JP6457345B2 - 電子部品搭載用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品搭載用パッケージおよび電子装置に関する。

電子部品が実装される電子装置は、電子部品が収容される収容空間を形成する凹部を有する基体を備えたパッケージと、該パッケージにおける基体の凹部の平坦な底面に搭載された電子部品と、を含んで構成される（特許文献１参照）。

特開平４−３２２４５２号公報

電子部品として、圧力センサや、加速度センサおよび角速度センサなどの慣性センサ等の、可動部を有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子が実装される電子装置では、パッケージの外部からの熱が、基体の凹部の底面に搭載されたＭＥＭＳ素子に伝わると、センサとしての検出精度が低下するおそれがある。

このような、パッケージの外部からの熱による、ＭＥＭＳ素子のセンサとしての検出精度が低下する現象は、電子装置の小型化に伴うパッケージの小型化が進むと、より顕在化する。

そこで、パッケージの外部からの熱が、パッケージ内に搭載される電子部品に伝わることを抑制可能なパッケージ構造が必要となるが、従来技術のパッケージでは、電子部品に対する伝熱を十分に抑制することができない。

本発明の目的は、電子部品が搭載される電子部品搭載用パッケージにおいて、パッケージの外部からの熱が、パッケージ内に搭載される電子部品に伝わることを抑制することができる電子部品搭載用パッケージ、および該電子部品搭載用パッケージを備えた電子装置を提供することである。

本発明の一態様の電子部品搭載用パッケージは、電子部品が搭載される電子部品搭載用パッケージであって、第１凹部が設けられた基体と、電子部品が搭載される環状の電子部品搭載面を有する、平面視における外形寸法が前記第１凹部の底面の寸法より小さく、前記第１凹部の底面から突出する突出部であって、第２凹部が設けられ、前記環状の電子部品搭載面が前記第２凹部の開口を規定する、突出部と、を含み、前記突出部は、前記第２凹部の開口縁部が面取りされた形状であることを特徴とするものである。

また本発明の一態様の電子装置は、前記電子部品搭載用パッケージと、前記突出部の前記電子部品搭載面の内周端に設けられる接着剤層と、前記突出部の前記電子部品搭載面に、前記第２凹部を覆うように前記接着剤層を介して接着されて搭載される電子部品と、を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、電子部品搭載用パッケージは、電子部品が搭載される電子部品搭載面が、基体における第１凹部の底面から突出する突出部に形成された構成であるので、第１
凹部の底面が電子部品搭載面である構成と比較して、パッケージ外部からの熱が、パッケージ内に搭載される電子部品に伝わることを抑制することができる。

さらに、電子部品搭載用パッケージにおいて、突出部は、第２凹部を有し、環状の電子部品搭載面が第２凹部の開口を規定するように構成される。このような構成の電子部品搭載用パッケージでは、電子部品は、突出部における環状の電子部品搭載面に、第２凹部を覆うように搭載されることになる。すなわち、電子部品は、第２凹部の開口に対応した部分が突出部に接触しないので、電子部品と突出部との間の接触面積を小さくすることができ、これによって、パッケージ外部からの電子部品に対する伝熱をより抑制することができる。

また本発明によれば、電子装置は、パッケージ外部からの電子部品に対する伝熱を抑制可能な電子部品搭載用パッケージを備えているので、電子部品の特性劣化を抑制することができ、ひいては電子装置の特性劣化を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２を備えた電子装置１の構成を示す断面図である。 電子装置１の構成を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２Ａを備えた電子装置１Ａの構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２Ｂを備えた電子装置１Ｂの構成を示す断面図である。

以下、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２を備えた電子装置１の構成を示す断面図であり、図２は電子装置１の構成を示す分解斜視図である。

本実施形態の電子装置１は、電子部品搭載用パッケージ２と、電子部品３と、蓋体４とを含んで構成される。

ここで、電子部品３は、たとえば、圧力センサや、加速度センサおよび角速度センサなどの慣性センサ、スイッチング素子、ならびにマイクロミラー素子等の、可動部を有するＭＥＭＳ素子である。以下では、電子部品３がＭＥＭＳ素子である場合を例にして、本実施形態の電子装置１および電子部品搭載用パッケージ２の構成を説明する。なお、以下では、電子部品３を「ＭＥＭＳ素子３」と称する。ＭＥＭＳ素子３は、基板３ａと、基板３ａに実装される可動部３ｂとを含んで構成される。

電子部品搭載用パッケージ２は、ＭＥＭＳ素子３が搭載されるパッケージであり、基体２１と、突出部２２とを含んで構成される。

基体２１は、ＭＥＭＳ素子３が搭載される搭載空間を形成する第１凹部２１１を有する。本実施形態では、基体２１は、平面視したときに、外形形状が矩形状である。また、第１凹部２１１の底面２１１ａは平坦であり、その底面２１１ａの形状は、矩形状である。平面視において基体２１の外形寸法は、たとえば、長辺の長さが１〜６０ｍｍであり、短辺の長さが０．５〜４０ｍｍである。また、平面視において第１凹部２１１の底面２１１ａの寸法は、たとえば、長辺の長さが０．８〜５６ｍｍであり、短辺の長さが０．３〜３６ｍｍである。

基体２１は、たとえばアルミナセラミックスまたはガラス−セラミックスなどのセラミックス材料である絶縁部材からなる。基体２１は、絶縁部材からなるセラミック層を１層用いたものであっても、絶縁部材からなるセラミック層を複数積層したものであってもよい。

本実施形態に係る基体２１には、最外層のセラミック層に外部電極パッド２４が設けられ、各セラミック層の間に内層パッド２５が設けられ、外部電極パッド２４と内層パッド２５とを電気的に接続する貫通導体２７がセラミック層を貫通して設けられる。また、内層パッド２５は、貫通導体２６を介して、後述する突出部２２の電子部品搭載面２２１ａに設けられる導体層である電極パッド２３と電気的に接続されている。

最外層のセラミック層の表層となる基体２１の下面に設けられる外部電極パッド２４は、プリント基板などの外部回路基板に実装される端子である。

また、電極パッド２３、外部電極パッド２４、内層パッド２５および貫通導体２６，２７は、たとえばタングステン、モリブデン、銅、銀または銀パラジウムなどの金属粉末の焼結体等から構成されている。

突出部２２は、基体２１における第１凹部２１１の平坦な底面２１１ａから搭載空間内に突出して設けられ、ＭＥＭＳ素子３が搭載される環状の電子部品搭載面２２１ａと、第２凹部２２１とを有する。突出部２２において、環状の電子部品搭載面２２１ａは、第２凹部２２１の開口を規定する。なお、本実施形態では、第２凹部２２１の底面は、基体２１の第１凹部２１１の底面２１１ａと一致する。突出部２２は、環状の電子部品搭載面２２１ａを有する筒体である。

突出部２２は、基体２１と同一のセラミックス材料からなる。本実施形態では、基体２１と突出部２２とは、セラミックス材料によって一体的に形成されている。

本実施形態では、突出部２２は、平面視したときに、外形形状が矩形状である。また、第２凹部２２１の開口の形状、換言すれば、環状の電子部品搭載面２２１ａの開口の形状は、矩形状である。平面視において突出部２２の外形寸法は、たとえば、長辺の長さが０．６〜５２ｍｍであり、短辺の長さが０．２〜３２ｍｍである。また、平面視において第２凹部２２１の開口の寸法は、たとえば、長辺の長さが０．５〜４２ｍｍであり、短辺の長さが０．１〜２２ｍｍである。

また、突出部２２の環状の電子部品搭載面２２１ａには、ＭＥＭＳ素子３と電気的に接続される導体層である電極パッド２３が設けられる。本実施形態では、電極パッド２３は、その表面が電子部品搭載面２２１ａと同一平面上となるように、突出部２２に埋設される。このように、電極パッド２３が突出部２２に埋設されることによって、電極パッド２３と電子部品搭載面２２１ａとの間の固着強度を向上させることができる。

また、電子部品搭載面２２１ａに搭載されるＭＥＭＳ素子３と電極パッド２３とは、たとえばボンディングワイヤ６によって電気的に接続されるが、電極パッド２３が電子部品搭載面２２１ａに設けられることによって、このボンディングワイヤ６を短くすることができる。これによって、信号の伝送損失を少なくすることができる。

以上のように構成される電子部品搭載用パッケージ２は、ＭＥＭＳ素子３が搭載される電子部品搭載面２２１ａが、基体２１における第１凹部２１１の底面２１１ａから突出する突出部２２に形成された構成であるので、第１凹部２１１の底面２１１ａが電子部品搭載面である構成と比較して、電子部品搭載用パッケージ２の外部からの熱が、電子部品搭
載用パッケージ２内に搭載されるＭＥＭＳ素子３に伝わることを抑制することができる。

さらに、電子部品搭載用パッケージ２において、突出部２２は、第２凹部２２１を有し、環状の電子部品搭載面２２１ａが第２凹部２２１の開口を規定するように構成される。このような構成の電子部品搭載用パッケージ２では、ＭＥＭＳ素子３は、突出部２２における環状の電子部品搭載面２２１ａに、第２凹部２２１を覆うように搭載されることになる。すなわち、ＭＥＭＳ素子３は、第２凹部２２１の開口に対応した部分が突出部２２に接触しないので、ＭＥＭＳ素子３と突出部２２との間の接触面積を小さくすることができ、これによって、電子部品搭載用パッケージ２の外部からのＭＥＭＳ素子３に対する伝熱をより抑制することができる。

また、本実施形態の電子部品搭載用パッケージ２において、環状の電子部品搭載面２２１ａを有する筒体である突出部２２は、第２凹部２２１の開口縁部２２１ｂが面取りされた形状であることが好ましい。なお、本実施形態では、突出部２２は、電子部品搭載面２２１ａ側の外周縁端部２２１ｃも面取りされた形状である。具体的には、突出部２２を断面視したときに、突出部２２は、第２凹部２２１によって２つの部分に分割されるが、これら２つの部分それぞれの断面形状が台形である。少なくとも、第２凹部２２１の開口縁部２２１ｂが面取りされた形状の突出部２２は、ＭＥＭＳ素子３と突出部２２との間の接触面積が小さくなるので、電子部品搭載用パッケージ２の外部からのＭＥＭＳ素子３に対する伝熱をより抑制することができる。

次に、電子部品搭載用パッケージ２の製造方法について、以下に説明する。

電子部品搭載用パッケージ２は、前述したように、複数のセラミック層が積層された積層構造を有する。このような積層構造は、各セラミック層に対応した熱可塑性シートを用いて形成することができる。ここで、熱可塑性シートは、加熱することで軟化して流動するセラミックシートである。なお、熱可塑性シートとしては、たとえばアルミナ、窒化アルミニウム、ガラスセラミックスを主成分に、バインダーや可塑剤などの有機成分を調整して、６０〜８０℃における弾性率を低く調整したテープを用いている。

電子部品搭載用パッケージ２の製造方法では、熱可塑性シート、鋳型を用いたモールド工法により、電子部品搭載用パッケージ２を製造する。鋳型は、電子部品搭載用パッケージ２の第１凹部２１１の底面２１１ａの形状、および、第２凹部２２１を有する突出部２２の形状に対して、反転形状の構造を有する。

電子部品搭載用パッケージ２の製造方法では、まず、熱可塑性シートに厚み方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体２６，２７用の導電性ペーストを充填する。

次に、電極パッド２３、外部電極パッド２４、および内層パッド２５に対応して導電性ペーストを、従来公知のスクリーン印刷法により印刷する。

次に、各熱可塑性シートを重ね合わせて積層体を作製し、この積層体に鋳型を、加熱下で押しつけて、変形させる。このとき、基体２１の第１凹部２１１の底面２１１ａが鋳型に合うように盛り上がって、突出部２２が形成される。そして、変形後の積層体を焼成することによって、電子部品搭載用パッケージ２を製造することができる。

また、電子装置１は、図１，２に示すように、上記の電子部品搭載用パッケージ２と、ＭＥＭＳ素子３と、蓋体４と、接着剤層５と、を含んで構成される。

接着剤層５は、弾性率が１ＧＰａ以下の合成樹脂を主成分とする、従来公知の接着剤か
らなる。接着剤の主成分の合成樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などが挙げられる。接着剤層５は、突出部２２の環状の電子部品搭載面２２１ａの内周端の全周にわたって設けられる。

ＭＥＭＳ素子３は、突出部２２の環状の電子部品搭載面２２１ａに、第２凹部２２１を覆うように接着剤層５を介して接着されて搭載される。具体的には、ＭＥＭＳ素子３は、可動部３ｂが第２凹部２２１内に収容され、基板３ａの周縁端部が接着剤層５を介して電子部品搭載面２２１ａに接着されて、第２凹部２２１を覆うように、電子部品搭載面２２１ａに搭載される。このように、可動部３ｂが第２凹部２２１内に収容された状態で、ＭＥＭＳ素子３が電子部品搭載面２２１ａに搭載されることによって、可動部３ｂが、第２凹部２２１および基体２１の第１凹部２１１による空間内に密閉されることになる。これによって、ＭＥＭＳ素子３のセンサとしての検出精度が低下することを抑制することができる。そして、ＭＥＭＳ素子３は、電子部品搭載面２２１ａに設けられた電極パッド２３とボンディングワイヤ６によって電気的に接続される。

蓋体４は、たとえば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金、ガラス材料またはシリコン等からなる。このような蓋体４は、真空状態にある第１凹部２１１、あるいは窒素ガスなどが充填された第１凹部２１１を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体４は、所定雰囲気で、基体２１上に載置される。そして、基体２１上の枠部分に形成された封止用導体パターンと蓋体４とが溶接されるように蓋体４に所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、基体２１に接合する。また、蓋体と基体２１とがガラス等の接合材を介して接合されていてもよく、陽極接合によって接合されていてもよい。

以上のように構成される電子装置１は、電子部品搭載用パッケージ２の外部からのＭＥＭＳ素子３に対する伝熱を抑制可能な電子部品搭載用パッケージ２を備えているので、ＭＥＭＳ素子のセンサとしての検出精度が低下することを抑制することができ、ひいては電子装置１の特性劣化を抑制することができる。なお、平面視において、ＭＥＭＳ素子３のうち突出部２２の電子部品搭載面２２１ａに接合される範囲は、例えば、ＭＥＭＳ素子３の下面の外周から内側に、ＭＥＭＳ素子の１辺の長さの約１／５程度以下の幅の帯状の範囲に設定されている。

図３は、本発明の第２実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２Ａを備えた電子装置１Ａの構成を示す断面図である。図３（１）は電子部品搭載用パッケージ２Ａおよび電子装置１Ａの構成を示し、図３（２）は要部を拡大して示す。

電子部品搭載用パッケージ２Ａは、突出部２２の電子部品搭載面２２１ａの内周端における、接着剤層５を介したＭＥＭＳ素子３との接着構造が前述した接着構造と異なること以外は、電子部品搭載用パッケージ２と同様に構成される。また、電子装置１Ａは、電子部品搭載用パッケージ２Ａを備えたこと以外は、電子装置１と同様に構成される。このように本実施形態の電子部品搭載用パッケージ２Ａおよび電子装置１Ａは、前述した第１実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２および電子装置１と同様の部分を有する。したがって、以下の説明および図において、対応する同様の部分については同一の参照符号を付すとともに、説明を省略する。

電子部品搭載用パッケージ２Ａは、前述した電子部品搭載用パッケージ２と同様に、第１凹部２１１を有する基体２１と、環状の電子部品搭載面２２１ａおよび第２凹部２２１を有する、第１凹部２１１の底面２１１ａから突出する突出部２２と、を含んで構成される。

本実施形態の電子部品搭載用パッケージ２Ａにおいて、突出部２２の電子部品搭載面２２１ａの内周端には、ＭＥＭＳ素子３を接着する接着剤層５を形成するための凹溝２２２ａを有する、電子部品搭載面２２１ａから上方に隆起する隆起部２２２が設けられている。

このような、凹溝２２２ａを有する隆起部２２２によって、凹溝２２２ａ内に一定量の接着剤が充填された接着剤層５を形成することができる。これによって、接着剤が流れ出し広がることを抑制できる。したがって、ＭＥＭＳ素子３をより精度よく一定の高さで固定できることにより、接着剤の外部からの応力緩和の効果をより安定させることができる。なお、上記のような鋳型を用いた製造方法であれば、このような比較的微細な凹溝２２２ａの形成も容易であり、寸法の精度も高い。

図４は、本発明の第３実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２Ｂを備えた電子装置１Ｂの構成を示す断面図である。図４（１）は電子部品搭載用パッケージ２Ｂおよび電子装置１Ｂの構成を示し、図４（２）は要部を拡大して示す。

電子部品搭載用パッケージ２Ｂは、突出部２２の電子部品搭載面２２１ａの内周端における、接着剤層５を介したＭＥＭＳ素子３との接着構造が前述した接着構造と異なること以外は、電子部品搭載用パッケージ２と同様に構成される。また、電子装置１Ｂは、電子部品搭載用パッケージ２Ｂを備えたこと以外は、電子装置１と同様に構成される。このように本実施形態の電子部品搭載用パッケージ２Ｂおよび電子装置１Ｂは、前述した第１実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ２および電子装置１と同様の部分を有する。したがって、以下の説明および図において、対応する同様の部分については同一の参照符号を付すとともに、説明を省略する。

電子部品搭載用パッケージ２Ｂは、前述した電子部品搭載用パッケージ２と同様に、第１凹部２１１を有する基体２１と、環状の電子部品搭載面２２１ａおよび第２凹部２２１を有する、第１凹部２１１の底面２１１ａから突出する突出部２２と、を含んで構成される。

本実施形態の電子部品搭載用パッケージ２Ｂにおいて、突出部２２の電子部品搭載面２２１ａの内周端には、ＭＥＭＳ素子３を接着する接着剤層５を形成するための凹溝２２３が設けられている。

このような、凹溝２２３によって、凹溝２２３内に一定量の接着剤が充填された接着剤層５を形成することができる。これによって、接着剤が流れ出し広がることを抑制できる。ＭＥＭＳ素子３を一定の高さで固定できることにより、接着剤の外部からの応力緩和の効果をより安定させることができる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例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加えることは何ら差し支えない。例えば、可動部を有する電子部品３としてＳＡＷ素子（表面弾性波素子）が搭載されるものであってもよい。

１，１Ａ，１Ｂ 電子装置
２，２Ａ，２Ｂ 電子部品搭載用パッケージ
３ ＭＥＭＳ素子
３ａ 基板
３ｂ 可動部
４ 蓋体
５ 接着剤層
６ ボンディングワイヤ
２１ 基体
２１１ 第１凹部
２１１ａ 底面
２２ 突出部
２２１ 第２凹部
２２１ａ 電子部品搭載面
２２２ 隆起部
２２２ａ，２２３ 凹溝
２３ 電極パッド
２４ 外部電極パッド
２５ 内層パッド
２６，２７ 貫通導体

Claims (7)

1. 電子部品が搭載される電子部品搭載用パッケージであって、
   第１凹部が設けられた基体と、
   電子部品が搭載される環状の電子部品搭載面を有する、平面視における外形寸法が前記第１凹部の底面の寸法より小さく、前記第１凹部の底面から突出する突出部であって、第２凹部が設けられ、前記環状の電子部品搭載面が前記第２凹部の開口を規定する、突出部と、を含み、
   前記突出部は、前記第２凹部の開口縁部が面取りされた形状であることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。
2. 前記基体と前記突出部とが、セラミックス材料によって一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載用パッケージ。
3. 前記電子部品搭載面に設けられる、電子部品と電気的に接続される導体層を、さらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品搭載用パッケージ。
4. 前記電子部品搭載面の内周端には、電子部品を接着する接着剤層を形成するための凹溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子部品搭載用パッケージ。
5. 前記電子部品搭載面の内周端には、電子部品を接着する接着剤層を形成するための凹溝を有する、前記電子部品搭載面から上方に隆起する隆起部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電子部品搭載用パッケージ。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の電子部品搭載用パッケージと、
   前記突出部の前記電子部品搭載面の内周端に設けられる接着剤層と、
   前記突出部の前記電子部品搭載面に、前記第２凹部を覆うように前記接着剤層を介して接着されて搭載される電子部品と、を含むことを特徴とする電子装置。
7. 前記電子部品は、基板と、該基板に実装される可動部とを有するＭＥＭＳ素子であり、
   前記ＭＥＭＳ素子は、可動部が前記第２凹部内に収容され、基板の周縁端部が前記接着剤層を介して前記電子部品搭載面に接着されて、該第２凹部を覆うように、該電子部品搭載面に搭載されることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。

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