JP5459985B2 - パッケージ及びそれを用いた電子装置、並びに発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージ及びそれを用いた電子装置、並びに発光装置に関するものである。

従来、多層基板に配設されるコンデンサを通電検査する場合、多層基板を静電容量計のステージに載置させるとともに、多層基板に配設される配線に静電容量計のプローブを当てる方法があった。この方法により、多層基板に設けられたコンデンサの静電容量値を測定するものである。
特開平１０−１５０１４５号公報

しかしながら、多層基板の裏面と外部回路基板とが電気的に接続されているかどうか確認するためには、一般的に目視による導通確認がなされていた。

そこで、従来よりも導通確認の測定信頼性が高く、且つ製造時のハンドリングミス等を抑制した作業性の高い、パッケージ及びそれを用いた電子装置、並びに発光装置が望まれていた。

本実施態様にかかるパッケージは、誘電体からなり、電子素子の実装領域を有する表面および裏面を有する基体と、前記表面の前記実装領域を取り囲むように設けられた枠体と、前記裏面に設けられた電極と、前記電極と電気的に接続されるとともに、前記基体の内部を通って前記基体の表面まで延出し、且つ、前記枠体の外側に設けられ、前記基体の表面において前記基体の裏面方向に向かって陥没している導体と、前記電極と前記電子素子とを電気的に接続するための接続導体と、を具備したことを特徴とする。

本実施態様にかかる電子装置は、上記構成のパッケージと、前記基体の表面であって、前記枠体に囲繞された領域に載置された電子素子と、を具備していることを特徴とする。

本実施態様にかかる発光装置は、上記構成のパッケージと、前記基体の表面であって、前記枠体に囲繞された領域に載置された発光素子と、を具備していることを特徴とする。

本実施態様にかかるパッケージは、外部回路基板にパッケージを搭載し半田等の導電性接着剤によって固定した状態で、従来周知のプローブ等を用いて導通確認を行うことができるため、従来の目視による導通確認よりも、測定信頼性が向上する。

また、基体の表面に介在する導体は、電極の極性判別の役割を備えることが可能であるため、外部回路基板に搭載する際、電極の極性を誤ることを抑制できる。

本実施態様にかかる電子装置は、上記構成のパッケージを用いることから、プローブ等を用いて容易に導通確認を行うことができるものとなる。 本実施態様にかかる発光装置は、上記構成のパッケージを用いることから、基体内部の導体によって、発光素子からの漏れ光を反射させることにより、光効率の高いものとなる。

以下、本実施形態にかかる電子装置１５について、添付図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態にかかる発光装置１５は、パッケージと、発光素子３とを具備する。

ここで、パッケージは、誘電体からなり、表面１ａと裏面１ｂとを有する基体１と、表面１ａに設けられた枠体２と、裏面１ｂに設けられた電極１ｃと、電極１ｃと電気的に接続されるとともに、基体１の内部を通って基体１の表面１ａまで延出し、且つ、枠体２の外側に設けられた導体１０と、を備える。

この場合、パッケージを外部回路基板２０に搭載し、半田等の導電性接着剤２１によって両者を固定した状態で、従来周知のプローブ等を用いて導通確認を行うことができる。そのため、従来の目視による導通確認よりも、測定信頼性が向上する。

また、基体１の表面１ａに介在する導体１０は、電極１ｃの極性判別の役割を備えることが可能である。そのため、外部回路基板２０に搭載する際に、電極１ｃの極性を誤ることを抑制できる。

＜パッケージ＞
本実施形態におけるパッケージは、図１に示されているように、誘電体からなり、表面１ａと裏面１ｂとを有する基体１と、表面１ａに設けられた枠体２と、裏面１ｂに設けられた電極１ｃと、電極１ｃと電気的に接続されるとともに、基体１の内部を通って基体１の表面１ａまで延出し、且つ、枠体２の外側に設けられた導体１０と、を具備しているものである。

この構成により、外部回路基板２０にパッケージを搭載し半田等の導電性接着剤２１によって固定した状態で、従来周知のプローブ等を用いて導通確認を行うことができる。具体的には、外部回路基板２０の回路配線部分と基体１の表面１ａに露出した導体１０部分の２箇所にプローブを接触させて導通確認を行なう。なお、この測定方法は、半田等の導電性接着剤２１を目視することによる導通確認よりも、測定信頼性が高い。

また、基体１の表面１ａに介在する導体１０は、電極１ｃの極性判別の役割を備えることが可能であるため、外部回路基板２０に搭載する際、電極１ｃの極性を誤ることを抑制できる。具体的には、表面１ａに露出した導体１０部分の形状を陽極側と陰極側で変えたり、導体１０を陽極又は陰極の一方だけに設けたりすることで電極１ｃの極性判別の役割を備えることができる。

さらに、基体１の裏面１ｂに設けられた電極１ｃと枠体２の外側に設けられた導体１０とを接続する導体１０が基体１の内部を通ることから、外部回路基板２０との接合用の半田等の導電性接着剤２１が基体１の側面に這い上がるのを防止でき、外部回路基板２０への実装面積が大きくなるのを防止することができる。

以下、本実施形態にかかるパッケージについて、構成要素ごとに詳細に説明する。

（基体）
基体１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）質焼結体等のセラミックス、ガラス、樹脂等の誘電体から成り、その形状は平板状である。

基体１は、従来周知の製法を適用することが可能であることから、製造コストが低減できる。

また、基体１の形状は、平面視して矩形状であることが好ましい。この構成により、母基板から基体１を多数個取りする際、母基板に生ずる無駄を極力少なくして、多数個取りすることができる。その結果、基体１を低コストで効率良く製造することができる。

（枠体）
枠体２は、基体１の表面１ａ上に設けられている。枠体２は、絶縁材料や金属材料からなる。絶縁材料の例は、Ａｌ_２Ｏ_３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体、３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質焼結体等のセラミックス、ガラス、樹脂である。金属材料の例は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等である。枠体２は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等からなる樹脂接着剤や、銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金等の金属材料からなるロウ材を介し基体１に接合されている。

（電極）
電極１ｃは、基体１の裏面１ｂに設けられてなるものである。電極１ｃは、接続導体１ｄに電気的に接続されるとともに、接続導体１ｄが基体１の表面１ａの電子素子３との接続箇所に引き回されて、電子素子３と電気的に接続され、電極１ｃが電子素子３の外部接続用電極として機能する。

（導体）
導体１０は、基体１の表面１ａの枠体２の外側に、基体１の裏面１ｂの電極１ｃと電気的に接続されて設けられている。また、この導体１０は基体１の裏面１ｂから基体１内部を通って表面１ａに延出されている。

このように、導体１０が枠体２の外側に設けられていることから、パッケージの内部を封止するために、後述する封止部材４や、枠体２の上面に蓋体６を取着した場合であっても、外部回路基板２０に電子装置１５を固定した状態で、プローブを用いて電子装置１５の導通確認を行うことができる。

その上、電子装置１５作製時における摩擦等で基体１中に自由電子が帯電していても、上述した導通確認を行うことにより、導体１０を介して自由電子を除去することができる。それゆえ、電子装置１５に大電圧を印加した場合であっても、基体１内部の自由電子に起因する絶縁破壊が生じることを抑制できる。

導体１０の形状は、図２に示すように、基体１の裏面１ｂ方向に向かって陥没していることが好ましい。

この構成により、陥没している箇所にプローブの先端を当接し易く、プローブを用いた導通確認の作業性を向上させることができる。

なお、このような陥没した形状の導体１０は、例えば、導体１０となるビアホールに金属ペーストを充填する際に、ビアホールの体積よりも少ない量の金属ペーストを充填し、表面張力によって基体１の表面１ａにおいて、凹部１０ａを形成することができる。

また、基体１の表面１ａにおいて、導体１０の形状は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定される表面粗さＲａが０．２以上であることが好ましい。この構成により、導体１０の表面でプローブの先端が滑り難くなり、プローブの先端が所定の位置から滑るのを防止することができ、誤判定が生ずるのを防止することができる。その結果、プローブを用いた導通確認の作業性を向上させることができる。

導体１０の表面粗さを測定する際に用いる表面粗さ計として、例えば、東京精密社製の「surfcom 1400A」を用いれば良い。

また、導体１０を、複数備えてなることが好ましい。具体的には、基体１の裏面１ｂに形成される電極１ｃは陽極と陰極の２つがあるが、陽極と陰極のそれぞれに１つずつ導体１０を設けることによって、陽極と陰極のそれぞれについて導通確認を行なうことができる。

導体１０は、基体１の表面１ａに設けられたパッドをさらに有することが好ましい。この構成により、導体１０のプローブとの接触部の面積を大きくして、プローブの接触をより確実なものとすることができる。

また、陽極および陰極に設けられた導体１０の両方に電流を流すことによって、電子素子３の動作確認を行なうこともできる。すなわち、基体１が反っている場合は、１箇所の導体１０ではプローブの接触が確実ではないことがあるが、陽極と陰極のそれぞれに複数個ずつの導体１０を設けることによって、基体１が反っていても、プローブの接触の確実性を高めることができる。その結果、導通確認の結果の信頼性を向上させることができる。

パッド１１は、電極１ｃ，接続導体１ｄ，導体１０と同様、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等のメタライズ法によって形成された金属層を用いることができる。また、その露出表面には、ＮｉやＡｕから成るメッキ金属層を１〜20μｍ程度の厚みに被着させたもの、或いは薄膜形成法によって形成された窒化タンタル（Ｔａ_２Ｎ）、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等の金属薄膜、メッキ法によって形成された銅（Ｃｕ）等の金属層から成る。

なお、基体１がセラミックスやガラスから成る場合、電極１ｃ，接続導体１ｄ，導体１０は、薄膜形成法によって形成されていてもよく、その場合、電極１ｃ，接続導体１ｄ，導体１０はＴａ_２Ｎ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｐｔ等から形成されている。

また、基体１が樹脂から成る場合、電極１ｃ，接続導体１ｄ，導体１０は、Ｃｕ等の金属層から成り、従来周知のメッキ法等によって被着形成されている。

＜電子装置＞
本実施形態にかかる電子装置１５は、上記構成のパッケージと、基体１の表面１ａであって、枠体２に囲繞された領域に載置された電子素子３と、枠体２上面に、パッケージの内側を塞ぐように取着された封止部材４と、を具備している。

この構成により、上記構成のパッケージを用いた、プローブ等を用いて導通確認を行うことができる電子装置１５となる。
（電子素子） 電子素子３としては、半導体レーザー（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ），発光ダイオード（ＬＥＤ），トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ等の電子素子、または回路基板上にこれら半導体素子やコンデンサ等の受動部品を搭載した電子素子が収納される。

電子素子３は、基体１の表面１ａに実装されており、接続導体１ｄに電気的に接続されている。例えば、図１，図３に示すように電子素子３の電極部と基体１の表面１ａの接続導体１ｄとが電気的に接続されるようにしてフリップチップ実装（すなわち、フェースダウン実装）されていたり、電子素子３が基体１の表面１ａに実装されるとともに電子素子３の電極部と基体１の表面１ａの接続導体１ｄとがボンディングワイヤによって接続されたりすることによって実装される。

（封止部材）
基体１の表面１ａの枠体２に囲繞された領域に電子素子３が載置された後、枠体２上面に、パッケージの内側を塞ぐように封止部材４が取着される。

封止部材４として、図１，図３に示す電子装置１５においては、基体１と枠体２とからなるパッケージの内側に電子素子３を埋め込むように設けたシリコーン樹脂，エポキシ樹脂等の封止樹脂を用いている。

また封止部材４として、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属等から成る蓋体６を用いることもできる。この場合、蓋体６からなる封止部材４を枠体２の上面に半田付け法やシームウエルド法等により取着することにより、電子装置１５の内部を気密に封止することができる。電子素子３の気密封止性が必要とされる場合、封止部材４を蓋体６で形成し、蓋体６を半田付け法やシームウエルド法等により取着することが好ましい。

以上のようにして、電子素子３がパッケージ内に封止されるとともに、基体１の裏面１ｂに形成された電極１ｃに電気的に接続されて、電子装置１５となる。

この電子装置１５は、図１（ｂ）に示すように外部回路基板２０に搭載され、電子装置１５の電極１ｃが外部電気回路基板２０の回路配線に半田や導電性粒子を含む樹脂接着剤等の導電性接着剤２１を介して電気的に接続されることによって電子装置１５として作動することとなる。

本実施形態にかかる電子装置１５は、上記の導体１０を具備していることから、外部回路基板２０に電子装置１５を搭載し半田等の導電性接着剤２１によって固定した状態で、従来周知のプローブ等を用いて導通確認を行うことができる。

具体例としては、外部回路基板２０の回路配線部分と基体１の表面１ａに露出した導体１０部分の２箇所にプローブを接触させて導通確認を行なう。なお、この測定方法は、半田等の導電性接着剤２１を目視することによる導通確認よりも、測定信頼性が高い。

また、陽極と陰極のそれぞれに１つずつ導体１０を設け、陽極および陰極に設けられた導体１０の両方に電流を流すことによって、電子素子３の動作確認を行なうこともできる。

＜発光装置＞
本実施形態にかかる発光装置１５は、上記構成のパッケージと、基体１の表面１ａであって、枠体２に囲繞された領域に載置された発光素子３と、枠体２上面に、パッケージの内側を塞ぐように取着された封止部材４と、を具備している。

この構成により、上記構成のパッケージを用いた、プローブ等を用いて発光確認を行うことができる発光装置１５となる。

（発光素子）
発光素子３としては、半導体材料からなるＬＥＤが収納される。発光素子３は電極１ｃに供給される駆動電力に応じて第１次光を放射する。

図１（ｂ）に示すように、発光素子３は、基体１にフリップチップ実装されていることが好ましい。

この構成により、発光素子３は、接続導体１ｄを介して、電極１ｃに電気的に接続されているとともに、電極１ｃに熱的結合されるようになり、発光素子３から発生する熱を外部に効率よく熱放散させることができる。その結果、発光素子３に熱が籠もって発光強度が低下するのを防止することが可能となる。

また、発光素子３の電極部と基体１の表面１ａの接続導体１ｄとをボンディングワイヤによって接続させる必要が無く、発光装置１５から発光する光にボンディングワイヤによる影が生ずるのを防止することができる。

（封止部材）
封止部材４は、図１に示すように、発光素子３を封止するものである。

好ましくは、封止部材４は透光性材料からなるのがよく、発光素子３を封止し保護するとともに、発光素子３から発光する光を効率良く外部に取り出すことができる。

なお、封止部材４の透光性とは、発光素子３から放射された第１次光の少なくとも一部の波長が透過できることをいう。

本実施形態にかかる発光装置１５は、発光素子３および封止部材４の上方に発光部材６が配置されている。

発光部材６は、枠体２の上端に設けられている。発光部材６は、マトリクス材料および蛍光材料を含んでいる。マトリクス材料は、透光性を有している。マトリクス材料の透光性とは、発光素子３から放射された第１次光の少なくとも一部の波長が透過することをいう。マトリクス材料の例は、シリコーン樹脂である。なお、発光部材６を設ける代わりに、封止部材４中に蛍光材料を含有させてもよい。

蛍光材料は、発光素子３から放射された第１次光によって励起される。蛍光材料から放射された光の少なくとも一部はマトリクス材料を透過する。発光部材６は、発光素子３から放射された第１次光に応じて第２次光を放射する。

導体１０は、光反射部材を有することが好ましい。
この構成により、発光素子３から導体１０に向かって入射した光が光反射部材で反射し、発光装置１５の発光効率が低下することを抑制できる。光反射部材としては、ＣｕやＡｌ_２Ｏ_３の粒子等の光反射性に優れる材料が用いられる。

導体１０は、基体１内部に設けられた金属層１２をさらに含むことが好ましい。この構成により、発光素子３から基体１内部に向かって発生した熱を金属層１２と導体１０と電極１ｃとを介して外部に効率よく熱放散させることができる。金属層１２は、導体１０と同様の材料からなるのがよく、導体１０と同一工程で形成することができる。なお、この構成において、金属層１２が高い熱伝導率を有する材料からなるのがよく、例えば金属層１２にＣｕを含有させることが好ましい。

また、好ましくは、図３に示すように、金属層１２を基体１内部に極力広い面積で設けることが好ましい。具体的には、発光装置１５を断面視して、金属層１２が枠体２で囲われた領域の直下の部位まで延出する方がよい。この構成により、発光素子３から基体１内部に向かって発生した熱を面積の金属層１２で効率良く熱吸収することにより、発光装置１５の外部へ熱放散させることができるようになる。

また、金属層１２を基体１内部の複数層にわたって設けてもよく、この構成により、発光素子３から基体１内部に向かって発生した熱を複数層の金属層１２により確実かつ効率良く発光装置１５の外部へ熱放散させることができる。

また、発光装置１５において、枠体２は、発光素子３から発光する光を外部に向けて反射させるための反射部材として機能する。

反射部材として機能させるためには、枠体２の内周面が光反射性の高い材料からなるのが好ましく、光の放射強度の高い発光装置１５となる。光反射性の高い材料としては、ポーラス状のＡｌ_２Ｏ_３質焼結体や、ＡｌやＡｇの金属光沢面を用いることができる。

以上のようにして、発光素子３がパッケージ内に封止されるとともに、基体１の裏面１ｂに形成された電極１ｃに電気的に接続されて、発光装置１５となる。

この発光装置１５は、図１（ｂ）に示すように外部回路基板２０に搭載され、発光装置１５の電極１ｃが外部電気回路基板２０の回路配線に半田や導電性粒子を含む樹脂接着剤等の導電性接着剤２１を介して電気的に接続されることによって発光装置１５として作動することとなる。

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。

（ａ）は本実施形態にかかる電子（発光）装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子（発光）装置のＸ−Ｘ’線における断面図である。 本実施形態にかかるパッケージを示す要部拡大断面図である。 本実施形態にかかる電子（発光）装置を示す断面図である。

符号の説明

１：基体
１ａ：表面
１ｂ：裏面
１ｃ：電極
２：枠体
３：電子素子（発光素子）
４：封止部材
６：蓋体（発光部材）
１０：導体
１０ａ：凹部
１１：パッド
１２：金属層
１５：電子装置（発光装置）
２０：外部回路基板
２１：導電性接着剤

Claims (8)

1. 誘電体からなり、電子素子の実装領域を有する表面および裏面を有する基体と、
   前記表面の前記実装領域を取り囲むように設けられた枠体と、
   前記裏面に設けられた電極と、
   前記電極と電気的に接続されるとともに、前記基体の内部を通って前記基体の表面まで延出し、且つ、前記枠体の外側に設けられ、前記基体の表面において前記基体の裏面方向に向かって陥没している導体と、
   前記電極と前記電子素子とを電気的に接続するための接続導体と、
   を具備したパッケージ。
2. 前記導体を複数備えてなることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記基体の形状は、平面視して矩形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパッケージ。
4. 前記導体は、前記基体の表面に設けられたパッドをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパッケージ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパッケージと、
   前記基体の前記実装領域に載置された電子素子と、
   を具備していることを特徴とする電子装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパッケージと、
   前記基体の表面であって、前記枠体に囲繞された領域に載置された発光素子と、
   を具備していることを特徴とする発光装置。
7. 前記導体は、光反射部材を有することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 前記導体は、前記基体内部に設けられた金属層をさらに含むことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の発光装置。
   

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