WO2020171123A1 - 蓋体、パッケージ、電子装置および電子モジュール - Google Patents

蓋体、パッケージ、電子装置および電子モジュール Download PDF

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WO2020171123A1
WO2020171123A1 PCT/JP2020/006541 JP2020006541W WO2020171123A1 WO 2020171123 A1 WO2020171123 A1 WO 2020171123A1 JP 2020006541 W JP2020006541 W JP 2020006541W WO 2020171123 A1 WO2020171123 A1 WO 2020171123A1
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WO
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substrate
porous body
lid
package
water
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PCT/JP2020/006541
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伊藤　吉明
駿一 鶴添
裕介 森
利弘 福島
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京セラ株式会社
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K5/02—Details
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    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06—Hermetically-sealed casings

Definitions

  • the present disclosure relates to a lid having a filter function, a package, an electronic device, and an electronic module.
  • the sensor element acquires various information about the external environment, and the user can obtain various information about the above environment.
  • the electronic device include a gas sensor and the like (see Japanese Patent Laid-Open No. 2006-337187).
  • the lid body of the present disclosure has a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a substrate having a plurality of through holes extending from the first surface to the second surface, and in plan perspective, A porous body facing the substrate is provided at a position overlapping at least one of the plurality of through holes.
  • the package of the present disclosure has a base body having a cavity, and the lid body described above, in which the substrate and the porous body are arranged in the depth direction of the cavity to close the cavity.
  • the electronic device of the present disclosure includes an electronic component in the cavity of the package described above.
  • the electronic module of the present disclosure has a module substrate and the electronic device described above connected to the module substrate.
  • (A) is a transparent plan view of the lid body of the present disclosure as seen from above, and (b) is a cross-sectional view taken along line X1-X1 of (a).
  • (A) is a plane perspective view showing a modified example of the lid body of the present disclosure as seen from above, and (b) is a cross-sectional view taken along line X2-X2 of (a).
  • (A) is a plane perspective view showing a modified example of the lid of the present disclosure as seen from above, and (b) is a cross-sectional view taken along line X3-X3 of (a).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a lid body, a package, an electronic device, and a module substrate according to the present disclosure. It is sectional drawing which shows the modification of the cover body of this indication, a package, an electronic device, and a module board.
  • the lid 100 includes a substrate 101, a porous body 102, and a support 107.
  • the substrate 101 is a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, an aluminum nitride sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, or a mullite sintered body. It consists of Then, in the thickness direction of the substrate 101, a plurality of through holes 108 are located so as to penetrate the first surface 103 and the second surface 104.
  • the material is an aluminum oxide sintered body
  • a suitable organic solvent and a binder are added to a raw material powder of aluminum oxide, silicon oxide or the like to form a sheet, and a ceramic is formed.
  • a ceramic is formed.
  • a punching process is performed on a central portion of a substrate region that becomes the individual substrate 101, and a ceramic green sheet having a plurality of through holes is formed in each of the plurality of substrate regions, and then a grid is formed between the substrate regions. If the ceramic green sheet is fired after the shaped dividing grooves are positioned, a mother substrate (not shown) in which the substrates 101 having a plurality of through holes are arranged in each of a plurality of substrate regions can be manufactured.
  • a plurality of substrates 101 can be manufactured by applying stress along the dividing grooves of the mother substrate to divide the mother substrate.
  • the method for manufacturing the substrate 101 is not limited to the above, and the mother substrate after the firing in which the dividing grooves are located may be divided into the mother substrate after firing, or the substrate 101 may be divided into individual pieces by slicing. Further, the individual substrates 101 may be manufactured by granulating ceramic powder and pressing.
  • the porous body 102 is a ceramic such as an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, an aluminum nitride sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, or a mullite sintered body. It is composed of a sintered body.
  • the porous body 102 has a porous structure and has air permeability in the thickness direction and the horizontal direction of the porous body 102. That is, like the sponge, it has air permeability not only in the thickness direction but also in the horizontal direction.
  • the porous body 102 In order to manufacture the porous body 102, if the material is an aluminum oxide sintered body, for example, a binder obtained by newly adding a binder to granules of aluminum oxide powder and molding it The porous body 102 can be manufactured by firing to obtain a sintered body.
  • the method for manufacturing the porous body 102 is not limited to the above.
  • a ceramic green sheet having a low green density is prepared by adding excessively an appropriate organic solvent and a binder to raw material powders such as aluminum oxide and silicon oxide having an appropriate particle size distribution.
  • Other manufacturing methods may be used in order to obtain the required porous structure and the openings of the porous structure, such as firing to obtain a porous ceramic sintered body having a low porcelain density.
  • the support 107 functions as a bonding material for positioning the porous body 102 on the substrate 101, and is made of, for example, lead silicate glass (PbO—SiO 2 system, PbO—B 2 O 3 —SiO 2 system, etc.), Borate glass (B 2 O 3 system, Li 2 O-B 2 O 3 system, Na 2 O-B 2 O 3 system, etc.), Phosphate glass (Na 2 O-P 2 O 5 system, B 2 O 3 --P 2 O 5 type) and tin zinc phosphate glass (P 2 O 5 --SnO--ZnO type).
  • lead-free glass such as borate glass, phosphate glass, or tin-zinc phosphate glass may be used.
  • the firing temperature is about 350 to 450° C.
  • the bonding can be performed at a relatively low temperature, and the influence of heat on the electronic component 202 housed in the package can be reduced.
  • the support 107 contains a filler component.
  • the filler component for example, the same ceramic material as the insulating substrate to be joined can be used. Therefore, the linear expansion coefficient of the support 107 can be matched with that of the substrate 101.
  • the support 107 is not limited to glass, and a metal brazing material such as solder or resin may be used.
  • the lid 100 of the present disclosure has a first surface 103 and a second surface 104 located opposite to the first surface 103, and a substrate 101 having a plurality of through holes 108 extending from the first surface 103 to the second surface 104.
  • the porous body 102 facing the substrate 101 is provided at a position overlapping at least one of the plurality of through holes 108 in plan view.
  • the lid body 100 that is highly environmentally friendly and has a good filter function. That is, the strength may be insufficient when only the porous body 102 having a porous structure is used as the lid 100, but the insufficient strength of the porous body 102 can be compensated for by the substrate 101 having a large strength. It is possible to provide the lid body 100 which is excellent in reliability after joining, has high environmental resistance to dust and high humidity, and has a good filter function.
  • An example of the lid 100 is shown in FIGS. 1(a) and 1(b).
  • a plurality of through holes 108 are located so as to penetrate the first surface 103 and the second surface 104 of the substrate 101.
  • a total of nine through holes 108 in 3 rows and 3 columns are located in the central portion of the substrate 101 in a plan view.
  • the substrate 101 is larger than the porous body 102, and the porous body 102 is supported on the second surface 104 side of the substrate 101 by the support 107 positioned in a frame shape along the outer edge of the porous body 102. positioned.
  • the plurality of through holes 108 of the substrate 101 are located inside the support 107 in a plan view as shown in FIG. 1B, and the plurality of first openings on the side of the first surface 103 of the substrate 101.
  • a lid 100 having air permeability is formed from 108a to the lower surface of the porous body 102.
  • the porous body 102 is composed of an aluminum oxide sintered body
  • the support 107 for joining the substrate 101 and the porous body 102 is an aluminum oxide sintered body.
  • a material having a coefficient of linear expansion similar to that of the body can be used. Therefore, in the external environment in which the electronic device 200 is used, the stress acting on the substrate 101 and the porous body 102 due to the temperature change can be relaxed, and problems such as peeling of the porous body 102 from the substrate 101 hardly occur.
  • the substrate 101, the porous body 102, and the support 107 are inorganic substances, are not easily affected by the external environment such as heat and ultraviolet rays, and have excellent environmental resistance.
  • the porous body 102 covers a plurality of openings in the substrate 101 on the side where the porous body 102 is located.
  • the porous body 102 having the above allows the gas of the external environment to be taken into the cavity 112.
  • the lid body 100 includes, for example, a substrate 101 having a thickness of about 0.1 to 0.5 ⁇ m and a porous body 102 having a thickness of about 0.1 to 0.5 ⁇ m, and a substrate 107 and a porous body 102 are provided by a support 107 positioned in a frame shape. Are joined.
  • the substrate 101 is provided with air permeability between the plurality of first openings 108a on the first surface 103 side and the surface of the porous body 102 on the cavity 112 side. Therefore, the lid 100 having an excellent filter function can be provided.
  • the lid body 100 of the present disclosure has a space 110 between at least one of the plurality of through holes 108 that are overlapped with each other in plan view and the porous body 102.
  • the gas taken in from the plurality of through holes 108 of the substrate 101 can be transmitted to the space 110 and the porous body 102 while ensuring the dustproof property and the waterproof property on the first surface 103 side of the substrate 101. Even if the gas taken in from the external environment has a non-uniform concentration, the gas can be taken into the cavity 112 via the porous body 102 at a nearly uniform concentration.
  • the gas taken in from the external environment appropriately stays in the space 110, and when passing through the porous body 102, the gas having a non-uniform concentration is mixed, so that the gas concentration in the cavity is almost uniform. Since it is taken into 112, the gas detection sensitivity can be improved.
  • the plurality of openings (through holes 108) located in the substrate 101 may be formed with a size of, for example, ⁇ 80 ⁇ m to 150 ⁇ m. With the above configuration, it is possible to suppress relatively large dust, water droplets, and the like from entering the inside of the package.
  • the shape of the through holes 108 is circular in a plan view, and a plurality of through holes 108 positioned vertically 3 ⁇ horizontally 3 are shown, but the invention is not limited to the above disclosed example.
  • the shape of the other through-hole 108 and the number of the lids 100 positioned in other numbers may be adopted.
  • the porous body 102 has a porous structure and has air permeability also in the thickness direction and the horizontal direction of the porous body 102.
  • the opening of the porous body 102 is, for example, about 0.1 to 1.0 ⁇ m, so that even small dust such as PM2.5 (fine particulate matter) contained in the atmosphere can be prevented from entering the package. Further, it is possible to provide the lid 100 having a further excellent filter function.
  • the lid 100 of the present disclosure has the support 107 between the substrate 101 and the porous body 102, and the space 110 is surrounded by the substrate 101, the porous body 102, and the support 107. ..
  • the lid 100 of the present disclosure has the support 107 between the substrate 101 and the porous body 102, and the space 110 is surrounded by the substrate 101, the porous body 102, and the support 107. ..
  • the lid body 100 includes, for example, a substrate 101 having a thickness of about 0.1 to 0.5 ⁇ m and a porous body 102 having a thickness of about 0.1 to 0.5 ⁇ m, and a substrate 107 and a porous body 102 are provided by a support 107 positioned in a frame shape. Are joined together without interruption. Then, the gas taken in through the plurality of first openings 108a on the first surface 103 side of the substrate 101 is formed between the plurality of second openings 108b on the second surface 104 side and the surface of the porous body 102 on the cavity 112 side. Aeration is provided between the porous body 102 and the porous body 102 in the above case.
  • the lid 100 having a more excellent filter function can be provided.
  • the shape of the support body 107 is positioned as a frame shape in plan perspective, but other shapes such as a circular shape, an elliptical shape, and a rectangular shape may be used depending on the application and shape of the electronic device 200. It may be located in a shape.
  • the lid 100 of the present disclosure has the barrier portion 109 between each opening of the plurality of through holes 108 at the position overlapping the space 110 when seen through in a plan view.
  • the barrier portion 109 that partially covers the porous body 102 does not permeate the water 116, even if the water 116 enters the through hole 108 of the substrate 101, the water 116 is below the through hole 108 in the porous body 102. It's easy to stay in the area. Further, below the substrate 101 where the through holes 108 are not located, the porous body 102 is less likely to be affected by the water 116, so that air permeability is easily ensured.
  • the barrier section 109 has a thickness of about 5 to 20 ⁇ m, and since the upper surface of the barrier section 109 is located higher than the main surface of the porous body 102, the barrier section 109 functions as a dam, The water 116 that has entered the portion located below the through hole 108 is suppressed from spreading beyond the barrier portion 109 to the adjacent portion located below the through hole 108. Therefore, the barrier portion 109 that partially covers the porous body 102 can prevent the water 116 from entering the porous body 102 and can prevent the water 116 from spreading in the plane direction of the porous body 102. Note that when the porous body 102 is located on the opposite side of the package cavity 112 in the substrate 101, as in the example shown in FIG. 7 described later, the barrier portion 109 prevents the water 116 from entering the inside of the package. can do.
  • the barrier section 109 is positioned so as to surround each of the plurality of openings when seen in a plan view.
  • the barrier portion 109 that partially covers the porous body 102 does not permeate the water 116. Therefore, even if the water 116 enters the through holes 108 of the substrate 101, Since the barrier portion 109 is located so as to surround each opening, the water 116 easily stays in the narrow region of the porous body 102 below each of the plurality of through holes 108. Further, since the porous body 102 is less susceptible to the influence of the water 116 below the substrate 101 where the through hole 108 is not located, the air permeability is secured in a wider range of the porous body 102.
  • the barrier section 109 since the upper surface of the barrier section 109 is located higher than the main surface of the porous body 102, the barrier section 109 functions as a dam and is located below the through hole 108 in the porous body 102.
  • the water 116 that has entered the portion is suppressed from spreading beyond the barrier portion 109 to a portion located below the adjacent through hole 108. Therefore, each opening in the plurality of openings and the barrier section 109 positioned so as to surround the plurality of openings suppress the entry of water 116 into the porous body 102, and the water 116 in the plane direction of the porous body 102. Can be more effectively suppressed.
  • the barrier portion 109 prevents the water 116 from entering the inside of the package. Can be suppressed.
  • the barrier section 109 is located on the porous body 102.
  • the barrier portion 109 that partially covers the porous body 102 if the barrier portion 109 that partially covers the porous body 102 is located on the porous body 102, the barrier portion 109 does not permeate the water 116. Even if water 116 enters the through holes 108 of the substrate 101, the water 116 easily stays in the narrow region of the porous body 102 below each of the plurality of through holes 108. Further, below the substrate 101 where the through holes 108 are not located, the porous body 102 is less likely to be affected by the water 116, so that the air permeability is easily ensured in a wider range of the porous body 102.
  • the insufficient strength of the porous body 102 can be more effectively supplemented by the substrate 101 having a high strength, and the barrier section 109 located on the porous body 102 causes the insufficient strength of the porous body 102. It becomes the structure which can supplement.
  • the barrier section 109 functions as a film that suppresses the entry of water 116 into the porous body 102, and for example, various kinds of glass, metal, resin and the like similar to the support body 107 described above can be used.
  • water 116 is formed by the barrier portion 109 located on the porous body 102. It becomes easier to effectively retain the water in the porous body 102, and it is possible to prevent the water 116 from entering the inside of the package.
  • the barrier section 109 is located on the substrate 101.
  • the water 116 that has entered the through-holes 108 of the substrate 101 can be guided to a narrow range of the porous body 102 below the through-holes 108, so that the water 116 is formed in the adjacent through-holes of the porous body 102. It is possible to suppress the spread to the lower portion of 108, reduce the influence of water 116, and ensure air permeability.
  • the barrier portion 109 located on the substrate 101 does not permeate the water 116, even if the water 116 enters the through hole 108 of the substrate 101,
  • the barrier section 109 functions as a path for the water 116, and the water 116 easily enters and stays in the narrow region of the porous body 102 below each of the plurality of through holes 108. Further, below the substrate 101 where the through hole 108 is not located, the porous body 102 is less likely to be affected by the water 116, so that the air permeability is easily ensured in a wide range of the porous body 102.
  • the barrier portion 109 located on the substrate 101 suppresses the entry of water 116 into the porous body 102 in the region below the through hole 108 excluding the porous body 102, and the plane of the porous body 102.
  • the spread of the water 116 in the direction can be effectively suppressed. Note that when the porous body 102 is located on the opposite side of the package cavity 112 in the substrate 101, as in the example shown in FIG. 7 described later, even if water 116 enters the space 110, the substrate 101 remains on the substrate 101. It is possible to prevent water 116 from entering the inside of the package by the barrier portion 109 located at.
  • the barrier section 109 is located on the porous body 102 and the substrate 101.
  • the water 116 that has entered the through-holes 108 of the substrate 101 can be guided to a narrower area of the porous body 102 below the through-holes 108. It is possible to suppress the water 116 from spreading to the lower portion, reduce the influence of the water 116, and ensure the air permeability.
  • the barrier portion 109 located on the porous body 102 and the substrate 101 does not permeate the water 116, the water is tentatively stored in the through hole 108 of the substrate 101. Even when 116 enters, the barrier portion 109 functions as a path for the water 116, and the water 116 easily enters and stays in a narrower region of the porous body 102 below each of the plurality of through holes 108. Further, below the substrate 101 where the through holes 108 are not located, the barrier portion 109 is located on the porous body 102, and the porous body 102 is less susceptible to the influence of the water 116. Breathability is secured in a wider range.
  • the barrier portion 109 located on the substrate 101 suppresses the entry of water 116 into the porous body 102 in the region below the through hole 108 excluding the porous body 102, and the plane of the porous body 102.
  • the spread of the water 116 in the direction can be suppressed more effectively.
  • the barrier portion 109 effectively causes the water 116 to pass through the porous body 102. It becomes easier to retain the water, and even if the water 116 enters the space 110, the barrier portion 109 can prevent the water 116 from entering the inside of the package.
  • the barrier portions 109 located on the porous body 102 and the substrate 101 may be separated in the thickness direction of the lid body 100, and the porous body 102 and the substrate 101 in the thickness direction of the lid body 100. It may be located continuously between and.
  • the lid 100 of the present disclosure has the partition portion 111 so that the barrier portion 109 partitions between the plurality of adjacent openings.
  • the partition part 111 of the barrier part 109 partitions between the plurality of adjacent openings, and the support body 107, the barrier part 109, the support body 107, Further, since the partition portion 111 does not permeate the water 116, even if the water 116 enters the through hole 108 of the substrate 101, the water 116 is located below the through hole 108 and is surrounded by the substrate 101, the support 107 and the partition portion 111. It easily enters and stays in the porous body 102.
  • the porous body 102 which is located below the substrate 101 where the through hole 108 is not located and which is surrounded by the substrate 101, the support body 107, and the partition portion 111, is hardly affected by the water 116, the air permeability is secured. To be done.
  • the thickness of the barrier portion 109 is about 5 to 20 ⁇ m, the upper surface of the barrier portion 109 is located higher than the main surface of the porous body 102, so that the barrier portion 109 functions as a dam and The water 116 that has entered the portion surrounded by the support 107 and the partition portion 111 from the through hole 108 is suppressed from spreading beyond the barrier portion 109 to the portion surrounded by the adjacent partition portion 111. Therefore, the barrier portion 109 that partially covers the porous body 102 suppresses the entry of water 116 into the porous body 102, and the partition portion 111 also limits the spread of the water 116 to the porous body 102. The spread of the water 116 in the plane direction of the porous body 102 can be effectively suppressed.
  • the barrier section 109 when the barrier section 109 is separated from the second surface 104 of the substrate 101 in cross-sectional view, that is, it is located on the second surface 104 of the substrate 101 and the upper surface of the porous body 102. If a space 110 is provided between the barrier section 109 and the barrier section 109, the portion of the porous body 102 surrounded by the support section 107 and the partition section 111 located below the plurality of through holes 108 is covered with water 116. Even if it is broken, the ventilation of the gas in the plane direction of the substrate 101, the support body 107, and the porous body 102 surrounded by the partition 111 located below the substrate 101 in which the through holes 108 are not located is through the space 110.
  • the lid body 100 Since it is possible, it is possible to realize the lid body 100 that is dustproof and waterproof, and that has good air permeability.
  • the porous body 102 When the porous body 102 is located on the opposite side of the package cavity 112 in the substrate 101, as in the example shown in FIG. 7, which will be described later, water 116 is formed by the barrier portion 109 located on the porous body 102. The water can be easily retained in the porous body 102, and the water 116 can be prevented from entering the inside of the package.
  • the barrier section 109 having the partition section 111 may be located on the porous body 102 and may be separated from the substrate 101 in the thickness direction of the lid body 100, or may be located on the substrate 101 and the lid body 100 of the lid body 100. It may be separated from the porous body 102 in the thickness direction, may be located on the porous body 102 and the substrate 101, and may be separated in the thickness direction of the lid 100, and the porous body 102 and the substrate. It may be located continuously between 101 and. Further, in FIG. 5, in the substrate 101, the two regions where the three through holes 108 are located in a plan view are shown sandwiching one region where the through holes 108 are not located, but the present invention is not limited to the above example. Alternatively, another number of through holes 108 may be located, and a region where the plurality of through holes 108 are located and a region where the through holes 108 are not located may be located at another number.
  • the package of the present disclosure includes a base body 201 having a cavity 112, and the lid body 100 according to any one of the above, in which the substrate 101 and the porous body 102 are arranged in the depth direction of the cavity 112 and close the cavity 112. .
  • the lid body 100 With the above configuration, it is possible to provide a package that becomes the electronic device 200 in which the filter function is added by the lid 100 while protecting the electronic component 202 mounted in the cavity 112.
  • the electronic component 202 is surrounded by the base body 201 and the lid body 100 to protect the electronic component 202 from the external environment, and even if the lid body 100 becomes smaller due to the miniaturization of the electronic device 200, the porous body 102 is It is possible to provide a package of the electronic device 200 in which the insufficient strength is compensated by the substrate 101, the environmental performance against temperature and humidity is high, and the reliability of the electronic component 202 is excellent.
  • the base 201 is a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, an aluminum nitride sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, or a mullite sintered body.
  • a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, an aluminum nitride sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, or a mullite sintered body.
  • the material of the base 201 is not limited to the ceramic sintered body, and may be resin.
  • the cavity 112 is located in a region surrounded by the base and the frame, and the wiring conductor 203 on which the electronic component 202 is mounted is located on the bottom surface of the cavity 112 (the upper surface of the base).
  • the wiring conductor 203 is led out to an external connection conductor (not shown) located on the lower surface of the base through an internal wiring (not shown).
  • the lid 100 bonded to the base 201 includes, for example, a substrate 101, a porous body 102, a support 107, and a barrier section 109, and the porous body 102 is supported on the lower surface side (second surface 104 side) of the substrate 101. It is located by the body 107. Then, a part of the porous body 102 is covered with the barrier section 109.
  • the lid body 100 is provided with a dustproof property, a waterproof property, and a filter function that ensures air permeability, and that gas from the external environment can be taken into the cavity 112.
  • the porous body 102 is located inside the package.
  • the electronic component 202 is surrounded by the package including the base body 201 and the lid body 100, the electronic component 202 is protected from the external environment, and even if the lid body 100 becomes smaller due to the downsizing of the electronic device 200, the substrate 101 can be made smaller.
  • the lid body 100 bonded to the base body 201 includes a substrate 101, a porous body 102, a support body 107, and a barrier portion 109, for example, as shown in a sectional perspective view in FIG. 6, and includes a lower surface side (second surface 104) of the substrate 101.
  • the porous body 102 is located on the side) by the support 107. Therefore, the porous body 102 is isolated from the external environment by the substrate 101. Then, a part of the porous body 102 is covered with the barrier section 109.
  • the lid 100 is provided with a dustproof property, a waterproof property, and a filter function that ensures air permeability, and gas from the external environment is added. It is possible to provide a package that can be taken into the cavity 112.
  • the porous body 102 is located on the opposite side of the cavity 112 in the substrate 101.
  • the lid 100 further adds a more effective filter function while protecting the electronic component 202 mounted in the cavity 112, and thus it is possible to provide a package that becomes the electronic device 200.
  • the electronic component 202 is surrounded by the package including the base body 201 and the lid 100 to protect the electronic component 202 from the external environment, and even if the lid 100 becomes smaller due to the downsizing of the electronic device 200, the electronic component 202 is protected from the external environment. Since the porous body 102 is located on the exposed side, it is possible to suppress dust from entering the inside of the package at the uppermost surface of the lid 100, and thus the dustproof property is excellent.
  • the above package is shown in FIG.
  • the lid body 100 bonded to the base body 201 includes a substrate 101, a porous body 102, a support body 107, and a barrier portion 109, for example, as shown in cross-sectional perspective view in FIG. 7, and includes an upper surface side (second surface 104) of the substrate 101.
  • the porous body 102 is bonded to the side) by the support 107.
  • the porous body 102 further provides the lid body 100 with more effective dust-proof property, and the filter function of ensuring the air permeability is added, and the gas from the external environment can be taken into the cavity 112. Can provide package.
  • the joint portion 113 to be joined to the base body 201 is located along the outer edge of the substrate 101 on the first surface 103 side, the strength of the porous body 102 will be insufficient and the strength will be high.
  • a structure that can be supplemented by the substrate 101 included therein is provided.
  • the electronic device 200 of the present disclosure includes the electronic component 202 in the cavity 112 in the package described in any one of the above. With the above configuration, it is possible to provide the electronic device 200 in which the filter function is added by the lid 100, the environmental performance against temperature and humidity is high, and the reliability of the electronic component 202 is excellent. That is, even if the lid body 100 becomes smaller due to the downsizing of the electronic device 200, the strength shortage of the porous body 102 can be compensated for by the substrate 101, the bonding reliability is excellent, the environment resistance is high, and the filter function is provided. It is possible to provide the electronic device 200 to which the lid 100 is joined. 6 and 7 show an example of implementation of the electronic device 200.
  • the electronic components 202 mounted on the base body 201 include, for example, a gas sensor element, an atmospheric pressure sensor element, a microphone element, and the like.
  • a gas sensor element for example, a gas sensor element, an atmospheric pressure sensor element, a microphone element, and the like.
  • Various information about the external environment is acquired by the various sensor elements described above, and the user can obtain various information about the environment.
  • the sensor device described above is used as a gas sensor, a barometric pressure sensor, a microphone, and the like.
  • the electronic device 200 shown in FIG. 6 and FIG. 7 is a gas sensor
  • a plurality of the plurality of gas sensors positioned from the first surface 103 to the second surface 104 of the substrate 101 included in the lid body 100 installed on the upper surface of the base body 201 are provided.
  • the gas to be sensed is circulated from the through hole 108 to the gas sensor element (electronic component 202) via the porous body 102, and it is possible to sense what kind of gas component is contained in the environment.
  • a water repellent film (not shown) may be located on the first surface 103 of the substrate 101 of the lid body 100 in order to prevent the water 116 from entering the inside of the package.
  • a barrier section 109 and a partition section 111 may be located between the substrate 101 and the porous body 102.
  • the lid 100 is bonded to the upper surface of the base body 201 on which the electronic component 202 is mounted by a bonding material 117 made of resin, for example.
  • the bonding material 117 is made of, for example, an epoxy resin, a polyimide resin, or the like.
  • the bonding material 117 is located along the outer edge of the second surface 104 of the substrate 101 of the lid 100 and is bonded to the upper surface of the base body 201. Specifically, after the bonding material 117 is applied in a frame shape on the upper surface of the base body 201, the second surface 104 of the substrate 101 of the lid body 100 faces the bonding material 117 applied to the base body 201. It is positioned using an array jig or the like.
  • the position of the lid body 100 is determined on the upper side of the base body 201 to which the joining material 117 is applied, and the joining material 117 is provided between the upper surface of the base body 201 and the second surface 104 of the substrate 101 of the lid body 100. Is located. After the above, the bonding material 117 is heated and hardened, and the lid 100 is bonded to the upper surface of the base 201.
  • the porous body 102 is smaller than the substrate 101. Therefore, when the lid body 100 is positioned on the upper surface of the base body 201 to which the bonding material 117 is applied, the porous body 102 is smaller than the opening of the base body 201, so that the lid body 100 has a porous structure inside the opening of the base body 201. By inserting the body 102, it becomes easy to position the lid 100 on the base body 201. Then, the package 201 and the lid 100 are joined by the joining material 117. If the temperature of the heat treatment when joining the base 201 and the lid 100 with the joining material 117 is lower than the temperature of the heat treatment when joining the substrate 101 of the lid 100 and the porous body 102 with the support 107. The support 107 is not softened again and the bond between the substrate 101 and the porous body 102 is not destroyed.
  • the substrate 101 is located on the upper side (side exposed to the external environment), the porous body 102 is located on the lower side (base 201 side), and the bonding portion 113 on the second surface 104 side of the substrate 101 is located.
  • An example in which the lid 100 is joined to the base 201 is shown.
  • the porous body 102 is on the upper side (side exposed to the external environment) and the substrate 101 is on the lower side (base 201 side). It is also possible to adopt a configuration in which the lid 100 in which is positioned is joined to the base 201.
  • the joint portion 113 to be joined to the base body 201 is located along the outer edge of the substrate 101, the insufficient strength of the porous body 102 can be compensated for by the substrate 101 having high strength, and the porous body 102 is porous.
  • the body 102 side as the external environment side, it is possible to realize the electronic device 200 having a filter function with more excellent dust resistance.
  • a water-repellent film (not shown) may be provided on the main surface of the porous body 102 of the lid 100 in order to prevent the water 116 from entering the inside of the package.
  • the size of the base 201 on which the sensor element is mounted has been reduced, and a filter that is installed on the base 201 and has a small size and a low profile has been realized.
  • the lid 100 having a function it is possible to realize the electronic device 200 which is smaller and has a lower height and which can be surface-mounted.
  • the electronic module 300 of the present disclosure includes the module substrate 301 and the electronic device 200 described above connected to the module substrate 301. With the above configuration, it is possible to provide the electronic module 300 having excellent operation stability by using the electronic device 200 in which the reliability of the electronic component 202 having the filter function of the lid 100 is improved. That is, even if the lid body 100 becomes smaller due to the downsizing of the electronic device 200, the strength shortage of the porous body 102 can be compensated for by the substrate 101, the bonding reliability is excellent, the environment resistance is high, and the filter function is provided.
  • the electronic device 200 to which the lid 100 is joined can provide the electronic module 300 in which the electronic component 202 has excellent operational stability. 6 and 7 show an example of implementation of the electronic module 300.
  • the electronic module 300 is mounted on a mobile terminal such as a smart phone or a mobile phone.
  • the electronic component 202 mounted on the base body 201 is, for example, a microphone element (not shown) made of silicon, the first surface 103 to the second surface 103 of the substrate 101 included in the lid body 100 installed on the outer surface of the base body 201.
  • a user's voice or the like enters the cavity 112 of the package from the plurality of through holes 108 located over the surface 104 through the porous body 102, and the acoustic signal is applied to the vibrating film of the microphone element.
  • the vibrating membrane vibrates due to the acoustic signal, the capacitance of the vibrating membrane changes, and the microphone element detects the acoustic signal. Then, the change in the electrostatic capacitance of the vibrating film of the microphone element, that is, the acoustic signal detected by the microphone element is converted into an electric signal.
  • the obtained electric signal is transmitted from the external connection conductor located on the lower surface of the base body 201 to the module substrate 301 via the brazing material 303 and the connection pad 302.
  • the external environment when using a mobile terminal is becoming severer year by year, considering that it is used outdoors or in sports, and stable operation is required even in environments such as sand, dust, rain, and snow. ..
  • a filter function is added by the lid body 100, which is excellent in dustproofness and waterproofness against dust, moisture, etc. from the external environment, has high environmental performance, and is highly reliable in the electronic component 202. It is possible to realize an excellent electronic device such as a mobile terminal.
  • the lid 100, the base body 201, the package, the electronic device 200, the electronic module 300, and the like of the present disclosure are not limited to the examples of the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure. You can make any changes.
  • the shape of the lid body 100 in a plan view is rectangular, but it may be square, circular, elliptical, or the like depending on the shape of the base body 201 used.
  • the electronic components housed in the package may be electronic components other than the sensor element, or a plurality of electronic components may be housed at the same time. Further, chamfered portions such as notches may be located at the four corners of the lid body 100 in a plan view.
  • the through hole 108 located on the substrate 101 of the lid 100 is not limited to a circular shape in plan view, and may have another shape such as a polygonal shape or an elliptical shape, and the through hole 108 having a different size and shape may be used. It may be a combined configuration.

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Abstract

蓋体は、第１面および第１面の反対に位置する第２面を有するとともに、第１面から第２面にわたる複数の貫通孔を有する基板と、平面透視で複数の貫通孔の少なくとも１つに重なる位置に、基板に対向して位置する多孔質体と、を有する。

Description

蓋体、パッケージ、電子装置および電子モジュール
　本開示は、フィルター機能を備えた蓋体、パッケージ、電子装置および電子モジュールに関するものである。
　従来、センサー素子がパッケージに搭載されてなる電子装置においては、センサー素子により外部環境の様々な情報が取得され、ユーザーが上記の環境についての様々な情報を得ることができる。上記の電子装置として、ガスセンサー等が挙げられる（特開2006-337187号公報参照。）。
　本開示の蓋体は、第１面および該第１面の反対に位置する第２面を有するとともに、前記第１面から前記第２面にわたる複数の貫通孔を有する基板と、平面透視で前記複数の貫通孔の少なくとも１つに重なる位置に、前記基板に対向して位置する多孔質体と、を有する。
　本開示のパッケージは、キャビティを有する基体と、該キャビティの深さ方向に前記基板および前記多孔質体が並び、前記キャビティを塞ぐ、上記に記載の蓋体と、を有する。
　本開示の電子装置は、上記に記載のパッケージにおける前記キャビティに電子部品を備える。
　本開示の電子モジュールは、モジュール用基板と、該モジュール基板に接続された上記に記載の電子装置とを有する。
（ａ）は本開示の蓋体を上側から見た平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ１－Ｘ１線における断面図である。 （ａ）は本開示の蓋体の変形例を示す上側から見た平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ２－Ｘ２線における断面図である。 （ａ）は本開示の蓋体の変形例を示す上側から見た平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ３－Ｘ３線における断面図である。 （ａ）は本開示の蓋体の変形例を示す上側から見た平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ４－Ｘ４線における断面図である。 （ａ）は本開示の蓋体の変形例を示す上側から見た平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ５－Ｘ５線における断面図である。 本開示の蓋体、パッケージ、電子装置、モジュール基板を示す断面図である。 本開示の蓋体、パッケージ、電子装置、モジュール基板の変形例を示す断面図である。
　本開示の蓋体、パッケージ、電子装置、および電子モジュール等について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、図１～図７において同一箇所には同じ符号を付している。蓋体100は、基板101、多孔質体102、支持体107を含んでいる。基板101は、例えば酸化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック焼結体から構成されている。そして、基板101の厚み方向において、第１面103と第２面104を貫通するように、複数の貫通孔108が位置している。
　基板101を製作するには、材質が酸化アルミニウム質焼結体であれば、まず、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機溶剤、およびバインダーを添加してシート状に成形し、セラミックグリーンシートを作製する。次に、個片の基板101となる基板領域の中央部に打ち抜き加工を施して、複数の基板領域のそれぞれに、複数の貫通孔が位置したセラミックグリーンシートを成形した後、基板領域間に格子状の分割溝を位置させてからセラミックグリーンシートを焼成すれば、複数の基板領域のそれぞれに、複数の貫通孔が位置した基板101が配列された母基板（図示せず）を製作できる。そして、上記の母基板の分割溝に沿って応力を加え、母基板を分割することにより、複数の基板101を製作できる。なお、基板101の製作方法は上記に限定されず、焼成後の母基板にレーザーにより分割溝が位置した母基板を分割したり、スライシング加工により基板101を個片としてもよい。さらに、セラミック粉体を造粒してプレス加工により個々の基板101を製作してもよい。
　また、多孔質体102は、酸化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック焼結体から構成されている。多孔質体102は多孔質構造となっており、多孔質体102の厚み方向、および水平方向において、通気性を有する。つまり、スポンジと同様に、厚み方向だけでなく、水平方向にも通気性を有する。
　多孔質体102を製作するには、材質が酸化アルミニウム質焼結体であれば、例えば、酸化アルミニウム粉体を造粒した顆粒に新たにバインダーを添加し、成形して得られた成形体を焼成して焼結体とすることにより、多孔質体102を製作できる。なお、多孔質体102の製作方法は上記に限定されない。例えば、適度な粒度分布を有する酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機溶剤、およびバインダーを過剰に添加して、生密度が低いセラミックグリーンシートを作製しておき、上記のセラミックグリーンシートを焼成して磁器密度が低く、多孔質なセラミック焼結体を得る等、必要とする多孔質構造および多孔質構造の開口を得るために、他の製法を用いてもよい。
　支持体107は、基板101に多孔質体102を位置させる接合材として機能するものであり、例えば鉛ケイ酸塩ガラス（ＰｂＯ－ＳｉＯ2系，ＰｂＯ－Ｂ2Ｏ3－ＳｉＯ2系等），ホウ酸塩ガラス（Ｂ2Ｏ3系,Ｌｉ2Ｏ－Ｂ2Ｏ3系,Ｎａ2Ｏ－Ｂ2Ｏ3系等）,リン酸塩ガラス（Ｎａ2Ｏ－Ｐ2Ｏ5系,Ｂ2Ｏ3－Ｐ2Ｏ5系等）やリン酸スズ亜鉛ガラス（Ｐ2Ｏ5－ＳｎＯ－ＺｎＯ系）等が挙げられる。地球環境を考慮すると、鉛フリーガラスであるホウ酸塩ガラス，リン酸塩ガラス，リン酸スズ亜鉛ガラス等でもよい。鉛ケイ酸塩ガラスであれば、焼成温度が３５０～４５０℃程度であり、比較的低温で接合が可能となり、パッケージに収容される電子部品202への熱の影響を低減できる。上記の支持体107には、フィラー成分が含まれている。フィラー成分は、例えば接合する絶縁基板と同じセラミック材料を用いることができる。従って、支持体107の線膨張係数を基板101に合わせることが可能となる。なお、支持体107はガラスに限定されず、半田等の金属ろう材、樹脂等を用いてもよい。
　本開示の蓋体100は、第１面103および第１面103の反対に位置する第２面104を有するとともに、第１面103から第２面104にわたる複数の貫通孔108を有する基板101と、平面透視で複数の貫通孔108の少なくとも１つに重なる位置に、基板101に対向して位置する多孔質体102と、を有する。
　上記の構成により、電子装置200の小型化により蓋体100が小さくなっても、多孔質体102の強度不足を基板101で補うことができ、信頼性に優れ、塵、多湿等に対して耐環境性が高く、良好なフィルター機能を有する蓋体100を提供できる。つまり、多孔質構造からなる多孔質体102のみを蓋体100として用いた場合では強度不足の可能性があるが、多孔質体102の強度不足を、大きい強度を有する基板101で補うことができ、接合後の信頼性に優れ、塵、多湿等に対して耐環境性が高く、良好なフィルター機能を有する蓋体100を提供できる。上記の蓋体100の一例を図１（ａ）、（ｂ）に示す。
　基板101の第１面103と第２面104を貫いて、複数の貫通孔108が位置している。図１（ａ）では、平面視において、３行３列の計９個の貫通孔108が基板101の中央部に位置している。そして、基板101は多孔質体102よりも大きく、多孔質体102の外縁に沿って、枠状に位置した支持体107により、基板101の第２面104側に多孔質体102が支持されて位置している。なお、基板101の複数の貫通孔108は、図１（ｂ）に示すように、平面視で支持体107の内側に位置しており、基板101の第１面103側の複数の第１開口108ａから多孔質体102の下面にかけて、通気性を有する蓋体100が構成されている。
　基板101は、例えば酸化アルミニウム質焼結体であれば、多孔質体102を酸化アルミニウム質焼結体で構成し、基板101と多孔質体102を接合する支持体107は、酸化アルミニウム質焼結体と同様の線膨張係数を有するものを用いることができる。従って、電子装置200が使用される外部環境において、温度変化により基板101および多孔質体102に作用する応力を緩和でき、基板101から多孔質体102が剥離する等の不具合が生じ難い。また、基板101、多孔質体102、支持体107は無機物であり、熱や紫外線等の外部環境の影響を受け難く、耐環境性に優れる。
　また、本開示の蓋体100は、多孔質体102が、基板101における多孔質体102が位置する側の複数の開口を覆っている。上記の構成により、基板101の第１面103から第２面104にかけて位置した複数の開口を有する複数の貫通孔108と、多孔質体102とを介して、厚み方向における通気性を向上できる。つまり、基板101に位置する複数の貫通孔108により、より多くの外部環境からのガスを取り込むことが可能になるとともに、多孔質体102においても、厚み方向だけでなく、水平方向にも通気性を有する多孔質体102により、外部環境のガスをキャビティ112に取り込むことが可能となる。
　蓋体100は、例えば厚みが0.1～0.5μｍ程度の基板101と、厚みが0.1～0.5μｍ程度の多孔質体102を含み、枠状に位置する支持体107により、基板101と多孔質体102が接合されている。そして、基板101の第１面103側の複数の第１開口108ａから、多孔質体102のキャビティ112側の面との間で、通気性を有する構成となっている。よって、優れたフィルター機能を有する蓋体100を提供できる。
　また、本開示の蓋体100は、平面透視で重なった複数の貫通孔108の少なくとも１つと多孔質体102との間に空間110を有する。上記の構成により、基板101の第１面103側で防塵性、防水性を確保しながら、基板101の複数の貫通孔108から取り込んだガスを空間110ならびに多孔質体102に透過させることができ、外部環境から取り込んだガスが不均一な濃度であっても、均等に近い濃度で多孔質体102を介してガスをキャビティ112に取り込むことが可能となる。つまり、外部環境から取り込んだガスが空間110で適度に滞留するとともに、多孔質体102を通過する際に、不均一な濃度のガスが混ざり合うことにより、ガスの濃度が均等に近い状態でキャビティ112に取り込まれるため、ガスの検出感度を向上できる。
　基板101に位置する複数の開口（貫通孔108）は、例えばφ80μｍ～150μｍ程度の大きさで構成すればよい。上記の構成により、比較的大きい塵、水滴等がパッケージの内部に入るのを抑制できる。図１（ａ）では、貫通孔108の形状が平面視で円状であり、縦３個×横３個で位置した複数の貫通孔108を示したが、上記の開示例に限定されず、他の貫通孔108の形状、他の数で位置した蓋体100としてもよい。さらに、多孔質体102は多孔質構造となっており、多孔質体102の厚み方向、および水平方向にも通気性を有する。多孔質体102の開口は、例えば0.1～1.0μｍ程度で構成されており、大気中に含まれるＰＭ２．５（微小粒子状物質）等の小さな塵においてもパッケージの内部に入るのを抑制できるため、さらに優れたフィルター機能を有する蓋体100を提供できる。
　また、本開示の蓋体100は、基板101と多孔質体102との間に支持体107を有しており、空間110は、基板101および多孔質体102および支持体107によって囲まれている。上記の構成により、基板101の第１面103から第２面104にかけて位置した複数の開口を有する複数の貫通孔108と、多孔質体102とを介して、厚み方向における通気性を向上できる。つまり、図１（ａ）、（ｂ）で示したように、基板101に位置する複数の貫通孔108により、より多くの外部環境からのガスを取り込むことが可能になるとともに、多孔質体102においても、厚み方向だけでなく、水平方向にも通気性を有する多孔質体102により、外部環境のガスをキャビティ112に取り込むことが可能となる。
　蓋体100は、例えば厚みが0.1～0.5μｍ程度の基板101と、厚みが0.1～0.5μｍ程度の多孔質体102を含み、枠状に位置する支持体107により、基板101と多孔質体102が途切れることなく接合されている。そして、基板101の第１面103側の複数の第１開口108ａから取り込まれたガスは、第２面104側の複数の第２開口108ｂと、多孔質体102のキャビティ112側の面との間で通気し、上記の際に多孔質体102を透過する構成となる。つまり、基板101（貫通孔108を除く）、支持体107は通気性がなく、空間110が基板101、多孔質体102および支持体107によって囲まれた構成であるから、基板101の第１面103側から入り込んだガスは、多孔質体102を透過してキャビティ112に取り込まれる。よって、より優れたフィルター機能を有する蓋体100を提供できる。なお、図１（ａ）では、平面透視において、支持体107の形状を枠状として位置させたが、電子装置200の用途、形状に応じて、円状、楕円状、矩形状等、他の形状で位置させてもよい。
　また、本開示の蓋体100は、平面透視で空間110に重なる位置の複数の貫通孔108における各開口の間にバリア部109を有する。上記の構成により、仮に基板101の貫通孔108に水116が入っても、多孔質体102における、貫通孔108の下方の部分から、隣接する貫通孔108の下方の部分に水116が広がるのを抑制し、水116がパッケージの内部に入るのをより抑制して通気性を確保できる。
　つまり、多孔質体102を部分的に覆うバリア部109は水116を透過しないため、仮に基板101の貫通孔108に水116が入っても、水116は多孔質体102における貫通孔108の下方の部分に入り留まり易い。さらに、貫通孔108が位置しない基板101の下方においては、多孔質体102が水116の影響を受け難いことから、通気性が確保され易い。
　バリア部109は５～20μｍ程度の厚みであり、バリア部109の上面が多孔質体102の主面よりも高く位置しているため、バリア部109がダムとして機能し、多孔質体102において、貫通孔108の下方に位置する部分に入った水116は、バリア部109を越えて隣接する貫通孔108の下方に位置する部分に広がることが抑制される。よって、多孔質体102を部分的に覆うバリア部109は、多孔質体102に水116が入るのを抑制し、多孔質体102の平面方向への水116の広がりを抑制することができる。なお、後述する図７に示す例のように、多孔質体102が基板101におけるパッケージのキャビティ112の反対側に位置する場合においては、バリア部109によって水116がパッケージの内部に入るのを抑制することができる。
　また、本開示の蓋体100は、平面透視において、バリア部109は複数の開口における各開口を取り囲むように位置している。上記の構成により、仮に基板101の貫通孔108に水116が入っても、多孔質体102において、貫通孔108の下方の部分から、隣接する貫通孔108の下方の部分に水116が広がるのをより抑制し、水116がパッケージの内部に入るのをより抑制して通気性を確保できる。
　つまり、図２（ａ）、（ｂ）で示すように、多孔質体102を部分的に覆うバリア部109は水116を透過しないため、基板101の貫通孔108に水116が入っても、バリア部109が各開口を取り囲むように位置していることから、水116は複数の貫通孔108の個々の下方の多孔質体102の狭い領域に入り留まり易い。さらに、貫通孔108が位置しない基板101の下方においては、多孔質体102が水116の影響を受け難いことから、多孔質体102のより広い範囲で通気性が確保される。
　バリア部109は、バリア部109の上面が多孔質体102の主面よりも高く位置しているため、バリア部109がダムとして機能し、多孔質体102において、貫通孔108の下方に位置する部分に入った水116は、バリア部109を越えて隣接する貫通孔108の下方に位置する部分に広がることが抑制される。よって、複数の開口における各開口および複数の開口を取り囲むように位置しているバリア部109は、多孔質体102に水116が入るのを抑制し、多孔質体102の平面方向への水116の広がりをより効果的に抑制することができる。なお、後述する図７に示す例のように、多孔質体102が基板101におけるパッケージのキャビティ112の反対側に位置する場合においては、バリア部109によって水116がパッケージの内部に入るのをより抑制することができる。
　また、本開示の蓋体100は、バリア部109が、多孔質体102上に位置している。上記の構成により、仮に基板101の貫通孔108に水116が入っても、貫通孔108の下方の多孔質体102から、隣接する貫通孔108の下方の多孔質体102に水116が広がるのを抑制し、多孔質体102としての強度を向上できる。つまり、電子装置200の小型化により蓋体100が小さくなっても、多孔質体102の強度不足をバリア部109で補うことができるため、防水性を備え、信頼性に優れ、耐環境性が高く、フィルター機能を有する蓋体100を提供できる。
　図２（ａ）、（ｂ）で示すように、多孔質体102を部分的に覆うバリア部109が、多孔質体102上に位置していれば、バリア部109は水116を透過しないため、基板101の貫通孔108に水116が入っても、水116は複数の貫通孔108の個々の下方の多孔質体102の狭い領域に入り留まり易い。さらに、貫通孔108が位置しない基板101の下方においては、多孔質体102が水116の影響を受け難いことから、多孔質体102のより広い範囲で通気性が確保され易い。
　さらに、多孔質体102の強度不足を、大きい強度を有する基板101でより効果的に補うことができるとともに、多孔質体102上に位置しているバリア部109により、多孔質体102の強度不足を補うことができる構成となる。バリア部109は、多孔質体102に水116が入るのを抑制する膜として機能するものであり、例えば上記に示す支持体107と同様の各種ガラス、金属、樹脂等を用いることができる。なお、後述する図７に示す例のように、多孔質体102が基板101におけるパッケージのキャビティ112の反対側に位置する場合においては、多孔質体102上に位置したバリア部109によって、水116を多孔質体102に効果的に留め易くなり、水116がパッケージの内部に入るのを抑制することができる。
　また、本開示の蓋体100は、バリア部109が、基板101上に位置している。上記の構成により、基板101の貫通孔108に入った水116を、貫通孔108の下方の多孔質体102の狭い範囲に導くことができるため、水116が多孔質体102における隣接する貫通孔108の下方の部分に広がることが抑制され、水116の影響を低減して通気性を確保できる。
　つまり、図３（ａ）、（ｂ）で示すように、基板101上に位置しているバリア部109は水116を透過しないため、仮に基板101の貫通孔108に水116が入っても、バリア部109が水116の経路として機能し、複数の貫通孔108の個々の下方の多孔質体102の狭い領域に水116が入り、留まり易い。さらに、貫通孔108が位置しない基板101の下方においては、多孔質体102が水116の影響を受け難いことから、多孔質体102の広い範囲で通気性が確保され易い。よって、基板101上に位置しているバリア部109は、貫通孔108の下方の多孔質体102を除く領域において、多孔質体102に水116が入るのを抑制し、多孔質体102の平面方向への水116の広がりを効果的に抑制することができる。なお、後述する図７に示す例のように、多孔質体102が基板101におけるパッケージのキャビティ112の反対側に位置する場合においては、仮に水116が空間110に入ったとしても、基板101上に位置したバリア部109によって水116がパッケージの内部に入るのを抑制することができる。
　また、本開示の蓋体100は、バリア部109が、多孔質体102上および基板101上に位置している。上記の構成により、基板101の貫通孔108に入った水116を、貫通孔108の下方の多孔質体102のより狭い範囲に導くことができるため、多孔質体102における隣接する貫通孔108の下方の部分に水116が広がるのを抑制し、水116の影響を低減して通気性を確保できる。
　つまり、図４（ａ）、（ｂ）で示すように、多孔質体102上および基板101上に位置しているバリア部109は水116を透過しないため、仮に基板101の貫通孔108に水116が入っても、バリア部109が水116の経路として機能し、水116は複数の貫通孔108の個々の下方の多孔質体102のより狭い領域に入り、留まり易い。さらに、貫通孔108が位置しない基板101の下方においては、多孔質体102上にバリア部109が位置しており、多孔質体102が水116の影響を受け難いことから、多孔質体102のより広い範囲で通気性が確保される。よって、基板101上に位置しているバリア部109は、貫通孔108の下方の多孔質体102を除く領域において、多孔質体102に水116が入るのを抑制し、多孔質体102の平面方向への水116の広がりを、より効果的に抑制することができる。なお、後述する図７に示す例のように、多孔質体102が基板101におけるパッケージのキャビティ112の反対側に位置する場合においては、バリア部109によって水116を多孔質体102に効果的に留め易くなり、また仮に水116が空間110に入ったとしても、バリア部109によって水116がパッケージの内部に入るのを抑制することができる。
　なお、多孔質体102上および基板101上に位置しているバリア部109は、蓋体100の厚み方向において離れていてもよく、また、蓋体100の厚み方向における多孔質体102と基板101との間に、連続して位置していてもよい。
　また、本開示の蓋体100は、バリア部109が、隣り合う各複数の開口の間を仕切るように仕切り部111を有する。上記の構成により、基板101の貫通孔108に水116が入っても、入った水116が仕切り部111を越えて広がることが抑制されるため、基板101の第１面103側の第１開口108ａから多孔質体102の下面（キャビティ112側）にかけて、通気性を確保できる。つまり、図５（ａ）、（ｂ）で示すように、バリア部109の仕切り部111が、隣り合う各複数の開口の間を仕切っており、支持体107、バリア部109、支持体107、および仕切り部111は水116を透過しないため、基板101の貫通孔108に水116が入っても、水116は貫通孔108の下方に位置し、基板101と支持体107と仕切り部111で囲まれた多孔質体102に入り、留まり易い。さらに、貫通孔108が位置しない基板101の下方に位置する、基板101と支持体107と仕切り部111で囲まれた多孔質体102は、水116の影響を受け難いことから、通気性が確保される。
　バリア部109が５～20μｍ程度の厚みであれば、バリア部109の上面が多孔質体102の主面よりも高く位置しているため、バリア部109がダムとして機能し、多孔質体102において、貫通孔108から支持体107と仕切り部111で囲まれた部分に入った水116が、バリア部109を越えて隣接する仕切り部111で囲まれた部分に広がることが抑制される。よって、多孔質体102を部分的に覆うバリア部109は、多孔質体102に水116が入るのを抑制し、仕切り部111によっても多孔質体102への水116の広がりが制限されるため、多孔質体102の平面方向への水116の広がりを効果的に抑制することができる。
　図５（ｂ）に示すように、断面視においてバリア部109が基板101の第２面104から離間していれば、つまり、基板101の第２面104と、多孔質体102の上面に位置するバリア部109との間に空間110が設けられていれば、多孔質体102において、複数の貫通孔108の下方に位置する支持体107と仕切り部111で囲まれた部分が水116で覆われても、貫通孔108が位置しない基板101の下方に位置する、基板101と支持体107と仕切り部111で囲まれた多孔質体102とのガスの平面方向における通気が、空間110を介して可能となるため、防塵性、防水性を備え、さらに良好に通気性が確保された蓋体100を実現できる。なお、後述する図７に示す例のように、多孔質体102が基板101におけるパッケージのキャビティ112の反対側に位置する場合においては、多孔質体102上に位置したバリア部109によって、水116を多孔質体102に留め易くなり、水116がパッケージの内部に入るのを抑制することができる。
　なお、仕切り部111を有するバリア部109は、多孔質体102上に位置し、蓋体100の厚み方向において基板101から離れていてもよく、また、基板101上に位置し、蓋体100の厚み方向において多孔質体102から離れていてもよく、また、多孔質体102上および基板101上に位置し、蓋体100の厚み方向において離れていてもよく、また、多孔質体102と基板101との間に、連続して位置していてもよい。さらに、図５では、基板101において、平面透視で３つの貫通孔108が位置する２つの領域が、貫通孔108が位置しない１つの領域を挟んだ構成を示したが、上記の例に限定されず、他の数の貫通孔108が位置していてもよく、また複数の貫通孔108が位置する領域、貫通孔108が位置しない領域が、他の数で位置した構成としてもよい。
　本開示のパッケージは、キャビティ112を有する基体201と、キャビティ112の深さ方向に基板101および多孔質体102が並び、キャビティ112を塞ぐ、上記のいずれかに記載の蓋体100と、を有する。上記の構成により、キャビティ112に搭載された電子部品202を保護しながら、蓋体100によりフィルター機能が付加された、電子装置200となるパッケージを提供できる。つまり、電子部品202が基体201と蓋体100で囲まれて、外部環境から電子部品202が保護されるとともに、電子装置200の小型化により蓋体100が小さくなっても、多孔質体102の強度不足が基板101で補われ、温湿度への環境性能が高く、電子部品202の信頼性に優れた電子装置200となるパッケージを提供できる。
　基体201は、例えば酸化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック焼結体から構成される、基部および枠部と、配線導体203と、外部接続導体（図示せず）を含み、枠部の上面は蓋体100が接合される接合部として機能する。
　基体201の材質はセラミック焼結体に限定されず、樹脂でもよい。また、基部、枠部で囲まれた領域にキャビティ112が位置しており、キャビティ112の底面（基部の上面）に電子部品202が搭載される配線導体203が位置している。配線導体203は、図示しない内部配線を介して、基部の下面に位置する外部接続導体（図示せず）に導出される。
　基体201に接合される蓋体100は、例えば、基板101、多孔質体102、支持体107、バリア部109を含み、基板101の下面側（第２面104側）に多孔質体102が支持体107により位置している。そして、多孔質体102の一部がバリア部109で覆われた構成となっている。上記の構成により、蓋体100に防塵性、防水性を備え、通気性が確保されたフィルター機能が付加され、外部環境からのガスをキャビティ112内に取り込むことが可能なパッケージを提供できる。
　また、本開示のパッケージは、多孔質体102が、パッケージの内部に位置する。上記の構成により、キャビティ112に搭載された電子部品202を保護しながら、蓋体100により、より効果的なフィルター機能が付加された電子装置200となるパッケージを提供できる。つまり、電子部品202が基体201と蓋体100とを含むパッケージで囲まれて、外部環境から電子部品202が保護され、電子装置200の小型化により蓋体100が小さくなっても、基板101により多孔質体102が外部環境から隔離されるとともに、多孔質体102の強度不足が基板101で補われ、温湿度への環境性能がさらに高く、電子部品202の信頼性に優れた電子装置200となるパッケージを提供できる。上記のパッケージを、図６に示す。
　基体201に接合される蓋体100は、例えば図６に断面透視で示すように、基板101、多孔質体102、支持体107、バリア部109を含み、基板101の下面側（第２面104側）に多孔質体102が支持体107により位置している。よって、基板101により多孔質体102が外部環境から隔離される構成となっている。そして、多孔質体102の一部がバリア部109で覆われた構成となっている。上記の構成により、多孔質体102の割れ、欠け等が抑制されるとともに、蓋体100に防塵性、防水性を備え、通気性が確保されたフィルター機能が付加され、外部環境からのガスをキャビティ112内に取り込むことが可能なパッケージを提供できる。
　また、本開示のパッケージは、多孔質体102が、基板101におけるキャビティ112の反対側に位置する。上記の構成により、キャビティ112に搭載された電子部品202を保護しながら、蓋体100により、さらに効果的なフィルター機能が付加され、電子装置200となるパッケージを提供できる。つまり、電子部品202が基体201と蓋体100とを含むパッケージで囲まれて、外部環境から電子部品202が保護され、電子装置200の小型化により蓋体100が小さくなっても、外部環境にさらされる側に多孔質体102が位置することにより、蓋体100の最上面で塵がパッケージの内部に入るのを抑制できるため、防塵性に優れる。上記のパッケージを、図７に示す。
　基体201に接合される蓋体100は、例えば図７に断面透視で示すように、基板101、多孔質体102、支持体107、バリア部109を含み、基板101の上面側（第２面104側）に多孔質体102が支持体107により接合されている。上記の構成により、多孔質体102により蓋体100にさらに効果的な防塵性を備え、通気性が確保されたフィルター機能が付加され、外部環境からのガスをキャビティ112内に取り込むことが可能なパッケージを提供できる。
　なお、図７に示すように、基体201に接合される接合部113が基板101の第１面103側の外縁に沿って位置していれば、多孔質体102の強度不足を、大きい強度を有する基板101で補うことができる構成となる。
　本開示の電子装置200は、上記のいずれかに記載のパッケージにおけるキャビティ112に電子部品202を備える。上記の構成により、蓋体100によりフィルター機能が付加され、温湿度への環境性能が高く、電子部品202の信頼性に優れた電子装置200を提供できる。つまり、電子装置200の小型化により蓋体100が小さくなっても、多孔質体102の強度不足を基板101で補うことができ、接合信頼性に優れ、耐環境性が高く、フィルター機能を有する蓋体100が接合された電子装置200を提供できる。図６、図７に、電子装置200の実施の一例を示す。
　基体201に搭載される電子部品202は、例えばガスセンサー素子、気圧センサー素子、マイクロフォン素子等が挙げられる。上記の各種センサー素子により外部環境の様々な情報が取得され、ユーザーが上記の環境についての様々な情報を得ることができる。 そして、上記のセンサー装置は、ガスセンサー、気圧センサー、マイクロフォン等として活用される。
　例えば、図６、図７に示す電子装置200がガスセンサーであれば、基体201の上面に設置される蓋体100に含まれる基板101の第１面103から第２面104にかけて位置した複数の貫通孔108から、多孔質体102を介して、感知されるガスがガスセンサー素子（電子部品202）に循環され、環境中にどのようなガスの成分が含まれているのかが検知される。また、水116がパッケージの内部に入るのを抑制するため、蓋体100の基板101の第１面103に撥水膜（図示せず）が位置していてもよい。また、例えば多孔質体102の上下面に複数の凹部（図示せず）を位置させて、多孔質体102のフィルターとしての比表面積を大きくすることにより、パッケージの内部と外部環境との圧力損失が小さく、良好な通気性を確保した蓋体100を用いてもよい。さらに、防水性を高めるために、図２～図５に示すように、基板101と多孔質体102との間において、バリア部109、仕切り部111が位置していてもよい。
　蓋体100は、電子部品202が搭載された基体201の上面に、例えば樹脂からなる接合材117により接合される。接合材117は、例えばエポキシ樹脂、または、ポリイミド樹脂等から構成される。接合材117は、蓋体100の基板101の第２面104の外縁に沿って位置し、基体201の上面に接合される。具体的には、基体201の上面に枠状に接合材117が塗布されたのち、蓋体100の基板101の第２面104が、基体201に塗布された接合材117と対向するように、配列冶具等を用いて位置決められる。つまり、接合材117が塗付された基体201の上側に蓋体100の位置が決められて、基体201の上面と、蓋体100の基板101の第２面104との間に、接合材117が位置する状態となる。上記の後、接合材117を加熱硬化させて、蓋体100が基体201の上面に接合される。
　図６に示すように、多孔質体102は基板101よりも小さい。よって、接合材117が塗付された基体201の上面に蓋体100が位置決めされる際に、基体201の開口よりも多孔質体102が小さいため、基体201の開口内に蓋体100の多孔質体102が入り込むことにより、基体201への蓋体100の位置決めが容易となる。そして、パッケージ201と蓋体100が接合材117により接合される。なお、基体201と蓋体100を接合材117で接合する際の熱処理の温度が、蓋体100の基板101と多孔質体102とを支持体107で接合する際の熱処理の温度よりも低ければ、支持体107が再び軟化して基板101と多孔質体102との接合が破壊されない。
　なお、図６では、上側（外部環境にさらされる側）に基板101を、下側（基体201側）に多孔質体102が位置し、基板101の第２面104側の接合部113が位置した蓋体100が、基体201に接合された例を示したが、図７に示すように、上側（外部環境にさらされる側）に多孔質体102、下側（基体201側）に基板101が位置した蓋体100が基体201に接合された構成としてもよい。上記の場合、基体201に接合される接合部113が基板101の外縁に沿って位置していれば、多孔質体102の強度不足を、大きい強度を有する基板101で補うことができ、多孔質体102側を外部環境側にして、より防塵性に優れたフィルター機能を有する電子装置200を実現できる。なお、水116がパッケージの内部に入るのを抑制するため、蓋体100の多孔質体102の主面に撥水膜（図示せず）が位置した構成としてもよい。
　近年、各種センサー装置の小型化の要求により、センサー素子が搭載される基体201の大きさは小さくなってきており、上記の基体201に設置される、小型化、低背化が実現されたフィルター機能を有する蓋体100を用いることにより、より小型で低背であり、表面実装が可能な電子装置200を実現できる。
　本開示の電子モジュール300は、モジュール用基板301と、モジュール用基板301に接続された上記に記載の電子装置200とを有する。上記の構成により、蓋体100によるフィルター機能を有する電子部品202の信頼性が向上した電子装置200を用いて、動作安定性に優れた電子モジュール300を提供できる。つまり、電子装置200の小型化により蓋体100が小さくなっても、多孔質体102の強度不足を基板101で補うことができ、接合信頼性に優れ、耐環境性が高く、フィルター機能を有する蓋体100が接合された電子装置200により、電子部品202の動作安定性に優れた電子モジュール300を提供できる。図６、図７に、電子モジュール300の実施の一例を示す。
　電子モジュール300は、例えばスマートホンや携帯電話等の携帯端末に搭載される。基体201に搭載される電子部品202が、例えばシリコンからなるマイクロフォン素子（図示せず）であれば、基体201の外面に設置される蓋体100に含まれる基板101の第１面103から第２面104にかけて位置した複数の貫通孔108から、多孔質体102を介して、ユーザーの声等（音響信号）がパッケージのキャビティ112に入り、音響信号がマイクロフォン素子の振動膜に与えられる。上記の振動膜に音響信号が与えられると、上記の音響信号によって振動膜が振動して、振動膜の静電容量が変化し、マイクロフォン素子が音響信号を検出する。そして、マイクロフォン素子の振動膜の静電容量の変化、すなわちマイクロフォン素子により検出された音響信号が電気信号に変換される。得られた電気信号は、基体201の下面に位置した外部接続導体から、ろう材303、接続パッド302を介してモジュール用基板301に伝達される。
　携帯端末を使用する際の外部環境は、アウトドアやスポーツ等で使用すること等を考慮して年々厳しくなってきており、砂、塵、雨、雪等の環境においても安定した動作が要求される。本開示の電子モジュール300を用いることにより、蓋体100によりフィルター機能が付加され、外部環境からの塵、水分等に対する防塵性、防水性に優れ、環境性能が高く、電子部品202の信頼性に優れた携帯端末等の電子機器を実現できる。
　なお、本開示の蓋体100、基体201、パッケージ、電子装置200、電子モジュール300等は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えても何ら差し支えない。例えば、上記開示の例において、蓋体100の平面視における形状を矩形状としたが、使用される基体201の形状に応じて、正方形状、円形状、楕円形状等としてもよい。また、パッケージに収容される電子部品は、センサー素子以外の電子部品でもよく、また複数の電子部品が同時に収容されていてもよい。また、蓋体100の平面視における四隅に、切り欠き等の面取り部を位置させてもよい。さらに、蓋体100の基板101に位置する貫通孔108は平面視で円形状に限定されず、多角形、若しくは楕円形等、他の形状でもよく、異なる大きさ、および形状の貫通孔108が組み合わされた構成としてもよい。

Claims (11)

  1. 　第１面および該第１面の反対に位置する第２面を有するとともに、前記第１面から前記第２面にわたる複数の貫通孔を有する基板と、
    　平面透視で前記複数の貫通孔の少なくとも１つに重なる位置に、前記基板に対向して位置する多孔質体と、
    を有する蓋体。
  2. 　平面透視で重なった前記複数の貫通孔の少なくとも１つと前記多孔質体との間に空間を有する、
    請求項１に記載の蓋体。
  3. 　前記基板と前記多孔質体との間に支持体を有しており、
    　前記空間は、前記基板および前記多孔質体および前記支持体によって囲まれている、
    請求項２に記載の蓋体。
  4. 　平面透視で前記空間に重なる位置の前記複数の貫通孔における各開口の間にバリア部を有する、
    請求項２または請求項３に記載の蓋体。
  5. 　平面透視において、前記バリア部は前記複数の開口における前記各開口を取り囲むように位置している、
    請求項４に記載の蓋体。
  6. 　前記バリア部は、隣り合う前記各複数の開口の間を仕切るように仕切り部を有する、
    請求項４に記載の蓋体。
  7. 　キャビティを有する基体と、
    　該キャビティの深さ方向に前記基板および前記多孔質体が並び、前記キャビティを塞ぐ、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の蓋体と、
    を有するパッケージ。
  8. 　前記多孔質体は、前記パッケージの内部に位置する、
    請求項７に記載のパッケージ。
  9. 　前記多孔質体は、前記基板における前記キャビティの反対側に位置する、
    請求項７または請求項８に記載のパッケージ。
  10. 　請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のパッケージにおける前記キャビティに電子部品を備える、
    電子装置。
  11. 　モジュール用基板と、
    　該モジュール基板に接続された請求項１０に記載の電子装置とを有する、
    電子モジュール。
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