JP6556030B2 - Electronic component storage board and electronic component mounting package using the same - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品収納用基板およびこれを用いた電子部品実装パッケージに関する。 The present invention relates to an electronic component storage board and an electronic component mounting package using the same.
気密封止を必要とする電子部品の例として、水晶振動子等の水晶応用製品やフラッシュメモリなどの半導体素子があげられる。これらの各種電子部品は、その表面に金属薄膜電極が形成されており、この金属薄膜電極を外気から保護するために、電子部品収納用基板などの筐体に実装され気密封止されている。 Examples of electronic components that require hermetic sealing include quartz applied products such as quartz resonators and semiconductor elements such as flash memories. Each of these various electronic components has a metal thin film electrode formed on the surface thereof. In order to protect the metal thin film electrode from the outside air, it is mounted and hermetically sealed on a housing such as an electronic component storage board.
図７（ａ）は、従来の電子部品実装パッケージの分解斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示した電子部品収納用基板のＸ−Ｘ線断面図である。ここに示す電子部品実装パッケージは、電子部品収納用基板１０１の搭載面１０３に電子部品１０５が実装され、この電子部品１０５を覆うように封止用の蓋体１０７が接合される構成となっている。 FIG. 7A is an exploded perspective view of a conventional electronic component mounting package. (B) is XX sectional drawing of the electronic component storage board | substrate shown to (a). The electronic component mounting package shown here has a configuration in which an electronic component 105 is mounted on the mounting surface 103 of the electronic component storage substrate 101 and a sealing lid 107 is joined so as to cover the electronic component 105. Yes.
電子部品収納用基板１０１は、電子部品１０５用の搭載面１０３を主面とする基板１０９と、基板１０９上に設けられた矩形枠状の基板堤部１１１とを基体とし、この基板堤部１１１の表面に金属層１１３を有している。さらに、この金属層１１３の表面には、通常、蓋体１０７との間でシーム溶接を容易にするために、ニッケルなどのめっき膜１１５が形成されている。 The electronic component storage substrate 101 has a substrate 109 having a mounting surface 103 for the electronic component 105 as a main surface and a rectangular frame-shaped substrate bank 111 provided on the substrate 109 as a base. The metal layer 113 is provided on the surface. Further, a plating film 115 such as nickel is usually formed on the surface of the metal layer 113 in order to facilitate seam welding with the lid 107.
こうしためっき膜１１５の形成には、通常、基板堤部１１１の内部に基板１０９の裏面から金属層１１３まで及ぶように設けられた貫通導体１１７が電気めっき用の導線として用いられる。この場合、貫通導体１１７は、基板堤部１１１の外壁１１９にほぼ平行になるように配置されている。 For the formation of such a plating film 115, a through conductor 117 provided so as to extend from the back surface of the substrate 109 to the metal layer 113 inside the substrate bank 111 is usually used as a conductive wire for electroplating. In this case, the through conductor 117 is disposed so as to be substantially parallel to the outer wall 119 of the substrate bank portion 111.
このような電子部品収納用基板１０１に対し、蓋体１０７を接合するためのシーム溶接を行った場合には、基板堤部１１１と内部に設けられた貫通導体１１７との間の熱膨張率の違いから、基板堤部１１１の貫通導体１１７が接した界面付近において、シーム溶接によって発生した応力によって、基板堤部１１１にクラックＣが発生するおそれがある。 When seam welding for joining the lid 107 is performed on such an electronic component housing substrate 101, the coefficient of thermal expansion between the substrate bank portion 111 and the through conductor 117 provided therein is increased. Due to the difference, there is a possibility that a crack C may occur in the substrate bank 111 due to the stress generated by seam welding near the interface where the through conductor 117 of the substrate bank 111 contacts.
従って、本発明は、基板堤部にクラックが発生し難い電子部品収納用基板とそれを用いた電子部品実装パッケージを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic component storage substrate in which cracks are unlikely to occur in the substrate bank portion and an electronic component mounting package using the same.
本発明の電子部品収納用基板は、基板と、該基板の主面上に設けられた矩形枠状の基板
堤部と、該基板堤部の上面に設けられた金属層と、前記基板堤部内を前記金属層から前記基板側へ向けて貫通している貫通導体と、を備えており、前記基板堤部の内壁は、上面側が前記基板側よりも大きく開口するように傾斜面を有しているとともに、前記貫通導体が前記内壁に沿った傾斜部を有するものである。
Electronic component storing substrate of the present invention, the substrate and a rectangular frame-shaped substrate bank portion provided on the main surface on the substrate, and a metal layer provided on the upper surface of the substrate bank portion, the substrate Tsutsumi portion A through conductor penetrating from the metal layer toward the substrate side, and the inner wall of the substrate bank portion has an inclined surface so that the upper surface side opens larger than the substrate side. And the through conductor has an inclined portion along the inner wall.
本発明の電子部品実装パッケージは、上記の電子部品収納用基板の基板堤部に設けられ
た金属層上に蓋体が溶着されているものである。
In the electronic component mounting package of the present invention, a lid is welded onto a metal layer provided on the substrate bank portion of the electronic component storage substrate.
本発明によれば、基板堤部にクラックを発生させ難くすることができる。 According to the present invention, it is possible to make it difficult to generate a crack in the substrate bank portion.
図１（ａ）は、本発明の電子部品実装パッケージの一実施形態を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図２（ａ）は、図３（ｂ）における基板堤部を部分的に抽出して示したＰ１部の断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）における基板堤部を部分的に抽出して示したＰ２部の断面図である。 FIG. 1A is an exploded perspective view showing an embodiment of an electronic component mounting package of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX of FIG. 2 (a) is a cross-sectional view of a P 1 parts showing the substrate bank portion is partially extracted in FIG. 3 (b), (b), the portion of the substrate bank portion in FIG. 1 (b) it is a cross-sectional view of a P 2 parts shown to extract and.
図１（ａ）（ｂ）に示した電子部品実装用パッケージは、電子部品収納用基板１の搭載面３に導体層４を介して電子部品５が実装され、この電子部品５を覆うように封止用の蓋体７が接合される構成となっている。 In the electronic component mounting package shown in FIGS. 1A and 1B, an electronic component 5 is mounted on the mounting surface 3 of the electronic component storage substrate 1 via a conductor layer 4 so as to cover the electronic component 5. The sealing lid 7 is joined.
電子部品収納用基板１は、電子部品５用の搭載面３を主面に有する基板９と、基板９上に設けられた矩形枠状の基板堤部１１とを有し、この基板堤部１１の上面および内部に、それぞれ金属層１３および貫通導体１５が設けられている。金属層１３は基板堤部１１の上面を周状に覆うように設けられている。また、この金属層１３の表面には、蓋体７との間でシーム溶接を容易にするためにニッケルなどのめっき膜１７が形成されている。 The electronic component storage substrate 1 includes a substrate 9 having a mounting surface 3 for the electronic component 5 as a main surface, and a rectangular frame-shaped substrate bank portion 11 provided on the substrate 9. A metal layer 13 and a through conductor 15 are respectively provided on the upper surface and inside of the metal layer 13. The metal layer 13 is provided so as to cover the upper surface of the substrate bank portion 11 in a circumferential shape. Further, a plating film 17 such as nickel is formed on the surface of the metal layer 13 in order to facilitate seam welding with the lid body 7.
この場合、基板堤部１１の内部において、基板９の裏面から金属層１３まで及ぶように設けられた貫通導体１７が金属層１３の表面に形成されるめっき膜１７を電気めっきによって形成する際の導線として用いられる。 In this case, when the plated film 17 is formed by electroplating, the through conductor 17 provided so as to extend from the back surface of the substrate 9 to the metal layer 13 inside the substrate bank portion 11 is formed by electroplating. Used as a conductor.
また、電子部品収納用基板１では、基板堤部１１の内壁１９は上面側が基板９側よりも大きく開口する形状であり、内壁１９が傾斜面を有している。これは基板９の搭載面３と基板堤部１１の内壁１９との成す角度θ０が９５°よりも大きい状態である。この場合、基板堤部１１の外壁２１は基板９の搭載面３に対してほぼ垂直になっている。 Moreover, in the electronic component storing substrate 1, the inner wall 19 of the substrate bank portion 11 has a shape in which the upper surface side opens larger than the substrate 9 side, and the inner wall 19 has an inclined surface. This is a state in which the angle θ 0 formed by the mounting surface 3 of the substrate 9 and the inner wall 19 of the substrate bank portion 11 is larger than 95 °. In this case, the outer wall 21 of the substrate bank portion 11 is substantially perpendicular to the mounting surface 3 of the substrate 9.
そして、この電子部品収納用基板１では、基板堤部１１の内部に設けられている貫通導体１７が内壁１９に沿った傾斜部２２を有するように配置されている。言い換えると、貫通導体１７の傾斜部２２は内壁１９にほぼ平行に配置されている状態である。これは、図１に示すように、電子部品収納用基板１を縦断面視したときに、基板堤部１１の内壁１９に沿って引いた直線Ｌ１と貫通導体１５の側面を長手方向に引いた直線Ｌ２とのなす角度が５°以内にある状態を言う。 In the electronic component storage board 1, the through conductor 17 provided inside the board bank portion 11 is arranged so as to have an inclined portion 22 along the inner wall 19. In other words, the inclined portion 22 of the through conductor 17 is in a state of being arranged substantially parallel to the inner wall 19. This is because, as shown in FIG. 1, when the electronic component storing substrate 1 was longitudinal sectional view, minus side of the straight line L 1 and the through conductor 15 drawn along the inner wall 19 of the substrate the bank portion 11 in the longitudinal direction the angle between the straight line L 2 has say a state is within 5 °.
なお、図７に示した従来の電子部品収納用基板１０１に設けられた貫通導体１１７は、基板堤部１１の外壁２１に対して平行に配置された状態である。 Note that the through conductors 117 provided on the conventional electronic component housing substrate 101 shown in FIG. 7 are arranged in parallel to the outer wall 21 of the substrate bank portion 11.
ここで、電子部品収納用基板１の基板堤部１１内に設けられた貫通導体１７について、従来構造との違いを図２に示す断面図に基づいて説明する。図２（ａ）は、従来の電子部品収納用基板を構成する基板堤部１１１および基板堤部１１１内に設けられた貫通導体１１７の配置を示すものであり、図２（ｂ）は、本実施形態の電子部品収納用基板１を構成する基板堤部１１および基板堤部１１内に設けられた貫通導体１５の配置を示すものである。 Here, the through conductor 17 provided in the substrate bank portion 11 of the electronic component storage substrate 1 will be described based on a cross-sectional view shown in FIG. FIG. 2A shows the arrangement of the board dam 111 and the through conductors 117 provided in the board dam 111 constituting the conventional electronic component storage board. FIG. The arrangement | positioning of the penetration conductor 15 provided in the board | substrate bank part 11 which comprises the electronic component storage board | substrate 1 of embodiment and the board | substrate bank part 11 is shown.
従来の電子部品収納用基板を構成している基板堤部１１１の内部に設けられた貫通導体１１７は、図２（ａ）に示しているように、基板堤部１１１の外壁１１９に平行になるように配置された構成となっている。図２（ａ）に示した矢印Ａ１は、基板堤部１１１が、例えば、シーム溶接により加熱されて、貫通導体１１７が伸縮したときに発生する応力のベクトルを表すものである。この場合、貫通導体１１７が伸縮することによって発生する応力のベクトルはＡ１として示したように、一方向に集中したものとなる。 As shown in FIG. 2A, the through conductor 117 provided inside the board bank 111 constituting the conventional electronic component storage board is parallel to the outer wall 119 of the board bank 111. The arrangement is as follows. Arrow A 1 shown in FIG. 2 (a), the substrate bank portion 111, for example, are heated by seam welding, is representative of the vector of the stress generated when the through conductors 117 is expanded and contracted. In this case, the vector of the stress generated by the penetrating conductor 117 is expanded or contracted, as shown as A 1, becomes concentrated on one direction.
これに対し、図２（ｂ）に示した電子部品収納用基板１では、貫通導体１５が伸縮することによって発生する応力のベクトルをＡ２とすると、この貫通導体１５は、基板堤部１１の外壁２１に沿った方向に対して角度θだけ傾いていることから、貫通導体１５が伸縮することにより発生する応力のベクトルＡ２は、基板堤部１１において縦の方向のＡ２ｃｏｓθのベクトルと横の方向のＡ２ｓｉｎθのベクトルとに分解された状態となる。 In contrast, in the electronic component storing substrate 1 shown in FIG. 2 (b), a vector of stress generated by the penetrating conductor 15 is telescopic When A 2, the through-conductor 15, the substrate bank portion 11 Since it is inclined by the angle θ with respect to the direction along the outer wall 21, the stress vector A 2 generated by the expansion and contraction of the through conductor 15 is the vector of A 2 cos θ in the vertical direction in the substrate bank portion 11. A state of being decomposed into a vector of A 2 sin θ in the horizontal direction is obtained.
こうして、電子部品収納用基板１では、貫通導体１５が伸縮することにより発生する応力が分散された状態になることから、応力が基板堤部１１に局所的に集中し難くなり、これにより基板堤部１１にクラックが発生することを抑えることができる。特に、近年、小型化のため、後述するように、基板堤部１１の厚みが０．１５ｍｍ以下と薄い場合に好適に用いられる。 In this way, in the electronic component housing board 1, since the stress generated by the expansion and contraction of the through conductor 15 is dispersed, the stress is difficult to concentrate locally on the board bank portion 11, thereby The occurrence of cracks in the portion 11 can be suppressed. In particular, in recent years, it is suitably used when the thickness of the substrate bank portion 11 is as thin as 0.15 mm or less, as will be described later, for miniaturization.
このような電子部品収納用基板１においては、図１（ｂ）に示すように、基板堤部１１の内部に設けられた貫通導体１５が基板堤部１１の厚み方向の中央よりも内壁１９側に配置されていることが望ましい。貫通導体１５が基板堤部１１の内壁１９側に寄った状態であると、クラックが基板堤部１１に発生したときにも、内壁１９側に偏って発生しやすくなるため、反対側の外壁２１側から湿気などの外的な環境要因が浸入する確率が低くなり、長寿命化を図ることができる。 In such an electronic component housing substrate 1, as shown in FIG. 1B, the through conductor 15 provided inside the substrate bank portion 11 is closer to the inner wall 19 than the center in the thickness direction of the substrate bank portion 11. It is desirable to be arranged in. When the through conductor 15 is close to the inner wall 19 side of the substrate bank portion 11, even when a crack is generated on the substrate bank portion 11, it tends to be biased toward the inner wall 19 side, and therefore the outer wall 21 on the opposite side. The probability of external environmental factors such as moisture entering from the side is reduced, and the service life can be extended.
図３は、電子部品収納用基板の他の態様を示すもので、貫通導体が曲がり部を有していることを示す断面模式図である。図３に示すように、基板堤部１１を縦断面視したときに、電子部品収納用基板１において、貫通導体１５が金属層１３側から基板９側へ向けた途中に部分的に曲がっている曲がり部１５ａを有する形状であると、図３に、ベクトルｖ１およびベクトルｖ２として示しているように、貫通導体１５が蛇行した部分における応力に起因したベクトルｖ１、ｖ２の方向が貫通導体１５の長手方向において頻繁に変化することになるため、基板堤部１１において応力が局所的に集中することをさらに抑えること
ができる。この場合、貫通導体１５の曲がり部１５ａの曲がった方向は、図３に示すように、基板堤部１１の厚み方向（内壁１９側および外壁２１側）だけではなく、いろいろな方向を向いていても良いが、基板堤部１１の厚み方向へ伸びるクラックを発生し難くするという点から、厚み方向に垂直な方向に曲がっているのが良い。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the electronic component housing substrate, and showing that the through conductor has a bent portion. As shown in FIG. 3, when the substrate bank portion 11 is viewed in a longitudinal section, in the electronic component housing substrate 1, the through conductor 15 is partially bent in the middle from the metal layer 13 side to the substrate 9 side. When the shape has the bent portion 15a, the directions of the vectors v 1 and v 2 due to the stress in the portion where the through conductor 15 meanders pass as shown in FIG. 3 as the vector v 1 and the vector v 2. Since it frequently changes in the longitudinal direction of the conductor 15, it is possible to further suppress the local concentration of stress in the substrate bank portion 11. In this case, as shown in FIG. 3, the bent direction of the bent portion 15a of the through conductor 15 is not limited to the thickness direction of the substrate bank portion 11 (on the inner wall 19 side and the outer wall 21 side) but is directed in various directions. However, it is preferable that the substrate bank 11 is bent in a direction perpendicular to the thickness direction from the viewpoint of making it difficult to generate cracks extending in the thickness direction of the substrate bank portion 11.
図４は、電子部品収納用基板の他の態様を示すもので、貫通導体の一部が他の部位よりも細い細径部を有することを示す断面模式図である。このことは、図４においては、基板堤部１１を縦断面視したときに、貫通導体１５の幅が、ｗ１＞ｗ２の関係を有するものとして表している。 FIG. 4 shows another embodiment of the electronic component housing substrate, and is a schematic cross-sectional view showing that a part of the through conductor has a narrower diameter portion than other portions. In FIG. 4, the width of the through conductor 15 is expressed as having a relationship of w 1 > w 2 when the substrate bank portion 11 is viewed in a longitudinal section.
この電子部品収納用基板１に設けられている貫通導体１５としては、その一部に他の部位よりも細い細径部１５ｂを有していることが望ましい。基板堤部１１の内部において、基板９から金属層１３まで伸びている貫通導体１５の途中に、幅ｗ２として示すように、一部に細くなった部位（細径部１５ｂ）が存在すると、この細径部１５ｂは、これよりも太い他の部位よりも剛性が低くなる。これにより貫通導体１５内に応力の低い箇所が形成されることから、貫通導体１５に発生する応力をさらに分散させることができる。こうして、基板堤部１１にクラックが発生することをさらに抑えることができる。 The through conductor 15 provided on the electronic component storage board 1 desirably has a narrow diameter portion 15b that is thinner than other portions in a part thereof. Inside the substrate bank portion 11, when a portion (thin diameter portion 15 b) that is partially narrowed exists as shown by a width w 2 in the middle of the through conductor 15 extending from the substrate 9 to the metal layer 13, The small diameter portion 15b is less rigid than other thicker portions. As a result, a portion having a low stress is formed in the through conductor 15, so that the stress generated in the through conductor 15 can be further dispersed. In this way, it is possible to further suppress the occurrence of cracks in the substrate bank portion 11.
図５は、電子部品収納用基板の他の態様を示すもので、貫通導体の一部に他の部位よりも気孔率の高い多孔質部を有していることを示す断面模式図である。このことは、図５に示すように、基板堤部１１を縦断面視したときに、貫通導体１５中に気孔２３が偏在している部位（多孔質部１５ｃ）が存在するものとして表している。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another aspect of the electronic component housing substrate, which shows that a part of the through conductor has a porous part having a higher porosity than other parts. As shown in FIG. 5, this is expressed as a portion where the pores 23 are unevenly distributed (porous portion 15 c) in the through conductor 15 when the substrate bank portion 11 is viewed in a longitudinal section. .
貫通導体１５内に気孔率の高い多孔質部１５ｃが形成されると、この多孔質部１５ｃは貫通導体１５の他の部位に比較して剛性が低くなる。こうして貫通導体１５内に局部的に応力の低い部位を形成することができることから、この場合も基板堤部１１におけるクラックの発生を抑制できる手段の一つとなる。 When the porous portion 15 c having a high porosity is formed in the through conductor 15, the rigidity of the porous portion 15 c is lower than that of other portions of the through conductor 15. In this way, a portion having a low stress can be locally formed in the through conductor 15, so that in this case as well, it becomes one of means for suppressing the occurrence of cracks in the substrate bank portion 11.
以上説明した電子部品収納用基板１としては、基板堤部１１の幅（金属層１３が形成される基板堤部１１の上面の位置における厚み）ｗが平均で０．０５〜０．１５ｍｍ、基板９の面積が０．５〜５ｍｍ2、基板９の厚みが平均で０．０５〜１ｍｍであるような小型
のサイズのものに適している。
As the electronic component storing substrate 1 described above, the width of the substrate bank portion 11 (thickness at the position of the upper surface of the substrate bank portion 11 on which the metal layer 13 is formed) w is 0.05 to 0.15 mm on average. 9 is suitable for a small size having an area of 0.5 to 5 mm 2 and an average thickness of the substrate 9 of 0.05 to 1 mm.
また、この電子部品収納用基板１を構成する絶縁材料としては、小型、薄型でも高い機械的強度を得ることができるという点でセラミックス製であるのが良い。この場合、高い熱伝導性を有し、かつ高強度であるという点でアルミナを主成分とし、これにＳｉおよびＭｇなどの添加剤を含有するものが望ましい。 Further, the insulating material constituting the electronic component housing substrate 1 is preferably made of ceramics in that high mechanical strength can be obtained even if it is small and thin. In this case, it is desirable to use alumina as a main component and an additive such as Si and Mg in view of high thermal conductivity and high strength.
金属層１３は、金属粉末のペーストを基板堤部１１となるセラミック製の成形体の表面に印刷し同時焼結させたメタライズ膜であることが望ましい。電子部品５を実装するための導体層４についても同様である。これは基板堤部１１がセラミック製であり、これに金属層１３として、上述のようなメタライズ膜を形成した場合には、金属層１３の内部あるいは基板堤部１１と金属層１３との界面に形成されるボイドをより小さくすることが可能になるからである。また、メタライズ膜によって形成される導体層４や金属層１３にボイドが少なく緻密であると、これらの導体層４や金属層１３の表面に形成されるめっき膜も緻密化したものにできる。これにより基板堤部１１と蓋体７との間のシール性を向上させることができる。 The metal layer 13 is preferably a metallized film obtained by printing a metal powder paste on the surface of a ceramic molded body to be the substrate bank 11 and simultaneously sintering it. The same applies to the conductor layer 4 for mounting the electronic component 5. This is because the substrate bank portion 11 is made of ceramic, and when the metallized film as described above is formed on the metal layer 13, the inside of the metal layer 13 or the interface between the substrate bank portion 11 and the metal layer 13 is used. This is because the formed void can be made smaller. If the conductor layer 4 and the metal layer 13 formed by the metallized film are dense with few voids, the plating film formed on the surface of the conductor layer 4 and the metal layer 13 can also be made dense. Thereby, the sealing performance between the board | substrate bank part 11 and the cover body 7 can be improved.
さらには、基板９と基板堤部１１とは一体的に焼結して形成されていることが望ましい。基板９と基板堤部１１とが一体的に形成されていると、これらの接合界面についてもシ
ール性を高めることができる。
Furthermore, it is desirable that the substrate 9 and the substrate bank portion 11 are formed by integrally sintering. When the board | substrate 9 and the board | substrate bank part 11 are integrally formed, the sealing performance can be improved also about these joining interfaces.
また、基板９と基板堤部１１とは同じ材質であるのがよい。基板９と基板堤部１１とが同じ材質であると、同時焼成される際に、基板９と基板堤部１１との焼結速度が近いことから電子部品収納用基板１の反りや変形を低減することができる。例えば、蓋体７を接合した際の変形を小さくすることが可能になることから、変形により発生する残留応力が小さくなり、急激な温度変化に晒されるような環境においても基板９および基板堤部１１にクラック等の欠陥が発生するのを抑えることが可能となる。ここで、同じ材質というのは、基板９および基板堤部１１に含まれる主成分のセラミック成分が同じであるという意味である。この場合、主成分とは、基板９および基板堤部１１に含まれるセラミック成分の含有量が８０質量％以上である場合をいう。 The substrate 9 and the substrate bank portion 11 are preferably made of the same material. When the substrate 9 and the substrate bank portion 11 are made of the same material, when the substrate 9 and the substrate bank portion 11 are sintered at the same time, the warping and deformation of the electronic component storage substrate 1 are reduced. can do. For example, since it becomes possible to reduce the deformation when the lid body 7 is joined, the residual stress generated by the deformation is reduced, and the substrate 9 and the substrate bank portion are used even in an environment where the temperature is exposed to a sudden temperature change. It is possible to suppress the occurrence of defects such as cracks in 11. Here, the same material means that the ceramic components of the main components contained in the substrate 9 and the substrate bank 11 are the same. In this case, a main component means the case where content of the ceramic component contained in the board | substrate 9 and the board | substrate bank part 11 is 80 mass% or more.
本実施形態の電子部品実装パッケージは、上述した電子部品収納用基板１の搭載面３に水晶振動子等の電子部品５が実装され、基板堤部１１の上部に蓋体７が設けられている構成となっている。 In the electronic component mounting package of the present embodiment, an electronic component 5 such as a crystal resonator is mounted on the mounting surface 3 of the electronic component housing substrate 1 described above, and a lid body 7 is provided above the substrate bank portion 11. It has a configuration.
電子部品実装パッケージについても、上述した電子部品収納用基板１と同様に、基板堤部１１内に設けられた貫通導体１５が熱によって伸縮しても基板堤部１１にクラックが発生するのを抑制することができる。また、蓋体７に覆われた基板堤部１１内のシール性を高くできるため、気密性の高い電子部品実装パッケージを得ることができる。 As for the electronic component mounting package, similarly to the electronic component housing substrate 1 described above, even if the through conductor 15 provided in the substrate bank portion 11 expands and contracts due to heat, the generation of cracks in the substrate bank portion 11 is suppressed. can do. Moreover, since the sealing property in the board | substrate bank part 11 covered with the cover body 7 can be made high, an electronic component mounting package with high airtightness can be obtained.
次に、上記した電子部品収納用基板１およびこれを適用した電子部品実装パッケージを例にして、その製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method thereof will be described by taking the electronic component storage substrate 1 and the electronic component mounting package to which the electronic component storage substrate 1 is applied as an example.
図６は、本実施形態の電子部品収納用基板の製造工程を示す模式図である。ここで、図６（ａ１）は、電子部品収納用基板１となる配線パターン付きグリーンシートの縦断面図、（ａ２）は、同配線パターン付きグリーンシートの平面図である。（ｂ）は、配線パターン付きグリーンシートを金型によって加圧成型する状態を示す断面図であり、（ｃ）は加圧成型後の成形体の断面図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the electronic component storage board of the present embodiment. Here, FIG. 6A1 is a vertical cross-sectional view of a green sheet with a wiring pattern serving as the electronic component storage substrate 1, and FIG. 6A2 is a plan view of the green sheet with the wiring pattern. (B) is sectional drawing which shows the state which press-molds the green sheet with a wiring pattern with a metal mold | die, (c) is sectional drawing of the molded object after pressure molding.
まず、図６（ａ１）（ａ２）に示すように、配線パターン付きグリーンシート３０を用意する。この配線パターン付きグリーンシート３０は、グリーンシート３１に貫通孔３３を形成した後、その内部に導体ペーストを充填して生の貫通導体３５を形成する。次に、この生の貫通導体３５を覆うための配線パターン３７を形成する。ここで、一部の配線パターン３７（ここでは端部配線パターン３７ａとする。）の表面には、これを覆うセラミックパターン３９を形成する。これら生の貫通導体３５、配線パターン３７、端部配線パターン３７ａおよびセラミックパターン３９の形成にはスクリーン印刷法を用いる。グリーンシート３１には、種々のセラミック粉末を用いることが可能であるが、例えば、Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とし、これにＳｉＯ２粉末およびＭｇＯ粉末を所定量添加した混合粉末などが好適であり、これに所定量の有機ビヒクルを添加して調製したスラリーを用いて作製する。 First, as shown in FIGS. 6A1 and 6A2, a green sheet 30 with a wiring pattern is prepared. In the green sheet 30 with wiring pattern, a through hole 33 is formed in the green sheet 31 and then a conductive paste is filled therein to form a raw through conductor 35. Next, a wiring pattern 37 for covering this raw through conductor 35 is formed. Here, a ceramic pattern 39 is formed on the surface of a part of the wiring patterns 37 (here, referred to as end wiring patterns 37a). A screen printing method is used to form the raw through conductor 35, the wiring pattern 37, the end wiring pattern 37a, and the ceramic pattern 39. Various ceramic powders can be used for the green sheet 31. For example, a mixed powder in which Al 2 O 3 powder is a main component and a predetermined amount of SiO 2 powder and MgO powder is added to the green sheet 31 is suitable. Yes, using a slurry prepared by adding a predetermined amount of an organic vehicle.
次に、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、一方の面に突出部４１ａを有する金型４１を用意し、この金型４１を用いて配線パターン付きグリーンシート３０をプレス成形して成形体４３を作製する。この場合、金型４１の突出部４１ａに対応する部分が後述する成形体４３における凹部４３ａとなる。成形体４３における凸部４３ｂ（焼成後に基板堤部１１となる。）は中央の凹部４３ａを塀のように囲むかたちで形成される。 Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, a mold 41 having a protruding portion 41a on one surface is prepared, and the green sheet 30 with a wiring pattern is press-molded using the mold 41. A molded body 43 is produced. In this case, the part corresponding to the protrusion 41a of the mold 41 becomes a recess 43a in the molded body 43 described later. The convex portion 43b (becomes the substrate bank portion 11 after firing) in the molded body 43 is formed so as to surround the central concave portion 43a like a ridge.
この電子部品収納用基板１の製造方法では、グリーンシート３１の表面に形成した端部配線パターン３７ａが基板堤部１１の内部に設けられた貫通導体１５となる。この場合、
グリーンシート３１上の端部配線パターン３７ａの表面にさらにセラミックパターン３９を形成していることから、端部配線パターン３７ａがそのまま基板堤部１１の内部に配置されて貫通導体１５として形成される。この場合、グリーンシート３１とセラミックパターン３９とは同じ組成である方が良い。
In this method of manufacturing the electronic component storage substrate 1, the end wiring pattern 37 a formed on the surface of the green sheet 31 becomes the through conductor 15 provided inside the substrate bank portion 11. in this case,
Since the ceramic pattern 39 is further formed on the surface of the end wiring pattern 37 a on the green sheet 31, the end wiring pattern 37 a is arranged as it is inside the substrate bank 11 and is formed as the through conductor 15. In this case, the green sheet 31 and the ceramic pattern 39 should have the same composition.
次に、この成形体４３を所定の温度条件で焼成することにより、電子部品収納用基板１を得ることができる。 Next, the molded body 43 is fired under a predetermined temperature condition, whereby the electronic component housing substrate 1 can be obtained.
なお、この電子部品収納用基板１を製造する場合に、基板堤部１１の内部に形成される貫通導体１５を基板堤部１１の厚み方向の中央よりも内壁１９側に位置した構造とする場合には、セラミックパターン３９の厚みを薄く調整する。また、貫通導体１５が曲がり部１５ａを有する形状にする場合には、端部配線パターン３７ａを形成するためのスクリーンのパターン形状を曲がった形状にする。貫通導体１５の一部に他の部位よりも細い細径部１５ｂを形成する場合には、細径部１５ｂとなる部分のスクリーンの開口率を低くする。また、貫通導体１５の一部に他の部位よりも気孔率の高い多孔質部１５ｃを形成する場合には、端部配線パターン３７ａを形成する際の印刷速度を局所的に変化させるか、有機ビヒクル量の異なる導体ペーストを部分的に重ねて塗布する。 When manufacturing the electronic component storage board 1, the through conductor 15 formed inside the board bank portion 11 is structured to be located closer to the inner wall 19 than the center of the board bank portion 11 in the thickness direction. For this, the thickness of the ceramic pattern 39 is adjusted to be thin. Further, when the penetrating conductor 15 has a bent portion 15a, the screen pattern shape for forming the end wiring pattern 37a is bent. When a narrow diameter portion 15b thinner than other portions is formed in a part of the through conductor 15, the aperture ratio of the screen at the portion that becomes the narrow diameter portion 15b is lowered. Further, when the porous portion 15c having a higher porosity than other portions is formed in a part of the through conductor 15, the printing speed at the time of forming the end wiring pattern 37a is locally changed, or organic Conductive pastes with different vehicle amounts are applied in layers.
以下、本実施形態の電子部品収納用基板を具体的に作製し、評価した。まず、Ａｌ２Ｏ３粉末９３質量％に対して、ＳｉＯ２粉末を５質量％、ＭｇＯ粉末を２質量％の割合で混合し、さらに、有機バインダーとしてアクリル系バインダーを１９質量％、有機溶媒としてトルエンを混合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法にて平均厚みが４００μｍのグリーンシートを作製した。 Hereinafter, the electronic component storage substrate of this embodiment was specifically manufactured and evaluated. First, with respect to 93% by mass of Al 2 O 3 powder, 5% by mass of SiO 2 powder and 2 % by mass of MgO powder are mixed, and further 19% by mass of acrylic binder as an organic binder and as an organic solvent. After preparing a slurry by mixing toluene, a green sheet having an average thickness of 400 μm was prepared by a doctor blade method.
次に、グリーンシートに貫通孔を形成した後、スクリーン印刷法を用いて、この貫通孔に導体ペーストを充填して生の貫通導体を形成した。さらに、貫通導体の表面に配線パターンもしくは端部配線パターンを同様の方法により形成した。このとき端部配線パターンは基板堤部のコーナーに１箇所形成した。さらに、この端部配線パターンの表面にセラミックパターンを重ねるように形成し、配線パターン付きグリーンシートを作製した。 Next, a through hole was formed in the green sheet, and then the through hole was filled with a conductive paste using a screen printing method to form a raw through conductor. Further, a wiring pattern or an end wiring pattern was formed on the surface of the through conductor by the same method. At this time, one end wiring pattern was formed at one corner of the substrate bank. Further, a ceramic pattern was formed so as to overlap the surface of the end wiring pattern, and a green sheet with a wiring pattern was produced.
ここで、試料Ｎｏ．１〜４は、いずれも端部配線パターンの表面に塗布するセラミックパターンの厚みを薄くして、基板堤部の内部に形成される貫通導体が基板堤部の中央よりも内壁側に配置されるようにした。この中で、貫通導体が曲がり部を有するようにした試料（試料Ｎｏ．２）は、端部配線パターンを形成するためのスクリーンに曲がったパターンを形成して作製した。貫通導体の一部に他の部位よりも細い細径部を有する試料（試料Ｎｏ．３）についても、端部配線パターンを形成するためのスクリーンに形成するパターン形状によって調整した。さらに、貫通導体の一部に他の部位よりも気孔率の高い多孔質部を有するようにした試料（試料Ｎｏ．４）は、端部配線パターンを形成する際の印刷速度を局所的に変化させて形成した。気孔率の高い部分については印刷速度を速くした。 Here, Sample No. In 1-4, the thickness of the ceramic pattern applied to the surface of the end wiring pattern is reduced, and the through conductor formed inside the substrate bank portion is arranged closer to the inner wall than the center of the substrate bank portion. I did it. Among them, a sample (sample No. 2) in which the through conductor had a bent portion was produced by forming a bent pattern on a screen for forming an end wiring pattern. A sample (sample No. 3) having a narrow-diameter portion thinner than other portions in a part of the through conductor was also adjusted according to the pattern shape formed on the screen for forming the end wiring pattern. In addition, the sample (sample No. 4) having a porous portion having a higher porosity than other portions in a part of the through conductor locally changes the printing speed when forming the end wiring pattern. Formed. The printing speed was increased for the part with high porosity.
次に、一方の面に突出部を有する金型を用いて配線パターン付きグリーンシートをプレス成形して、凹部を有する成形体を作製した。 Next, a green sheet with a wiring pattern was press-molded using a mold having a protruding portion on one surface to produce a molded body having a recess.
次に、作製した成形体を、水素−窒素の雰囲気中、約１４００℃、保持時間２時間の条件で焼成することにより電子部品収納用基板を得た。得られた電子部品収納用基板は、平面の面積が２ｍｍ×２ｍｍ、基板の平均厚みが０．１ｍｍ、基板堤部の平均厚みが０．１５ｍｍ、基板堤部の搭載面からの高さが０．２ｍｍであった。貫通導体の平均直径は０．０７±０．０１ｍｍの範囲であった。 Next, the produced molded body was baked in a hydrogen-nitrogen atmosphere at a temperature of about 1400 ° C. and a holding time of 2 hours to obtain an electronic component housing substrate. The obtained electronic component storage substrate has a plane area of 2 mm × 2 mm, an average thickness of the substrate of 0.1 mm, an average thickness of the substrate bank portion of 0.15 mm, and a height from the mounting surface of the substrate bank portion of 0. 2 mm. The average diameter of the through conductors was in the range of 0.07 ± 0.01 mm.
次に、電子部品収納用基板に形成した導体層および金属層の表面に電気めっき法によりニッケルメッキ膜および金めっき膜を形成した。次に、搭載面の導体層に水晶振動子を実装した。一方、基板堤部の金属層上に形成した金めっき膜の表面に接合部材として銀ロウ（共晶Ａｇ−Ｃｕロウ）を用いて、この上に厚みが０．２ｍｍのコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）製の蓋体をローラ式シーム溶接によって接合することによって電子部品実装パッケージを作製した。 Next, a nickel plating film and a gold plating film were formed by electroplating on the surfaces of the conductor layer and the metal layer formed on the electronic component housing substrate. Next, a crystal resonator was mounted on the conductor layer on the mounting surface. On the other hand, silver brazing (eutectic Ag—Cu brazing) is used as a bonding member on the surface of the gold plating film formed on the metal layer of the substrate bank portion, and koval (Fe—Ni—) having a thickness of 0.2 mm is formed thereon. An electronic component mounting package was manufactured by joining a lid made of (Co alloy) by roller seam welding.
次に、作製した電子部品収納用基板を加熱した半田槽に約１秒間浸漬する方法で耐熱衝撃試験を行った。耐熱衝撃試験は半田槽の温度を３００℃と３５０℃の２つの温度に設定して行った。電子部品収納用基板に発生したクラックの確認は電子部品収納用基板を断面研磨した試料を実体顕微鏡により観察する方法により行った。試料数は各３０個とした。 Next, a thermal shock test was performed by immersing the produced electronic component storage board in a heated solder bath for about 1 second. The thermal shock test was performed by setting the temperature of the solder bath to two temperatures of 300 ° C and 350 ° C. The crack generated in the electronic component storage substrate was confirmed by a method of observing a sample obtained by polishing the cross section of the electronic component storage substrate with a stereomicroscope. The number of samples was 30 each.
また、作製した電子部品実装パッケージについて、温度サイクル試験（試料数各３０個、１０００サイクル）を行った後に、Ｈｅリーク試験を行った。 The manufactured electronic component mounting package was subjected to a temperature cycle test (30 samples, 1000 cycles each) and then a He leak test.
比較例（試料Ｎｏ．５）として、図７に示した電子部品収納用基板を作製して同様の評価を行った。この試料は、成形体を作製する際に、グリーンシートの基板堤部となる部分に貫通孔を形成し、この貫通孔内に導体ペーストを充填する方法を用いて生の貫通導体を形成した。 As a comparative example (sample No. 5), the electronic component storage substrate shown in FIG. When this sample was produced, a through-hole was formed in a portion to be a substrate bank portion of the green sheet, and a raw through-conductor was formed using a method of filling the through-hole with a conductive paste.
一方、比較例とした試料（試料Ｎｏ．５）では、３００℃での耐熱衝撃試験においてもクラックの発生率が３０個中１５個、３５０℃の温度において、３０個中２１個であった。 On the other hand, in the sample (sample No. 5) as a comparative example, the crack generation rate in the thermal shock test at 300 ° C. was 15 out of 30, and 21 out of 30 at a temperature of 350 ° C.
作製した試料Ｎｏ．１〜４は、いずれも封止試験においてリーク不良が無かったが、試料Ｎｏ．５の試料では、リーク不良が２０個中３個検出された。 The prepared sample No. Nos. 1 to 4 had no leak failure in the sealing test. In 5 samples, 3 out of 20 leak failures were detected.
１、１０１・・・・・・・・・電子部品収納用基板
３、１０３・・・・・・・・・搭載面
４・・・・・・・・・・・・・導体層
５、１０５・・・・・・・・・電子部品
７、１０７・・・・・・・・・蓋体
９、１０９・・・・・・・・・基板
１１、１１１・・・・・・・・基板堤部
１３、１１３・・・・・・・・金属層
１５、１１７・・・・・・・・貫通導体
１５ａ・・・・・・・・・・・曲がり部
１５ｂ・・・・・・・・・・・細径部
１５ｃ・・・・・・・・・・・多孔質部
１７、１１５・・・・・・・・めっき膜
１９・・・・・・・・・・・・内壁
２１、１１９・・・・・・・・外壁
２２・・・・・・・・・・・・傾斜部
２３・・・・・・・・・・・・気孔
Ｃ・・・・・・・・・・・・・クラック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ..... Electronic component storing board 3, 103 ..... Mounting surface 4 ...... Conductor layers 5, 105 ..... Electronic parts 7, 107 .... Lid body 9, 109 ...... Substrate 11, 111 ...... Substrate Bank portion 13, 113 ... Metal layer 15, 117 ... Penetration conductor 15a ... Bending portion 15b ... ··· Small diameter portion 15c ··············································································· 119 ... outer wall 22 ... inclined part 23 ... pore C ... ····crack
Claims (6)
該基板の主面上に設けられた矩形枠状の基板堤部と、
該基板堤部の上面に設けられた金属層と、
前記基板堤部内を前記金属層から前記基板側へ向けて貫通している貫通導体と、
を備えており、
前記基板堤部の内壁は、上面側が前記基板側よりも大きく開口するように傾斜面を有しているとともに、
前記貫通導体が前記内壁に沿った傾斜部を有する
ことを特徴とする電子部品収納用基板。 A substrate,
A rectangular frame-shaped substrate bank portion provided on the main surface of the substrate,
A metal layer provided on the upper surface of the substrate bank portion;
A through conductor penetrating the substrate bank portion from the metal layer toward the substrate;
With
The inner wall of the substrate bank portion has an inclined surface so that the upper surface side opens larger than the substrate side,
The substrate for storing electronic parts, wherein the through conductor has an inclined portion along the inner wall.
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