JP2002324865A - 高周波用セラミックパッケージ - Google Patents
高周波用セラミックパッケージInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱板に機械的な衝撃が加わったとしても導
体パターンとセラミックとの界面剥がれの発生がない高
周波用セラミックパッケージを提供する。 【解決手段】 金属製の放熱板１３と、放熱板１３との
接合部分に高融点金属からなる導体パターン１６を備え
たセラミック製の枠体１４とをろう付け接合して形成さ
れ、内側に半導体電子部品搭載部１８を設けた基体１１
と、半導体電子部品搭載部１８に半導体電子部品を実装
して気密に封止可能なセラミック製の蓋体１２とを有す
る高周波用セラミックパッケージ１０において、高融点
金属の金属粒子２０の平均粒径を３．０μｍ〜４．０μ
ｍとし、しかも導体パターン１６の厚みを４０μｍ以上
とする。
体パターンとセラミックとの界面剥がれの発生がない高
周波用セラミックパッケージを提供する。 【解決手段】 金属製の放熱板１３と、放熱板１３との
接合部分に高融点金属からなる導体パターン１６を備え
たセラミック製の枠体１４とをろう付け接合して形成さ
れ、内側に半導体電子部品搭載部１８を設けた基体１１
と、半導体電子部品搭載部１８に半導体電子部品を実装
して気密に封止可能なセラミック製の蓋体１２とを有す
る高周波用セラミックパッケージ１０において、高融点
金属の金属粒子２０の平均粒径を３．０μｍ〜４．０μ
ｍとし、しかも導体パターン１６の厚みを４０μｍ以上
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用や高周波
用の半導体電子部品を収容するための基体と蓋体とを有
する高周波用セラミックパッケージに関する。
用の半導体電子部品を収容するための基体と蓋体とを有
する高周波用セラミックパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】光信号と電気信号とを相互に変換する光
通信用の半導体電子部品や、高周波の電気信号の増幅用
の半導体電子部品を収容するために、セラミック製や金
属製の枠体と金属製の放熱板とを接合して形成された基
体と、セラミック製や金属製の蓋体とで構成される高周
波用セラミックパッケージがある。例えば、図４に示す
ように、高周波の電気信号の増幅用の半導体電子部品を
収納する高周波用セラミックパッケージ５０は、アルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等のセラミック製の枠体５３と、Ｃｕ
−Ｗ（銅タングステン）やＣｕ−Ｍｏ−Ｃｕ（銅モリブ
デン銅の３層構造の接合板）等のセラミックに熱膨張係
数が近似し、しかも放熱性に優れた金属製の放熱板５４
とを接合して形成された基体５１を有している。枠体５
３と放熱板５４の接合は、放熱板５４と当接する枠体５
３の部分にＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等
の高融点金属で導体パターンを形成し、Ｎｉめっきを施
した後、放熱板５４との間にＡｇ−Ｃｕろう材等を挟み
込み、加熱してろう付け接合して行われる。また、基体
５１の内側に設けた半導体電子部品搭載部に半導体電子
部品を実装後に気体５１内部を気密に封止するための蓋
体５２は、アルミナ等のセラミックで形成されている。
なお、枠体５３は、上面部に高融点金属で導体パターン
を設け、この導体パターンにＮｉめっきを施した後、セ
ラミックに熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ」）や４２アロイ（Ｆｅ
−Ｎｉ合金）等からなる外部接続端子５５をＡｇ−Ｃｕ
ろう材等を用いてバタフライ型にろう付け接合されてい
る。
通信用の半導体電子部品や、高周波の電気信号の増幅用
の半導体電子部品を収容するために、セラミック製や金
属製の枠体と金属製の放熱板とを接合して形成された基
体と、セラミック製や金属製の蓋体とで構成される高周
波用セラミックパッケージがある。例えば、図４に示す
ように、高周波の電気信号の増幅用の半導体電子部品を
収納する高周波用セラミックパッケージ５０は、アルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等のセラミック製の枠体５３と、Ｃｕ
−Ｗ（銅タングステン）やＣｕ−Ｍｏ−Ｃｕ（銅モリブ
デン銅の３層構造の接合板）等のセラミックに熱膨張係
数が近似し、しかも放熱性に優れた金属製の放熱板５４
とを接合して形成された基体５１を有している。枠体５
３と放熱板５４の接合は、放熱板５４と当接する枠体５
３の部分にＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等
の高融点金属で導体パターンを形成し、Ｎｉめっきを施
した後、放熱板５４との間にＡｇ−Ｃｕろう材等を挟み
込み、加熱してろう付け接合して行われる。また、基体
５１の内側に設けた半導体電子部品搭載部に半導体電子
部品を実装後に気体５１内部を気密に封止するための蓋
体５２は、アルミナ等のセラミックで形成されている。
なお、枠体５３は、上面部に高融点金属で導体パターン
を設け、この導体パターンにＮｉめっきを施した後、セ
ラミックに熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ」）や４２アロイ（Ｆｅ
−Ｎｉ合金）等からなる外部接続端子５５をＡｇ−Ｃｕ
ろう材等を用いてバタフライ型にろう付け接合されてい
る。
【０００３】放熱板５４と接合する枠体５３の接合面に
設けられる導体パターンは、ＷやＭｏ等の高融点金属の
金属粒子に樹脂や溶剤等を添加して混合し、ペースト状
にし、セラミックグリーンシートにマスクを配置させス
クリーン印刷をしてパターンを形成し、セラミックグリ
ーンシートと還元雰囲気中で同時焼成して形成される。
通常、導体パターンに用いられる高融点金属は、セラミ
ックグリーンシートと同時焼成した時にセラミックグリ
ーンシートの焼成収縮に合わせて収縮させることでセラ
ミックに発生する反りや変形を抑えるために金属粒子の
粒径が選定されている。また、導体パターンの厚みは、
セラミックグリーンシートを積層した時に、内部に形成
された導体パターンの部分の盛り上がりによって平坦性
が損なわれることがないように２５μｍ程度に形成され
る。
設けられる導体パターンは、ＷやＭｏ等の高融点金属の
金属粒子に樹脂や溶剤等を添加して混合し、ペースト状
にし、セラミックグリーンシートにマスクを配置させス
クリーン印刷をしてパターンを形成し、セラミックグリ
ーンシートと還元雰囲気中で同時焼成して形成される。
通常、導体パターンに用いられる高融点金属は、セラミ
ックグリーンシートと同時焼成した時にセラミックグリ
ーンシートの焼成収縮に合わせて収縮させることでセラ
ミックに発生する反りや変形を抑えるために金属粒子の
粒径が選定されている。また、導体パターンの厚みは、
セラミックグリーンシートを積層した時に、内部に形成
された導体パターンの部分の盛り上がりによって平坦性
が損なわれることがないように２５μｍ程度に形成され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の高周波用セラミックパッケージは、次の
ような問題がある。 （１）基体と蓋体との接合後、高周波用セラミックパッ
ケージの基体の放熱板に機械的な衝撃が加わった時、衝
撃による急激な曲がりが放熱板に発生し、枠体の導体パ
ターンと枠体のセラミックとの接合面の間で剥がれが発
生する場合がある。特に、セラミック製の枠体と蓋体が
接合することで剛体が形成され、機械的な衝撃が加わっ
た時の放熱板の曲がりに追随できずに枠体のセラミック
と導体パターン間で剥がれが発生しやすい。 （２）高融点金属の金属粒子の平均粒径は、通常の半導
体用セラミックパッケージの反りや変形を防止するため
に用いられている、３μｍ未満の細かい粒径に設定して
いるので、セラミックグリーンシートとの同時焼成時の
セラミックからのガラス分の金属粒子間への這い上がり
が少なくなり、枠体の導体パターンとセラミックとの接
合強度が比較的弱くなっている。 （３）導体パターンの厚みは、通常の半導体用セラミッ
クパッケージのセラミックグリーンシートを積層した時
に導体パターンの部分が盛り上がることで平坦性が損な
われないようにするために２５μｍ程度と薄く形成して
いるので、導体パターンとセラミックとの界面での応力
を分散できずに、機械的な衝撃が加わった時の放熱板の
曲がりに抗し切れずに界面剥がれが発生する。本発明
は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、放熱板
に機械的な衝撃が加わったとしても導体パターンとセラ
ミックとの界面剥がれの発生がない高周波用セラミック
パッケージを提供することを目的とする。
たような従来の高周波用セラミックパッケージは、次の
ような問題がある。 （１）基体と蓋体との接合後、高周波用セラミックパッ
ケージの基体の放熱板に機械的な衝撃が加わった時、衝
撃による急激な曲がりが放熱板に発生し、枠体の導体パ
ターンと枠体のセラミックとの接合面の間で剥がれが発
生する場合がある。特に、セラミック製の枠体と蓋体が
接合することで剛体が形成され、機械的な衝撃が加わっ
た時の放熱板の曲がりに追随できずに枠体のセラミック
と導体パターン間で剥がれが発生しやすい。 （２）高融点金属の金属粒子の平均粒径は、通常の半導
体用セラミックパッケージの反りや変形を防止するため
に用いられている、３μｍ未満の細かい粒径に設定して
いるので、セラミックグリーンシートとの同時焼成時の
セラミックからのガラス分の金属粒子間への這い上がり
が少なくなり、枠体の導体パターンとセラミックとの接
合強度が比較的弱くなっている。 （３）導体パターンの厚みは、通常の半導体用セラミッ
クパッケージのセラミックグリーンシートを積層した時
に導体パターンの部分が盛り上がることで平坦性が損な
われないようにするために２５μｍ程度と薄く形成して
いるので、導体パターンとセラミックとの界面での応力
を分散できずに、機械的な衝撃が加わった時の放熱板の
曲がりに抗し切れずに界面剥がれが発生する。本発明
は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、放熱板
に機械的な衝撃が加わったとしても導体パターンとセラ
ミックとの界面剥がれの発生がない高周波用セラミック
パッケージを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る高周波用セラミックパッケージは、金属製の放熱板
と、放熱板との接合部分に高融点金属からなる導体パタ
ーンを備えたセラミック製の枠体とをろう付け接合して
形成され、内側に半導体電子部品搭載部を設けた基体
と、半導体電子部品搭載部に半導体電子部品を実装して
気密に封止可能なセラミック製の蓋体とを有する高周波
用セラミックパッケージにおいて、高融点金属の金属粒
子の平均粒径を３．０μｍ〜４．０μｍとし、しかも導
体パターンの厚みを４０μｍ以上とする。高周波用セラ
ミックパッケージのセラミック製の枠体の上下層表面に
は、単純な導体パターンが形成され、また、積層体の内
部には、導体パターンが形成されておらず、枠体の導体
パターン及び積層の形態が単純でセラミックグリーンシ
ートとの焼成収縮の影響が少ないので金属粒子の平均粒
径を大きくすることができる。また、積層体の内部に導
体パターンが形成されてなく、導体パターンの厚みは積
層による影響を考慮する必要がないので、厚くすること
ができる。金属粒子の平均粒径を大きくすることで、金
属粒子間に這い上がるセラミックからのガラス分は多く
なり、セラミックと導体パターンの接合強度を大きくで
きる。そして、導体パターンの厚みを厚くすることで、
導体パターンとセラミックの接合部の界面応力を分散す
ることができる。従って、機械的な衝撃が加わったとし
ても、枠体のセラミックと枠体に形成された導体パター
ンとの間には、界面剥がれの発生しない高周波用セラミ
ックパッケージを得ることができる。
係る高周波用セラミックパッケージは、金属製の放熱板
と、放熱板との接合部分に高融点金属からなる導体パタ
ーンを備えたセラミック製の枠体とをろう付け接合して
形成され、内側に半導体電子部品搭載部を設けた基体
と、半導体電子部品搭載部に半導体電子部品を実装して
気密に封止可能なセラミック製の蓋体とを有する高周波
用セラミックパッケージにおいて、高融点金属の金属粒
子の平均粒径を３．０μｍ〜４．０μｍとし、しかも導
体パターンの厚みを４０μｍ以上とする。高周波用セラ
ミックパッケージのセラミック製の枠体の上下層表面に
は、単純な導体パターンが形成され、また、積層体の内
部には、導体パターンが形成されておらず、枠体の導体
パターン及び積層の形態が単純でセラミックグリーンシ
ートとの焼成収縮の影響が少ないので金属粒子の平均粒
径を大きくすることができる。また、積層体の内部に導
体パターンが形成されてなく、導体パターンの厚みは積
層による影響を考慮する必要がないので、厚くすること
ができる。金属粒子の平均粒径を大きくすることで、金
属粒子間に這い上がるセラミックからのガラス分は多く
なり、セラミックと導体パターンの接合強度を大きくで
きる。そして、導体パターンの厚みを厚くすることで、
導体パターンとセラミックの接合部の界面応力を分散す
ることができる。従って、機械的な衝撃が加わったとし
ても、枠体のセラミックと枠体に形成された導体パター
ンとの間には、界面剥がれの発生しない高周波用セラミ
ックパッケージを得ることができる。
【０００６】ここで、蓋体は箱型形状からなり、しかも
枠体の高さと蓋体の高さを合計した高さが１．０ｍｍ以
上であるのがよい。これにより、半導体電子部品やボン
ディングワイヤを傷つけることなく安全に半導体電子部
品を収納することができ、セラミック製の枠体と蓋体が
剛体化したとしても、平均粒径を大きくして、導体パタ
ーンの厚みを大きくすることの効果を有効に発揮するこ
とができる。
枠体の高さと蓋体の高さを合計した高さが１．０ｍｍ以
上であるのがよい。これにより、半導体電子部品やボン
ディングワイヤを傷つけることなく安全に半導体電子部
品を収納することができ、セラミック製の枠体と蓋体が
剛体化したとしても、平均粒径を大きくして、導体パタ
ーンの厚みを大きくすることの効果を有効に発揮するこ
とができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の
形態に係る高周波用セラミックパッケージの正面図、図
２は同高周波用セラミックパッケージの基体の平面図、
図３は同高周波用セラミックパッケージの基体の枠体と
高融点金属との接合部の説明図である。
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の
形態に係る高周波用セラミックパッケージの正面図、図
２は同高周波用セラミックパッケージの基体の平面図、
図３は同高周波用セラミックパッケージの基体の枠体と
高融点金属との接合部の説明図である。
【０００８】図１、図２に示すように、本発明の一実施
の形態に係る高周波用セラミックパッケージ１０は、半
導体電子部品の一例である半導体素子を実装するための
基体１１と、この基体１１との接合によって実装後の半
導体素子を気密に保持させるための蓋体１２とを有して
いる。
の形態に係る高周波用セラミックパッケージ１０は、半
導体電子部品の一例である半導体素子を実装するための
基体１１と、この基体１１との接合によって実装後の半
導体素子を気密に保持させるための蓋体１２とを有して
いる。
【０００９】基体１１は、平面視して実質的に長方形状
をし、長手方向の両端部に外部の固定部材への取付けの
ためのねじ止め部１５を備え、セラミックと熱膨張係数
が近似する、例えば、Ｃｕ−Ｗの複合板やＣｕ−Ｍｏ−
Ｃｕの接合板等からなる高放熱特性を有する金属製の放
熱板１３と、この放熱板１３との接合部分に高融点金
属、例えば、Ｗ、Ｍｏ、又はＷとＭｏの混合からなるメ
タライズペーストを印刷、焼成して形成した導体パター
ン１６を備えたセラミック製、例えば、アルミナ等から
なる枠体１４とからなり、放熱板１３と枠体１４の導体
パターン１６とをろう材１７、例えば、Ａｇ−Ｃｕろう
材等を用いてろう付け接合して得ている。基体１１の内
側には半導体電子部品搭載部１８が設けられている。な
お、枠体１４は、上面側にも高融点金属で導体パターン
１６ａが形成され、セラミックと熱膨張係数が近似す
る、例えば、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名
「Ｋｏｖｅｒ」）や４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）等か
らなる外部接続端子１９をろう材１７ａ、例えば、Ａｇ
−Ｃｕろう材等を用いてろう付け接合されている。
をし、長手方向の両端部に外部の固定部材への取付けの
ためのねじ止め部１５を備え、セラミックと熱膨張係数
が近似する、例えば、Ｃｕ−Ｗの複合板やＣｕ−Ｍｏ−
Ｃｕの接合板等からなる高放熱特性を有する金属製の放
熱板１３と、この放熱板１３との接合部分に高融点金
属、例えば、Ｗ、Ｍｏ、又はＷとＭｏの混合からなるメ
タライズペーストを印刷、焼成して形成した導体パター
ン１６を備えたセラミック製、例えば、アルミナ等から
なる枠体１４とからなり、放熱板１３と枠体１４の導体
パターン１６とをろう材１７、例えば、Ａｇ−Ｃｕろう
材等を用いてろう付け接合して得ている。基体１１の内
側には半導体電子部品搭載部１８が設けられている。な
お、枠体１４は、上面側にも高融点金属で導体パターン
１６ａが形成され、セラミックと熱膨張係数が近似す
る、例えば、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名
「Ｋｏｖｅｒ」）や４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）等か
らなる外部接続端子１９をろう材１７ａ、例えば、Ａｇ
−Ｃｕろう材等を用いてろう付け接合されている。
【００１０】図３に示すように、枠体１４の放熱板１３
との接合部分に施される高融点金属の導体パターン１６
は、金属粒子２０の平均粒径を３．０μｍ〜４．０μｍ
としている。更に、導体パターン１６の厚みを４０μｍ
以上としている。金属粒子２０の平均粒径が３．０μｍ
未満であると金属粒子２０が比較的細かいので粒子と粒
子の間の隙間が小さくなり、セラミックグリーンシート
と同時焼成するときにセラミックグリーンシートからの
ガラス分２１の粒子間の隙間への這い上がりが少なくな
り、セラミックとの接合強度が比較的弱くなる。また、
金属粒子２０の平均粒径が４．０μｍを超えると、セラ
ミックグリーンシートの焼成収縮に対して金属粒子２０
に樹脂、溶剤を加えてペースト状にした印刷用のメタラ
イズペーストで形成する導体パターン１６の焼成収縮が
小さくなりすぎるので焼成後の枠体１４に大きな反りや
変形が発生する。導体パターン１６の厚みが４０μｍ未
満であると焼成後の導体パターン１６とセラミックとの
間の界面応力の分散が少なくなり、接合面に界面応力が
集中し、衝撃が加わった時に破壊が発生しやすくなる。
なお、導体パターン１６の厚みは、上限を特に限定する
ものではないが、印刷回数等の経済性を考慮すると、６
５μｍ程度までが好ましい。
との接合部分に施される高融点金属の導体パターン１６
は、金属粒子２０の平均粒径を３．０μｍ〜４．０μｍ
としている。更に、導体パターン１６の厚みを４０μｍ
以上としている。金属粒子２０の平均粒径が３．０μｍ
未満であると金属粒子２０が比較的細かいので粒子と粒
子の間の隙間が小さくなり、セラミックグリーンシート
と同時焼成するときにセラミックグリーンシートからの
ガラス分２１の粒子間の隙間への這い上がりが少なくな
り、セラミックとの接合強度が比較的弱くなる。また、
金属粒子２０の平均粒径が４．０μｍを超えると、セラ
ミックグリーンシートの焼成収縮に対して金属粒子２０
に樹脂、溶剤を加えてペースト状にした印刷用のメタラ
イズペーストで形成する導体パターン１６の焼成収縮が
小さくなりすぎるので焼成後の枠体１４に大きな反りや
変形が発生する。導体パターン１６の厚みが４０μｍ未
満であると焼成後の導体パターン１６とセラミックとの
間の界面応力の分散が少なくなり、接合面に界面応力が
集中し、衝撃が加わった時に破壊が発生しやすくなる。
なお、導体パターン１６の厚みは、上限を特に限定する
ものではないが、印刷回数等の経済性を考慮すると、６
５μｍ程度までが好ましい。
【００１１】ここで、セラミック製の蓋体１２は、セラ
ミック製の枠体１４の上端面と実質的に等形状の下端面
を備えた枠部を有する箱型形状からなり、枠体１４の高
さと、蓋体１２の高さを合計した高さが１．０ｍｍ以上
である。なお、合計高さが１．０ｍｍ未満であると、半
導体電子部品を実装し、ワイヤボンドを行った後、封止
する時に半導体電子部品やボンディングワイヤに接触し
て傷を付けたり、破壊することがある。なお、高周波用
セラミックパッケージ１０に機械的な衝撃があったとし
ても、放熱板１３の曲がりに対して枠体１４と蓋体１２
のセラミックが剛体化することなく追随して曲がるの
で、セラミックと導体パターン１６の接合面で界面剥が
れが発生しない。従って、合計高さが１．０ｍｍ以上の
時に平均粒径を３．０μｍ〜４．０μｍと大きくした
り、導体パターン１６の厚みを４０μｍ以上に厚くした
りすることの効果を有効に発揮することができる。
ミック製の枠体１４の上端面と実質的に等形状の下端面
を備えた枠部を有する箱型形状からなり、枠体１４の高
さと、蓋体１２の高さを合計した高さが１．０ｍｍ以上
である。なお、合計高さが１．０ｍｍ未満であると、半
導体電子部品を実装し、ワイヤボンドを行った後、封止
する時に半導体電子部品やボンディングワイヤに接触し
て傷を付けたり、破壊することがある。なお、高周波用
セラミックパッケージ１０に機械的な衝撃があったとし
ても、放熱板１３の曲がりに対して枠体１４と蓋体１２
のセラミックが剛体化することなく追随して曲がるの
で、セラミックと導体パターン１６の接合面で界面剥が
れが発生しない。従って、合計高さが１．０ｍｍ以上の
時に平均粒径を３．０μｍ〜４．０μｍと大きくした
り、導体パターン１６の厚みを４０μｍ以上に厚くした
りすることの効果を有効に発揮することができる。
【００１２】次いで、図１、図２を参照して、本発明の
一実施の形態に係る高周波用セラミックパッケージ１０
の製造方法を説明する。先ず、アルミナ粉末にマグネシ
ア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末
に、ジオキシルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂
等のバインダー及び、トルエン、キシレン、アルコール
類等の溶剤を加え、十分に混練し、脱泡して粘度２００
０〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製し、ドクターブ
レード法等によって例えば、厚み０．２５ｍｍのロール
状のシートを形成し、適当なサイズにカットして矩形状
のシートからセラミックグリーンシートを作製する。
一実施の形態に係る高周波用セラミックパッケージ１０
の製造方法を説明する。先ず、アルミナ粉末にマグネシ
ア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末
に、ジオキシルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂
等のバインダー及び、トルエン、キシレン、アルコール
類等の溶剤を加え、十分に混練し、脱泡して粘度２００
０〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製し、ドクターブ
レード法等によって例えば、厚み０．２５ｍｍのロール
状のシートを形成し、適当なサイズにカットして矩形状
のシートからセラミックグリーンシートを作製する。
【００１３】作製したセラミックグリーンシートの下面
及び上面に、ＷやＭｏ又は、ＷとＭｏの混合からなる平
均粒径が３．０μｍ〜４．０μｍの高融点金属の金属粒
子に樹脂や溶剤を混合して形成したメタライズペースト
を用いて、焼成後の厚みが４０μｍ以上の導体パターン
１６になるようにスクリーン印刷し、リング状（枠状）
に打ち抜いて約１５５０℃の還元雰囲気中で焼成して放
熱板１３との接合用の導体パターン１６と、蓋体１２と
の接合用の導体パターン１６ａを備えた枠体１４を形成
する。枠体１４は、必要な高さを得るために、複数枚の
セラミックグリーンシートを積層して形成する場合もあ
る。なお、セラミックの材質は、特に限定されるもので
はなく、アルミナ，窒化アルミニウム、低温焼成ガラス
セラミック等のセラミックが使用できる。外部接続端子
１９をろう付け接合するために形成する導体パターン１
６ａについては、高融点金属の金属粒子の平均粒径や導
体パターン１６ａの厚みは、特に限定されるものではな
い。
及び上面に、ＷやＭｏ又は、ＷとＭｏの混合からなる平
均粒径が３．０μｍ〜４．０μｍの高融点金属の金属粒
子に樹脂や溶剤を混合して形成したメタライズペースト
を用いて、焼成後の厚みが４０μｍ以上の導体パターン
１６になるようにスクリーン印刷し、リング状（枠状）
に打ち抜いて約１５５０℃の還元雰囲気中で焼成して放
熱板１３との接合用の導体パターン１６と、蓋体１２と
の接合用の導体パターン１６ａを備えた枠体１４を形成
する。枠体１４は、必要な高さを得るために、複数枚の
セラミックグリーンシートを積層して形成する場合もあ
る。なお、セラミックの材質は、特に限定されるもので
はなく、アルミナ，窒化アルミニウム、低温焼成ガラス
セラミック等のセラミックが使用できる。外部接続端子
１９をろう付け接合するために形成する導体パターン１
６ａについては、高融点金属の金属粒子の平均粒径や導
体パターン１６ａの厚みは、特に限定されるものではな
い。
【００１４】次に、放熱板１３は、接合する枠体１４の
セラミックと熱膨張係数を近似させると同時に、半導体
電子部品から発生する熱の冷却効果を高めるために高放
熱効果材料のＣｕをベースとし、Ｃｕの熱膨張係数を抑
える金属を織り込ませた材料、例えば、ポーラス状のタ
ングステンに銅を含浸させたＣｕ−Ｗの粉末状の金属粒
子を放熱板１３の形状になるように金型でプレス成形
し、焼結して形成する。そして、この放熱板１３の長手
方向の両端部には、ねじ止め部１５を切削加工によって
形成する。また、放熱板１３は、銅モリブデン銅の３層
を張り合わせたＣＭＣ（Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕ）基板が用い
られる場合もあり、ＣＭＣ基板の圧延材を切削加工して
形成する。そして、長手方向の両端部には、ねじ止め部
１５を切削加工によって形成する。なお、因みに、Ｃｕ
−Ｗの熱伝導率は、２３０Ｗ／ｍ・ｋ程度で、ＣＭＣの
熱伝導率は、２６０Ｗ／ｍ・ｋであり、極めて高放熱特
性を有している。
セラミックと熱膨張係数を近似させると同時に、半導体
電子部品から発生する熱の冷却効果を高めるために高放
熱効果材料のＣｕをベースとし、Ｃｕの熱膨張係数を抑
える金属を織り込ませた材料、例えば、ポーラス状のタ
ングステンに銅を含浸させたＣｕ−Ｗの粉末状の金属粒
子を放熱板１３の形状になるように金型でプレス成形
し、焼結して形成する。そして、この放熱板１３の長手
方向の両端部には、ねじ止め部１５を切削加工によって
形成する。また、放熱板１３は、銅モリブデン銅の３層
を張り合わせたＣＭＣ（Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕ）基板が用い
られる場合もあり、ＣＭＣ基板の圧延材を切削加工して
形成する。そして、長手方向の両端部には、ねじ止め部
１５を切削加工によって形成する。なお、因みに、Ｃｕ
−Ｗの熱伝導率は、２３０Ｗ／ｍ・ｋ程度で、ＣＭＣの
熱伝導率は、２６０Ｗ／ｍ・ｋであり、極めて高放熱特
性を有している。
【００１５】次に、放熱板１３と枠体１４の導体パター
ン１６とをろう材１７、例えば、Ａｇ−Ｃｕろう材等を
用いてろう付け接合する。更に、枠体１４は、上面側の
導体パターン１６ａと、セラミックと熱膨張係数が近似
する、例えば、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名
「Ｋｏｖｅｒ」）や４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）等か
らなる外部接続端子１９をろう材１７ａ、例えば、Ａｇ
−Ｃｕろう材等を用いてろう付け接合する。なお、枠体
１４と放熱板１３及び外部接続端子１９のろう付け接合
は、一度に併せて接合することができる。また、それぞ
れ別々に分けて接合することもできる。
ン１６とをろう材１７、例えば、Ａｇ−Ｃｕろう材等を
用いてろう付け接合する。更に、枠体１４は、上面側の
導体パターン１６ａと、セラミックと熱膨張係数が近似
する、例えば、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名
「Ｋｏｖｅｒ」）や４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）等か
らなる外部接続端子１９をろう材１７ａ、例えば、Ａｇ
−Ｃｕろう材等を用いてろう付け接合する。なお、枠体
１４と放熱板１３及び外部接続端子１９のろう付け接合
は、一度に併せて接合することができる。また、それぞ
れ別々に分けて接合することもできる。
【００１６】次に、蓋体１２は、アルミナ等のセラミッ
クの数μｍの１次粒子をスプレードライヤー等で造粒し
て略円形状の数十μｍから１００μｍ前後の大きさの２
次粒子の紛体原料を作製し、箱型形状となるような上下
型とダイスからなる金型の中に密度が均一になるように
紛体原料を充填し、ダイスの中で上下型をプレスするこ
とで成形する。そして、耐火物上に載置し、酸化雰囲気
中で焼成することで形成する。なお、基体１１の内側に
設けた半導体電子部品搭載部１８に半導体素子が実装さ
れた後の蓋体１２との接合は、通常、樹脂や低融点ガラ
ス等を用いて接合封止される。
クの数μｍの１次粒子をスプレードライヤー等で造粒し
て略円形状の数十μｍから１００μｍ前後の大きさの２
次粒子の紛体原料を作製し、箱型形状となるような上下
型とダイスからなる金型の中に密度が均一になるように
紛体原料を充填し、ダイスの中で上下型をプレスするこ
とで成形する。そして、耐火物上に載置し、酸化雰囲気
中で焼成することで形成する。なお、基体１１の内側に
設けた半導体電子部品搭載部１８に半導体素子が実装さ
れた後の蓋体１２との接合は、通常、樹脂や低融点ガラ
ス等を用いて接合封止される。
【００１７】
【実施例】本発明者は、本発明に係る高周波用セラミッ
クパッケージと、比較例及び従来例の高周波用セラミッ
クパッケージについて、落下テストによる枠体と導体パ
ターン間の剥がれ発生数の比較を行った。なお、高周波
用セラミックパッケージの各要素及び落下テスト方法は
次の通りである。 （１）基体 放熱板の材質：Ｃｕ−Ｗ 放熱板の寸法：長さ２７ｍｍ、幅９．５ｍｍ、厚み１．
５ｍｍ 枠体の材質：アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ） 枠体の寸法：長さ１５ｍｍ、幅１０ｍｍ（外形）、長さ
１２ｍｍ、幅７ｍｍ（内径）、高さ０．９ｍｍ 枠体の導体パターンの材質：Ｗに約５重量％のＭｏを混
合 放熱板と枠体の接合材質：Ａｇ−Ｃｕろう （２）蓋体 蓋体の材質：アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ） 蓋体の寸法：長さ１５ｍｍ、幅１０ｍｍ（外形）、長さ
１２ｍｍ、幅７ｍｍ（内径）、高さ１．８ｍｍ（枠部全
高さ） （３）落下テスト方法 基体に熱負荷（４３０℃で２分間加熱）を掛けた後、蓋
体を樹脂で接着した高周波用セラミックパッケージを、
１．５ｍの高さからコンクリート上に水平に落下させ
る。試料数１０個で、落下回数１０回行い、枠体のセラ
ミックと放熱板と接合する側の導体パターン間との剥が
れが発生した試料数を計数した。
クパッケージと、比較例及び従来例の高周波用セラミッ
クパッケージについて、落下テストによる枠体と導体パ
ターン間の剥がれ発生数の比較を行った。なお、高周波
用セラミックパッケージの各要素及び落下テスト方法は
次の通りである。 （１）基体 放熱板の材質：Ｃｕ−Ｗ 放熱板の寸法：長さ２７ｍｍ、幅９．５ｍｍ、厚み１．
５ｍｍ 枠体の材質：アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ） 枠体の寸法：長さ１５ｍｍ、幅１０ｍｍ（外形）、長さ
１２ｍｍ、幅７ｍｍ（内径）、高さ０．９ｍｍ 枠体の導体パターンの材質：Ｗに約５重量％のＭｏを混
合 放熱板と枠体の接合材質：Ａｇ−Ｃｕろう （２）蓋体 蓋体の材質：アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ） 蓋体の寸法：長さ１５ｍｍ、幅１０ｍｍ（外形）、長さ
１２ｍｍ、幅７ｍｍ（内径）、高さ１．８ｍｍ（枠部全
高さ） （３）落下テスト方法 基体に熱負荷（４３０℃で２分間加熱）を掛けた後、蓋
体を樹脂で接着した高周波用セラミックパッケージを、
１．５ｍの高さからコンクリート上に水平に落下させ
る。試料数１０個で、落下回数１０回行い、枠体のセラ
ミックと放熱板と接合する側の導体パターン間との剥が
れが発生した試料数を計数した。
【００１８】上述の条件で作成され、高融点金属の金属
粒子の平均粒径と導体ペーストの厚みを変化させた実施
例と比較例及び従来例についての落下テストの結果を表
１に示す。その結果、高融点金属の金属粒子の平均粒径
を３．０μｍ〜４．０μｍ、導体ペーストの厚みを４０
μｍ以上とする高周波用セラミックパッケージには落下
による枠体のセラミックと導体パターンの間の剥がれ発
生がないことがわかる。
粒子の平均粒径と導体ペーストの厚みを変化させた実施
例と比較例及び従来例についての落下テストの結果を表
１に示す。その結果、高融点金属の金属粒子の平均粒径
を３．０μｍ〜４．０μｍ、導体ペーストの厚みを４０
μｍ以上とする高周波用セラミックパッケージには落下
による枠体のセラミックと導体パターンの間の剥がれ発
生がないことがわかる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】請求項１及び２記載の高周波用セラミッ
クパッケージは、高融点金属の金属粒子の平均粒径を
３．０μｍ〜４．０μｍとし、しかも導体パターンの厚
みを４０μｍ以上とするので、金属粒子の平均粒径を大
きくして金属粒子間に這い上がるセラミックからのガラ
ス分は多くなり、セラミックと導体パターンの接合強度
を大きくできる。導体パターンの厚みを厚くすること
で、導体パターンとセラミックの接合部の界面応力を分
散することができる。従って、機械的な衝撃が加わった
としても、枠体のセラミックと枠体に形成された導体パ
ターンとの間には、界面剥がれが発生しない。
クパッケージは、高融点金属の金属粒子の平均粒径を
３．０μｍ〜４．０μｍとし、しかも導体パターンの厚
みを４０μｍ以上とするので、金属粒子の平均粒径を大
きくして金属粒子間に這い上がるセラミックからのガラ
ス分は多くなり、セラミックと導体パターンの接合強度
を大きくできる。導体パターンの厚みを厚くすること
で、導体パターンとセラミックの接合部の界面応力を分
散することができる。従って、機械的な衝撃が加わった
としても、枠体のセラミックと枠体に形成された導体パ
ターンとの間には、界面剥がれが発生しない。
【００２１】特に、請求項２記載の高周波用セラミック
パッケージは、蓋体が箱型形状からなり、しかも枠体の
高さと蓋体の高さを合計した高さが１．０ｍｍ以上であ
るので、半導体電子部品を傷つけることなく安全に収納
することができ、セラミック製の枠体と蓋体が剛体化し
たとしても、平均粒径を大きくして、導体パターンの厚
みを大きくすることの効果を有効に発揮することができ
る。
パッケージは、蓋体が箱型形状からなり、しかも枠体の
高さと蓋体の高さを合計した高さが１．０ｍｍ以上であ
るので、半導体電子部品を傷つけることなく安全に収納
することができ、セラミック製の枠体と蓋体が剛体化し
たとしても、平均粒径を大きくして、導体パターンの厚
みを大きくすることの効果を有効に発揮することができ
る。
【図１】本発明の一実施の形態に係る高周波用セラミッ
クパッケージの正面図である。
クパッケージの正面図である。
【図２】同高周波用セラミックパッケージの基体の平面
図である。
図である。
【図３】同高周波用セラミックパッケージの基体の枠体
と高融点金属との接合部の説明図である。
と高融点金属との接合部の説明図である。
【図４】従来例に係る高周波用セラミックパッケージの
斜視図である。
斜視図である。
１０：高周波用セラミックパッケージ、１１：基体、１
２：蓋体、１３：放熱板、１４：枠体、１５：ねじ止め
部、１６、１６ａ：導体パターン、１７、１７ａ：ろう
材、１８：半導体電子部品搭載部、１９：外部接続端
子、２０：金属粒子、２１：ガラス分
２：蓋体、１３：放熱板、１４：枠体、１５：ねじ止め
部、１６、１６ａ：導体パターン、１７、１７ａ：ろう
材、１８：半導体電子部品搭載部、１９：外部接続端
子、２０：金属粒子、２１：ガラス分
Claims (2)
- 【請求項１】 金属製の放熱板と、該放熱板との接合部
分に高融点金属からなる導体パターンを備えたセラミッ
ク製の枠体とをろう付け接合して形成され、内側に半導
体電子部品搭載部を設けた基体と、該半導体電子部品搭
載部に半導体電子部品を実装して気密に封止可能なセラ
ミック製の蓋体とを有する高周波用セラミックパッケー
ジにおいて、前記高融点金属の金属粒子の平均粒径を
３．０μｍ〜４．０μｍとし、しかも前記導体パターン
の厚みを４０μｍ以上とすることを特徴とする高周波用
セラミックパッケージ。 - 【請求項２】 請求項１記載の高周波用セラミックパッ
ケージにおいて、前記蓋体は箱型形状からなり、しかも
前記枠体の高さと前記蓋体の高さを合計した高さが１．
０ｍｍ以上であることを特徴とする高周波用セラミック
パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129452A JP2002324865A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 高周波用セラミックパッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129452A JP2002324865A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 高周波用セラミックパッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002324865A true JP2002324865A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18977977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001129452A Pending JP2002324865A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 高周波用セラミックパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002324865A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7632716B2 (en) | 2003-06-09 | 2009-12-15 | Sumitomo Metal (Smi) Electronics Devices, Inc. | Package for high frequency usages and its manufacturing method |
| JP2014146739A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Kyocera Corp | 電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置 |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001129452A patent/JP2002324865A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7632716B2 (en) | 2003-06-09 | 2009-12-15 | Sumitomo Metal (Smi) Electronics Devices, Inc. | Package for high frequency usages and its manufacturing method |
| JP2014146739A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Kyocera Corp | 電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置 |
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