JP7237609B2 - 電子部品用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品用パッケージおよび電子装置に関する。

近年、半導体素子などの電子部品には高周波化、小型化などに伴い高い電気特性が求められており、電気特性を向上させることができる、高性能な電子部品用パッケージおよび電子装置の必要性が高まっている。電子部品用パッケージ内に電子部品を収容し、電子部品と電子部品用パッケージの配線とをボンディングワイヤ等で電気的に接続して電子装置を得る。また、さらに蓋体で電子部品を覆って密封する構成もある。この場合、電子部品と外部の回路基板とを電気的に導通するためにパッケージ側面に側面導体を設けることが知られている（特許文献１参照）。

国際公開ＷＯ２０１８／０２１２０９

電子装置を回路基板に実装するときに、たとえば、はんだなどのろう材を用いるが、このろう材が、側面導体に沿って這い上がり、意図しない箇所にまでろう材が広がったり、蓋体を備える場合には、蓋体を接合している接合材と、這い上がったろう材とが反応し、接合材の一部が脆弱化して密封性が低下して実装信頼性が低下するおそれがある。

本開示の電子部品用パッケージは、
電子部品を配置する配置領域を有する基板と、
前記配置領域を取り囲むように位置する枠体と、を備え、
前記枠体は、
絶縁材料で構成された枠体本体と、
少なくとも一部が、前記枠体本体内に埋設された信号導体と、
少なくとも一部が、前記枠体本体内に埋設された接地導体と、
前記枠体本体の第１側面に、厚さ方向に渡って設けられた１または複数の溝部と、
前記溝部の内壁面から突出する突出部と、
前記溝部の内壁面の、前記突出部を基準に前記基板側に位置し、前記接地導体と電気的に接続された第１側面導体と、を有し、
前記突出部は、前記枠体本体の外周側に位置し、前記厚さ方向に沿う第２側面を含み、
前記第２側面は、全面において、前記絶縁材料で構成されている。

本開示の電子装置は、上記の電子部品用パッケージと、
前記配置領域に配置された電子部品と、を備える。

本開示の電子部品用パッケージによれば、突出部が、回路基板への実装時にろう材の這い上がりを堰き止めることで、意図しない箇所にろう材が広がることを抑え、密封性の低下を抑制することができ、実装信頼性が向上する。

本開示の電子部品によれば、上記の電子部品用パッケージを備えるので、実装信頼性を向上させることができる。

第１実施形態の電子部品用パッケージの斜視図である。 第１実施形態の電子部品用パッケージの平面図である。 第１実施形態の電子部品用パッケージの断面図である。 第１実施形態の電子部品用パッケージの部分拡大斜視図である。 電子装置の斜視図である。 蓋体を備える構成の斜視図である。 第２実施形態の電子部品用パッケージの断面図である。 第３実施形態の電子部品用パッケージの断面図である。 第４実施形態の電子部品用パッケージの斜視図である。 第４実施形態の電子部品用パッケージの部分拡大斜視図である。 第３実施形態の変形例を示す部分拡大斜視図である。 接地導体の一部を表す拡大平面図である。

本開示の実施形態に係る電子部品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詳細に説明する。なお、以降の図において同一の構成については同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。図１は、第１実施形態の電子部品用パッケージの斜視図である。図２は、第１実施形態の電子部品用パッケージの平面図である。図３は、第１実施形態の電子部品用パッケージの断面図である。図４は、第１実施形態の電子部品用パッケージの部分拡大斜視図である。

電子部品用パッケージ１００は、電子部品を配置する配置領域Ａを有する基板１と、この配置領域Ａを取り囲むように位置する枠体２と、を備える。基板１は、誘電体材料から成る誘電体基板であってもよく、金属材料からなる金属基板であってもよい。誘電体材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、銅、銀、アルミニウム、金、モリブデン、タングステン等の金属材料、または銅－モリブデン、銅－タングステンなどの合金材料を用いることができる。配置領域Ａは、基板１の第１面１ａに位置しており、後述の電子部品を配置するための領域を予め確保している。

枠体２は、配置領域Ａを取り囲むように位置していればよく、基板１の外周を取り囲んでもよく、基板１の第１面１ａ上に位置していてもよい。本実施形態は、枠体２が、基板１の外周を取り囲む構成である。枠体２は、例えば、複数の枠状の絶縁体層が積層された積層体である枠体本体２０を有する。本実施形態の枠体本体２０は、３つの絶縁体層が積層された構成である。枠状の第１絶縁体層２１、枠状の第２絶縁体層２２、枠状の第３絶縁体層２３がこの順に積層されている。基板１は、第１絶縁体層２１によって、その外周が取り囲まれている。これらの絶縁体層は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。

枠体２を平面視したときに、第１絶縁体層２１、第２絶縁体層２２、第３絶縁体層２３の外縁がいずれも重なっていてもよい。中間層である第２絶縁体層２２の表面には、信号導体２４、接地導体２５などの各種導体が位置している。各種導体は、例えば、鉄、銅、ニッケル、金、クロム、コバルト、モリブデン、マンガンまたはタングステンなどの金属材料からなる。

枠体本体２０の側面２０ａには、厚さ方向に渡って１または複数の溝部２６が設けられている。例えば、本実施形態では、１つの側面２０ａに複数の溝部２６が設けられている。溝部２６は、厚さ方向に渡っており、第１絶縁体層２１、第２絶縁体層２２、第３絶縁体層２３のそれぞれに設けられた切り欠きが連なって一つの溝部２６を構成している。各絶縁体層に設けられた切り欠きは、平面視で同一の形状である。なお、本実施形態では、溝部２６が、枠体本体２０の側面２０ａの厚さ方向全体に渡って設けられているが、これに限らず、一部に渡って設けられていてもよい。たとえば、厚さ方向一方側は塞がっており、他方側が開放された溝部２６であってもよく、厚さ方向一方側は開放されており、他方側が塞がっている溝部２６であってもよく、厚さ方向両側が塞がっており、厚さ方向中央部に設けられた溝部２６であってもよい。

複数ある溝部２６のうち、少なくとも一部の溝部２６は、溝部２６の内壁面２６ａから突出する突出部２７を有している。突出部２７は、どのような形状であってもよく、溝部２６内の空間の一部を塞ぐように位置していればよい。本実施形態では、中間層である第２絶縁体層２２には、上記のような第１絶縁体層２１および第３絶縁体層２３と同じ形状の切り欠きが設けられておらず、切り欠かれていない第２絶縁体層２２の一部が、突出部２７として溝部２６内で突出することになる。突出部２７は、本実施形態のように、突出部２７の突出先端面が、枠体本体２０の側面２０ａと面一であってもよい。突出部２７が、溝部２６内の空間を最大限に塞ぐとともに、枠体本体２０の側面２０ａからさらに突出することがないので小型化できる。

また、枠体２は、溝部２６の内壁面２６ａの、突出部２７を基準に厚さ方向の基板１側に位置し、接地導体２５と電気的に接続された第１側面導体２８を有する。突出部２７を基準に厚さ方向の基板１側とは、本実施形態では、基板１を取り囲む第１絶縁体層２１側であり、第１側面導体２８は、第１絶縁体層２１の切り欠きに位置している。

溝部２６においては、電子部品用パッケージ１００の回路基板への接合の際に第１側面導体２８の表面をろう材が這い上がってくるという問題があるが、一部の溝部２６では、突出部２７が溝部２６の内壁面２６ａから突出することで、這い上がるろう材を堰き止めることができる。本実施形態では、突出部２７が、第２絶縁体層２２の外周部分の一部であり、新たに突出部２７を設けるための工程などは不要である。

信号導体２４は、側面視において、２つの溝部２６の間に位置している。言い換えると、本実施形態では、側面視において、信号導体２４は、側面２０ａの中央に位置しており、これらを挟んで両側にそれぞれ溝部２６が位置している。また、このふたつの溝部２６には、いずれも突出部２７が設けられている。

さらに、枠体２は、溝部２６の内壁面２６ａの、突出部２７を基準に第１側面導体２８とは反対側に位置し、接地導体２５と電気的に接続された第２側面導体２９を有していてもよい。第２側面導体２９は、突出部２７を基準に第１側面導体２８とは反対、すなわち第３絶縁体層２３の切り欠きに位置している。本実施形態では、枠体２は、第１側面導体２８および第２側面導体２９を有しているが、第２側面導体２９は必須ではなく、少なくとも第１側面導体２８を有していればよい。第１側面導体２８に加えて、さらに第２側面導体２９を有することで、電子部品用パッケージ１００における接地電位がさらに安定する。

図５は、電子装置の斜視図であり、図６は、蓋体を備える構成の斜視図である。電子装置１１０は、電子部品用パッケージ１００と、配置領域Ａに配置された電子部品３と、を備える。電子部品３を基板１の配置領域Ａに配置し、例えば、接着剤などを用いて基板１に固定する。電子部品３と電子部品用パッケージ１００の信号導体２４および接地導体２５との電気的接続は、例えば、ボンディングワイヤ３ａなどを用いることができる。

電子部品３としては、半導体集積回路素子を含む半導体素子、ＬＤ（レーザーダイオード）やＰＤ（フォトダイオ－ド）等の光半導体素子、水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電素子、圧力センサー素子、容量素子、抵抗器等が挙げられる。

収容する電子部品３によっては、外部からの保護などのために、電子部品用パッケージ１００は、さらに蓋体４を備えていてもよい。蓋体４は、基板１と枠体２とで囲まれる内部空間を密閉するものである。蓋体４は、枠体２の基板１とは反対側に接合される。本実施形態では、蓋体４は、第３絶縁体層２３に接合される。

図７は、第２実施形態の電子部品用パッケージの断面図である。本実施形態では、突出部２７の表面に導体層を設ける構成である点が、第１実施形態とは異なっている。突出部２７の、厚さ方向の基板１側に臨む面に位置する第１導体層２７ａまたは厚さ方向の側に臨む面に位置する第２導体層２７ｂの少なくともいずれか一方を有している。厚さ方向一方側は、本実施形態では、基板１側、すなわち第１絶縁体層２１側である。第１導体層２７ａは、第１側面導体２８と電気的に接続される。また、厚さ方向他方側は、本実施形態では、基板１とは反対側、すなわち第３絶縁体層２３側である。第２導体層２７ｂは、第２側面導体２９と電気的に接続される。本実施形態では、第１導体層２７ａおよび第２導体層２７ｂを備える構成であるが、いずれか一方を備える構成であってもよい。第１導体層２７ａまたは第２導体層２７ｂの少なくともいずれか一方を有することで、電子部品用パッケージ１００における接地電位がさらに安定する。

図８は、第３実施形態の電子部品用パッケージの断面図である。本実施形態では、枠体本体２０の基板１側とは反対の表面上に位置する表面導体層３０をさらに有する構成である点が、第１実施形態とは異なっている。表面導体層３０は、基板１側とは反対、すなわち第３絶縁体層２３の表面２３ａ上に位置している。また、表面導体層３０は、第２側面導体２９と電気的に接続している。表面導体層３０は、第２側面導体２９を介して接地導体２５と電気的に接続するので、電子部品用パッケージ１００における接地電位がさらに安定する。表面導体層３０は、例えば、蓋体４との接合金属としても機能する。蓋体４は、表面導体層３０を介して接合される。

図９は、第４実施形態の電子部品用パッケージの斜視図である。図１０は、第４実施形態の電子部品用パッケージの部分拡大斜視図である。本実施形態は、枠体本体２０の側面２０ａにおいて、側面視で、信号導体２４を基準に厚さ方向一方側、ここでは基板１側に位置する第１凹部３２および信号導体２４を基準に厚さ方向他方側、ここでは基板１側とは反対側に位置する第２凹部３３を有する。本実施形態では、第１凹部３２は、第１絶縁体層２１に設けられた凹部であり、第２凹部３３は、第３絶縁体層２３に設けられた凹部である。第１凹部３２および第２凹部３３は、いずれも信号導体２４近傍に設けられた凹部であり、これらの凹部の有無によって、例えば、信号導体２４周辺の実効誘電率が異なる。これらの凹部が設けられると、誘電体層が除去されるため、実効誘電率が低下し、信号導体２４の特性インピーダンスのマッチングが容易になる。さらに、凹部が設けられた場合、凹部が設けられていない構成に比べて共振周波数を高周波数側にシフトさせることができる。

第１凹部３２および第２凹部３３は、側面視において、２つの溝部２６の間に位置している。言い換えると、本実施形態では、側面視において、信号導体２４、第１凹部３２および第２凹部３３は、側面２０ａの中央に位置しており、これらを挟んで両側にそれぞれ溝部２６が位置している。また、このふたつの溝部２６には、いずれも突出部２７が設けられている。

図１１は、第３実施形態の変形例を示す部分拡大斜視図である。本変形例は、表面導体層３０が、第３絶縁体層２３の表面の、外周に沿った帯状部分３０ａが露出するように設けられている。言い換えると、帯状部分３０ａには、部分的に導体層が設けられておらず、第３絶縁体層２３の表面の一部が帯状に露出している。表面導体層３０は、接地電位であり、信号導体２４の特性インピーダンスに対しては、表面導体層３０の有無によって、容量成分が異なる。表面導体層３０が有る部分では、容量成分が大きく、無い部分では、容量成分が小さくなる。このような帯状部分３０ａを設けることで、部分的に容量成分を小さくして、信号導体２４のインピーダンスを調整することができる。

図１２は、接地導体の一部を表す拡大平面図である。接地導体２５は、第２絶縁体層２２の表面上であって、第１絶縁体層２１と第２絶縁体層２２とに挟まれて層状に設けられている。枠体２には、例えば、第２絶縁体層２２の裏面上であって、第２絶縁体層２２と第３絶縁体層２３とに挟まれて設けられた他の接地導体などと接地導体２５とが電気的に接続するためのビア導体が設けられる。突出部２７が設けられている溝部２６に最も近いビア導体２５ａは、突出部２７が設けられていない溝部２６に最も近いビア導体２５ｂよりも、枠体本体２０の側面２０ａからの距離が短い。突出部２７が設けられていない溝部２６は、第２絶縁体層２２が切り欠かれているため、その切り欠きから一定の距離を空けてビア導体２５ｂが位置している。突出部２７が設けられている溝部２６は、第２絶縁体層２２が切り欠かれていないため、突出部２７の先端から一定の距離を空けてビア導体２５ａが位置している。すなわち、突出部２７の分だけビア導体２５ａを側面２０ａに近付けて配置することができ、接地電位をさらに安定化することができる。

１ 基板
１ａ 第１面
２ 枠体
３ 電子部品
３ａ ボンディングワイヤ
４ 蓋体
２０ 枠体本体
２０ａ 側面
２１ 第１絶縁体層
２２ 第２絶縁体層
２３ 第３絶縁体層
２３ａ 表面
２４ 信号導体
２５ 接地導体
２５ａ ビア導体
２５ｂ ビア導体
２６ 溝部
２６ａ 内壁面
２７ 突出部
２７ａ 第１導体層
２７ｂ 第２導体層
２８ 第１側面導体
２９ 第２側面導体
３０ 表面導体層
３０ａ 帯状部分
３２ 第１凹部
３３ 第２凹部
１００ 電子部品用パッケージ
１１０ 電子装置
Ａ 配置領域

Claims (14)

1. 電子部品を配置する配置領域を有する基板と、
   前記配置領域を取り囲むように位置する枠体と、を備え、
   前記枠体は、
   絶縁材料で構成された枠体本体と、
   少なくとも一部が、前記枠体本体内に埋設された信号導体と、
   少なくとも一部が、前記枠体本体内に埋設された接地導体と、
   前記枠体本体の第１側面に、厚さ方向に渡って設けられた１または複数の溝部と、
   前記溝部の内壁面から突出する突出部と、
   前記溝部の内壁面の、前記突出部を基準に前記厚さ方向の前記基板側に位置し、前記接地導体と電気的に接続された第１側面導体と、を有し、
   前記突出部は、前記枠体本体の外周側に位置し、前記厚さ方向に沿う第２側面を有し、
   前記第２側面は、全面において、前記絶縁材料で構成されている、電子部品用パッケージ。
2. 前記枠体は、前記溝部の内壁面の、前記突出部を基準に前記第１側面導体とは反対側に位置し、前記接地導体と電気的に接続された第２側面導体をさらに有する、請求項１記載の電子部品用パッケージ。
3. 前記突出部は、前記第２側面と前記内壁面とを接続するとともに前記突出部を基準に前記厚さ方向の前記基板側に位置する第１面と、前記第２側面と前記内壁面とを接続するとともに前記第１面とは反対側に位置する第２面と、を有し、
   前記第１面または前記第２面の少なくともいずれか一方は、前記絶縁材料で構成されている、請求項２記載の電子部品実装用パッケージ。
4. 前記突出部は、前記第２側面と前記内壁面とを接続するとともに前記突出部を基準に前記厚さ方向の前記基板側に位置する第１面と、前記第２側面と前記内壁面とを接続するとともに前記第１面とは反対側に位置する第２面と、を有し、
   前記枠体本体は、
   前記第１面に位置し、前記第１側面導体と電気的に接続する第１導体層または
   前記第２面に位置し、前記第２側面導体と電気的に接続する第２導体層の少なくともいずれか一方をさらに有する、請求項２記載の電子部品用パッケージ。
5. 前記枠体は、
   前記枠体本体の前記基板側とは反対の表面上に位置する表面導体層を、さらに有する、請求項１～４のいずれか１つに記載の電子部品用パッケージ。
6. 前記表面導体層は、前記第２側面導体と電気的に接続する、請求項２～４のいずれか１つを引用する請求項５記載の電子部品用パッケージ。
7. 前記表面導体層は、前記枠体本体の前記表面のうち、外周に沿った帯状部分が露出するように位置し、
   前記帯状部分は、平面視において、前記溝部と間を空けて位置している、請求項５または６に記載の電子部品用パッケージ。
8. 平面視において、前記第２側面は、前記枠体本体の前記第１側面と面一である、請求項１～７のいずれか１つに記載の電子部品用パッケージ。
9. 前記枠体は、前記信号導体または前記接地導体と電気的に接続するビア導体をさらに有し、
   前記突出部が設けられている前記溝部に最も近い前記ビア導体は、前記突出部が設けられていない前記溝部に最も近い前記ビア導体よりも、前記枠体本体の前記側面からの距離が短い、請求項１～８のいずれか１つに記載の電子部品用パッケージ。
10. 前記枠体は、前記枠体本体の前記第１側面において、前記信号導体を基準に前記厚さ方向一方側に位置する第１凹部および前記信号導体を基準に前記厚さ方向他方側に位置する第２凹部をさらに有する、請求項１～９のいずれか１つに記載の電子部品用パッケージ。
11. 前記枠体は、前記溝部を少なくとも２つ有しており、
    前記第１凹部および前記第２凹部は、側面視において２つの前記溝部の間に位置する、請求項１０記載の電子部品用パッケージ。
12. 前記枠体は、前記溝部を少なくとも２つ有しており、
    前記信号導体は、側面視において２つの前記溝部の間に位置する、請求項１～１１のいずれか１つに記載の電子部品用パッケージ。
13. 前記基板と前記枠体とで囲まれる内部空間を密閉する蓋体をさらに備える、請求項１～１２のいずれか１つに記載の電子部品用パッケージ。
14. 請求項１～１３のいずれか１つに記載の電子部品用パッケージと、
    前記配置領域に配置された電子部品と、を備える電子装置。

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