JP2005244146A - Electronic-component housing package, electronic device, and mounting structure of electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部に半導体素子や圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージおよび電子装置ならびに電子装置の実装構造に関するものである。 The present invention relates to an electronic component storage package for storing electronic components such as a semiconductor element and a piezoelectric vibrator, an electronic device, and an electronic device mounting structure.
従来、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージとして、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,ガラスセラミックス等から成るセラミックス製パッケージが用いられている。従来のパッケージは、図6(a)、図6(b)、および図6(c)に示すように、上面中央部に電子部品24を収容するための直方体状の凹部23を有するとともに、その凹部23の底面の隅部に電子部品24の端部が取着される搭載部27が設けられた絶縁基体21を具備している。また、この搭載部27の上面から絶縁基体21の下面にかけてメタライズ導体等からなる配線導体25が導出されている。絶縁基体21の下面には、配線導体25の導出部分と接続するようにして接続パッド25aが形成されている。なお、図6(a)は従来の電子部品収納用パッケージの一例を示す平面図であり、図6(b)は図6(a)の電子部品収納用パッケージのB−B’線における断面図、図6(c)は図6(a)の電子部品収納用パッケージの下面図である。
Conventionally, ceramics made of aluminum oxide sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, mullite sintered bodies, glass ceramics, etc., are used as electronic component storage packages for storing electronic components such as semiconductor elements and piezoelectric vibrators. The package made from is used. As shown in FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c), the conventional package has a rectangular
そして、絶縁基体21の凹部23内に電子部品24を、その主面が凹部23の底面に対向するように収納するとともに、この電子部品24の端部に形成されている電極を凹部23内の搭載部27上に露出する配線導体25に導電性接着剤等の電気的接続手段28を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体21の上面の凹部23の周囲に蓋体22を接合することにより、絶縁基体21の凹部23と蓋体22とから成る容器の内部に電子部品24が気密に封止された電子装置を構成することができる。なお、凹部23は、蓋体22を絶縁基体21の上面の凹部23を取囲む部位に形成されたメタライズ層26にガラスや半田等のろう材を介して接合することにより気密封止される。
The
このようにして形成された電子装置は、絶縁基体21の外表面(図6では下面)に導出された配線導体25と外部電気回路基板の電極パッド(図示せず)とを半田等のろう材(導電性接合材)を介して接続することにより、いわゆる表面実装の形態で外部電気回路基板に実装され、電子部品24と外部電気回路とが配線導体25および接続パッド25aを介して電気的に接続される。
In the electronic device thus formed, the
この実装構造の場合、半田等のろう材は、一般に接続パッド25aの側面の上端から外部電気回路基板の電極パッドの上面にかけて漸次外側に広がるようにフィレットを形成して接合される。
近年、このような表面実装型の電子部品収納用パッケージおよびこれを用いて成る電子装置においては、収納される電子部品24の高機能化,高集積化にともなう発熱量および熱応力の増大や、小型化にともなう接続パッド25aの接続面積の減少により、温度変化による外部電気回路基板の熱膨張や収縮によって電子部品収納用パッケージのクラックの発生や、電子装置と外部電気回路基板とを接合している半田等のろう材に発生する接続不良等の不具合が多発する傾向にあるため、外部電気回路基板への接続の高信頼性の要求が高まってきている。
In recent years, in such a surface-mount type electronic component storage package and an electronic device using the same, an increase in heat generation and thermal stress associated with higher functionality and higher integration of the
しかしながら、従来の表面実装型の電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、接続パッド25aと外部電気回路基板の電極パッドとを、直接半田等のろう材を介して接続することから、電子装置が温度変化による外部電気回路基板の熱膨張や収縮による影響を大きく受けることになる。特に、電子部品収納用パッケージの外形寸法が大きい電子装置は、さらにこの影響が大きくなり、電子部品収納用パッケージのクラックの発生や、電子装置と外部電気回路基板とを接合している半田等のろう材に起因する接続不良等の不具合が発生し易くなるという問題点を有していた。
However, in the conventional surface mount type electronic component storage package and electronic device, the
また、従来の電子装置の実装構造では、接続パッド25aの側面の上端(絶縁基体21側)から外部電気回路基板の電極パッドの上面にかけて漸次外側に広がるようにフィレットを形成して半田等のろう材が接合され、このフィレットの外端部分に上記の熱応力が集中しやすいことから、特に接続パッド25aの外端部分で、電子部品収納用パッケージのクラックや、電子装置と外部電気回路基板とを接合している半田等のろう材の接続不良等の不具合が発生し易くなっていた。
Further, in the conventional electronic device mounting structure, a fillet is formed so as to gradually spread outward from the upper end of the side surface of the
そして、接続パッド25aと外部電気回路基板の電極パッドとを接続する半田等のろう材の形状により、電子装置が温度変化による外部電気回路基板の熱膨張や収縮による影響をさらに受け易くなる場合があった。例えば、絶縁基体21の下面に形成された接続パッド25aが、長方形状の絶縁基体21の長辺側の両端に大きく離れて形成されている場合、外部電気回路基板の電極パッドは接合面積を大きくするために絶縁基体21の外周を大きくはみ出すように形成する必要があるが、その分、接続パッド25aから外側にろう材のフィレットが拡がるために実装領域の面積が大きくなる。よって、温度変化による外部電気回路基板の熱膨張や収縮によって上記の実装領域における外部電気回路基板の寸法変化が非常に大きくなり、その大きな寸法変化による応力が絶縁基体21の両端の接続パッド25a間に作用して電子部品収納用パッケージにクラックを生じたり、電子装置と外部電気回路基板との接続不良が生じるという問題点を有していた。
The shape of the soldering material such as solder that connects the
本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、絶縁基体にクラック等の機械的な破壊が生じることがないとともに、接続パッドを外部電気回路基板の電極パッド等に長期にわたって確実に電気的に接続させることが可能な高信頼性の電子部品収納用パッケージおよび電子装置および電子装置の実装構造を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems, and its purpose is to prevent mechanical damage such as cracks from occurring on the insulating substrate, and to connect the connection pads to electrode pads or the like of an external electric circuit board. An object of the present invention is to provide a highly reliable electronic component storage package, an electronic device, and an electronic device mounting structure that can be reliably electrically connected over a long period of time.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品の搭載部を有する絶縁基体と、前記搭載部から前記絶縁基体の下面に導出された配線導体と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記配線導体に電気的に接続された接続パッドと、該接続パッドの表面に前記接続パッドの外周部分が全周にわたって露出するようにして取着された金属板とを具備していることを特徴とする。 An electronic component storage package according to the present invention is formed on an insulating base having an electronic component mounting portion on an upper surface, a wiring conductor led out from the mounting portion to a lower surface of the insulating base, and a lower surface of the insulating base. A connection pad electrically connected to the wiring conductor; and a metal plate attached to a surface of the connection pad so that an outer peripheral portion of the connection pad is exposed over the entire periphery. And
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記金属板は、厚さが0.1mm乃至0.5mmであることを特徴とする。 In the electronic component storage package of the present invention, it is preferable that the metal plate has a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm.
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記金属板は、その上面の面積が前記接続パッドの面積の30%乃至70%であることを特徴とする。 In the electronic component storage package according to the present invention, preferably, the metal plate has an upper surface area of 30% to 70% of the area of the connection pad.
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記金属板および前記接続パッドは、少なくとも一対のものが互いに対向して配置されており、前記金属板の互いに対向する側面に対して反対側の側面が平面視で外側に凸の曲面とされていることを特徴とする。 In the electronic component storage package according to the present invention, preferably, at least a pair of the metal plate and the connection pad are arranged to face each other, and are opposite to the side surfaces of the metal plate facing each other. The side surface is a curved surface convex outward in plan view.
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記金属板および前記接続パッドは、少なくとも一対のものが互いに対向して配置されており、前記金属板は、前記接続パッド表面において相手側の前記接続パッド側に偏って位置するように取着されていることを特徴とする。 In the electronic component storage package according to the present invention, preferably, at least a pair of the metal plate and the connection pad are arranged to face each other, and the metal plate is disposed on the surface of the connection pad. It is attached so as to be biased to the connection pad side.
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記金属板は、その下面の中央部に凹部が形成されていることを特徴とする。 In the electronic component storage package according to the present invention, preferably, the metal plate has a recess formed in a central portion of a lower surface thereof.
本発明の電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに前記配線導体に電気的に接続された電子部品と、前記絶縁基体の上面の前記搭載部の周囲に前記搭載部を覆うように取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。 An electronic device according to the present invention includes an electronic component storage package having the above configuration, an electronic component mounted on the mounting portion and electrically connected to the wiring conductor, and the periphery of the mounting portion on the upper surface of the insulating base. And a lid attached to cover the mounting portion.
また、本発明の電子装置の実装構造は、上記記載の電子装置の前記接続パッドを導電性接合材を介して外部電気回路基板の電極パッドに実装して成る電子装置の実装構造であって、前記電極パッドは平面視で前記金属板よりも大きく、前記導電性接合材は、前記電極パッドから前記接続パッドにかけて前記金属板の側面を全周にわたって覆うように被着されているとともに、前記導電性接合材の上下方向の中央部が全周にわたって窪んでいることを特徴とするものである。 The electronic device mounting structure of the present invention is an electronic device mounting structure in which the connection pad of the electronic device described above is mounted on an electrode pad of an external electric circuit board through a conductive bonding material. The electrode pad is larger than the metal plate in plan view, and the conductive bonding material is attached so as to cover the entire side surface of the metal plate from the electrode pad to the connection pad, and the conductive The center portion in the vertical direction of the adhesive bonding material is recessed over the entire circumference.
また、本発明の電子装置の実装構造は、好ましくは、前記導電性接合材は、前記電極パッドとの接合部の幅が前記金属板の前記絶縁基体の中心側よりも前記金属板の前記絶縁基体の外周側で小さくなっていることを特徴とするものである。 In the electronic device mounting structure of the present invention, it is preferable that the conductive bonding material has a width of a bonding portion with the electrode pad that is greater than that of the metal plate than the center side of the insulating base. It is characterized by being smaller on the outer peripheral side of the substrate.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品の搭載部を有する絶縁基体と、搭載部から絶縁基体の下面に導出された配線導体と、絶縁基体の下面に形成されるとともに配線導体に電気的に接続された接続パッドと、接続パッドの表面に接続パッドの外周部分が全周にわたって露出するようにして取着された金属板とを具備していることから、接続パッドと外部電気回路基板の電極パッドとは、直接ではなく間に金属板を挟んで接続されることになり、半田等のろう材を介して接続した後、金属板により、温度変化で発生する外部電気回路基板の熱膨張や収縮による応力の影響を緩和することが可能になり、応力の影響を最小限にできる。 An electronic component storage package according to the present invention includes an insulating base having a mounting portion for an electronic component on an upper surface, a wiring conductor led out from the mounting portion to the lower surface of the insulating base, and formed on the lower surface of the insulating base and connected to the wiring conductor. Since the connection pad electrically connected and the metal plate attached so that the outer peripheral portion of the connection pad is exposed over the entire circumference on the surface of the connection pad, the connection pad and the external electric circuit are provided. The electrode pads on the board are connected directly with a metal plate sandwiched between them, and after connecting via a brazing material such as solder, the metal plate causes the external electric circuit board to be generated due to temperature changes. It becomes possible to reduce the influence of stress due to thermal expansion and contraction, and the influence of stress can be minimized.
また、金属板の周囲にろう材の溜まりを良好に形成できるので金属板と接続パッドとの接合強度を高めることができるとともに、外部電気回路基板との熱膨張や収縮による応力をこのろう材の溜まりによってより有効に吸収することができる。 In addition, since a pool of brazing material can be well formed around the metal plate, the bonding strength between the metal plate and the connection pad can be increased, and stress due to thermal expansion and contraction with the external electric circuit board can be increased. It can be absorbed more effectively by the pool.
その結果、接続パッドを外部電気回路基板の電極パッド等に長期にわたって確実に電気的に接続させることが可能で、電子部品収納用パッケージの内部に収納する電子部品を長期にわたり安定して動作させることが可能な電子部品収納用パッケージを提供することができる。 As a result, it is possible to reliably connect the connection pads to the electrode pads of the external electric circuit board for a long period of time, and to stably operate the electronic parts stored in the electronic component storage package for a long period of time. It is possible to provide an electronic component storage package that can be used.
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、好ましくは、金属板は、厚さが0.1mm乃至0.5mmであることから、より確実に応力を緩和することができるとともに、金属板をより確実、強固に接続パッドに取着させておくことができ、電子部品収納用パッケージの外部電気回路基板に対する接続の信頼性をより一層優れたものとすることができる。 In the electronic component storage package of the present invention, it is preferable that the metal plate has a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm. It can be securely and firmly attached to the connection pad, and the connection reliability of the electronic component storage package to the external electric circuit board can be further improved.
また同時に、絶縁基体の中央には少なくとも0.1mm乃至0.5mmの間隔が形成されて半田等のろう材を介して接続されていることから、外部電気回路基板のたわみが生じたとしても、そのたわみに起因して絶縁基体に作用しようとする機械的応力を金属板で吸収することができるため、絶縁基体に発生するクラックも防止する効果がある。 At the same time, since an interval of at least 0.1 mm to 0.5 mm is formed in the center of the insulating base and connected via a brazing material such as solder, even if the external electric circuit board is bent, Since the metal plate can absorb the mechanical stress that is caused to act on the insulating base due to the deflection, there is an effect of preventing cracks generated in the insulating base.
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、好ましくは、金属板の上面の面積が接続パッドの面積の30%乃至70%となるように形成したことにより、接続パッドと金属板との接合面積を確保して、接合強度をより有効に確保するとともに応力の緩和をより一層確実なものとし、外部電気回路基板との接合安定性、および接合強度も向上したものとすることができる。 The electronic component storage package of the present invention is preferably formed such that the area of the upper surface of the metal plate is 30% to 70% of the area of the connection pad, so that the bonding area between the connection pad and the metal plate is increased. As a result, it is possible to secure the bonding strength more effectively, further relax the stress, and improve the bonding stability and bonding strength with the external electric circuit board.
また、本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、金属板および接続パッドは、少なくとも一対のものが互いに対向して配置されており、金属板の互いに対向する側面に対して反対側の側面が平面視で外側に凸の曲面とされていることから、外部電気回路基板の収縮によって絶縁基体の外周側から中央側に向かって作用する応力を一対の金属板で互いにバランスよく分散して緩和することができるとともに、応力が加わりやすい外側に対して金属板の側面を曲面とすることによって応力を分散、緩和することができる。そのため、一対の金属板のどちらか一方の側面に応力が集中して絶縁基体や接続部分にクラック等の機械的な破壊が生じることをより効果的に防止することができ、外部接続の接合安定性、および接合強度もより向上したものとすることができる。 In the electronic component storage package of the present invention, it is preferable that at least a pair of the metal plate and the connection pad are arranged so as to face each other, and the side surface opposite to the side surface facing the metal plate. Since the curved surface is convex outward in plan view, the stress acting from the outer peripheral side to the central side of the insulating base due to the contraction of the external electric circuit board is distributed and relaxed with a pair of metal plates in a balanced manner. In addition, the stress can be dispersed and alleviated by making the side surface of the metal plate a curved surface with respect to the outside where the stress is easily applied. For this reason, it is possible to more effectively prevent stress from concentrating on either side of the pair of metal plates and causing mechanical breakdown such as cracks in the insulating base and connection parts, and stable connection of external connections. And the bonding strength can be further improved.
また、本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、金属板および接続パッドは、少なくとも一対のものが互いに対向して配置されており、金属板は、接続パッド表面において相手側の接続パッド側に偏って位置するように取着されていることから、接続パッドのうち、応力がより大きく作用する外側で、より大きなろう材の溜まりを形成することができるので、より一層外部接続の接合安定性、および接合強度もより向上したものとすることができる。 In the electronic component storage package of the present invention, it is preferable that at least a pair of the metal plate and the connection pad are arranged so as to face each other, and the metal plate is connected to the mating connection pad side on the connection pad surface. Therefore, it is possible to form a larger pool of brazing material on the outside of the connection pad where the stress acts more greatly. And the bonding strength can be further improved.
また、本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、金属板は、その下面の中央部に凹部が形成されていることから、この凹部の深さ分だけ絶縁基体と外部電気回路基板の接続パッドとの接合面積を大きくすることができる。よって、さらに温度変化で発生する外部電気回路基板の熱膨張や収縮による応力の影響をこの金属板の凹部で緩和することが可能となり、外部接続の接合安定性、および接合強度もより向上したものとすることができる。 In the electronic component storage package according to the present invention, preferably, the metal plate has a recess formed in the central portion of the lower surface thereof, so that the insulating base and the external electric circuit board are connected by the depth of the recess. The bonding area with the pad can be increased. Therefore, it is possible to alleviate the effect of stress due to thermal expansion and contraction of the external electric circuit board that occurs due to temperature changes at the concave portion of this metal plate, and the joint stability and joint strength of the external connection are further improved. It can be.
本発明の電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージと、搭載部に搭載されるとともに配線導体に電気的に接続された電子部品と、絶縁基体の上面の搭載部の周囲に搭載部を覆うように取着された蓋体とを具備していることから、絶縁基体と外部電気回路基板の電極パッドとの間に取着された金属板により温度変化で発生する外部電気回路基板の熱膨張や収縮による応力の影響を緩和することが可能になり、応力の影響を最小限にできるとともに、内部に収納する電子部品を安定して動作させることが可能な高信頼性のものとすることができる。 An electronic device according to the present invention includes an electronic component storage package configured as described above, an electronic component mounted on the mounting portion and electrically connected to the wiring conductor, and a mounting portion around the mounting portion on the upper surface of the insulating base. Since the cover is attached so as to cover, the heat of the external electric circuit board generated by the temperature change by the metal plate attached between the insulating base and the electrode pad of the external electric circuit board It is possible to mitigate the effects of stress due to expansion and contraction, minimize the effects of stress, and make it highly reliable so that electronic components housed inside can be operated stably. Can do.
また、本発明の電子装置の実装構造は、上記記載の電子装置の接続パッドを導電性接合材を介して外部電気回路の電極パッドに実装して成る電子装置の実装構造であって、電極パッドは平面視で金属板よりも大きく、導電性接合材は、電極パッドから接続パッドにかけて金属板の側面を全周にわたって覆うように被着されているとともに、導電性接合材の上下方向の中央部が全周にわたって窪んでいることから、この窪み部を境にして上側と下側とでろう材から成る導電性接合材に作用する熱応力を異なる方向に分散させることができ、接続パッドの外端部分に熱応力等の応力が集中するのを効果的に防止することができる。その結果、接続パッドの外端部分等で、電子部品収納用パッケージのクラックや、電子装置と外部電気回路基板とを接合している導電性接合材の接続不良等の不具合が発生するのを効果的に防止でき、接続信頼性に優れた実装構造を提供することができる。 The electronic device mounting structure of the present invention is an electronic device mounting structure in which the connection pad of the electronic device described above is mounted on an electrode pad of an external electric circuit via a conductive bonding material. Is larger than the metal plate in plan view, and the conductive bonding material is applied so as to cover the entire side surface of the metal plate from the electrode pad to the connection pad, and the central portion of the conductive bonding material in the vertical direction. Therefore, the thermal stress acting on the conductive bonding material made of the brazing material can be dispersed in different directions at the upper and lower sides with this recess as a boundary. It is possible to effectively prevent stress such as thermal stress from concentrating on the end portion. As a result, problems such as cracks in the electronic component storage package and poor connection of the conductive bonding material that joins the electronic device and the external electric circuit board occur at the outer end portion of the connection pad. Therefore, a mounting structure with excellent connection reliability can be provided.
また、本発明の電子装置の実装構造において、好ましくは、導電性接合材は、電極パッドとの接合部の幅が金属板の絶縁基体の中心側よりも金属板の絶縁基体の外周側で小さくなっていることから、絶縁基体のうち電子部品が導電性接合材を介して接続される領域を外周側にあまり広げることなく、実装領域の面積を小さくして外部電気回路基板の寸法変化による影響を低減することができるとともに、導電性接合材と電極パッドとの接続面積を絶縁基体の中心側の幅の広い接合部で十分に大きく確保することができる。そのため、絶縁基体の外周側ほど大きくなる熱応力等の応力が大きく導電性接合材等に作用することをより効果的に防止し、長期にわたって、導電性接合材を介した電極パッドと接続パッドとの接続を維持することが可能な、長期信頼性に優れた実装構造とすることができる。 In the electronic device mounting structure of the present invention, it is preferable that the conductive bonding material has a width of the bonding portion with the electrode pad smaller on the outer peripheral side of the insulating base of the metal plate than on the center side of the insulating base of the metal plate. As a result, the area of the insulating substrate to which the electronic components are connected via the conductive bonding material is not greatly expanded to the outer peripheral side, and the area of the mounting area is reduced and the influence due to the dimensional change of the external electric circuit board In addition, the connection area between the conductive bonding material and the electrode pad can be secured sufficiently with a wide bonding portion on the center side of the insulating substrate. Therefore, it is possible to more effectively prevent stresses such as thermal stress that increase toward the outer peripheral side of the insulating base from acting on the conductive bonding material and the like more effectively, and for a long period of time, the electrode pad and the connection pad via the conductive bonding material Thus, it is possible to provide a mounting structure with excellent long-term reliability.
また、電子装置の実装領域の面積を小さく抑えることができ、小型化にもより有効な実装構造とすることができる。 Further, the area of the mounting area of the electronic device can be kept small, and a mounting structure that is more effective for miniaturization can be obtained.
次に、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置を添付の図面を基に説明する。図1(a)は本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の一例を示した平面図であり、図1(b)は図1(a)の電子部品収納用パッケージのA−A’線における断面図、図1(c)は図1(a)の電子部品収納用パッケージの下面図である。また、図2、図3、図4はその他の実施の形態の例である。また、図5は本発明の電子部品収納用パッケージを用いた電子装置の実装構造の実施の形態の一例を示した要部の拡大断面図である。図2〜図5については後で詳しく説明する。 Next, an electronic component storage package and an electronic device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A is a plan view showing an example of an embodiment of an electronic component storage package according to the present invention, and FIG. 1B is an AA ′ view of the electronic component storage package of FIG. FIG. 1C is a bottom view of the electronic component storage package of FIG. 2, 3 and 4 are examples of other embodiments. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing an example of an embodiment of an electronic device mounting structure using the electronic component storage package of the present invention. 2 to 5 will be described in detail later.
図1(a)〜(c)において1は絶縁基体、9は蓋体、6は電子部品、3は配線導体、5は接続パッドである。そして、主として絶縁基体1、配線導体3、接続パッド5で本発明の圧電振動子収納用パッケージが構成されている。この電子部品収納用パッケージに電子部品6を収納し蓋体9で封止することにより本発明の電子装置が構成される。
1A to 1C, 1 is an insulating base, 9 is a lid, 6 is an electronic component, 3 is a wiring conductor, and 5 is a connection pad. The insulating
絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックスや樹脂から成り、例えば一辺の長さが2〜20mm程度で厚みが0.5〜3mm程度の直方体状である。
The insulating
また、絶縁基体1の上面に、電子部品6を収納するための例えば直方体状である凹部2が形成されている。このような絶縁基体1は以下のようにして作製される。先ず、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バンイダ、溶剤、可塑剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクタ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、複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して、四角形状のものと枠状のものとを形成し、四角形状のものが下層に位置するように、枠状のものが上層に位置するように上下に積層して上面に凹部2を有する積層体を形成し、その積層体を高温(約1600℃)で焼成することにより絶縁基体1となる。
In addition, a
絶縁基体1の凹部2の隅部には、その上面に電子部品6の電極が形成された端部を載せて電気的、機械的に接続するための搭載部4が形成されている。
At the corners of the
この搭載部4の上面に配線導体3の一部が露出しており、この配線導体3の露出部分が、凹部2に収納される電子部品6の電極を電気的に接続するためのパッドとして機能する。
A part of the
電子部品6は、例えば、半導体素子や水晶等の弾性表面波素子であり、通常、その外形が四角形状の平板状であり、その端部には電極が形成されている。
The
この、電子部品6の電極が形成された端部を搭載部4上に位置決めして載せ、導電性接着剤や半田等の電気的接続手段7を介して、電極を配線導体3に電気的に接続し、電子部品6を搭載部4上に機械的に接続することにより、電子部品6が収納され、電子部品6の電極が配線導体3を介して絶縁基体1の下面側に導出される。
The end portion on which the electrode of the
絶縁基体1の下面には、配線導体3の導出部分と接続するようにして、接続パッド5が形成されている。
A
そして、搭載部4に接続された電子部品6の電極は、配線導体3を介して絶縁基体1の下面に導出されるとともに接続パッド5と電気的に接続される。この接続パッド5を外部電気回路基板の電極パッド等に半田等のろう材を介して接続することにより、電子部品6の電極が外部電気回路に電気的に接続される。
Then, the electrode of the
なお、接続パッド5、および配線導体3は、タングステン、モリブデン、銅、銀等の金属材料からなり、例えばタングステンからなる場合であれば、タングステン粉末に有機溶剤、バインダー等を添加し混練して作製した導電ペーストを、絶縁基体1となるグリーンシートの表面等に所定パターンに印刷することにより形成される。
The
なお、接続パッド5、および配線導体3の露出表面には、接続パッド5および配線導体3の酸化腐食を防止するとともに、接続パッド5と電子部品6の各電極との接続や、配線導体3と外部電気回路基板との接続を強固なものするために、例えば1〜10μm程度の厚みのニッケルめっき層と0.1〜3μm程度の厚みの金めっき層とが順次被着されているのがよい。
Note that the exposed surfaces of the
また、本発明の電子部品収納用パッケージにおいては、図1(b)および図1(c)に示すように、接続パッド5の表面に接続パッド5の外周部分が全周にわたって露出するようにして金属板10が取着されている。
Moreover, in the electronic component storage package of the present invention, as shown in FIGS. 1B and 1C, the outer peripheral portion of the
本発明の電子部品収納用パッケージは、接続パッド5の表面に、接続パッド5の外周部分が全周にわたって露出するようにして金属板10を取着していることから、接続パッド5と外部電気回路基板の電極パッドとは、直接ではなく間に金属板10を挟んで接続されることになり、半田等のろう材を介して接続した後、金属板10により、温度変化で発生する外部電気回路基板の熱膨張や収縮による応力の影響を緩和することが可能になり、応力の影響を最小限にできる。
In the electronic component storage package of the present invention, the
また、金属板10の周囲にろう材の溜まりを良好に形成できるので金属板10と接続パッド5との接合強度を高めることができるとともに、外部電気回路基板との熱膨張や収縮による応力をこのろう材の溜まりによってより有効に吸収することができる。
Further, since a pool of brazing material can be satisfactorily formed around the
その結果、接続パッド5を外部電気回路基板の電極パッド等に長期にわたって確実に電気的に接続させることが可能で、電子部品収納用パッケージの内部に収納する電子部品6を長期にわたり安定して動作させることが可能な電子部品収納用パッケージを提供することができる。
As a result, it is possible to reliably connect the
金属板10は、鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の比較的熱膨張係数の小さい材料が用いられるのがよい。これにより、絶縁基体1との熱膨張係数の差が小さくなり、絶縁基体1との間で大きな熱応力が生じ難くなる。
The
金属板10を接続パッド5に取着する方法としては、例えば、あらかじめ絶縁基体1の接続パッド5の表面に被着形成したニッケルメッキ層に、比較的熱膨張係数の小さい鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属からなる金属板10を銀ろう等のろう材のプリフォームを介して位置決めすることにより行うことができる。なお、金属板10を接続パッド5に接合した後、これらを一体的に覆うように、さらにニッケルや金等のメッキを被着させて酸化腐食を防止するようにしてもよい。
As a method for attaching the
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、金属板10は、厚さが0.1mm乃至0.5mmであることが好ましい。金属板10の厚さを0.1mm乃至0.5mmとしておくと、より確実に応力を緩和することができるとともに、金属板10をより確実、強固に接続パッド5に取着させておくことができ、電子部品収納用パッケージの外部電気回路基板に対する接続の信頼性をより一層優れたものとすることができる。
In the electronic component storage package of the present invention, the
また同時に、絶縁基体1の中央には少なくとも0.1mm乃至0.5mmの間隔が形成されて半田等のろう材を介して接続されていることから、外部電気回路基板のたわみが生じたとしても、そのたわみに起因して絶縁基体1に作用しようとする機械的応力を金属板10で吸収することができるため、絶縁基体1に発生するクラックも防止する効果がある。
At the same time, since an interval of at least 0.1 mm to 0.5 mm is formed in the center of the insulating
金属板10の厚さが0.1mm未満では、金属板10の変形量が小さいため、応力を緩和する作用が不十分となる傾向があり、0.5mmを超えると、金属板10に大きな応力が集中して金属板10が接続パッド5から外れやすくなるおそれがある。
If the thickness of the
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、金属板10の上面の面積が接続パッド5の面積の30%乃至70%となるように形成しておくことが好ましい。金属板10の上面の面積を接続パッド5の面積の30%乃至70%としておくことにより、接続パッド5と金属板10との接合面積を確保して接合強度をより有効に確保するとともに、応力の緩和をより一層確実なものとし、外部電気回路基板との接合安定性、および接合強度も向上したものとすることができる。
The electronic component storage package of the present invention is preferably formed so that the area of the upper surface of the
また、図2の(a)〜(c)に示すように、本発明の電子部品収納用パッケージは、好ましくは、金属板10および接続パッド5は、少なくとも一対のものが互いに対向して配置されており、金属板10の互いに対向する側面に対して反対側の側面が平面視で外側に凸の曲面とされているのがよい。これにより、外部電気回路基板の収縮によって絶縁基体1の外周側から中央側に向かって作用する応力を一対の金属板10で互いにバランスよく分散して緩和することができるとともに、応力が加わりやすい外側に対して金属板10の側面を曲面とすることによって応力を分散、緩和することができる。そのため、一対の金属板10のどちらか一方の側面に応力が集中して絶縁基体1や接続部分にクラック等の機械的な破壊が生じることをより効果的に防止することができ、外部接続の接合安定性、および接合強度もより向上したものとすることができる。
Further, as shown in FIGS. 2A to 2C, in the electronic component storage package of the present invention, preferably, at least a pair of the
また、図3の(a)〜(c)に示すように、本発明の電子部品収納用パッケージは、好ましくは、金属板10および接続パッド5は、少なくとも一対のものが互いに対向して配置されており、金属板10は、接続パッド5表面において相手側の接続パッド5側に偏って位置するように取着されているのがよい。これにより、接続パッド5のうち、応力がより大きく作用する外側で、より大きなろう材の溜まりを形成することができるので、より一層外部接続の接合安定性、および接合強度もより向上したものとすることができる。
In addition, as shown in FIGS. 3A to 3C, in the electronic component storage package of the present invention, preferably, at least a pair of the
また、図4の(a)〜(c)に示すように、本発明の電子部品収納用パッケージは、好ましくは、金属板10は、その下面の中央部に凹部11が形成されているのがよい。これにより、この凹部11の深さ分だけ絶縁基体1と外部電気回路基板の電極パッドとの接合面積を大きくすることができる。よって、さらに温度変化で発生する外部電気回路基板の熱膨張や収縮による応力の影響をこの金属板10の凹部11で緩和することが可能となり、外部接続の接合安定性、および接合強度もより向上したものとすることができる。
Also, as shown in FIGS. 4A to 4C, the electronic component storage package of the present invention is preferably configured such that the
また、絶縁基体1の上面の凹部2の周囲には、例えば、蓋体9が金属製であれば、蓋体9との接合を容易なものとするために凹部2を取囲むようにしてタングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズから成る四角枠状のメタライズ層12が形成されている。メタライズ層12は、厚みが10〜30μm程度、各辺の幅が0.2〜0.5mm程度であり、蓋体9を接合するための下地金属として機能する。
Further, around the
メタライズ層12は、封止用の金属枠体が銀ろう等のろう材を介してろう付けされてもよい。メタライズ層12の表面に金属枠体をろう付けする場合、ろう材との濡れ性を良好とするために、例えば、メタライズ層12の表面に厚みが0.5〜5μm程度のニッケルめっき層が予め被着されているのがよい。
The metallized
そして、電子部品6を絶縁基体1の凹部2に収納し、電子部品6の端部に形成された電極(図示せず)を凹部2の内側面に形成された搭載部4に導電性接着剤等の電気的接続手段7を介して接続し、蓋体9をメタライズ層12の上面にシーム溶接法やエレクトロンビーム法等の溶接法やろう付け法等で接合することにより、電子部品6が絶縁基体1と蓋体9からなる容器の内部に気密封止され、本発明の電子装置がとして完成する。
Then, the
本発明の電子装置は、上記、外部電気回路基板に対する接続の信頼性に優れた構成の電子部品収納用パッケージと、搭載部4に搭載されるとともに配線導体3に電気的に接続された電子部品6と、絶縁基体1の上面の搭載部4の周囲に搭載部4を覆うように取着された蓋体9とを具備していることから、接続パッド5に取着され、接続パッド5と外部電気回路基板の電極パッドとの間にする金属板10により、温度変化で発生する外部電気回路基板の熱膨張や収縮による応力の影響を緩和することが可能になり、応力の影響を最小限にできるとともに、内部に収納する電子部品6を安定して動作させることが可能な高信頼性のものとすることができる。
The electronic device of the present invention includes the electronic component storage package having a configuration excellent in connection reliability to the external electric circuit board, and the electronic component mounted on the mounting portion 4 and electrically connected to the
この電子装置について、図5に示すように、接続パッド5を半田等のろう材から成る導電性接合材15を介して外部電気回路基板13の電極パッド14に接続したものが、本発明の電子装置の実装構造である。図5は、図1乃至図4に示した電子装置を外部電気回路基板13に実装したときの実装構造の要部を拡大した断面図であり、図5において図1と同じ部位には同じ符号を付している。
In this electronic device, as shown in FIG. 5, the
本発明の電子装置の実装構造において、電極パッド14は平面視で金属板10よりも大きく、導電性接合材15は、電極パッド14から接続パッド5にかけて金属板10の側面を全周にわたって覆うように被着されているとともに、導電性接合材15の上下方向の中央部が全周にわたって窪んでいることから、この窪み部を境にして上側と下側とで導電性接合材15に作用する熱応力を異なる方向に分散させることができ、接続パッド5の外端部分に熱応力等の応力が集中するのを効果的に防止することができる。その結果、接続パッド5の外端部分等で、電子部品収納用パッケージのクラックや、電子装置と外部電気回路基板13とを接合している導電性接合材15の接続不良等の不具合が発生するのを効果的に防止でき、接続信頼性に優れた実装構造を提供することができる。
In the mounting structure of the electronic device according to the present invention, the
また、本発明の電子装置の実装構造において、好ましくは、導電性接合材15は、電極パッド14との接合部の幅が金属板10の絶縁基体1の中心側よりも金属板10の絶縁基体1の外周側で小さくなっていることから、絶縁基体1のうち電子部品6が導電性接合材15を介して接続される領域を外周側にあまり広げることなく、実装領域の面積を小さくして外部電気回路基板13の寸法変化による影響を低減することができるとともに、導電性接合材15と電極パッド14との接続面積を絶縁基体1の中心側の幅の広い接合部で十分に大きく確保することができる。そのため、絶縁基体1の外周側ほど大きくなる熱応力等の応力が大きく導電性接合材15等に作用することをより効果的に防止し、長期にわたって、導電性接合材15を介した電極パッド14と接続パッド5との接続を維持することが可能な、長期信頼性に優れた実装構造とすることができる。
In the mounting structure of the electronic device according to the present invention, preferably, the
また、電子装置の実装領域の面積(実装に要する平面面積)を小さく抑えることができ、小型化にもより有効な実装構造とすることができる。 In addition, the area of the mounting area of the electronic device (planar area required for mounting) can be kept small, and the mounting structure can be more effective for downsizing.
その結果、電子部品収納用パッケージの内部に収納する電子部品6を長期にわたり安定して動作させることが可能となる。
As a result, the
なお、蓋体9がセラミックスや樹脂から成る場合は、ろう付け法や溶接法によって蓋体9をメタライズ層12に接合ができるようにするために、蓋体9の接合面にメタライズやめっき等により金属層を形成しておくのがよい。
When the
また、蓋体9の形状は、その下面の外周部を絶縁基体1の上面の凹部2の周囲に接合することにより凹部2を気密封止するのに適した形状であり、四角平板状や下面に凹部2を有する四角形状である。なお、絶縁基体1の上面の周囲に蓋体9を接合する場合、メタライズ層12を形成しなくても、直接絶縁基板1の表面にガラスや樹脂を用いて電子部品6を気密封止してもよい。
The shape of the
なお、凹部2は完全に直方体とする必要はなく、凹部2の内側の角部を円弧状に成形して角部分で絶縁基体1にクラック等の機械的な破壊が生じることを効果的に防止するようにしてもよい。
Note that the
なお、本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変形は可能である。例えば、絶縁基体1は三層以上のセラミック層を積層することにより形成されていてもよい。
In addition, this invention is not limited to the example of the above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the insulating
1・・・・・絶縁基体
3・・・・・配線導体
4・・・・・搭載部
5・・・・・接続パッド
6・・・・・電子部品
9・・・・・蓋体
10・・・・金属板
11・・・・凹部
13・・・・外部電気回路基板
14・・・・電極パッド
15・・・・導電性接合材
DESCRIPTION OF
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004084281A JP2005244146A (en) | 2004-01-29 | 2004-03-23 | Electronic-component housing package, electronic device, and mounting structure of electronic device |
Applications Claiming Priority (2)
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JP2004020778 | 2004-01-29 | ||
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2051376A1 (en) | 2007-10-18 | 2009-04-22 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Quartz crystal device |
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JP2015170868A (en) * | 2014-03-04 | 2015-09-28 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Mounting structure of piezoelectric device, piezoelectric device and mounting method thereof |
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2004
- 2004-03-23 JP JP2004084281A patent/JP2005244146A/en active Pending
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