WO2022230848A1

WO2022230848A1 - 電子部品実装用パッケージ及び電子装置

Info

Publication number: WO2022230848A1
Application number: PCT/JP2022/018814
Authority: WO
Inventors: 俊彦北村
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2022-11-03
Also published as: CN117203756A; JPWO2022230848A1

Abstract

電子部品実装用パッケージは、上面を有する絶縁性の配線積層体（１２２）と、配線積層体（１２２）上に位置する差動線路（１２３１、１２３４）と、上面上に差動線路（１２３１、１２３４）と並んで位置し、差動線路（１２３１、１２３４）よりも線路長の短い差動線路（１２３２、１２３３）と、差動線路（１２３１～１２３４）のそれぞれ一部を被覆して配線積層体（１２２）の上面と接する壁体（１２１）と、を備える。壁体（１２１）は、上面の上方から見た平面視で凸部（１２１１）を有し、凸部（１２１１）が差動線路（１２３２、１２３３）を被覆する長さは、差動線路（１２３１、１２３４）を被覆する長さよりも長い。

Description

電子部品実装用パッケージ及び電子装置

　本開示は、電子部品実装用パッケージ及び電子装置に関する。

　電子部品を内部に収容して当該電子部品を外部の基板などの電気回路に接続する電子部品実装用パッケージがある。電子部品と外部とを接続するための信号線路は、電子部品のサイズに比して外部への接続端子の間隔が大きいことから、電子部品との接続位置から広がるように伸びることで、互いに長さが異なる。この結果、各信号線路を伝わる信号の間で位相のずれが生じ得る。

　これに対し、特開２０２０－５０１８号公報には、２本の信号線路の湾曲部分において、内側で湾曲する信号線路上に誘電体が位置することで、信号の伝送速度を低下させて位相のずれ、すなわち電気的な長さを調整する技術が開示されている。

　本開示の一の態様は、
　第１面を有する第１の絶縁層と、
　前記第１面上に位置する第１の信号線路と、
　前記第１面上に前記第１の信号線路と並んで位置し、前記第１の信号線路よりも線路長の短い第２の信号線路と、
　前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路のそれぞれ一部を被覆して前記第１面と接する第２の絶縁層と、
　を備え、
　前記第２の絶縁層は、前記第１面の上方から見た平面視で凸部を有し、当該凸部が前記第２の信号線路を被覆する長さは、前記第１の信号線路を被覆する長さよりも長い
　電子部品実装用パッケージである。

　本開示によれば、より精度よく複数の信号線路の電気的な長さをそろえることができる。

半導体電子装置の全体構成を示す斜視図である。半導体パッケージを上方から見た平面図である。凸部付近を拡大して示した平面図である。凸部付近を拡大して示した斜視図である。

　以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施形態の半導体電子装置１の全体構成を示す斜視図である。

　本実施形態の電子装置である半導体電子装置１は、半導体パッケージ１００と、蓋体２００と、電子部品３００などを備える。本実施形態の電子部品実装用パッケージである半導体パッケージ１００は、電子部品３００を収容する。半導体パッケージ１００は、電子部品３００が位置する一の面（上面１１１）を有する基板１１０と、上面１１１の縁に沿って当該上面１１１を取り囲む枠状筐体１２０と、枠体１３０（シールリング）と、を有し、枠状筐体１２０の基板１１０の側（下方）とは反対側の上方が開放された凹部状となっている。上方は、枠体１３０の上面に接合される蓋体２００によって封止される。

　枠状筐体１２０は、信号線路１２３を有し、半導体パッケージ１００の凹部内で図示略のボンディングワイヤなどにより電子部品３００と接続されている。信号線路１２３は、凹部の内外をつないでいる。信号線路１２３は、例えば、金、銀、銅、ニッケル、タングステン、モリブデン若しくはマンガンなどの金属材料又はこれらの組合せを含む。また、信号線路１２３の表面に更にニッケルめっき又は金めっきなどが重なっていてもよい。このようなめっきを有することで、信号線路１２３の耐腐食性及び耐候性を向上させ、また、めっき面に接合されるろう材及びはんだなどの接合材の濡れ性を向上させることができる。

　蓋体２００は、枠体１３０の上面と接合しており、半導体パッケージ１００の凹部を覆う。蓋体２００は、導体であって、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン若しくはタングステンを含む金属又はこれらの合金である。

　電子部品３００は、上面１１１上に位置し、凹部内に収まっている。電子部品３００は、例えば、ＩＣチップなどの半導体素子であり、上記ボンディングワイヤ及び信号線路１２３を介して信号の送受信を行う。

　図２は、半導体パッケージ１００を上方から見た平面図である。
　枠状筐体１２０は、平面視矩形状の環状である壁体１２１（第２の絶縁層）と、上面１２２１（第１面）を有し、当該上面１２２１に信号線路１２３が位置する配線積層体１２２（第１の絶縁層）とを有する。

　配線積層体１２２の上面１２２１は、少なくとも平面視で壁体１２１と重なる部分では、基板１１０の上面１１１に接する底面から均一な高さである。平面視で壁体１２１と重ならない部分では、均一な高さではない部分を有していてよく、すなわち、複数段の階段状の構造となっていてもよい。

　壁体１２１は、平面視で配線積層体１２２と重なる部分では、当該配線積層体１２２の上面と接合している。したがって、信号線路１２３は、それぞれ一部が壁体１２１により被覆されている。壁体１２１と配線積層体１２２とは、一体的に形成された構造であってもよいし、別個に形成された構造が後に接合されたものであってもよい。

　壁体１２１は、セラミックなどの絶縁部材である。壁体１２１は、三次元形状を定めて作製されて得られたものであり、例えば、材料物質の粉末（例えば、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素など）に有機バインダ及び溶剤を混合して作製したスラリーをシート状に成形した複数の絶縁シート（セラミックグリーンシート）を積層し、圧着及び焼成されて作製され、必要に応じて適宜切断、抜き打ちなどの加工処理が行われたものであってよい。配線積層体１２２は、複数の絶縁層が重なっており、各絶縁層上に互いに離隔して信号線路及び／又は接地導体面（第２の接地用導体）が位置している。

　配線積層体１２２の上面１２２１に位置する信号線路１２３は、壁体１２１が囲う範囲の外側で外部に接続するための図示略の接続端子と接続している。信号線路１２３は、ここでは、２本ずつ並んで位置する差動線路１２３１～１２３４が合計４組８本並んで示されており、各差動線路１２３１～１２３４をそれぞれ挟むように接地用導体１２４１～１２４５（第１の接地用導体。まとめて接地用導体１２４とも記す）が位置している。接地用導体１２４は、それぞれ、配線積層体１２２の絶縁層内を上下に伸びる貫通導体１２５（ビアホール導体）により、他の絶縁層上に位置する接地用導体と接続されている。なお、実際の信号線路１２３（差動線路）の組数（本数）は、これに限られない。配線積層体１２２の製造では、例えば、上記した導体金属、バインダ及び有機溶剤を混合して金属ペーストを作製する。次いで、上記絶縁シートの積層時に、各絶縁シートに対してこの金属ペーストをスクリーン印刷などにより塗布する。そして、金属ペーストが印刷された各絶縁シートは、上記のように通常の絶縁シートとともに積層されて圧着、焼成される。

　接続端子の間隔は、規格に従って定められている場合があり、この間隔は、枠状筐体１２０が囲う範囲内での信号線路１２３の間隔、すなわち、電子部品３００との接続部分の間隔よりも広いので、信号線路１２３は、枠状筐体１２０の内側から外側に向けて間隔が広がりながら伸びている（間隔は、単調増加でなくてもよい）。これに応じて差動線路１２３２、１２３３（第２の信号線路）の長さ（線路長）は、差動線路１２３１、１２３４（第１の信号線路）の長さ（線路長）よりも短くなっている。壁体１２１は、この差動線路１２３２、１２３３の上で、平面視で半導体パッケージ１００の内向きに突出した凸部１２１１を有する。

　図３Ａは、凸部１２１１付近を拡大して示した平面図であり、図３Ｂは、凸部１２１１付近を拡大して示した斜視図である。
　凸部１２１１は、台形状又は矩形状である。ここでいう台形状及び矩形状は、図３Ａにも示すように、各辺が直線であるものに限られない。例えば、その延在方向（突出方向に垂直な方向）について両側の辺が凹状に曲がった曲線であるものを含む。

　凸部１２１１の先端をなす１辺に接続する２辺は、一方が差動線路１２３１（信号線路１２３１ａ、１２３１ｂ）と差動線路１２３２（信号線路１２３２ａ、１２３２ｂ）との間の接地用導体１２４２上に位置し、他方が差動線路１２３３（信号線路１２３３ａ、１２３３ｂ）と差動線路１２３４（信号線路１２３４ａ、１２３４ｂ）との間の接地用導体１２４４上に位置している。したがって、差動線路１２３１～１２３４のうち差動線路１２３２、１２３３のみが凸部１２１１に被覆されており、これにより、差動線路１２３２、１２３３が壁体１２１により覆われている部分の長さは、差動線路１２３１、１２３４よりも長くなっている。配線積層体１２２の絶縁層と壁体１２１の絶縁層との間にある部分では、信号線路１２３は、概ねストリップライン構造により信号を伝え、壁体１２１により覆われていない部分では、マイクロストリップライン構造となって信号を伝える。壁体１２１に覆われている部分は、壁体１２１に覆われていない部分よりも誘電率が大きくなって、信号の伝送速度が低下する。上述のように、差動線路１２３２、１２３３は、差動線路１２３１、１２３４よりも線路長が短いが、信号の伝送速度が低下することにより、差動線路１２３２、１２３３の見かけ上の電気長が長くなるので、差動線路１２３１、１２３４と差動線路１２３２、１２３３の位相ずれを小さくすることができる。

　図３Ｂに示すように、壁体１２１の凸部１２１１は、一端が下面に位置し、配線積層体１２２と接する凹部１２１２～１２１４を有する。これらの凹部１２１２～１２１４の内面は、各々導体（接続導体１２１５～１２１７）で覆われており、これらの導体のそれぞれが配線積層体１２２の上面１２２１の接地用導体１２４２～１２４４と電気的につながっている。凹部１２１２～１２１４は、凸部１２１１（壁体１２１）の上面よりも下側にあり、すなわち、上面にまで伸びていない。接続導体１２１５～１２１７の上端は、配線積層体１２２内部の接地用導体につながっている。これにより、凹部１２１２～１２１４は、キャスタレーションをなしている。また、接続導体１２１５～１２１７が凸部１２１１の上面にまで伸びていないことで、壁体１２１に枠体１３０を接合する際に用いられるろう材が接続導体１２１５～１２１７を伝って流下しにくくなっている。

　壁体１２１の上面には導体層１２１８が位置している。これにより、導体層１２１８と枠体１３０とがろう材によって接合される際の接合強度を向上させることができる。
　導体層１２１８及び配線積層体１２２の上面１２２１に位置する導体は、上記配線積層体１２２の内部の導体とは別個に、メタライズ層として焼成されてもよいし、めっきなどにより形成されてもよい。

　凹部１２１２～１２１４は、凸部１２１１の突出範囲の角部、ここでは、突出した先端をなす１辺の両端と、当該１辺の中央付近とにそれぞれ位置している。凹部１２１２、１２１４が突出範囲の両端に位置することで、凸部１２１１の角が落とされた形となっている。これに応じて、凸部１２１１に覆われない差動線路１２３１、１２３４の経路は、角を迂回する大きさが小さくなり、適切に接地面を確保しつつ効率よく線路長の差を短縮させることができる。

　以上のように、本実施形態の電子部品実装用パッケージである半導体パッケージ１００は、上面１２２１を有する配線積層体１２２（第１の絶縁層）と、上面１２２１上に位置する信号線路の組である差動線路１２３１、１２３４と、上面１２２１上に差動線路１２３１、１２３４と並んで位置し、差動線路１２３１、１２３４よりも線路長の短い信号線路の組である差動線路１２３２、１２３３と、差動線路１２３１～１２３４のそれぞれ一部を被覆して上面１２２１と接する壁体１２１（第２の絶縁層）と、を備える。壁体１２１は、上面１２２１の上方から見た平面視で凸部１２１１を有し、当該凸部１２１１が差動線路１２３２、１２３３を被覆する長さは、差動線路１２３１、１２３４を被覆する長さよりも長い。
　このように、長さの異なる差動線路１２３１、１２３４と差動線路１２３２、１２３３との間で上部に位置する壁体１２１が被覆する長さを異ならせることで、信号の伝送速度を低下させる範囲の差異により信号の位相ずれを低減させることができる。また、層状の壁体１２１を上面１２２１上に重ねるので、サイズや形状などを制御しやすく、位相ずれの調整精度を向上させることができる。また、壁体１２１が安定して固定され、その上面形状も精度よく平坦にすることができる。これにより、壁体１２１の上に更に安定して枠体１３０を接合させることができる。また、単一平面内で差動線路１２３１～１２３４が枠状筐体１２０の内外をつないでいるので、構造が複雑にならず、容易に低コストで製造することができる。

　また、凸部１２１１は、差動線路１２３１、１２３４及び差動線路１２３２、１２３３のうち差動線路１２３２、１２３３のみを被覆している。これにより、平面視で壁体１２１に対して斜めに交差する信号線路１２３の長さの調整は、凸部１２１１により差動線路１２３２、１２３３に対してのみ行われればよいので容易になり、精度が得やすくなる。

　また、これらの信号線路は、それぞれ差動線路１２３１～１２３４をなす２本（信号線路１２３１ａ、１２３２ｂなど）が並んで位置している。差動線路の場合には、より信号線路間での位相ずれの影響が問題になりやすいので、このように適切に伝送速度を調整することで、位相ずれを低減させながら信号を伝えることが可能となる。

　また、半導体パッケージ１００は、上面１２２１上で差動線路１２３１、１２３４及び差動線路１２３２、１２３３をそれぞれ挟んで位置する接地用導体１２４１～１２４５を備える。壁体１２１は、上面１２２１と離隔して内部に位置する接地用導体を有し、凸部１２１１は、平面視で矩形状又は台形状であり、当該凸部１２１１の突出範囲の角部に接地用導体１２４２、１２４４と重なって位置する凹部１２１２、１２１４を有する。凹部１２１２、１２１４の内面には、接地用導体１２４２、１２４４と壁体１２１の内部の接地用導体とを接続する接続導体１２１５、１２１７が位置する。
　平面視で凸部１２１１と重なる部分に接地用のビアホール導体がないと、接地が不足するが、他方で凸部１２１１にビアホール導体（ビアホール）を設けると、強度などの面から凸部１２１１を信号線路の分以上に大きくする必要が生じる。凹部１２１２、１２１４をキャスタレーションとすることで、接地を強化するとともに凸部１２１１を必要以上に大きくしないので、これらの両方の課題を解決することができる。
　キャスタレーションの作成方法は、例えば、セラミックグリーンシートでキャスタレーションの形状に打ち抜かれた箇所に導体部材を塗布する。上述のように、キャスタレーションが設けられた絶縁シートを、所定の壁体１２１の形状となるように複数層重ね合わせて焼成すればよい。

　また、凹部１２１２、１２１４は、壁体１２１の上面よりも下側に位置する。すなわち、凹部１２１２、１２１４は、直接壁体１２１の上面に達していない。壁体１２１の上面は、ろう材などにより枠体１３０と接合されるが、凹部１２１２、１２１４が上面に達していると、このろう材が凹部１２１２、１２１４内の接続導体１２１５、１２１７を伝わって流下しやすい。凹部１２１２、１２１４が壁体１２１の上面よりも下側に位置することで、このような流下を抑えることができる。

　また、壁体１２１の上面には、導体層１２１８が位置している。これにより、枠状筐体１２０と枠体１３０との接合強度を向上させることができる。

　また、本実施形態の電子装置である半導体電子装置１は、上記の半導体パッケージ１００と、半導体パッケージ１００に接続された電子部品３００と、を備える。このような半導体電子装置１によれば、電子部品３００を、例えばフレキシブル基板などの外部に容易に接続することができる。

　なお、上記実施の形態は例示であって、様々な変更が可能である。
　例えば、上記実施の形態では、差動線路１２３１、１２３４と差動線路１２３２、１２３３の長さの差が異なるものとして説明したが、差動線路１２３１～１２３４の各々について、２本の信号線路（例えば、信号線路１２３１ａと信号線路１２３１ｂ）の長さが互いに異なっていてもよい。

　また、上記実施の形態では、信号線路が差動線路であるものとして説明したが、必ずしも差動線路でなくてもよい。

　また、上記実施の形態では、差動線路１２３１、１２３４を凸部１２１１が被覆しないものとして説明したが、差動線路１２３２、１２３３よりも短い線路長部分が凸部１２１１により被覆されていてもよい。

　また、上記実施の形態では、凸部１２１１が台形状又は矩形状であるものとして説明したが、これに限られない。凸部１２１１は、三角形、半円形、弓形やこれらに近い形状であってもよい。

　また、上記実施形態では、信号線路の幅については説明しなかったが、凸部１２１１に被覆されてストリップライン構造とマイクロストリップライン構造との変化に応じて変化する特性インピーダンスが適切に調整されるように信号線路の幅が部分的に変化していてもよい。具体的には、壁体１２１に被覆される部分で信号線路の幅が他の部分よりも細くされていてもよい。

　また、信号線路は壁体１２１により被覆されている範囲で直線状である必要はない。信号線路は、曲線状に曲がっていてよい。

　また、上記実施の形態では、凸部１２１１の突出範囲の角部にキャスタレーションとして凹部１２１２、１２１４を有するものとして説明したが、これに限られるものではない。他の部分にのみキャスタレーションを有していてもよいし、キャスタレーションではなく、通常のビアホール導体などのみを有している凸部１２１１であってもよい。

　また、上記実施の形態では、凹部１２１２、１２１４が凸部１２１１（壁体１２１）の上面よりも下側に位置するものとして説明したが、上面に達していてもよい。

　また、上記実施の形態では、蓋体２００を半導体パッケージ１００と別個の構成であるものとして説明したが、蓋体２００を有する半導体パッケージ１００であってもよい。

　また、上記の実施の形態では、電子部品搭載用パッケージが、電子部品３００として半導体素子を搭載する半導体パッケージ１００であるものとして説明したが、搭載される電子部品３００は半導体素子に限られるものではない。その他の多様な電子部品が搭載されてもよい。

　また、半導体パッケージ１００の作製は、上記のように絶縁シートを用いたものに限られない。半導体パッケージ１００は、例えば３Ｄプリンターなどの他の方法で作製されてもよい。

　また、上記の半導体パッケージ１００は、電子部品３００とは別個に製造販売されてよい。この場合、蓋体２００は、半導体パッケージ１００と接合されない状態で販売されてよい。
　その他、上記実施の形態で示した構成、材質や構造などの具体的な細部は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した範囲とその均等の範囲を含む。

　本開示は電子部品実装用パッケージ及び電子装置に利用することができる。

Claims

　第１面を有する第１の絶縁層と、
　前記第１面上に位置する第１の信号線路と、
　前記第１面上に前記第１の信号線路と並んで位置し、前記第１の信号線路よりも線路長の短い第２の信号線路と、
　前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路のそれぞれ一部を被覆して前記第１面と接する第２の絶縁層と、
　を備え、
　前記第２の絶縁層は、前記第１面の上方から見た平面視で凸部を有し、当該凸部が前記第２の信号線路を被覆する長さは、前記第１の信号線路を被覆する長さよりも長い
　電子部品実装用パッケージ。
　前記凸部は、前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路のうち前記第２の信号線路のみを被覆している請求項１記載の電子部品実装用パッケージ。
　前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路は、それぞれ差動線路をなす２本が並んで位置している請求項１又は２記載の電子部品実装用パッケージ。
　前記第１面上で前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路をそれぞれ挟んで位置する第１の接地用導体を備え、
　前記第２の絶縁層は、前記第１面と離隔して位置する第２の接地用導体を有し、
　前記凸部は、平面視で矩形状又は台形状であり、当該凸部の突出範囲の角部に前記第１の接地用導体と重なって位置する凹部を有し、
　前記凹部の内面には、前記第１の接地用導体と前記第２の接地用導体とを接続する接続導体が位置する
　請求項１～３のいずれか一項に記載の電子部品実装用パッケージ。
　前記凹部は、前記第２の絶縁層の上面よりも下側に位置する請求項４記載の電子部品実装用パッケージ。
　前記第２の絶縁層の上面には、導体層が位置している請求項１～５のいずれか一項に記載の電子部品実装用パッケージ。
　請求項１～６のいずれか一項に記載の電子部品実装用パッケージと、
　前記電子部品実装用パッケージに接続された電子部品と、
　を備える電子装置。