誘電体多層膜等の光学膜を有するものであってもよい。光学膜の例としては、特定の波長領域の光(例えば赤外光等)を反射して遮断するものである。ここで、蓋体15が基体の表面に設けられた光学膜を有する場合、蓋体15の基体の熱膨張係数(すなわち第2の熱膨張係数)とは、光学膜を含む蓋体15全体の熱膨張係数のことをいう。
The
1 電子素子収納用パッケージ
11 基体
11a 底基体部
11b 枠基体部
11c 搭載領域
11d 凹部
11e キャビティ部
12 第1の接合部材
13 枠状部材
13a 凸部
13b 凹部
13c 孔部
14 第2の接合部材
15 蓋体
2 電子素子
1 Electronic device storage package
11 Substrate
11a Bottom base
11b Frame base
11c Installation area
11d recess
11e Cavity
12 First joining member
13 Frame member
13a Convex
13b recess
13c hole
14 Second joining member
15
Claims (3)
金属材料から成り、前記基体の上面における周囲領域に接合された枠状部材と、
透光性を有する材料から成り、前記キャビティ部を封止するように接合部材によって前記枠状部材の上面に接合される蓋体とを備えており、
前記枠状部材の前記上面は、前記蓋体が接合される部分に設けられた第1の凹部を含んでおり、平面視において、該第1の凹部は、前記基体の上面における前記周囲領域の内周部分から外側に向かって延びており、
前記枠状部材の前記上面は、第2の凹部を含んでおり、平面視において、該第2の凹部は、前記基体の外縁よりも外側に位置していることを特徴とする電子素子収納用パッケージ。 A base including a cavity portion opened upward;
A frame-shaped member made of a metal material and bonded to a peripheral region on the upper surface of the base;
It is made of a light-transmitting material , and includes a lid that is bonded to the upper surface of the frame-shaped member by a bonding member so as to seal the cavity portion.
The upper surface of the frame-shaped member includes a first recess provided in a portion to which the lid body is joined, and the first recess is a plan view of the surrounding region on the upper surface of the base body. Extending outward from the inner periphery,
The upper surface of the frame-like member includes a second recess, and the second recess is located outside the outer edge of the base body in a plan view. package.
金属材料から成り、前記基体の上面における周囲領域に接合された枠状部材と、
透光性を有する材料から成り、前記キャビティ部を封止するように接合部材によって前記枠状部材の上面に接合される蓋体とを備えており、
前記枠状部材の前記上面は、前記蓋体が接合される部分に設けられた第1の凹部を含んでおり、平面視において、該第1の凹部は、前記基体の上面における前記周囲領域の内周部分から外側に向かって延びており、
平面視において、前記枠状部材の前記第1の凹部の外縁が、前記基体の外縁よりも外側に位置していることを特徴とする電子素子収納用パッケージ。 A base including a cavity portion opened upward;
A frame-shaped member made of a metal material and bonded to a peripheral region on the upper surface of the base;
It is made of a light-transmitting material , and includes a lid that is bonded to the upper surface of the frame-shaped member by a bonding member so as to seal the cavity portion.
The upper surface of the frame-shaped member includes a first recess provided in a portion to which the lid body is joined, and the first recess is a plan view of the surrounding region on the upper surface of the base body. Extending outward from the inner periphery,
The package for storing an electronic element, wherein an outer edge of the first recess of the frame-like member is located on an outer side than an outer edge of the base body in plan view.
前記キャビティ部内に設けられた電子素子とを備えており、
前記電子素子収納用パッケージの前記蓋体は、前記キャビティ部を封止するように接合部材によって前記枠状部材の上面に接合されているとともに、前記枠状部材とは異なる熱膨張係数を有しており、
前記接合部材は、前記枠状部材の前記上面が含んでいる前記第1の凹部に付着していることを特徴とする電子装置。 The electronic element storage package according to claim 1 or 2,
An electronic element provided in the cavity portion,
The lid of the electronic element storage package is bonded to the upper surface of the frame-shaped member by a bonding member so as to seal the cavity portion, and has a thermal expansion coefficient different from that of the frame-shaped member. And
The electronic device according to claim 1, wherein the joining member is attached to the first recess included in the upper surface of the frame-shaped member.
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