JPWO2013161695A1 - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯板を折り曲げて作製する枠体を用いた電子部品収納用パッケージにおいて、熱膨張によって枠体の接合部に生じる変形等を抑制して接合性能に優れ、電子部品を長期にわたって正常かつ安定に作動させ得る電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供すること。【解決手段】 電子部品収納用パッケージは、上側主面に電子部品の載置部１ａを有する基体１と、載置部１ａを取り囲むように基体１に接合された枠体２とを具備し、枠体２は、１枚の帯板が複数箇所で折り曲げられ、一端２ａ側に設けられた付け根２ｄよりも先端側において幅が広い突出部２ｃが、他端２ｂ側に設けられた突出部２ｃに対応する嵌合部２ｅに嵌合して接合されて成る。接合部の接合性能に優れた電子部品収納用パッケージとできる。

Description

本発明は、電子部品を収容するため電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関する。

従来の気密封止型のパッケージ（以下、単にパッケージともいう）の一例を図３Ａおよび図３Ｂに示す（例えば、特許文献１参照）。図３Ａは、パッケージの正面図、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ断面図である。同図において、２１は基体、２２は枠体である。基体２１は、例えば銅タングステン等の熱伝導率のよい金属から成る。基体２１の上側主面の外周部には、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金などの金属から成る枠体２２が設けられている。この枠体２２は、基体２１に銀（Ａｇ）ろうなどのろう材を介してろう付けされている。

枠体２２は帯状の金属板を長さ方向に対して直角に折り曲げて枠体状にし、その枠体状に折り曲げた帯状金属板の両端面同士を一側壁の面内で突き合わせて気密に接合したものである。この継ぎ目部２２ａは、鈎状または真っ直ぐな端面同士を突き当て、間にＡｇろう等のろう材を挟んで接合したものである。

また、特許文献１においては、枠体２２の継ぎ目部２２ａ近傍の外周側壁面に、継ぎ目部２２ａに並行して凹形状の凹み部２２ｂを形成し、さらに外周側壁面の凹み部２２ｂと対向する内壁面に凸形状の突起部２２ｃを形成してある。この凹み部２２ｂと突起部２２ｃとによって、基体２１との熱膨張率の違いによって枠体２２に生じる引っ張り応力を分散し、継ぎ目部２２ａが外れるのを一定程度防止するというものである。

特開２０１０−６２１８１号公報

しかしながら、上記従来のパッケージでは、枠体２２と基体２１との熱膨張係数差によって、枠体２２に反りや歪みが生じる場合がある。継ぎ目部２２ａに引張り力等が作用すると、接合材が変形してパッケージの気密性が低下してしまう場合があるという問題があった。

また枠体２２の熱膨張や熱収縮によって、突き合わせた端面同士を圧縮する方向または引張り方向の力が継ぎ目部２２ａに加わると、継ぎ目部２２ａが外れたり、継ぎ目部２２ａ付近の壁面が外側または内側に曲がるように変形したり、継ぎ目部２２ａが位置ずれして側面が面一にならず段差が生じるという問題点もあった。

本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、パッケージの製造工程等における基体と枠体との熱膨張係数差によって、枠体に生じる反りまたは歪み、継ぎ目部付近に生じる変形を抑制することができる電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る電子部品収納用パッケージは、上側主面に電子部品の載置部を有する基体と、前記載置部を取り囲むように前記基体に接合された枠体とを具備し、前記枠体は、１枚の帯板が複数箇所で折り曲げられ、一端側に設けられた付け根よりも先端側において幅が広い突出部が、他端側に設けられた前記突出部に対応する嵌合部に嵌合して接合されて成ることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、前記載置部に載置された電子部品と、前記枠体の上面に前記枠体の内側を塞ぐように取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る電子部品収納用パッケージは、付け根よりも先端側において幅が広い突出部が、この突出部に対応する嵌合部に嵌合して接合されて成ることから、基体と枠体との熱膨張または熱収縮によって生じる枠体の接合部における水平方向の位置ずれを、嵌合した突出部と嵌合部とで抑制できる。

本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージと、載置部に載置された電子部品と、枠体の上面に枠体の内側を塞ぐように取着された蓋体とを具備していることにより、枠体の接合部において接合不良が生じ難く、封止性能に優れ、電子部品を長期にわたって正常かつ安定に作動させ得る電子装置を提供することができる。

本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の一例を示す正面図である。 図１Ａに示す一実施形態例の平面図である。 本発明の電子部品収納用パッケージの他の実施の形態の一例を示す正面図である。 図２Ａに示す一実施形態例の平面図である。 従来の電子部品収納用パッケージの例を示す正面図である。 図３ＡのＡ−Ａ断面図である。

本発明の電子部品収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図１Ａは本発明のパッケージの実施の形態の一例を示す正面図、図１Ｂは図１Ａの蓋体４を透視した平面図である。これらの図において、１は基体、２は枠体、３は入出力端子を示す。

本発明の一実施形態に係るパッケージは、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、上側主面に電子部品が載置される載置部１ａが形成された金属製の基体１と、基体１の上側主面に載置部１ａを囲むように設けられた四角枠状の金属製の枠体２とを備えている。なお、この一実施形態において、枠体２にはリード端子３の取付部２ｆが形成され、取付部２ｆにリード端子３が取り付けられた例を示している。

枠体２は、細長い矩形状の金属板を、例えば４箇所で直角に折り曲げ、折り曲げた角を除く枠体２の平らな一側壁位置で一端２ａと他端２ｂとを接合して形成される。このように、金属塊を切削したりして枠形状に形成するのではなく、細長い金属板を折り曲げて枠体２を形成するので、無駄な金属屑が発生したり、多大な加工時間を要したりすること無く、経済的で製造容易な枠体２とすることができる。

枠体２は、その一端側２ａに、付け根２ｄよりも幅が広い突出部２ｃを有している。付け根２ｄは、突出部２ｃと一端２ａとを接続する幅の狭い接続部である。一方、枠体２の他端側２ｂには、一端２ａの形状に対応し、突出部２ｃおよび付け根２ｄと嵌合可能で、突出部２ｃおよび付け根２ｄを収容可能な形状の凹溝形状の嵌合部２ｅを有している。

そして、これら突出部２ｃおよび付け根２ｄと嵌合部２ｅとを嵌め込み、これら突出部２ｃおよび付け根２ｄと嵌合部２ｅとの間の隙間にＡｇろう材等を流し込んで接合することによって、枠体２が形成される。

枠体２は、幅の広い突出部２ｃと、これに嵌合可能な嵌合部２ｅとを嵌合させて両端部が接合されていることによって、例えば電子部品収納用パッケージの製造工程等において、基体１との熱膨張係数差によって枠体２に反りや歪みが生じ、接合部に圧縮方向または引張り方向の力が作用したとしても、嵌合部分の長さを確保することができる。したがって、枠体２の接合部における強度を確保することができる。

また、接合工程において圧縮方向または引張り方向の力が加わっても、突出部２ｃと嵌合部２ｅとの間の隙間はほとんど変化しない。したがって、この隙間にろう材を流して接合する際に、ろう材が途中で途切れることがなく接合部の全体に行き渡るようにできる。

また枠体２の熱膨張や熱収縮によって、一端２ａと他端２ｂとの接合部に圧縮方向または引張り方向の力が加わっても、嵌合された突出部２ｃと嵌合部２ｅとによって位置ずれしたり外れたりし難い。

また、突出部２ｃの形状は、図１Ａに示す例のように、付け根側を一方の底辺とし、先端側を他方の底辺とする台形形状とするような形状に限らず、円形，三角形，四角形，その他、先端側において付け根２ｄよりも幅が広い形状であれば、どのような形状でも良い。

例えば、図２Ａに示す例のような、一定幅の付け根２ｄの先端に付け根２ｄよりも幅が広い、または径の大きい楕円形状の突出部２ｃを有する場合は、両端２ａ，２ｂの接合部に加わる圧縮方向または引張り方向の力が突出部２ｃの外周部や嵌合部２ｅの内周部の形状に沿って分散され、突出部２ｃや嵌合部２ｅの特定箇所に力が集中することを避けるようにできる。また、一定幅の付け根２ｄは突出部２ｃよりも、幅が狭く変形しやすいので、接合部に加わる力を吸収することができる。

さらに、突出部２ｃの短径と同じ長さの直径を有する円形と比較して、楕円形状の方が接合面積は増えることから、突出部２ｃと嵌合部２ｅとを楕円形状に形成することにより、突出部２ｃと嵌合部２ｅとの接合強度を向上することができる。

また、図１Ａに示す様な台形形状の突出部２ｃおよびこれと嵌合可能な形状の凹部が形成された嵌合部２ｅとを嵌合させて接合する場合は、直線状の先端面２ｇが嵌合部２ｅと当接することによって、枠体２の一端２ａと他端２ｂとが枠体２の一側壁の面内方向において回転するような変形を生じ難くできる。このような変形を抑制することによって、接合部の上面および下面に生じてしまう段差を抑制することができる。

さらに、上記構成は、電子部品収納用パッケージの製造工程や電子装置の作動時によって生じる熱に起因した熱膨張や熱収縮に対する枠体２の一端２ａと他端２ｂとの接合性を向上することができる。即ち、先端面２ｇと嵌合部２ｅとは、枠体２の一辺に沿った水平方向の熱膨張や熱収縮に対して垂直方向に接合されている。その結果、先端面２ｇと嵌合部２ｅとの接合部には、枠体２の一辺に対して垂直方向のせん断力が生じ難くなることから、枠体２の一端２ａと他端２ｂとの接合部における接合不良を抑制することができる。

このように、電子部品収納用パッケージの製造工程等において、両端２ａ，２ｂの接合を外れ難いものとすることができる。また、接合部に加わる力を緩和して、枠体２が外側または内側へ曲がるように変形したり、一端２ａおよび他端２ｂが枠体の外側または内側へ位置ずれし、枠体２の側面に段差が生じて面一にならなくなるようなことが抑制される。

さらに、突出部２ｃと嵌合部２ｅは、枠体２の上下方向に対して中央部に形成するのがよい。これにより、電子部品収納用パッケージの製造工程や電子装置の作動時に、枠体２の一端２ａと他端２ｂとに加わる力が、枠体２の上下方向の一方に偏ることが抑制される。その結果、枠体２の上下方向の一方に応力が偏って一方から容易に剥がれてしまうことが抑制される。

なお、一端側に設けられる突出部２ｃおよび嵌合部２ｅの形状は、鋭角にならないようにするのが好ましい。例えば図１Ａに示す例においては、台形形状の突出部２ｃおよび一端２ａとの接続部における全ての角部を曲面でつなぐ形状にしてある。図２Ａに示す例の楕円形状の突出部２ｃおよび付け根２ｄの間の角部の形状等においても同様である。

このような形状にすることによって、枠体２の両端２ａ，２ｂを接合する際に、突出部２ｃの周囲や付け根２ｄが角のない曲面なので、ろう材等の接合材が突出部２ｃの周囲を流れ易い。そのため、接合材を突出部２ｃと嵌合部２ｅの間に一様に設けやすくなり、突出部２ｃと嵌合部２ｅとの接合強度を同じ程度のものとすることができる。

本発明の基体１は、金属または絶縁体から成り、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金や、Ｆｅ−Ｎｉ合金，銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ），Ｃｕ−モリブデン（Ｍｏ）合金などのＣｕ系材料（ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金）などから成る。特に、基体１の熱伝導性を良くして内部に収容する電子部品が作動時に発する熱を外部へ放散させ易くするという観点からは、Ｃｕ系材料が好ましい。なお、良熱伝導性のセラミックス等を用いてもよい。

このような基体１は、金属のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工などの従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に製作される。基体１の上側主面の中央部には、電子部品を載置する載置部１ａが設けられている。この基体１は、電子部品が作動時に発する熱を外部に放熱させる放熱板の役割も果たす。

載置部１ａの上側主面には、基台が載置され、電子部品が基台に搭載される場合もある。基台はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質焼結体などの絶縁体から成り、基体１と電子部品とを電気的に絶縁する役割を果たす。

また、基体１の上側主面の載置部１ａの周囲には、載置部１ａを囲繞するようにして枠体２が立設される。枠体２は、ＡｇろうやＡｇ−Ｃｕろうなどのろう材を介して基体１に接合されるとともに、パッケージ内外を導通させるためのリード端子３を取り付けるための取付部２ｆを有する。枠体２は、基体１とともにその内側に電子部品を収容する空所を形成する役割を果たす。

枠体２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金などの金属から成り、それぞれ金属のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工などの従来周知の金属加工法を施すことによって板形状に製作される。そして、枠体２となる所定寸法に裁断された金属板のあらかじめ折り曲げられる箇所の一主面には、上端から下端にかけて溝部を形成しておいてもよい。この溝部に沿って折り曲げると、容易に折り曲げることができる。なお、枠体２として樹脂等の絶縁体を用いることも可能である。

枠体２の突出部２ｃおよび付け根２ｄと嵌合部２ｅとを嵌合し、基体１との間にろう材のプリフォームを挟んでろう材溶融炉に入れれば、基体１および枠体２の間に溶融したろう材が流れるとともに、枠体２の一端２ａおよび他端２ｂが突き合わされた接合部にもろう材が流れ込み、基体１および枠体２とともに枠体２の両端２ａ，２ｂ接合部も接合することができる。

リード端子３の取付部２ｆには、Ａｌ_２Ｏ_３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質焼結体などのセラミックスその他の絶縁体が取り付けられている。例えば取付部２ｆの絶縁体がＡｌ_２Ｏ_３質焼結体から成る場合、以下のようにして作製される。すなわち、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＭｇＯ，ＣａＯなどの原料粉末に適当な有機バインダ，有機溶剤，可塑剤，分散剤などを添加混合してスラリー状となし、これを従来周知の成形方法で筒状や板状等に成形する。

次に、この取付部２ｆの内側面や外側面となる位置に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎなどの金属粉末に適当なバインダ，溶剤を混合してなる導体ペーストを印刷塗布することによって、ろう材接合用の金属層を形成する。その後、これらのセラミック成形体を所定の寸法に切断し、最後に約1600℃の温度で焼成することによって、金属層を有した取付部２ｆとなる焼結体を作製することができる。この取付部２ｆを枠体２の切欠き部や貫通孔に嵌め込み、切欠き部や貫通孔の内側にＡｇろうやＡｇ−Ｃｕろうなどのろう材を介してＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属から成るリード端子３を接合する。

リード端子３は、外部電気回路（図示せず）に電気的に接続される。そして、リード端子３は、外部電気回路から供給される電気信号を電子部品に伝えて電子部品を駆動させるとともに、電子部品と外部電気回路との信号の入出力を行なう。好ましくは、リード端子３は、枠体２の一端２ａおよび他端２ｂが接合されない側壁に取り付けるのがよい。

その結果、電子部品収納用パッケージの製造工程や電子装置の作動時に、枠体２の一端２ａと他端２ｂとの間に生じる応力が取付部２ｆに作用し難くなる。よって、取付部２ｆに取り付けられる絶縁体が取付部２ｆから剥がれたり、クラックが生じたりすることが抑制され、電子部品収納用パッケージを製造する際の歩留まりを向上することができるとともに、電子装置を正常に作動させることができる。

そして、上記構成のパッケージの載置部１ａに電子部品を載置固定した後、リード端子３の枠体２の内側の部位と電子部品の電極とをボンディングワイヤ等で電気的に接続し、枠体２の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属やセラミックスなどから成る蓋体４を半田付け法や溶接法などにより取着し、電子部品を気密に封止することで製品としての電子装置となる。

本発明の電子装置によれば、上記構成のパッケージを用いることによって枠体２を容易かつ経済的に形成できるとともに、枠体２の両端２ａ，２ｂ接合部の封止性能に優れ、電子部品を長期にわたって正常かつ安定に作動させ得る電子装置とできる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等支障ない。例えば、上記実施の形態において、リード端子３の代わりに同軸コネクタや高周波線路が形成された接続基板その他の形態の入出力端子を用いてもよい。

また、枠体２の上面に、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金などの金属から成り、金属のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工などの従来周知の金属加工法を施すことによって枠形状に製作されたシールリングをさらに取り付けてもよい。

また、突出部２ｃと嵌合部２ｅとが一端２ａおよび他端２ｂに一対設けられる形態を示したが、複数対の突出部２ｃと嵌合部２ｅとが設けられ、これによって一端２ａおよび他端２ｂを接合されても良い。

また、突出部２ｃと嵌合部２ｅとの接合部における枠体２の内側面や外側面に、枠体２の一端２ａと他端２ｂとを接合するＡｇろう材等のろう材が被覆されてもよい。これにより、枠体２の一端２ａと他端２ｂとの接合強度が向上し、枠体２の一端２ａと他端２ｂとが枠体２の一側壁の面内方向において回転するような変形を生じ難くできる。

１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：一端
２ｂ：他端
２ｃ：突出部
２ｄ：付け根
２ｅ：嵌合部
２ｆ：取付部
２ｇ：先端面
３：リード端子
４：蓋体

Claims (4)

1. 上側主面に電子部品の載置部を有する基体と、前記載置部を取り囲むように前記基体に接合された枠体とを具備した電子部品収納用パッケージにおいて、前記枠体は、１枚の帯板が複数箇所で折り曲げられ、一端側に設けられた付け根よりも先端側において幅が広い突出部が、他端側に設けられた前記突出部に対応する嵌合部に嵌合して接合されて成ることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
2. 前記突出部は、前記付け根側を一方の底辺とし、前記先端側に他方の底辺を有する台形形状であることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
3. 前記突出部は、一定幅の付け根の先端に該付け根よりも幅が広い楕円形状の先端部を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の電子部品収納用パッケージと、前記載置部に載置された電子部品と、前記枠体の上面に前記枠体の内側を塞ぐように取着された蓋体とを具備していることを特徴とする電子装置。
   
   
   

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