JP2006278809A

JP2006278809A - 電子部品収納用パッケージ

Info

Publication number: JP2006278809A
Application number: JP2005096833A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Bando; 英之板東
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP4545029B2

Abstract

【課題】電子部品に伝わる熱量を抑えつつ、封止材をさらに短時間で溶融させることができる電子部品収容用パッケージおよび電子装置を提供すること。
【解決手段】基体１１の内部に金属層１２に対応するように設けられた第１のヒータ部１３と、金属層１２に封止材１８を介して接合される蓋体１４と、蓋体１４に金属層１２に対応するように設けられており、第１のヒータ部１３より発熱量の大きい第２のヒータ部１５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品収納用パッケージに関するものであり、特に、基体と蓋体とが封止材を介して加熱処理により接合されるものに関する。

従来の電子部品収納用パッケージとして、基体に形成された封止用の金属層と蓋体とが半田から成る封止材を介して接合され、内部に電子部品が気密封止されるものがある。この従来の電子部品収納用パッケージは、加熱炉で熱処理が施されることにより封止材が溶融され、基体と蓋体とが接合されるものであった。

また、従来の電子部品収納用パッケージとして、金属層を局所的に加熱することで、半田を加熱溶融し、基体と蓋体とを接合するものが提案されている。例えば、下記特許文献１には、基体の金属層の下側にヒータ部を配設するという構造が提案されている。また、下記特許文献２には、蓋体の内部に金属層と対向する領域にヒータ部が埋設された構造が提案されている。
特開平６−３２６２１６号公報特開平６−６９３６４号公報

しかしながら、上記特許文献１および上記特許文献２に記載された従来の電子部品収納用パッケージにおいては、基体または蓋体のどちらか一方にヒータ部が設けられているだけであり、封止材を溶融させるためには長い時間を要していた。

また、従来の電子部品収納用パッケージにおいて、基体または蓋体に設けられたヒータ部から電子部品に伝わる熱量については考慮されておらず、封止材を十分に溶融させるために長い時間ヒータ部を発熱させることにより、電子部品に大きな熱量が伝わってしまう可能性があった。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、電子部品に伝わる熱量を抑えつつ、封止材をさらに短時間で溶融させることができる電子部品収容用パッケージおよび電子装置を提供することにある。

本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、基体の内部に金属層に対応するように設けられた第１のヒータ部と、蓋体に金属層に対応するように設けられており、第１のヒータ部より発熱量の大きい第２のヒータ部とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の電子部品収容用パッケージは、基体の内部に金属層に対応するように設けられた第１のヒータ部と、蓋体に金属層に対応するように設けられており、第１のヒータ部より発熱量の大きい第２のヒータ部とを備えていることにより、電子部品に伝わる熱量を抑えつつ、封止材をさらに短時間で溶融させることができ、信頼性の高い電子装置を実現することができるとともに、電子装置の生産性を向上させることが可能となる。

すなわち、本発明の電子部品収納用パッケージは、第１および第２のヒータ部により封止材を挟んで加熱することにより、封止時間を短縮することができるとともに、電子部品の搭載部から離れた第２のヒータ部の熱量を大きくすることにより、封止材の溶融過程において電子部品に伝わる熱量を低減させることが可能となる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージは、第１のヒータ部が、金属層の内周部分より外周部分に大きな熱量を供給するように形成されていることにより、電子部品に伝わる熱量を低減させることができ、信頼性の高い電子装置を実現することができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージは、第１のヒータ部が、電子部品の搭載領域側に配置された第１の抵抗と、第１の抵抗より外側に配置された第２の抵抗とからなり、第２の抵抗が第１の抵抗より発熱量が大きいことにより、電子部品に伝わる熱量を低減させることができ、信頼性の高い電子装置を実現することができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージは、第１のヒータ部が、金属層が形成されている位置に対して外側に偏在していることにより、電子部品に伝わる熱量を低減させることができ、信頼性の高い電子装置を実現することができる。

本発明の電子部品収納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。まず、図１を用いて、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第１の実施の形態について説明する。本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、基体１１と、基体１１の表面に形成された金属層１２と、基体１１の内部に設けられた第１のヒータ部１３と、蓋体１４と、蓋体１４に設けられた第２のヒータ部１５とを備えている。

基体１１には、その上面中央部に電子部品１６を収容するための凹部が設けられており、凹部の底面に、電子部品が、ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介し取着固定される。基体１１には凹部周辺より外部にかけて導出された複数のメタライズ配線層１７が形成されており、メタライズ配線層１７の凹部周辺部には電子部品の各電極が半田バンプ等を介して電気的に接続され、また、基体１１の外表面に導出された部位は、外部回路基板と接続される外部端子として用いられる。

基体１１は、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、アルミナ(Al2O3) 、シリカ(SiO2) 、カルシア(CaO) 、マグネシア(MgO) 等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用し、シート状に成形することによってセラミックグリーンシート(セラミック生シート)を得、次にセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温(約１６００℃)で焼成することによって製作される。

メタライズ配線層１７は、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成り、該高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合することによって得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用し、基体１１と成るセラミックグリーンシートに予め所定パターンに印刷塗布しておくことによって基体１１の凹部周辺から容器の外部に導出するように被着形成される。

メタライズ配線層１７および外部端子は、ニッケル等の耐蝕性に優れる金属を下地金属層１２として１．０〜２０．０μm程度の厚みに被着させておくと、メタライズ配線層１７が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、凹部底面と電子部品との固着およびメタライズ配線層１７と半田バンプとの接合、外部端子と外部回路基板との接合を強固なものとすることができる。従って、メタライズ配線層１７および外部端子の露出表面には、厚み１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚み０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されている。

また、基体１１は、その上面に金属層１２が被着されており、金属層１２には蓋体１４が封止材１８を介して接合され、これによって容器の内部に電子部品が気密に封入される。

基体１１の上面に被着させた金属層１２は、例えばタングステン、モリブデン、マンガン等の金属から成り、該タングステン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１１となるセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法等を採用することによって印刷塗布しておき、セラミックグリーンシートを高温で焼成し基体１１となす際に同時に基体１１の上面に被着される。

なお、金属層１２は、その表面に半田との濡れ性が良いニッケルをメッキ法等により被着させておくと金属層１２と封止材１８との接合強度が大幅に向上し基体１１に蓋体１４を封止材１８を介し極めて強固に接合させることができる。従って、金属層１２の表面には封止材１８と濡れ性が良いニッケル等の金属を所定厚みに被着させておくことが好ましい。

基体１１の上面に接合される蓋体１４は酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その下面外周部に予め金属層１２を被着させておき、該金属層１２を基体１１上面の金属層１２に封止材１８を介し接合させることによって蓋体１４は基体１１に接合されることとなる。

蓋体１４は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、上述の基体１１と同様の方法、即ち、アルミナ(Al2O3) 、シリカ(SiO2) 、カルシア(CaO)、マグネシア(MgO) 等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート( セラミック生シート) を得、次にセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温( 約１６００℃) で焼成することによって製作される。

蓋体１４は、またその下面に金属層１２が被着されており、例えばタングステン、モリブデン、マンガン等の金属から成り、該タングステン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１１となるセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法等を採用することによって印刷塗布しておき、セラミックグリーンシートを高温で焼成し、蓋体１４となす際に同時に蓋体１４の下面に被着される。

なお、金属層１２はその表面に半田との濡れ性が良いニッケルをメッキ法等により被着させておくと金属層１２と封止材１８との接合強度が大幅に向上し、基体１１と蓋体１４とを封止材１８を介し極めて強固に接合させることができる。従って、金属層１２の表面には封止材１８と濡れ性が良いニッケル等の金属を所定厚みに被着させておくことが好ましい。

そして、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、基体１１および蓋体１４のその内部で、封止材１８が接合される金属層１２に対応する領域に第１及び第２のヒータ部１３,１４が配設されている。この構成により、基体１１に被着させた金属層１２と蓋体１４に被着させた金属層１２とを半田から成る封止材１８を介して接合させる際、半田から成る封止材１８の加熱溶融は第１及び第２のヒータ部１３,１４の発熱によって行われ、基体１１側の第１のヒータ部１３と蓋体１４側の第２のヒータ部１４にて挟み込んで行うことで、基体１１と蓋体１４との両方から熱を印加することで短時間にて封止材１８を加熱溶融して接合することができるので、第１及び第２のヒータ部１３,１４の熱が基体１１に接着固定された電子部品に印加されることを抑制することができる。

従って、電子部品に熱破壊を起こさせたり、特性に熱変化を招来させたりすることが皆無となって、電子部品を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが可能となる。

基体１１および蓋体１４の内部に配設した第１及び第２のヒータ部１３,１４は、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末からなり、タングステン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを蓋体１４となるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法等を採用し、所定パターンに印刷塗布しておくことによって、基体１１または蓋体１４の内部で金属層１２と対向する領域に形成される。

なお、ヒータ部の一部は基体１１または蓋体１４の内部から外部に導出して形成されており、タングステン等から成るヒータ部はそれ自体が有する電気抵抗によって、所定の電力を印加すると封止材１８を構成する半田を溶融させるに必要な所定温度(１５０〜３５０ ℃) にジュール発熱する。

なお、本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、第２のヒータ部１５は、第１のヒータ部１３より発熱量が大きくなるように設けられている。本発明の電子部品収納用パッケージは、このような構成により、封止材１８を加熱溶融するための熱量を得るために、電子部品１６からの距離が遠い側の蓋体１４側の第２のヒータ部１５の発熱量を基体１１側の第１のヒータ部１３の発熱量よりも大きくしたので、基体１１と蓋体１４とを接合する際、ヒータ部の発する熱が電子部品１６に伝達することを低減させることができ、基体１１に接着固定した電子部品１６に熱が印加されるのをより効果的に抑制することができる。

蓋体１４側のヒータ部１５の抵抗値を基体１１側のヒータ部１３よりも大きくすることで、蓋体１４側のヒータ部１５の発熱量を基体１１側のヒータ部１３の発熱量よりも大きくすることができるので、このような方法として、蓋体１４側のヒータ部１５を基体１１側のヒータ部１３よりもパターン幅を細くしたり、長くしたりして抵抗値を大きくする方法や絶縁物や導電性の低い金属成分を添加したりすることで、単位面積当たりの抵抗値を大きくしてヒータ部１５全体の抵抗値を大きくするという方法を用いることができる。

また、電子部品収納用パッケージは、好ましくは、基体１１または蓋体１４に放熱部材が取着されている。この構成により、ヒータ部の発熱を放熱部材により放熱させることができ、ヒータ部の熱が基体１１に接着固定した電子部品に印加されることをより効果的に抑制することができる。

このような放熱部材は、Ｃｕ−Ｗ，Ｃｕ，Ａｌ等からなり、基体１１または蓋体１４の表面に形成された接続端子等に接合されて取着されている。

また、電子部品収納用パッケージは、放熱部材は、ヒータ部１３、１４に平面視で重なり合う位置にヒータ部１３、１４よりも広領域に形成されていることが好ましい。この構成により、放熱部材をヒータ部１３、１４よりも広領域で形成することで、ヒータ部１３、１４の発熱を電子部品１６側よりも放熱部材が取着された側に向けやすくして、放熱部材により放熱させることで、ヒータ部１３の熱が基体１１に接着固定した電子部品に長時間印加されることをより効果的に抑制することができる。

なお、放熱部材は、基体１１側に取着される場合、電子部品側に向けて熱が放熱されるのを抑制するために、電子部品と平面視で重なり合わない位置に取着されていることがより好ましい。

また、放熱部材は、基体１１または蓋体１４の側面にも延出して取着されているのが好ましい。この構成により、ヒータ部の発熱を側面方向に向けて放熱することができるので、ヒータ部が基体１１に接着固定した電子部品に長時間印加されることをより効果的に抑制することができる。

かくして本発明の電子部品収納用パッケージによれば、基体１１の凹部底面に電子部品を接着剤を介して接着固定するとともに電子部品の各電極をメタライズ配線層１７にボンディングワイヤを介して電気的に接続し、次に基体１１の上面に蓋体１４を、蓋体１４の下面に予め接合させておいた封止材１８を間に挟んで載置させ、最後に蓋体１４内に埋設したヒータ部に電力を印加し、ヒータ部を発熱させて封止材１８を加熱溶融させ、基体１１と蓋体１４とを接合させることによって製品としての電子装置が完成する。

また、本発明の電子部品収納用パッケージは、第１のヒータ部１３が、金属層の内周部分より外周部分に大きな熱量を供給するように形成されている。本発明の電子部品収納用パッケージは、このような構成により、電子部品１６に伝わる熱量を低減させることができ、信頼性の高い電子装置を実現することができる。

図２にこのような電子部品収納用パッケージの例を示す。図２は、本発明の電子部品収納用パッケージ第２の実施の形態の構造を示す断面図である。図２に示した電子部品収納用パッケージにおいて、第１のヒータ部１３は、電子部品の搭載領域側に配置された第１の抵抗１３ａと、第１の抵抗１３ａより外側に配置された第２の抵抗１３ｂとからなり、第２の抵抗１３ｂが第１の抵抗１３ａより発熱量が大きくなるように形成されている。本発明の電子部品収納用パッケージは、このような構成により、封止材１８を溶融させる際に、電子部品１６に伝わる熱量を低減させることができる。

また、本発明の電子部品収納用パッケージは、図３に示すように、第１のヒータ部１３が、金属層１２が形成されている位置に対して外側に偏在するように形成されている。図３は、本発明の電子部品収納用パッケージの第３の実施の形態の構造を示す断面図である。すなわち、本発明の電子部品収納用パッケージは、第１のヒータ部１３の幅の中心Ｍ１が、金属層１２の幅の中心Ｍ２より外側に位置するように、第１のヒータ部１３が形成されている。本発明の電子部品収納用パッケージは、このような構成により、封止材１２を外側から溶融させて、電子部品１６に伝わる熱量を低減させることができる。

本発明の電子部品収納用パッケージの第１の実施の形態を示す断面図である。本発明の電子部品収納用パッケージの第２の実施の形態を示す断面図である。本発明の電子部品収納用パッケージの第３の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１１基体
１２金属層
１３第１のヒータ部
１４蓋体
１５第２のヒータ部
１６電子部品
１７メタライズ配線層
１８封止材

Claims

電子部品が搭載される基体と、該基体の表面に前記電子部品の搭載部を取り囲むように形成された金属層と、前記基体の内部に前記金属層に対応するように設けられた第１のヒータ部と、前記金属層に封止材を介して接合される蓋体と、該蓋体に前記金属層に対応するように設けられており、前記第１のヒータ部より発熱量の大きい第２のヒータ部とを備えていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
前記第１のヒータ部は、前記金属層の内周部分より外周部分に大きな熱量を供給するように形成されてい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。
前記第１のヒータ部は、前記電子部品の搭載領域側に配置された第１の抵抗と、該第１の抵抗より外側に配置された第２の抵抗とからなり、該第２の抵抗が前記第１の抵抗より発熱量が大きいことを特徴とする請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
前記第１のヒータ部は、前記金属層が形成されている位置に対して外側に偏在していることを特徴とする請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。