特開 2022-181330 電子部品用パッケージ、電子部品、及び発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022181330

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】電子部品用パッケージ、電子部品、及び発振器

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20221201BHJP

   H01L 23/08 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H03B5/32 H

H01L23/08 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021088218

(22)【出願日】2021-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】青木 信也

【テーマコード（参考）】

5J079

【Ｆターム（参考）】

5J079AA04

5J079BA43

5J079HA03

5J079HA07

5J079HA16

5J079HA30

(57)【要約】

【課題】気密性の高い電子部品用パッケージ、電子部品、及び発振器を提供する。
【解決手段】電子部品用パッケージ１０は、リッド９と、第１層１と、第１層１とリッド９との間に配置され、第１枠体１１を構成する第２層２と、第２層２とリッド９との間に配置され、第２枠体２１を構成する第３層３と、第３層３とリッド９とを接合する接合部材５０と、リッド９と電気的に接続され、第２枠体２１を貫通するビア配線２５と、を備え、第１枠体１１の第１コーナー部１２の内径をＲ１、平面視で、第１コーナー部１２と重なる第２枠体２１の第２コーナー部２２の内径をＲ２、としたとき、Ｒ１＜Ｒ２であり、第２コーナー部２２の内側面２３は、断面視で、第１コーナー部１２の内側面１３より張り出している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リッドと、
第１層と、
前記第１層と前記リッドとの間に配置され、第１枠体を構成する第２層と、
前記第２層と前記リッドとの間に配置され、第２枠体を構成する第３層と、
前記第３層と前記リッドとを接合する接合部材と、
前記リッドと電気的に接続され、前記第２枠体を貫通するビア配線と、を備え、
前記第１枠体の第１コーナー部の内径をＲ１、平面視で、前記第１コーナー部と重なる前記第２枠体の第２コーナー部の内径をＲ２、としたとき、Ｒ１＜Ｒ２であり、
前記第２コーナー部の内側面は、断面視で、前記第１コーナー部の内側面より張り出している、
電子部品用パッケージ。

【請求項2】

前記第１枠体は、前記第１コーナー部から延在する第１ストレート部を有し、
前記第２枠体は、前記第２コーナー部から延在し、平面視で前記第１ストレート部と重なる第２ストレート部を有し、
前記第１ストレート部の幅と前記第２ストレート部の幅とは、同じである、
請求項１に記載の電子部品用パッケージ。

【請求項3】

前記ビア配線と電気的に接続され、前記第１枠体の側面に設けられた側面配線を更に有する、
請求項１又は請求項２に記載の電子部品用パッケージ。

【請求項4】

前記側面配線は、前記第１枠体の内側面に設けられている、
請求項３に記載の電子部品用パッケージ。

【請求項5】

前記接合部材は、ＡｕとＳｎとの合金を含む、
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の電子部品用パッケージ。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の第１層、第１枠体を構成する第２層、及び第２枠体を構成する第３層を有する電子部品用パッケージと、
前記電子部品用パッケージに収容された集積回路素子と、を備える、
電子部品。

【請求項7】

前記電子部品用パッケージは、前記集積回路素子と電気的に接続される電極を有し、
前記電極は、前記第１枠体によって区画される前記第１層の実装領域の角部に設けられている、
請求項６に記載の電子部品。

【請求項8】

前記第２層の厚さは、前記集積回路素子の厚さより大きい、
請求項６又は請求項７に記載の電子部品。

【請求項9】

請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の第１層、第１枠体を構成する第２層、及び第２枠体を構成する第３層を有する電子部品用パッケージと、
前記電子部品用パッケージに収容された振動子と、
前記振動子を発振させる発振回路を含む集積回路素子と、を備える、
発振器。

【請求項10】

前記第２層の厚さは、前記集積回路素子の厚さより大きい、
請求項９に記載の発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子部品用パッケージ、電子部品、及び発振器に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、平板状の第１の絶縁層の上部に、枠状の第２の絶縁層が積層され、第２の絶縁層上に、枠状の第３の絶縁層が積層された構成で、凹部を有する平面視において矩形状のベースと、封止材が形成された平面視において矩形状の蓋体と、からなる電子部品用パッケージが開示されている。ベースは、第２の絶縁層の内周の４角の一部が、凹部の内側方向へ張り出し、平面視で露出している。これにより、溶融した封止材が内壁を伝ってベース内底面に向って流下しても、平面視で露出した部分に溶融封止材が表面張力によって滞留し、さらに下側にあるベース内底面まで流入し難くなり、確実な気密封止を行うことができると述べられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－６０２６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の電子部品用パッケージは、平面視で露出した部分までは内壁の電極を伝って溶融封止材が流れ込んでしまうため、封止領域の封止材が不足する虞があり、気密性が低下してしまうという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

電子部品用パッケージは、リッドと、第１層と、前記第１層と前記リッドとの間に配置され、第１枠体を構成する第２層と、前記第２層と前記リッドとの間に配置され、第２枠体を構成する第３層と、前記第３層と前記リッドとを接合する接合部材と、前記リッドと電気的に接続され、前記第２枠体を貫通するビア配線と、を備え、前記第１枠体の第１コーナー部の内径をＲ１、平面視で、前記第１コーナー部と重なる前記第２枠体の第２コーナー部の内径をＲ２、としたとき、Ｒ１＜Ｒ２であり、前記第２コーナー部の内側面は、断面視で、前記第１コーナー部の内側面より張り出している。

【0006】

電子部品は、上記に記載の電子部品用パッケージと、前記電子部品用パッケージに収容された集積回路素子と、を備える。

【0007】

発振器は、上記に記載の電子部品用パッケージと、前記電子部品用パッケージに収容された振動子と、前記振動子を発振させる発振回路を含む集積回路素子と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る電子部品用パッケージを備える電子部品の概略構造を示す平面図。

【図2】図１中のＡ－Ａ線断面図。

【図3】図１中のＢ－Ｂ線断面図。

【図4】第２実施形態に係る電子部品用パッケージを備える電子部品の概略構造を示す平面図。

【図5】図４中のＣ－Ｃ線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１．第１実施形態
先ず、第１実施形態に係る電子部品用パッケージ１０を備える電子部品１００として、集積回路素子３０と振動子４０とを収容する発振器２００を一例として挙げ、図１、図２、及び図３を参照して説明する。
尚、図１において、発振器２００及び電子部品用パッケージ１０の内部構成を説明する便宜上、リッド９と振動子４０とを取り外した状態を図示している。また、説明の便宜上、以降の各図には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を図示している。また、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ方向」と言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」、矢印と反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ方向プラス側を「上」、Ｚ方向マイナス側を「下」とも言う。

【0010】

発振器２００は、図１、図２、及び図３に示すように、集積回路素子３０、振動子４０、及び集積回路素子３０と振動子４０とを収容する電子部品用パッケージ１０を有する。
電子部品用パッケージ１０は、ベース４と、ベース４との間で内部空間Ｓを形成するリッド９と、ベース４とリッド９とを接合する接合部材５０と、を有し、内部空間Ｓ内に集積回路素子３０と振動子４０とを収容している。

【0011】

ベース４は、Ｚ方向からの平面視で、矩形状であり、平板状の第１層１と、第１層１とリッド９との間に配置され、第１枠体１１を構成する第２層２と、第２層２とリッド９との間に配置され、第２枠体２１を構成する第３層３と、を有し、第１層１の上に第２層２を、第２層２の上に第３層３を積層して形成されている。

【0012】

第１層１には、集積回路素子３０と対向する面に、金バンプ等の接合部材５１を介して集積回路素子３０を電気的に接続し固定する電極５，６が形成されている。また、電極５，６が形成された面と反対側の面に、集積回路素子３０の出力信号を外部に出力する外部端子７やリッド９と電極５を介して電気的に接続されグランド電極となる外部端子７等が形成されている。尚、第１層１には、第１層１の上下面を貫通する複数のビア配線８が形成されており、電極５，６と外部端子７とを電気的に接続している。また、ビア配線とは、層の上下面を貫通する貫通孔内に導電性材料を充填したものである。
また、電極５は、集積回路素子３０及び後述する側面配線１５と電気的に接続され、第１枠体１１によって区画される第１層１の実装領域の角部に設けられている。より具体的には、第１枠体１１の第１コーナー部１２に接する領域に設けられている。

【0013】

第２層２には、第１枠体１１を構成するための開口部１８が設けられており、振動子４０と対向する面に、導電性接着剤等の接合部材５２を介して振動子４０を電気的に接続し、固定する内部端子１７が形成されている。また、第２層２には、第２層２の上下面を貫通する複数のビア配線１６が形成されており、内部端子１７と第１層１に形成された電極６とを電気的に接続している。第１枠体１１の開口部１８における第１コーナー部１２を含む４つのコーナー部には、内径Ｒ１のコーナー部が設けられている。また、第１コーナー部１２の側面となる内側面１３には、図２に示すように、側面配線１５が形成され、第１層１に形成された電極５と、後述する第２枠体２１に設けられたビア配線２５と、に電気的に接続されている。尚、本実施形態では、側面配線１５を第１コーナー部１２の内側面１３に形成しているが、これに限定されることはなく、第１コーナー部１２の集積回路素子３０と反対側の側面である外側面に形成しても構わない。

【0014】

また、第２層２のＺ方向の寸法である厚さＨ１は、集積回路素子３０のＺ方向の寸法である厚さＨ２より大きい。そのため、第２層２の第１枠体１１を構成するための開口部１８内に、第２層２の厚さＨ１が集積回路素子３０の厚さＨ２より小さい場合に比べ、大きなサイズの集積回路素子３０を収容することができる。

【0015】

第３層３には、Ｚ方向からの平面視で、第２層２の開口部１８と重なる位置に第２枠体２１を構成するための開口部２６が設けられている。また、第３層３の開口部２６は、第２層２の開口部１８に比べ、Ｘ方向のマイナス側が広くなるように形成されている。そのため、振動子４０を固定する内部端子１７が露出し、リッド９で封止する前に、振動子４０を内部端子１７上に固定することができる。第２枠体２１の開口部２６における第２コーナー部２２を含む４つのコーナー部には、内径Ｒ２のコーナー部が設けられている。

【0016】

また、第３層３には、第２コーナー部２２の近傍で、第２層２の第１コーナー部１２と接する位置に、第３層３の上下面を貫通するビア配線２５が形成されている。ビア配線２５は、接合部材５０を介してリッド９と電気的に接続し、第２層２の第１コーナー部１２の内側面１３に設けられた側面配線１５と電気的に接続している。

【0017】

また、図１に示すように、Ｚ方向からの平面視で、第２枠体２１の第２コーナー部２２の内径Ｒ２と、第１枠体１１の第１コーナー部１２の内径Ｒ１と、の関係は、Ｒ１＜Ｒ２であり、つまり、第２枠体２１の第２コーナー部２２の内径Ｒ２は、第１枠体１１の第１コーナー部１２の内径Ｒ１より大きい。そのため、第２コーナー部２２の内側面２３は、図２に示すように、Ｙ方向からの断面視で、第１コーナー部１２の内側面１３よりＸマイナス方向に張り出している。具体的には、第２枠体２１の外側面から第２コーナー部２２の内側面２３までの長さＬ２は、第１枠体１１の外側面から第１コーナー部１２の内側面１３までの長さＬ１より大きい。

【0018】

また、電子部品用パッケージ１０のベース４において、図３に示すように、第２層２となる第１枠体１１は、第１コーナー部１２からＸマイナス方向に延在する第１ストレート部１４を有し、第３層３となる第２枠体２１は、第２コーナー部２２からＸマイナス方向に延在し、平面視で第１ストレート部１４と重なる第２ストレート部２４を有し、第１ストレート部１４の幅Ｗ１と第２ストレート部２４の幅Ｗ２とは、同じである。また、第１枠体１１は、第１コーナー部１２からＹプラス方向に延在するストレート部の幅は、第２枠体２１の第２コーナー部２２からＹプラス方向に延在するストレート部の幅と同じである。更に、第１枠体１１の第１コーナー部１２とＸ軸線対称位置のコーナー部からＸマイナス方向に延在するストレート部の幅は、第２枠体２１の第２コーナー部２２とＸ軸線対称位置のコーナー部からＸマイナス方向に延在するストレート部の幅と同じである。このように、ベース４を構成する第１枠体１１及び第２枠体２１のそれぞれのストレート部の幅を同じにすることで、ベース４の機械的強度を高めることができる。

【0019】

ベース４を構成する第１層１、第２層２、及び第３層３の構成材料としては、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスが好適であり、シリコン基板やガラス基板等でも構わない。

【0020】

リッド９は、Ｚ方向からの平面視で、矩形状の平板であり、ベース４の上面に接合部材５０を介して接合されている。これにより、ベース４とリッド９との間に気密な内部空間Ｓが形成され、この内部空間Ｓに集積回路素子３０と振動子４０とが収容されている。尚、内部空間Ｓは、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。これにより、粘性抵抗が減り、振動子４０の発振特性が向上する。尚、リッド９の構成材料としては、導電性を有する金属等の材料が望ましく、外部からの電磁波等のノイズから集積回路素子３０や振動子４０をシールドすることができる。

【0021】

接合部材５０は、ＡｕとＳｎとの合金を含む半田等であり、ＡｕとＳｎとの合金を含むことで、融点温度が高くなり、電子部品用パッケージ１０をプリント基板等に実装する際の熱による影響を小さくすることができる。

【0022】

内部空間Ｓに収容される集積回路素子３０は、振動子４０を発振させる発振回路３１を含んでいる。
発振回路３１は、振動子４０と電気的に接続され、振動子４０の出力信号を増幅し、増幅した信号を振動子４０にフィードバックすることにより振動子４０を発振させる。

【0023】

内部空間Ｓに収容される振動子４０は、振動基板４１と、振動基板４１を振動させる励振電極４２と、振動信号を外部に出力し、振動子４０を電子部品用パッケージ１０に固定する電極パッド４３と、図示しない励振電極４２と電極パッド４３とを電気的に接続するリード電極と、を有する。

【0024】

振動子４０は、導電性接着剤等の接合部材５２を介して電子部品用パッケージ１０の第２層２の上面に形成された内部端子１７上に固定されている。尚、電子部品用パッケージ１０に振動子４０が固定されている状態とは、電子部品用パッケージ１０の第２層２の上面に形成された内部端子１７と、振動子４０の振動基板４１に形成された電極パッド４３と、が接合部材５２を介して機械的及び電気的に接合されていることである。尚、振動基板４１としては、ＡＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板等が用いられる。

【0025】

尚、本実施形態の発振器２００の集積回路素子３０に、温度補償回路や温度センサーを備えることで、外部温度変化の影響を抑制し、高精度な発振周波数を出力する温度補償型水晶発振器（ＴＣＸО）として用いることができる。

【0026】

以上述べたように本実施形態の電子部品用パッケージ１０及び電子部品１００としての発振器２００は、リッド９と電気的に接続され、第２枠体２１を貫通するビア配線２５が設けられているため、第３層３とリッド９とを接合する接合部材５０が第２枠体２１の内側面２３を伝わり、電子部品用パッケージ１０内に流れ込まないので、封止領域の封止材となる接合部材５０が不足することがなくなり、気密性の低下を低減することができる。

【0027】

また、第１枠体１１の第１コーナー部１２の内側面１３が第２枠体２１の第２コーナー部２２の内側面２３より凹んでおり、第１コーナー部１２の内径Ｒ１が第２コーナー部２２の内径Ｒ２より小さく、更に、第１枠体１１を構成する第２層２の厚さＨ１が集積回路素子３０の厚さＨ２より大きいため、より大きいサイズの集積回路素子３０を電子部品用パッケージ１０内に収容することができる。

【0028】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る電子部品用パッケージ１０ａを備える電子部品１００ａとして、第１集積回路素子３０ａ、第２集積回路素子３４、ヒーター３６、及び振動子４０を収容する発振器２００ａを一例として挙げ、図４及び図５を参照して説明する。
尚、図４において、発振器２００ａ及び電子部品用パッケージ１０ａの内部構成を説明する便宜上、リッド９と振動子４０とを取り外した状態を図示している。

【0029】

本実施形態の電子部品用パッケージ１０ａ及び発振器２００ａは、第１実施形態の電子部品用パッケージ１０に比べ、電子部品用パッケージ１０ａの構造が異なり、第１実施形態の発振器２００に比べ、集積回路素子３０の代わりに第１集積回路素子３０ａ、第２集積回路素子３４、及びヒーター３６を電子部品用パッケージ１０ａに収容していること以外は、第１実施形態の電子部品用パッケージ１０及び発振器２００と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項は同じ符号を付してその説明を省略する。

【0030】

発振器２００ａは、図４及び図５に示すように、第１集積回路素子３０ａ、第２集積回路素子３４、ヒーター３６、振動子４０、及び第１集積回路素子３０ａと第２集積回路素子３４とヒーター３６と振動子４０とを収容する電子部品用パッケージ１０ａを有する。尚、本実施形態の発振器２００ａは、ヒーター３６を備え電子部品用パッケージ１０ａを恒温槽とする恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）に相当する。

【0031】

電子部品用パッケージ１０ａは、第１内部空間Ｓ１と第２内部空間Ｓ２とを有するベース４ａと、第１内部空間Ｓ１を封止するリッド９と、ベース４ａとリッド９とを接合する接合部材５０と、を有し、第１内部空間Ｓ１内に第１集積回路素子３０ａ、ヒーター３６、及び振動子４０を収容し、第２内部空間Ｓ２内に第２集積回路素子３４を収容している。

【0032】

ベース４ａは、第１層１、第１枠体１１となる開口部１８を有する第２層２と、第２枠体２１となる開口部２６を有する第３層３と、を積層して第１内部空間Ｓ１が形成され、第１層１の第２層２が積層された面とは反対側の面に第３枠体３１ａとなる開口部３７ａを有する第４層１４ａを積層して第２内部空間Ｓ２が形成されている。また、第４層１４ａの第１層１が積層された面とは反対側の面には、発振周波数を出力するための外部端子７ａが形成されている。

【0033】

第１内部空間Ｓ１に収容された第１集積回路素子３０ａは、発振回路３１と、温度補償回路３２と、温度センサー３３と、を有する。

【0034】

発振回路３１は、振動子４０と電気的に接続され、振動子４０の出力信号を増幅し、増幅した信号を振動子４０にフィードバックすることにより振動子４０を発振させる。

【0035】

温度補償回路３２は、温度センサー３３から出力される温度情報に基づいて、発振回路３１の発振信号の周波数変動が振動子４０自身の周波数温度特性よりも小さくなるように温度補償する。これにより、優れた温度特性を発揮することができる。尚、温度補償回路３２としては、例えば、発振回路３１に接続された可変容量回路の容量を調整することにより発振回路３１の発振周波数を調整するものであってもよいし、発振回路３１の出力信号の周波数をＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路やダイレクトデジタルシンセサイザー回路により調整するものであってもよい。

【0036】

温度センサー３３は、温度を検出する素子であり、第１集積回路素子３０ａ内にＳｉダイオード又はＰＮＰトランジスターを設けることで形成することができる。

【0037】

第１内部空間Ｓ１に収容されたヒーター３６は、振動子４０が収容された第１内部空間Ｓ１内を一定の温度に保つために用いられる。ヒーター３６は、第１層１の上面に形成され、第２集積回路素子３４の温度制御回路３５と電気的に接続されている電極６の上に金属バンプ等の接合部材５３を介して固定されている。

【0038】

第２内部空間Ｓ２に収容された第２集積回路素子３４は、ヒーター３６の温度を制御する温度制御回路３５を有し、第１層１の下面に形成された電極５ａ，６ａの上に金属バンプ等の接合部材５４を介して固定されている。

【0039】

温度制御回路３５は、温度センサー３３から出力される温度情報に基づいてヒーター３６を流れる電流量を制御することにより、振動子４０を一定温度に保つための回路である。例えば、温度制御回路３５は、温度センサー３３の出力信号から判定される現在の温度が設定された基準温度よりも低い場合には、ヒーター３６に所望の電流を流し、現在の温度が基準温度よりも高い場合にはヒーター３６に電流が流れないように制御する。

【0040】

また、例えば、温度制御回路３５は、現在の温度と基準温度との差に応じて、ヒーター３６を流れる電流量を増減させるように制御してもよい。ここで、温度センサー３３は、温度補償回路３２用の温度センサーと、温度制御回路３５用の温度センサーと、を兼ねている。そのため、部品点数が削減され、発振器２００ａの小型化を図ることができる。ただし、これに限定されず、温度補償回路３２用の温度センサーと、温度制御回路３５用の温度センサーと、が別々に設けられていてもよい。

【0041】

このような構成とすることで、外部温度の影響を抑制し、高精度の発振周波数を出力する発振器２００ａを得ることができ、第１実施形態の電子部品用パッケージ１０又は発振器２００と同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0042】

１…第１層、２…第２層、３…第３層、４，４ａ…ベース、５，５ａ，６，６ａ…電極、７，７ａ…外部端子、８…ビア配線、９…リッド、１０，１０ａ…電子部品用パッケージ、１１…第１枠体、１２…第１コーナー部、１３…内側面、１４…第１ストレート部、１４ａ…第４層、１５…側面配線、１６…ビア配線、１７…内部端子、１８…開口部、２１…第２枠体、２２…第２コーナー部、２３…内側面、２４…第２ストレート部、２５…ビア配線、２６…開口部、３０…集積回路素子、３０ａ…第１集積回路素子、３１…発振回路、３１ａ…第３枠体、３２…温度補償回路、３３…温度センサー、３４…第２集積回路素子、３５…温度制御回路、３６…ヒーター、３７ａ…開口部、４０…振動子、４１…振動基板、４２…励振電極、４３…電極パッド、５０，５１，５２，５３，５４…接合部材、１００，１００ａ…電子部品、２００，２００ａ…発振器、Ｈ１，Ｈ２…厚さ、Ｒ１，Ｒ２…内径、Ｌ１，Ｌ２…長さ、Ｓ…内部空間、Ｓ１…第１内部空間、Ｓ２…第２内部空間、Ｗ１，Ｗ２…幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】