JPH0774279A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】気密信頼性に優れしかも容易に製造できる電子
部品の提供。 【構成】対向主表面の少なくとも一方に導体配線収納用
の凹部３が形成されたセラミック基板２（２１）と、凹
部３内に収納配置されておりかつその上面がセラミック
基板表面と略同一高さとなった導体配線４ａ,４ｂと、
導体配線４ａ上に搭載された電子部品チップ８（２２
Ａ,２２Ｂ）と、電子部品チップ８（２２Ａ,２２Ｂ）を
覆うようにセラミック基板２（２１）上に電気絶縁性材
料１３で接着されたセラミックキャップ１２（２３Ａ,
２３Ｂ）とを備えた電子部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導体配線が形成された
セラミック基板に電子部品チップを搭載するとともに、
この電子部品チップをセラミックキャップで気密封止し
て構成した電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、セラミック基板に搭載された電
子部品チップを気密封止する構造として、セラミック基
板表面を電子部品チップごとセラミックキャップで覆う
ことが行われている。従来から、このような気密封止構
造においては、以下に示す第１ないし第３の構造によっ
てセラミックキャップをセラミック基板表面に接着して
いた。すなわち、第１のセラミックキャップ接着構造は
金−スズ共晶合金（８０：２０）を用いたものであっ
て、図４に示すように、セラミック基板５０に形成され
た封止用メタライズ５１に順次ニッケルメッキ５２と金
メッキ５３とを施してメッキ層５４を形成する。一方、
封止部位に金メッキ層５５を形成したセラミックキャッ
プ５６を用意し、セラミックキャップ５６の金メッキ層
５５と封止用メタライズ５１のメッキ層５４とを金−ス
ズ共晶合金層５７によって接着する。なお、この電子部
品では、電子部品チップ５８はセラミック基板５０上に
形成された導体配線５９ａに銀ペースト６０を介してボ
ンディングされている。また、電子部品チップ５８と導
体配線５９ｂとはボンディングワイヤ６１によって接続
されている。また、図中符号６２は導体配線５９ａ，５
９ｂ上に形成されたニッケルメッキ６３および金メッキ
６４からなるメッキ層である。

【０００３】このような構造では、セラミックキャップ
５６を接着するために、電子部品チップ５８の周囲に、
導体である金−スズ共晶合金層５７を配設している。そ
のため、電子部品チップ５８に対して信号を入出力する
リード６５と導体配線５９ｂとの接続は、セラミック基
板５０を穿って形成したスルーホール６６を介して行っ
ていた。

【０００４】また、第２の構造として、同じく金−スズ
共晶合金（８０：２０）を用いたものがある。すなわ
ち、図５に示すように、未焼成状態のセラミック基板７
０上に導体配線７１ａ，７１ｂとなる導体ペーストおよ
びリード７２とを配設したのち、この導体ペーストの周
囲のセラミック基板７０上に未焼成状態のセラミックか
ら成る絶縁リング体７３を配設し、さらに絶縁リング体
７３の上面に封止用メタライズ７４となる導体ペースト
を配設する。この状態でセラミック基板７０、導体ペー
スト、絶縁リング体７３、および封止用メタライズ７４
を一体焼成し、さらに、焼成により形成した導体配線７
１ａ，７１ｂおよび封止用メタライズ７４上にニッケル
メッキ７５、金メッキ７６からなるメッキ層７７を形成
したうえで、導体配線７１ａ上に電子部品チップ７８を
銀ペースト７９を介して搭載し、さらにこの電子部品チ
ップ７８をボンディングワイヤ８０で導体配線７１ｂに
接続する。そして、封止部位に金メッキ層８１を形成し
たセラミックキャップ８２を用意し、セラミックキャッ
プ８２の金メッキ層８１と絶縁リング体７３のメッキ層
７７とを金−スズ共晶合金層８３によって接着する。

【０００５】この構造では、セラミックキャップ８２と
セラミック基板７０との間に絶縁リング体７３を設ける
ことによって封止用の金−スズ共晶合金層８３とリード
７２とを電気的に絶縁している。

【０００６】さらに、第３の構造として、電気絶縁性材
料であるエポキシ樹脂によってセラミックキャップをセ
ラミック基板に接着した構造がある。この構造は、図６
に示すように、まず、セラミック基板９０上に形成した
導体配線９１ａに電子部品チップ９２を銀ペースト９３
を介して搭載したうえで、リード９４が接続された導体
配線９１ｂと電子部品チップ９２とをボンディングワイ
ヤ９５で接続しておく。そして、電子部品チップ９２を
覆ってセラミック基板９０の上面ににセラミックキャッ
プ９６をエポキシ樹脂層９７を介して接着する。なお、
導体配線９１ａ，９１ｂには第１、第２の従来例と同
様、ニッケルメッキ９８、および金メッキ９９からなる
メッキ層１００が形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した各
従来例には、次のような問題があった。金−スズ共晶合
金を用いる第１および第２の従来構造では、金−スズ共
晶合金を用いるために、セラミック基板５０、７０上
に、導体配線５９ａ，５９ｂ、７１ａ，７１ｂとは別体
の封止用メタライズ５１、７４を形成する必要があり、
その分、セラミックキャップ５６、８２の接着工程が面
倒になるという問題があった。

【０００８】さらには、導体である金−スズ共晶合金に
よってセラミックキャップ５６、８２を接着しているた
めに、セラミックキャップ５６、８２内部に収納する電
子部品チップ５８、７８の外部接続部位を金−スズ共晶
合金から絶縁する構造（第１の従来構造におけるスルー
ホール６６、第２の従来構造における絶縁リング体７
３）が必要になり、その分、さらに、セラミックキャッ
プ５６、８２の接着工程が面倒になるという問題があっ
た。

【０００９】また、金−スズ共晶合金層５７、８３を形
成するためには窒素雰囲気中において、接合部で２８０
℃〜３５０℃の温度を必要とし、この温度雰囲気を精度
よく形成するのが面倒であるという問題があった。さら
には、金成分の含有量がほんの少し上下するだけで、共
晶の形成温度が大幅に変化するために、金の含有量を精
度よく管理しないと封止不良を招く恐れがあるという問
題もあった。

【００１０】さらには、第３の従来構造では、電子部品
の耐湿信頼性上、エポキシ樹脂層９７の厚みが薄いほう
が望ましい。しかしながら、この構造では、セラミック
キャップ９６の封止部分を通過してセラミックキャップ
９６の内外に設けられた導体配線９１ｂでの接着強度を
十分に持たせるためには、導体配線９１ｂの厚み分（１
０〜２０μｍ程度）、セラミックキャップ９６を上方に
位置せざるを得ず、その分、導体配線配設部分以外のエ
ポキシ樹脂層９７の厚みが厚くなって、電子部品全体の
耐湿信頼性を低下させていた。

【００１１】したがって、本発明においては、気密信頼
性に優れ、しかも容易に製造することのできる電子部品
の提供を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明においては、対向主表面の少なくとも
一方に導体配線収納用の凹部が形成されたセラミック基
板と、前記凹部内に収納配置されており、かつその上面
がセラミック基板表面と略同一高さとなった導体配線
と、前記導体配線上に搭載された電子部品チップと、前
記電子部品チップを覆うように、前記セラミック基板上
に電気絶縁性材料で接着されたセラミックキャップとを
備えて電子部品を構成した。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、電気絶縁性材料でセラミッ
クキャップを接着しているので、電子部品チップの外部
接続部位を絶縁する構成を設ける必要はなくなる。

【００１４】また、凹部に収納した導体配線の上面をセ
ラミック基板表面と略同一面上に形成しているのでセラ
ミック基板の主表面は平坦面になった。そのため、平坦
面となったセラミック基板の主表面とセラミックキャッ
プとの間に介装される電気絶縁性材料の厚みは最小限と
なる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明の一実施例の電子部品の断
面図である。この電子部品１はアルミナから成るセラミ
ック基板２を備えている。セラミック基板２はその対向
主表面の一つである上面２ａに導体配線収納用の凹部３
が形成されている。この凹部３には電気部品チップ搭載
用の導体配線４ａと、外部接続用の導体配線４ｂとがそ
れぞれ収納配置されており、さらにはこれら導体配線４
ａ，７ｂ上には、ニッケルメッキ５、金メッキ６からな
るメッキ層７が形成されている。このようにして凹部３
に形成された導体配線４ａ，４ｂの上面はセラミック基
板２の上面２ａと同一高さになっている。そして、導体
配線４ａには電子部品チップ８が銀ペースト９を介して
搭載されており、電子部品チップ８と導体配線４ｂとは
ボンディングワイヤ１０によって接続されており、さら
には、導体配線４ｂにはリード１１が接続されている。

【００１６】このようにして電子部品チップ８を搭載さ
れたセラミック基板２の上面２ａには電子部品チップを
覆ってセラミックキャップ１２が取り付けられている。
セラミックキャップ１２は電気絶縁性材料であるエポキ
シ樹脂層１３を介してセラミック基板２に接着されてい
る。

【００１７】次に上記構成の電子部品１の製造工程を図
２に基づいて説明する。

【００１８】まず、図２（ａ）に示すように、ドクター
ブレード法等によって作成したグリーンシート状のセラ
ミック基板２の対向主表面の一つである上面２ａに、プ
レス加工等の加圧手段により、メッキ層７を含めた導体
配線４ａ，４ｂの厚みとほぼ同一の深さ（１０〜２０μ
ｍ）を有する凹部３を形成する。

【００１９】凹部３を形成したのち、スクリーン印刷法
によって凹部７に導体配線４ａ，４ｂとなる導体ペース
トを配給する。すなわち、セラミック基板２の上方に導
体配線形成用のスクリーン（図示省略）をアライメント
して配置する。そして、このスクリーン上にタングステ
ン（Ｗ）やモリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）などを
主成分とする導体ペーストを配置して、スキージ（図示
省略）等で押し広げることによって凹部３内に厚さ１０
μｍ強の導体ペーストを配給する。

【００２０】続いて、図２（ｂ）に示すように、炉内温
度が１５００℃〜１６００℃の電気炉内でセラミック基
板２および導体ペーストを焼成する。焼成された導体ペ
ーストは１０μｍ程度の厚みの導体配線４ａ，４ｂとな
る。そして、コバールや、鉄：ニッケル重量比５８：４
２の４２アロイなどからなるリード１１を銀−銅（Ａｇ
−Ｃｕ）ロウ（図示省略）によって導体配線４ｂに接続
するとともに、セラミック基板２をメッキ槽に浸漬して
図示しないタイバー等から給電することにより、導体配
線４ａ，４ｂ上に順次ニッケルメッキ５、金メッキ６を
作成して厚さ１〜１０μｍ程度のメッキ層７を形成す
る。このようにして形成された導体配線４ａ，４ｂの上
面はセラミック基板２の上面２ｂとほぼ同一の高さとな
り、両者はほぼ面一となる。つまり、セラミック基板２
は、導体配線４ａ，４ｂを形成したにもかかわらず平坦
面となっている。

【００２１】さらに、図２（ｃ）に示すように、導体配
線４ａ上に電子部品チップ８を銀ペースト９によってダ
イボンディングしたうえで、電子部品チップ８の外部接
続端子（図示省略）と導体配線４ｂとをボンディングワ
イヤ１０によって接続する。

【００２２】電子部品チップ８をダイボンディングした
のち、電子部品チップ８を覆ってセラミック基板上面２
ａにエポキシ樹脂層１３を介してアルミナやムライトな
どからなるセラミックキャップ１２を接着して、図１に
示す電子部品１ができあがる。接着に際しては、エポキ
シ樹脂層１３に荷重をかけた状態で、オーブン等で所定
の加熱を行ってエポキシ樹脂層１３を硬化させる。この
とき、セラミック基板上面２ａが平坦面となっているた
めに、セラミックキャップ１２底面を平坦面としておけ
ば、セラミックキャップ１２とセラミック基板２との間
の離間距離が均一化し、エポキシ樹脂層１３の厚みは耐
湿信頼性の上で望ましい必要最小限の厚みで一定化す
る。

【００２３】このようにして形成された電子部品１に対
して、本願発明者は、１２１℃／２ａｔｍ、９６時間の
プレッシャクッカテストや、８５℃／８５％、１０００
時間の耐湿試験を施してみたが、気密性は良好であっ
た。

【００２４】本発明の実施例としては上記のものだけで
はなく、次のようなものもある。この実施例の電子部品
２０では、セラミック基板２１の上面２１ａだけではな
く、下面２１ｂにも電子部品チップ８を搭載している。
すなわち、セラミック基板２１の上下面２１ａ，２１ｂ
両方に凹部３を形成して、ここに導体配線４ａ，４ｂを
配設してメッキ層７を形成する。そして、導体配線４
ａ，４に電子部品チップ２２Ａ，２２Ｂを搭載し、両電
子部品チップ２２Ａ，２２Ｂを覆って、セラミック基板
２１の上下面２１ａ，２１ｂにセラミックキャップ２３
Ａ，２３Ｂをエポキシ樹脂層１３を介して接着する。な
お、両電子部品チップ２３Ａ，２３Ｂは、セラミック基
板２１にペースト充填やメッキ（ｐｌａｔｅｄ ｔｈｒ
ｏｕｇｈｈｏｌｅ）などの方法で形成されたスルーホー
ル２４によって互いに接続されている。

【００２５】このようにして形成された電子部品２０に
対しても、本願発明者は、１２１℃／２ａｔｍ、９６時
間のプレッシャクッカテストや、８５℃／８５％、１０
００時間の耐湿試験を施してみたが、気密性は良好であ
った。

【００２６】なお、上記した各実施例では、グリーンシ
ート状態のアルミナ材料からセラミック基板２，２１を
作成していたが、粉末状態のアルミナ材料から作成した
セラミック基板においても実施できるのはいうまでもな
い。さらには、導体配線４ａ，４ｂをセラミック基板
２，２１と同時焼成（コファイア）するものだけではな
く、セラミック基板２，２１を焼成したのち導体配線４
ａ，４ｂを焼成するポストファイアタイプのセラミック
基板においても、また、インタースティシャルビアホー
ルといった複数層の配線層を有するセラミック基板にお
いても、さらにはまた、ムライトや窒化アルミニウムな
どからなる他のセラミック基板においても実施できるの
はいうまでもない。

【００２７】くわえて、上記各実施例では、セラミック
キャップ１２，２３Ａ，２３Ｂを接着する電気絶縁性材
料としてエポキシ樹脂を用いていたが、ガラスフリット
でもかまわない。また、上記各実施例では、電子部品チ
ップ８，２２Ａ，２２Ｂに信号を入出力するためにリー
ド１１を備えていたが、リードレスチップキャリア（Ｌ
ＣＣ）タイプのものでも実施できるのもいうまでもな
い。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、凹部に収
納した導体配線の上面をセラミック基板表面と略同一高
さに形成しているのでセラミック基板の主表面は平坦面
になった。そのため、平坦面となったセラミック基板の
主表面とセラミックキャップとの間に介装される電気絶
縁性材料の厚みが最小限となり、電気絶縁性材料によっ
てセラミックキャップを接着しているにもかかわらず、
高い耐湿信頼性を得ることができた。

【００２９】したがって、電気絶縁性材料で接着するこ
とによる利点、すなわち、外部部接続部位の絶縁構造を
設ける必要がないという利点を、耐湿信頼性を低下させ
ることなく享受することが可能になり、気密性の優れた
電子部品を安価に得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電子部品の構造を示す断
面図である。

【図２】実施例の電子部品の製造工程をそれぞれ示す断
面図である。

【図３】本発明の他の実施例の構造を示す断面図であ
る。

【図４】第１の従来例の構造を示す断面図である。

【図５】第２の従来例の構造を示す断面図である。

【図６】第３の従来例の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２ セラミック基板 ２ａ 上面 ４ａ，４ｂ 導体配線 ８ 電子部品チップ １２ セラミックキャップ １３ エポキシ樹脂層 ２１ セラミック基板 ２１ａ 上面 ２１ｂ 下面 ２２Ａ，２２Ｂ 電子部品チップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向主表面の少なくとも一方に導体配線収
   納用の凹部が形成されたセラミック基板と、 前記凹部内に収納配置されており、かつその上面がセラ
   ミック基板表面と略同一高さとなった導体配線と、 前記導体配線上に搭載された電子部品チップと、 前記電子部品チップを覆うように、前記セラミック基板
   上に電気絶縁性材料で接着されたセラミックキャップと
   を備えたことを特徴とする電子部品。