JP2013197520A - 中空封止構造及びそれを備えた中空パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】 環境温度の変化による中空部の気密性の劣化が防止できるようにする。
【解決手段】 中空部を備えるキャップをコーティング樹脂により基板に封止する際に、キャップの外周端部に少なくとも先端側に根本側より大きい部分を有する突起を設け、前記コーティング樹脂が前記突起を包含しながらキャップと基板とを密着させて中空部を封止状態にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中空封止構造及びそれを備えた中空パッケージに関する。

近年、高周波帯域で利用される通信機器の半導体装置においては、その高周波特性を十分に引き出すために誘電率の低い空気層で半導体素子（以下、チップと記載する）覆われるように、中空部を気密に封止した中空封止構造のパッケージ（以下、中空パッケージと記載する）が用いられている。

例えば、特開昭６３−３２９５２号公報においては、図６に示すように、配線基板１１０に搭載された搭載部品１１１を箱形キャップ１１２で覆い、キャップ１１２と基板１１０とを樹脂製の接合部１１３で封止した構成が開示されている。

特開昭６３−３２９５２号公報

しかしながら、特開昭６３−３２９５２号公報にかかる中空封止構造においては、以下の理由から気密状態を維持することが困難になる場合があった。

即ち、基板１１０、キャップ１１２、シールに用いた接合部１１３はそれぞれ異なる熱膨張率の材料により形成されているため、環境温度の変化等により基板１１０に反り等が発生して、キャップ１１２と接合部１１３との界面１１４にクラック等が発生することがある。このようなクラック１１４等は、リークパスとなり、気密状態が保持できなくなる。

そこで、本発明の主目的は、環境温度の変化等が生じても中空部の気密性が保持できる中空封止構造及びそれを備えた中空パッケージを提供することである。

上記課題を解決するため、中空部を備えるキャップをコーティング樹脂により基板に封止する中空封止構造は、前記キャップの外周端部に少なくとも先端側に根本側より大きい部分を有する突起を設け、前記コーティング樹脂が前記突起を包含しながら前記キャップと前記基板とを密着させて前記中空部を封止状態にすることを特徴とする。

また、中空パッケージは、基板に搭載されたチップを収納するキャップが、上記中空封止構造を用いて基板と密着されると共に、当該キャップ内のチップを収納する空間が密閉されていることを特徴とする中空パッケージ。

本発明によればキャップに設けた突起が凹部を備え、コーティング樹脂が凹部を包含してキャップと基板とを密着させるので、環境温度の変化等が生じても中空部の気密性が保持できるようになる。

本発明の第１の実施形態にかかる中空パッケージを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。 第１の実施形態にかかる他の中空封止構造を持つ中空パッケージの断面図である。 第１の実施形態にかかる他の中空封止構造を持つ中空パッケージの断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる中空パッケージを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。 第２の実施形態にかかる他の中空封止構造を持つ中空パッケージの断面図である。 関連技術にかかる中空パッケージの断面図である。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。図１（ａ）は、本実施形態にかかる中空封止構造を用いて製造された中空パッケージ２Ａの断面図であり、図１（ｂ）はその上面図である。このような中空パッケージ２Ａは、ＭＥＭＳデバイス、表面弾性波デバイス、赤外線センサ等のチップ１１を内包している。

中空パッケージ２Ａは、チップ１１が搭載された基板１０に、キャップ２０が載置され、このキャップ２０と基板１０とをコーティング樹脂２１が密着して封止している。従って、キャップ２０内のチップ空間（中空部）Ｋは密閉空間となっている。

キャップ２０は、チップ空間Ｋが形成できれば良く、その材料として金属材、セラミック材、樹脂材等が利用できる。また、キャップ２０とコーティング樹脂２１とは、相互間の密着性に優れ、耐熱性の高いエポキシ系の樹脂が利用できる。

無論、コーティング樹脂２１とキャップ２０とが同じ材料であれば、環境温度の変化にかかわらず、これらの界面における剥離やクラック等の発生が抑制できるため好ましい。以下、キャップ２０は、樹脂により成形されているとする。

チップ１１は、銀フィラーや絶縁フィラー等を含む接着材によって基板１０に固定され、図示しないワイヤを用いて基板１０とワイヤボンディングされて電気的な接続が行われている。

キャップ２０の外周端部には、凹部２３Ａを備える突起２２Ａが設けられ、コーティング樹脂２１は凹部２３Ａを埋めながらキャップ２０と基板１０とを密着させることによりチップ空間Ｋが密閉されている。なお、突起２２Ａはキャップ２０の外周全域にわたり設けることも可能であるが、一部の領域にのみ設けてもよい。

このコーティング樹脂２１は、ディスペンサを使用したポッティング法や金型を使用したトランスファーモールド法等を用いてキャップ２０及び基板１０と密着して成型される。なお、コーティング樹脂２１としてエポキシ系の樹脂が用いられる場合には、コーティング樹脂２１は成型された後に硬化する。

このコーティング樹脂２１がキャップ２０及び基板１０と密着することによりチップ空間Ｋが高気密に密閉される。

このような構成で、基板１０、キャップ２０、コーティング樹脂２１が、それぞれ固有の熱膨張係数を持ち、環境温度が変化した場合を考える。環境温度が変化すると、各部材の界面に熱膨張係数の違いにより生じる応力が発生し、この応力により界面にはクラックや剥離等が生じることがある。

しかし、本実施形態にかかる構成では、かかる不都合は以下のように抑制される。今、基板１０がキャップ２０やコーティング樹脂２１より大きい熱膨張係数を持ち、環境温度が下がった場合を考える。即ち、基板１０がキャップ２０やコーティング樹脂２１より大きく熱収縮する場合を考える。

この場合、凹部２３Ａの内壁２３ａにはコーティング樹脂２１とキャップ２０とを更に押付ける方向の力ｆ１が発生し、内壁２３ｂにはコーティング樹脂２１とキャップ２０とを引離す方向の力ｆ２が発生する。力ｆ２はクラックや剥離等を生じさせる力であるが、力ｆ１はクラックや剥離の発生を抑制する力である。

このように、環境温度が変化しても内壁２３ａ又は内壁２３ｂのいずれかにおいて更に密着させる方向に力が作用するため、チップ空間Ｋの気密性が維持できるようになる。

特に、突起２２Ａは、片持ち構造であるため、例えコーティング樹脂２１からの引張力が働いても、弾性変形することで当該引張力を吸収することができるため、クラックや剥離の発生を効率よく抑制することができる。

なお、上記説明では、突起２２Ａは基板１０に接するように設けた場合について説明したが、本実施形態はかかる構成に限定するものではない。

例えば、図２に示すように、突起２２Ｂと基板１０とが距離ｈだけ離れるように、突起２２Ｂの位置を設定することが可能である。図２は、中空封止構造を持つ中空パッケージ２Ｂの断面図である。なお、距離ｈは、ｈ＞０であればよい。

このような構成とすることで、コーティング樹脂２１と基板１０との密着面積が増加し、またコーティング樹脂２１とキャップ２０が嵌合するので、上述した理由によりクラックや剥離の発生が効率よく抑制できる。

なお、図１、図２における突起の断面形状は、垂直断面形状が上向きのＬ字形であるが、下向きのＬ字形、Ｔ字形状形等であっても良い。

また、上記説明したキャップ２０の突起２２Ａ，２２Ｂは、略矩形状の凹部２３Ａ，２３Ｂを持っていた。このようなキャップ２０を金型成形した際には、この凹部２３Ａ，２３Ｂにおける成型品の離型性が悪くなる場合がある。特に、凹部２３Ａ，２３Ｂが深い場合や、幅が狭い場合には成型品を金型から取出す際の離型性が悪くなる。

このような場合は、凹部を浅くし、又はテーパ溝にして離型性を改善することが可能である。図３は、このような凹部を備える中空封止構造を用いて製造された中空パッケージ２Ｃの断面図である。

この中空パッケージ２Ｃにおける突起２２Ｃは、逆テーパの凹部２３Ｃを備えている。従って、キャップ２０を成形した際にも、当該突起２２Ｃは容易に離型するので、生産性が向上すると共に、凹部２３Ｃを突出すための突出ピン等が不要になる利点がある。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

図４（ａ）は、本実施形態にかかる中空封止構造を用いて製造された中空パッケージ２Ｄの断面図であり、図４（ｂ）はその上面図である。

突起２２Ｄは、リング状に肉抜きされて、肉抜き部分が凹部２３Ｄを形成している。図４に示す凹部は貫通孔であるが、当該部分の肉厚が他より薄くした構造（窪み構造）でも良い。そして、コーティング樹脂２１は、凹部２３Ｄを貫通しながらキャップ２０と基板１０とを接続している。

また、他の構成として、図５に示す中空封止構造を用いた中空パッケージ２Ｅでもよい。図５（ａ）は、中空パッケージ２Ｅの断面図であり、図５（ｂ）はその上面図である。

キャップ２０の突起２２Ｅは、キャップ２０の本体方向に縮小した楔形状に形成されている。そして、突起２２Ｅの両側部に凹部２３Ｅが形成されている。コーティング樹脂２１は、この突起２２Ｅを包含してキャップ２０と基板１０とに密着しているので、突起２２Ｅとコーティング樹脂２１とは係合機構によっても連結していることになる。

このようにコーティング樹脂と突起とが係合することで、各部材の熱膨張係数が異なる場合でも、クラック等の発生が抑制でき、チップ空間の高い気密性が容易に維持できるようになる。

２Ａ〜２Ｅ 中空パッケージ
１０ 基板
１１ チップ
２０ キャップ
２１ コーティング樹脂
２２Ａ〜２２Ｅ 突起
２３Ａ〜２３Ｅ 凹部
２３ａ 内壁
２３ｂ 内壁

Claims (6)

1. 中空部を備えるキャップをコーティング樹脂により基板に封止する中空封止構造において、
   前記キャップの外周端部に少なくとも先端側に根本側より大きい部分を有する突起を設け、前記コーティング樹脂が前記突起を包含しながら前記キャップと前記基板とを密着させて前記中空部を封止状態にすることを特徴とする中空封止構造。
2. 請求項１に記載の中空封止構造であって、
   前記突起の垂直断面形状が、Ｌ字又はＴ字形状であることを特徴とする中空封止構造。
3. 請求項１に記載の中空封止構造であって、
   前記突起の垂直断面形状が、逆テーパ溝であることを特徴とする中空封止構造。
4. 請求項１に記載の中空封止構造であって、
   前記突起は、肉抜きされた又は肉の薄い部分を有することを特徴とする中空封止構造。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の中空封止構造であって、
   前記突起は、前記基板から所定量浮いた位置に設けられていることを特徴とする中空封止構造。
6. 基板に搭載されたチップを収納するキャップが、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の中空封止構造により基板と密着されると共に、当該キャップ内のチップを収納する空間が密閉されていることを特徴とする中空パッケージ。

Images