JP6767772B2 - 電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置 - Google Patents
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Description
一般に、圧電素子等の電子部品の電子部品収納用パッケージへの搭載方法としては、例えば、特開2009−141666号公報(特許文献1)に開示される方法が知られている。
より具体的には、特許文献1の図2に従来技術として示されているように、電子部品収納用パッケージである容器本体1の中空部(キャビティ)の内側面に階段状の段差部を形成し、この段差部の水平面に電極貫通孔7を形成してその内部に導体金属を充填し、さらにこの電極貫通孔7の上端部を被覆するように水晶保持端子5を形成しておき、この水晶保持端子5に圧電素子である水晶片3の端子を導電性接着剤11を介して接合していた。
ところが、上述のような特許文献1の図2に示される構造を採用する場合、容器本体1のキャビティ(中空部)の内側面に突設される段差部にクラック等を生じさせることなく電極貫通孔7を形成するために、キャビティ(中空部)の内側面から段差部の端面までの距離を十分に確保する必要があった。
この場合、電子部品収納用パッケージの容器本体1の外形寸法を小型化しづらいという課題があった。
そして、このような事情に対処するための発明がいくつか開示されている。
特許文献1に開示される発明は、文献中の符号をそのまま用いて説明すると、底壁1aと枠壁1bとからなるとともに内壁段部を有して凹状とした積層セラミックからなる容器本体1と、前記容器本体1の内底面に設けられた回路端子6にIC端子が固着されたICチップ2と、前記容器本体1の一端側に設けられた内壁段部の表面上に設けられた水晶保持端子5に励振電極から引出電極の延出した一端部両側が固着された水晶片3とを備え、前記回路端子6における前記IC端子中の水晶端子が接続する水晶回路端子6aが前記内壁段部に最も接近して配置された表面実装用の水晶発振器において、前記内壁段部に最も接近した前記水晶回路端子6aから壁面に延出した内底面の導電路6x上と前記水晶保持端子5とが前記水晶片3の一端部両側が固着される導電性接着剤11によって電気的に接続したことを特徴とするものである。
つまり、特許文献1に開示される発明は、特許文献1の図2に示す従来技術における電極貫通孔7を形成して導体金属を充填することに代えて、キャビティ(中空部)の内側面に突設される段差部の端面に導電性接着剤11を塗布することで、キャビティ(中空部)の内側面から段差部の端面までの距離を短くして、電子部品収納用パッケージである容器本体1の外形寸法を維持したまま大きなICチップを収納するというものである。
上記構成の特許文献1に開示される発明によれば、容器本体の内壁段部に水晶片の一端部を固着する導電性接着剤11によって水晶保持端子と水晶回路端子とを接続するため、従来例のように電極貫通孔を必要としない。したがって、内壁段部の突出長を短くして容器本体の内底面の面積を大きくできる。また、電極貫通孔を設けないため、貫通孔を形成する加工工程で段差部にクラックが発生することも無い。
特許文献2に開示される発明は、電子部品搭載のためのキャビティをほぼ中央部に備えたセラミック基板を含むセラミックパッケージであって、前記キャビティを規定するセラミック基板の側壁に、該側壁を垂直方向に切欠きかつ貫通する半長円形の横断面をもった導体パターンが形成されており、そして前記導体パターンが、前記セラミック基板の表面及び(又は)内部に設けられた配線パターンどうしを接続していることを特徴とするものである。
上記構成の特許文献2に開示される発明によれば、側面導通が可能なセラミックパッケージであって、製造が容易であり、導体パターンを備えた凹溝の幅が狭く、高密度配線が可能であり、また、凹溝の寸法精度が高く位置ズレも示さないセラミックパッケージを提供することができる。また、中心軸に対する垂直断面形状が半長円形をなす導体パターンを形成するための貫通孔の加工工程において、キャビティに掛かるように金型パンチなどで貫通孔加工を行うため、グリーンシートにクラックが発生しにくくなる。
この場合、容器本体1のキャビティの内壁段部(段差部)の突出長を短くできるというメリットを有するものの、製品製造時の歩留まりが低下するという課題があった。
より具体的には、容器本体1のキャビティの内壁段部の端面における導電性接着剤11の垂らし方によっては、垂らした導電性接着剤11が目的とする電極に接触しないことにより導通不良が生じる、あるいは、垂らした導電性接着剤11が目的外の電極に接触してショートが起こるリスクが高まり、結果として製品の歩留まりが低下する懸念があった。
この不具合について図10を参照しながら詳細に説明する。
図10は、未焼成セラミックシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に未焼成導体金属を充填してなるものの、貫通孔周辺の表面の形状を可視化した図である。
通常、貫通孔が形成される未焼成セラミックシートと、貫通孔内に充填される未焼成導体金属は、図10に示すように、焼成後の貫通孔の開口部に凹みが生じる、あるいは、貫通孔の開口部周辺よりも開口部内の起伏が激しくなる、といった状態が生じる。
そして、引用文献2に開示される発明の場合は、上記図10に示すような凹みを有する、あるいは、起伏が激しくて平坦性が極めて悪い導体金属上に、例えば、圧電素子等の電子部品の電極を接合するので、導通不良が生じるリスクが高まる。このため、製品製造時に良品率が低下することが予測され、生産性を向上し難かった。
また、特許文献2に開示される発明では、半長円形の貫通孔が完全に導体金属で満たされている場合で、かつ、このような半長円形の貫通孔を備えた段差部の端面とその基部に配される平面に印刷塗布される導体パターンが近接している場合は、その様子を真上から撮像した画像において、画像処理により半長円形の貫通孔の位置を特定することが困難である。
つまり、キャビティの内側面に突設される段差部の水平面と、この段差部の基部に配される平面との境界を、これらを真上から撮像した画像を画像処理した際に半長円形の貫通孔の位置を特定することが困難になる。この場合、半長円形の貫通孔の上端面を避けてボンディングワイヤの接続位置を決定することができないという不具合が生じる。
さらに、上記電子部品収納用パッケージを真上から撮像した際に、この画像を画像処理することでキャビティ内に形成される段差部に形成される半円形の貫通孔がある位置を容易に特定できる電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置を提供することにある。
上記構成の第1の発明において、パッケージ本体はそのキャビティ内に所望の電子部品を導通状態を維持しながら収納するという作用を有する。また、キャビティの内側面の少なくとも一部に突設される段差部は、キャビティ内において鉛直方向の導通構造を形成するという作用を有する。
具体的には、段差部の段差面に形成される溝部は、導体金属を収容保持するという作用を有する。なお、第1の発明において「段差面」とは、段差部の鉛直上方側に配される水平面と、鉛直下方側に形成される水平面との間に形成される鉛直面である。そして、垂直方向導体部は、段差部の水平面側に配される導体金属と、段差部の基部側に配される導体金属とを導通させるという作用を有する。加えて、第1の導体パッド部は、段差部の水平面上に実装される電子部品、又は、段差部の水平面上に接続されるボンディングワイヤ、を電気的に接続するという作用を有する。
また、段差部の水平面上における溝部の端面形状が任意の環状形状の一部をなし、かつ、環状形状と端面形状とを重ね合せた場合に、双方の重なり合う領域が50%を下回るよう設定することで、段差部の突出長を短くするとともに、電子部品の実装領域、又は、ボンディングワイヤの接続領域、として適さない垂直方向導体部の上部端面領域を狭くするという作用を有する。
上記構成の第2の発明は、第1の発明と同じ作用に加えて、導電性樹脂は、第1の導体パッド部と圧電素子の電極とを導通させるという作用を有する。
また、第1の導体パッド部の表面は、段差部の水平面に延設される垂直方向導体部の上端面の表面状態に比べて、その平坦性が極めて高いので、圧電素子の電極と第1の導体パッド部との間に導電性樹脂が介設された際に、導通不良が起こるリスクを大幅に低減するという作用を有する。
上記構成の第3の発明は、第2の発明と同じ作用に加えて、第2の導体パッド部は、パッケージ本体と、ICチップ又は温度センサーとを電気的に接続するという作用を有する。
また、キャビティ内にICチップが収納される場合、このICチップは、同じくキャビティ内に収容される圧電素子の動作を制御するという作用を有する。
他方、キャビティ内に温度センサーが収納される場合、この温度センサーは、同じくキャビティ内に収容される圧電素子の動作を制御するのに必要な温度データを提供するという作用を有する。
上述の第3の発明では、圧電素子と、ICチップ又は温度センサーが同じキャビティ(第1のキャビティ)に収容されているのに対して、第4の発明では、圧電素子はパッケージ本体の主面側に形成される第1のキャビティに、また、ICチップ又は温度センサーはパッケージ本体の裏面側に形成される第2のキャビティに収容されている。よって、このような第4の発明における個々の構成要素による作用は、第3の発明において対応する個々の構成要素による作用と同じである。
また、第4の発明では、圧電素子を収納するキャビティ(第1のキャビティ)と、ICチップ又は温度センサーを収納するキャビティ(第2のキャビティ)を、1つのパッケージ本体に別々に形成することで、圧電素子を収納する工程と、ICチップ又は温度センサーを収納する工程を別々に設けることができる。
上記構成の第5の発明は、上述の第3の発明においてキャビティ内に収容される圧電素子以外の電子部品がICチップに特定され、かつ、このICチップとパッケージ本体との接続構造がボンディングワイヤに特定されものである。よって、ボンディングワイヤを除く第5の発明のそれぞれの構成要素による作用は、上述の第3の発明と同じである。また、ボンディングワイヤはパッケージ本体とICチップを電気的に接続するという作用を有する。さらに、第3の導体パッド部は、キャビティ内においてICチップを接合するための台座として作用する。
また、第5の発明では、特にボンディングワイヤが第2の段差部の水平面上に配される第1の導体パッド部に接続されることで、上述の通り第1の導体パッド部の表面の平坦性が極めて高いので、ボンディングワイヤと第1の導体パッド部の接触部において接続不良が起こるリスクを大幅に低減するという作用を有する。
上記構成の第6の発明は、第1の発明である電子部品収納用パッケージの各構成要素による作用と同じ作用を有する。
また、第6の発明においては、特にボンディングワイヤが段差部の水平面上に配される第1の導体パッド部に接続されることで、上述の通り第1の導体パッド部の表面の平坦性が極めて高いので、ボンディングワイヤと第1の導体パッド部の接触部において接続不良が起こるリスクを大幅に低減するという作用を有する。
また、第1の発明によれば、キャビティ内に導通路を確保しつつ、段差部の突出長を短くできるので、電子部品収納用パッケージの外形寸法(主に平面形状)を小さくすることができる。電子部品収納用パッケージの外形寸法を小さくした場合でも、キャビティ内に電子部品を実装した際に導通不良が起こるリスクを大幅に低減できるので、この点からも第1の発明である電子部品収納用パッケージの良品率を高めることができ、その生産性を向上できる。
さらに、第1の発明によれば、段差部の水平面上に形成される溝部の深さを、任意の環状形状の径(直径、長径、又は、短径)よりも確実に小さくすることができる。
さらに、先に図10を参照しながら説明したように、段差部の水平面上に配される垂直方向導体部の上端面は凹む、あるいは、起伏が極めて激しい等の理由により平坦性が極めて乏しいが、段差部の水平面上に形成される第1の導体パッド部の平坦性は極めて高い。従って、第2の発明では、垂直方向導体部の上端面の面積を少なくすることで電子部品収納用パッケージと圧電素子のとの間で導通不良が起こるリスクを大幅に低減することができる。
よって、第2の発明によれば、その製造工程において電子装置の良品率を高めて、その生産性を向上することができる。
また、特に、キャビティ内に圧電素子に加えて温度センサーを備える場合は、圧電素子の動作の制御に必要な温度データを温度センサーから取得することができる。
よって、第3の発明の発明によれば、より高性能な電子装置を提供することができる。
また、先に述べた通り、段差部(第1の段差部、第2の段差部)の水平面上に形成される第1の導体パッド部は、その表面の平坦性が極めて高い。しかも、第5の発明では、段差部の水平面において垂直方向導体部の端面の面積が狭いので、この端面を避けて第1の導体パッド部にボンディングワイヤを接続することが容易である。従って、第1の導体パッド部にボンディングワイヤを接続することで、接続不良が起こるリスクを大幅に低減できる。
従って、その製造工程において電子装置の良品率を高めて、その生産性を向上することができる。
この結果、第7の発明によれば、その製造時に溝部を避けて第1の導体パッド部に確実にボンディングワイヤを接続することができるので、電子装置の良品率を高めて、その生産性を向上することができる。
図1(a)は本発明の実施例1に係る電子部品収納用パッケージ及びそれを用いた電子装置の平面図であり、(b)は本発明の実施例1に係る電子部品収納用パッケージ及びそれを用いた電子装置の断面図である。なお、図1(b)は、図1(a)中のA−A線断面図である。また、図2は本発明の実施例1に係る電子部品収納用パッケージにおける溝部が形成された段差部の部分拡大図である。
実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aは、図1(a),(b)に示すように、絶縁体であるセラミック焼結体13と導体金属(垂直方向導体部10、第1の導体パッド部11、及び、導体金属12)とからなる電子部品収納用パッケージであって、電子部品である例えば圧電素子15を収納するキャビティ5が形成されたパッケージ本体3と、このキャビティ5の内側面の少なくとも一部に突設される少なくとも1の段差部6と、この段差部6の段差面7を鉛直上下方向に切り欠いてなる少なくとも1つの溝部9と、この溝部9内に被着又は充填され導体金属12からなる垂直方向導体部10と、段差部6の水平面8に被着され同じく導体金属12からなり垂直方向導体部10と電気的に接続される第1の導体パッド部11とにより構成され、この垂直方向導体部10は、パッケージ本体3の内部(肉厚部)、及び、外側面又は下面、に配される導体金属12を介して外部と電気的に接続可能に構成されている。
また、上述のような実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aでは、図2に示すように、キャビティ5の内側面の少なくとも一部に突設される段差部6の水平面8上における溝部9の端面形状28(短破線部分)は、任意の環状形状27(長破線部分)の一部をなし、この任意の環状形状27と溝部9の端面形状28とを重ね合せた場合に、双方が重なり合う領域が任意の環状形状27の全周の50%を下回るように設定されている。
なお、図1(a)では、キャビティ5の内側面の全周にわたって段差部6が形成されている場合を例に挙げて示しているが、この段差部6は、キャビティ5の内側面の一部にのみ形成されていてもよい。
このことは、キャビティ5内に収納される電子部品(例えば、圧電素子15等)の導通路として、例えば、キャスタレーションのようなパッケージ本体3の外側面上に形成されるものを相対的に少なくできることを意味している。
また、電子部品収納用パッケージは、複数の電子部品収納用パッケージを碁盤目状に配してなる多数個取りパッケージを、個々の電子部品収納用パッケージの境界線上に形成される分割溝に沿って分割個片化することによって製造される。そして、上記分割溝は、未焼成セラミックシートを積層してなるものに、切り刃であるブレードを押し当てることで、断面略V字状の分割溝が形成される。この時、未焼成セラミックシートは、例えば、アルミナ等の粉体材料と有機溶剤等からなる成形体であるため、その物性は弾性体に近いものとなる。この場合、所望個所に切り刃であるブレードを押し当てた後、このブレードを引き抜いて隣接する他の境界線(分割溝形成予定位置)上にブレードを押し当てると、先に形成された分割溝の溝幅を押し縮めるように力が作用する。この時、先に形成された分割溝の溝幅が狭まるだけでなく、場合によっては、分割溝の溝内面同士が接触してしまう場合がある。そして、このような現象は、製造しようとする電子部品収納用パッケージ1Aの外形寸法が小さいほど顕著に起こる。そして、分割溝の溝内面同士が接触したまま、焼成されて多数個取りパッケージとなり、このような多数個取りパッケージを分割溝に沿って破断して分割個片化すると、個々の電子部品収納用パッケージの周縁(外側面上)に配されて導通路として機能する導体金属(キャスタレーション)が損傷するリスクが高まる。
従って、実施例1にかかる電子部品収納用パッケージ1Aのように、キャビティ5内に収納される圧電素子15等の電子部品の導通路の大部分が、電子部品収納用パッケージ1Aの外側面上でなく、キャビティ5内やパッケージ本体3の内部(肉厚部)内に配されることで、最終製品である電子部品収納用パッケージ1Aの良品率を高めることができ、これにより電子部品収納用パッケージ1Aの生産性を向上できる。
この場合、段差部6の水平面8において、圧電素子15等の電子部品の電極を接合するのに必要な領域、あるいは、ボンディングワイヤの接続に必要な領域を確保することができる。
また、この場合、段差部6に形成される溝部9の深さBが浅くなることで、焼成時に溝部9の周縁を基点にして段差部6にクラックが生じるリスクを低減することもできる。これにより、溝部9内に被着又は充填される導体金属12からなる垂直方向導体部10にクラックが生じて分断されるリスクも低減できる。よって、この点からも実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aの良品率を向上できる。
さらに、後段において詳細に説明するが、段差部6に形成される溝部9及び垂直方向導体部10は、シート状の未焼成セラミックシートに、その平面形状が任意の環状形状27である貫通孔を形成し、この貫通孔の内側面に未焼成導体金属を被着させた後に、又は、この貫通孔に未焼成導体金属を充填した後に、任意の環状形状27の周縁の残部が50%を下回るようにこの任意の環状形状27を金型、切り刃、レーザー光等を用いて切断することにより形成される。
従って、任意の環状形状27の周縁の残部が少ないほど、つまり、図2に示す溝部9の端面形状28が小さいほど、あるいは、溝部9の端面形状28が直線に近いほど、溝部9の内側面を基点にしたクラックが生じるリスクを低減することができ、なおかつ、第1の導体パッド部の領域を広くすることができる。従って、溝部9の端面形状28と任意の環状形状27とが重なり合う領域は、50%を下回っている必要がある。また、溝部9の端面形状28と任意の環状形状27とが重なり合う領域が20%を下回る場合は、上記効果を一層顕著に発揮させることができる。その反面、任意の環状形状27の周縁の残部が少ないほど、溝部9の形成時に溝部9内に被着又は充填される導体金属12の損傷が起こり易くなるので、垂直方向導体部10が導通不良を起こすリスクが高まるだけでなく、垂直方向導体部10の電気抵抗が高くなる。従って、端面形状28と任意の環状形状27とが重なり合う領域は、少なくとも10%以上にする必要がある。
この場合、図1に示すように、電子部品(例えば、圧電素子15)の電極は第1の導体パッド部11および垂直方向導体部10の上端面領域に導電性ペーストなどの接合材を介して接合されるが、実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aでは、垂直方向導体部10の上端面領域を相対的に狭くできるので、導通不良の発生等を好適に防止することができる。
また、実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aでは、図1には示されないが、電子部品(例えば、半導体素子等)と電子部品収納用パッケージ1Aとをボンディングワイヤにより電気的に接続して用いる場合に、下記のような効果を発揮させることができる。つまり、実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aでは、垂直方向導体部10の上端面領域が段差部6の段差面7に接して配されることで、ボンディングワイヤを、その表面の平坦性が高くて接合時に導通不良を起こしにくい第1の導体パッド部11に容易に接合することができる。このように、実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aでは、ボンディングワイヤが、垂直方向導体部10の上端面領域に直接接合されないので、これらを直接接合する際に生じる不都合(導通不良の発生等)を回避することができる。
よって、実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aによれば、キャビティ5内に電子部品を実装する際に、導通不良が起こるリスクを大幅に低減することができるので、製品製造時の良品率を高めることができ、電子部品収納用パッケージ1Aを用いてなる電子装置の生産性を向上できる。
図3は本発明の実施例1の変形例に係る電子部品収納用パッケージにおける溝部が形成された段差部の部分拡大図である。なお、図1,2に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
先の図2では、段差部6に設けられる垂直方向導体部10が、溝部9の内側面に導体金属12が被着されて形成される場合を例に挙げて説明したが、図3に示すように、垂直方向導体部10は溝部9の中空部の全てが導体金属12により充填されたものでもよい。
先に図10を参照しながら説明した通り、段差部6の水平面8に延設される垂直方向導体部10の上端面は、凹む、あるいは、凹凸状で起伏が激しい等の理由により平坦性が極めて乏しい状態である。このため、水平面8に延設される垂直方向導体部10の上端面は、電子部品(例えば、圧電素子15)の電極の接合や、ボンディングワイヤの接続には適していない。本発明では、水平面8上における溝部の端面形状は、任意の環状形状の一部をなし、環状形状と端面形状とを重ね合せた場合に、双方が重なり合う領域が50%を下回るよう構成することで、電子部品の電極の接合やボンディングワイヤの接続に適さない垂直方向導体部10の上端面の領域を減らしている。
この場合、段差部6の水平面8おける垂直方向導体部10の水平方向断面領域が、図2に示す垂直方向導体部10よりも増えることで、垂直方向導体部10における電気抵抗を減らすことができ、これにより導通性を向上できる。よって、変形例に係る電子部品収納用パッケージ1A’によれば、実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aと比較して、高性能な電子部品収納用パッケージを提供できる。
実施例1に係る電子装置2Aは、上述のような実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aのキャビティ5内に圧電素子15を実装してなるものである。
より具体的には、実施例1に係る電子装置2Aは、図1(a),(b)示す電子部品収納用パッケージ1Aにおけるキャビティ5内に圧電素子15が収納され、この圧電素子15の電極16が段差部6の水平面8上に被着される第1の導体パッド部11に導電性樹脂14を介して接合されてなるものである。
なお、実施例1に係る電子装置2Aは、パッケージ本体3の最上層に配される枠体4(キャビティ5の外周部)上に環状の導体金属12を備えており、この導体金属12上に接合材36を介して金属リング17を接合し、この金属リング17の上端にキャビティ5を封止するための金属蓋体18を被覆して、金属リング17と金属蓋体18を例えばシーム溶接するなどして、圧電素子15を密封したものである。
よって、実施例1に係る電子装置2Aによれば、実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aに圧電素子15を実装した際に導通不良が起こるリスクを大幅に低減できるので、製造時に電子装置2Aの良品率を高めることができる。よって、実施例1に係る電子装置2Aによればその生産性を向上できる。
図4は本発明の実施例1に係る電子部品収納用パッケージの製造工程を示すフローチャートである。なお、図1乃至図3に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
実施例1に係る電子部品収納用パッケージ1Aは、図4に示すステップS01〜S09の各工程により製造される(実施例1に係る電子部品収納用パッケージの製造方法29)。
まず、図4に示すステップS01の未焼成セラミックシート作製工程では、焼成前のセラミック材料(絶縁材料)としてのアルミナ粉末や必要に応じて他の成分粉末(例えば、シリカ、カルシアなど)、さらに、有機バインダー、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製する。そしてこのスラリーを従来周知の手法(例えば、ドクターブレード法やカレンダーロール法)によりシート状に成形して、多数個取り用の絶縁シートとしての未焼成セラミックシートを作成する。
なお、これらの貫通孔の形成方法としては、パンチング加工以外にも、レーザー穴あけ加工などの他の手法を用いることができる。
また、複数枚の未焼成セラミックシートを積層して一体化させた際にキャスタレーション26(図1を参照)が形成されるよう各未焼成セラミックシートの符合する位置に貫通孔を形成しておいてもよい。
より具体的には、従来周知のペースト印刷装置を用いて、未焼成セラミックシートの貫通孔内に、例えば、タングステンやモリブデンなどの金属粉末を含む導電性ペーストを充填し、焼成後にセラミック焼結体13を貫通して配される導体金属12(例えば、図3に示す垂直方向導体部10)となる未焼成導体金属を配する。
また、未焼成導体金属充填工程に代えて未焼成導体金属内側面塗布工程を適用する場合は、吸引機構を有する側面印刷機を用いて未焼成セラミックシートの貫通孔(上記導電性ペーストを充填する貫通孔とは別に設けられるもの)の内側面に、例えば、タングステンやモリブデンなどの金属粉末を含む導電性ペーストを付着させ、内側面を覆うように導電部(例えば、図1,2に示す垂直方向導体部10)となるべき未焼成導体金属を形成する。
従って、未焼成セラミックシートに形成される貫通孔内は完全に導電性ペーストで満たされていなくともよく、図2に示すように、その平面形状が任意の環状形状27をなす貫通孔の内側面上に形成される未焼成導体金属の中心部は空洞状になる。
なお、実施例1に係る電子部品収納用パッケージの製造方法29では、上述のステップS02〜S04を総称して未焼成導体金属付与工程とよぶ。
さらに、上述の通り未焼成セラミックシートに未焼成導体金属を付与した後は、所定の温度に加熱して、各未焼成セラミックシートに充填、被着あるいは印刷した未焼成導体金属を乾燥させ、導電性ペースト中の溶剤成分を揮発させ、未焼成導体金属を未焼成セラミックシートに安定的に保持させる。
図4に示すステップS05のキャビティ用孔形成工程では、打ち抜き治具(図示略)を用いてパンチング加工を行い、未焼成金属導体(導電性ペースト)が付与された未焼成セラミックシートにキャビティ5(図1乃至図3を参照)となるべきキャビティ用孔を形成する。
図3に示すようなセラミック多層基板であるパッケージ本体3においてキャビティ5内に段差部6を形成するには、図4に示すステップS05のキャビティ用孔形成工程において、各未焼成セラミックシートに形成されるキャビティ用孔の孔径(あるいは、孔幅)を適宜調整すればよい。つまり、キャビティ5内において段差部6を形成する各未焼成セラミックシートに形成されるキャビティ用孔の孔径(あるいは、孔幅)を他のそれよりも小さくすればよい。
このステップS05のキャビティ用孔形成工程により、電子部品収納用パッケージ1Aの段差部6において焼成後に溝部9及び垂直方向導体部10となる部分が形成される。
より具体的には、図5(a),(b)に示すように、その平面形状が任意の環状形状27である貫通孔33が形成され、その内側に未焼成導体金属34が被着又は充填された未焼成セラミックシート32において、貫通孔33の中心点35を通過する中心線19と重ならない位置で、かつ、キャビティ用孔20の形成位置から貫通孔33の最外縁までの距離Bが任意の環状形状27の半径、長径又は短径よりも小さくなるようにキャビティ用孔20を形成することで、図1乃至図3に示すような溝部9及び垂直方向導体部10を形成することができる。
この時、その平面形状が任意の環状形状27である貫通孔33の全周長における切取り後の残部領域D(図5(a),(b)を参照)が、貫通孔33の全周長の50%を下回った状態にすることができる。
なお、実施例1に係る電子部品収納用パッケージの製造方法29において未焼成セラミックシート積層体は、焼成後に複数の電子部品収納用パッケージ1Aを碁盤目状に配設してなる製品領域と、この製品領域を囲むように形成されるダミー領域とにより構成される(図示せず)。なお、このダミー領域の四隅にアライメント用貫通孔を形成しておき、このアライメント用貫通孔の位置をカメラで画像認識して、各未焼成セラミックシート11の位置合わせを行うことにより各未焼成セラミックシートの位置合わせを行ってもよい。
また、上記分割溝は、レーザー加工装置(図示せず)を用いてレーザー光を照射することにより形成してもよい。
さらに、未焼成セラミックシート積層体の主面又は裏面のいずれか一方に形成される分割溝を切り刃(ブレード)により形成し、他方に形成される分割溝をレーザー光を照射することにより形成してもよい。
また、上記多数個取り用パッケージ30では、未焼成導体金属(導電ペースト)の焼結によって、セラミック多層基板からなるパッケージ本体3の内部、主面、裏面及びキャビティ5内の所望個所に導体金属12(垂直方向導体部10及び第1の導体パッド部11を含む)が形成される。
図6は本発明の実施例2に係る電子装置の断面図である。なお、図1乃至図5に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
実施例2に係る電子装置2Bは、先の実施例1に係る電子装置2Aにおけるキャビティ5内に、圧電素子15とは別にICチップ23を備えてなるものである。
より具体的には、実施例2に係る電子装置2Bは、パッケージ本体3のキャビティ5の底面にICチップ23を実装するための配線パターンからなる第2の導体パッド部21(導体金属12)を備え、この第2の導体パッド部21上に接合材36を介してICチップ23が実装されてなるものである。
このような実施例2に係る電子装置2Bによれば、キャビティ5内に実装されるICチップ23の機能により、圧電素子15の動作が制御されるので、実施例1に係る電子装置2Aと比較してより高性能な電子装置を提供することができる。
また、実施例2に係る電子装置2Bでは、第2の導体パッド部21上にICチップ23に代えて温度センサー(図示せず)を実装してもよい。この場合、圧電素子15の動作の制御に必要な温度データを温度センサーから取得できるので、この場合も実施例1に係る電子装置2Aと比較してより高機能な電子装置を提供することができる。
図7は本発明の実施例3に係る電子装置の断面図である。なお、図1乃至図6に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
実施例3に係る電子装置2Cは、上述の実施例2に係る電子装置2Bのキャビティ5内に実装される圧電素子15以外の電子部品をICチップ23に特定し、このICチップ23とパッケージ本体3との導通手段をボンディングワイヤ24に特定したものである。
より具体的には、実施例3に係る電子装置2Cは、キャビティ5内に圧電素子15を搭載するための段差部6a(実施例2に係る電子装置2Bの段差部6に相当)に加えて、その下方側に別途、溝部9、垂直方向導体部10及び第1の導体パッド部11を備えた段差部6bを備え、キャビティ5の底に形成される例えばベタパターンからなる第3の導体パッド部22上に接合材36を介してICチップ23が接合され、このICチップ23と段差部6bの水平面8b上に被着される第1の導体パッド部11とをボンディングワイヤ24により電気的に接続したものである。
この結果、実施例3に係る電子装置2Cの製造時の良品率を向上でき、これによりその生産性を向上できる。
図8は本発明の実施例4に係る電子装置の断面図である。なお、図1乃至図7に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
実施例4に係る電子装置2Dは、先に述べた実施例2に係る電子装置2Bと同等の性能を有するものであるが、その構造が異なっている。
具体的には、実施例4に係る電子装置2Dは、図8に示すように、パッケージ本体3の主面31a側に第1のキャビティ5a(実施例2に係る電子装置2Bにおけるキャビティ5に相当)を、パッケージ本体3の裏面31b側に第2のキャビティ5bをそれぞれ備え、第1のキャビティ5aには圧電素子15を、第2のキャビティ5bにはICチップ23をそれぞれ実装してなるものである。
なお、図8に示す電子装置2Dにおいて、第2のキャビティ5bに実装される電子部品はICチップ23でなく温度センサー(図示せず)でもよい。
このような実施例4に係る電子装置2Dによれば、実施例2に係る電子装置2Bによる効果と同じ効果を有する。
さらに、実施例4に係る電子装置2Dによれば、圧電素子15を収納する工程とICチップ23(又は温度センサー)を収納する工程を別々に設定することができるので、いずれかの収納工程において不良品が発生した場合でも圧電素子15とICチップ23の両方が無駄になるのを回避できる。
そして、この場合、実施例3に係る電子装置2Cの場合と同様に、第1の導体パッド部11とボンディングワイヤ24とが導通不良を起こすリスクを低減して、実施例4に係る電子装置2Dの製造時の良品率を高めることができ、これによりその生産性を向上できる。
図9は本発明の実施例5に係る電子装置の断面図である。なお、図1乃至図8に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
実施例5に係る電子装置2Eは、図9に示すように、先に図7において示した実施例3に係る電子装置2Cから、キャビティ5内に設けられる圧電素子15及びその実装のための段差部6aに関する構成を取り除いたものである。
従って、実施例5に係る電子装置2Eによれば、段差部6の水平面8上に被着される第1の導体パッド部11にボンディングワイヤ24を接続する際に、導通不良が起こるリスクを大幅に低減することができ、これにより実施例5に係る電子装置2Eの製造時の良品率を大幅に高めることができる。この結果、実施例5に係る電子装置2Eの生産性を向上できる。
通常、キャビティ5内に収納される電子部品(例えば、ICチップ23)と段差部6(又は段差部6b)の水平面8(又は水平面8b)上に被着される第1の導体パッド部11とをボンディングワイヤ24により電気的に接続する場合、第1の導体パッド部11上におけるボンディングワイヤ24の接続位置は、パッケージ本体3をキャビティ5の真上から撮影した画像を画像処理することで決定される。
より具体的には、パッケージ本体3を真上から撮像した画像において、垂直方向導体部10の上端面の位置を特定し、この上端面の位置を避けてより平坦性の高い第1の導体パッド部11上にボンディングワイヤ24の接続位置が設定される。
ところが、先の図3に示す実施例1の変形例に係る電子部品収納用パッケージ1A’のように、段差部6(又は段差部6b)に形成される溝部9の中空部の全てが導体金属12(垂直方向導体部10)により充填される場合で、かつ、この段差部6(又は段差部6b)の基部の近傍にまで導体金属25(導体金属12と同等)が配されている場合は、パッケージ本体3を真上から撮像した画像において垂直方向導体部10の上端面位置を特定することが困難になり、この結果、ボンディングワイヤ24の接続位置を決定することができなくなる。
これに対して、先の図2に示すように、段差部6(又は段差部6b)に形成される溝部9の内側面上に導体金属12が被着されてなる垂直方向導体部10を有する場合は、すなわち、段差部6(又は段差部6b)の段差面7(又は段差面7b)に延設される垂直方向導体部10の表面が溝部9の内側に落ち窪んでいる場合は、パッケージ本体3を真上から見た画像中において、段差部6(又は段差部6b)の端面に凹部が存在することになり、この凹部を検出することで垂直方向導体部10の上端面位置を特定することができる。
そして、これにより検出された垂直方向導体部10の上端面位置を避けて、ボンディングワイヤ24の接続位置を決定することができるので、実施例3,5に係る電子装置2C,2Eを効率良く生産することができる。
よって、キャビティ5内に収納される電子部品とパッケージ本体3とをボンディングワイヤ24により電気的に接続する場合は、段差部6(又は段差部6b)の段差面7(又は段差面7b)に延設される垂直方向導体部10の表面の全域を溝部9内に落ち窪んだ状態にしておくことで、すなわち、段差部6(又は段差部6b)に形成される溝部9の内側面上に導体金属12を被着させてなる垂直方向導体部10を採用することで、電子装置(例えば、実施例3,5に係る電子装置2C,2E)の生産性を向上することができる。
なお、実施例4に係る電子装置2Dにおいて、第2のキャビティ5b内に段差部6を設け、さらに、第2のキャビティ5b内に収容される電子部品がパッケージ本体3とボンディングワイヤ24により電気的に接続される場合も、第2のキャビティ5b内に形成される段差部6に設けられる垂直方向導体部10の段差面7に延設される表面の全域を溝部9内に落ち窪んだ状態にしておくことで、同様の効果を発揮させることができる。
また、本発明はアルミナセラミックス以外のセラミックス、例えば、アルミナ−ジルコニアセラミックス、窒化アルミ、ガラスセラミックス等にも適用できる。この場合は、それぞれのセラミックスに応じた製造条件や導体金属等を適宜設定する必要がある。
Claims (6)
- 絶縁体であるセラミック焼結体と導体金属とからなる電子部品収納用パッケージであって、
電子部品を収納するキャビティが形成されたパッケージ本体と、前記キャビティの内側面の少なくとも一部に突設される少なくとも1の段差部と、この段差部の段差面を鉛直上下方向に切り欠いてなる少なくとも1つの溝部と、この溝部内に被着又は充填され前記導体金属からなる垂直方向導体部と、前記段差部の水平面に被着され前記導体金属からなり前記垂直方向導体部と電気的に接続される第1の導体パッド部と、を有し、
前記水平面上における前記溝部の端面形状は、円形又は楕円形の一部をなし、
前記端面形状の長さは、その元の形状である前記円形又は前記楕円形の全周の10〜20%の範囲内であり、
前記垂直方向導体部は、前記パッケージ本体の内部、及び、外側面又は下面、に配される前記導体金属を介して外部と電気的に接続可能であることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。 - 請求項1に記載の電子部品収納用パッケージと、
前記キャビティに収納される圧電素子と、を有し、
少なくとも1の前記第1の導体パッド部に前記圧電素子の電極が導電性樹脂を介して接合されていることを特徴とする電子装置。 - 請求項2に記載の電子装置と、
前記キャビティの底面に被着される第2の導体パッド部と、
前記第2の導体パッド部に搭載されるICチップ又は温度センサーと、を有することを特徴とする電子装置。 - 請求項2に記載の電子装置と、
前記キャビティを第1のキャビティとする場合に、前記パッケージ本体において前記第1のキャビティが形成されない側の面に形成される第2のキャビティと、
前記第2のキャビティの底面に被着される第2の導体パッド部と、
前記第2の導体パッド部に搭載されるICチップ又は温度センサーと、を有することを特徴とする電子装置。 - 上段側に配される第1の段差部と、下段側に配される第2の段差部とを少なくとも備える請求項1に記載の電子部品収納用パッケージと、
前記キャビティの底面に被着される第3の導体パッド部と、
前記キャビティに収納される圧電素子と、
前記第3の導体パッド部に搭載されるICチップと、を有し、
前記第1の段差部の前記第1の導体パッド部に前記圧電素子の電極が導電性樹脂を介して接合され、
前記第2の段差部の前記第1の導体パッド部と前記ICチップとは、ボンディングワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とする電子装置。 - 請求項1に記載の電子部品収納用パッケージと、
前記キャビティに収納されるICチップと、を有し、
少なくとも1の前記第1の導体パッド部と前記ICチップとは、ボンディングワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とする電子装置。
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