JP2002353353A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体パッケージを構成する入出力端子に形
成された線路導体にロウ付けされた、外部電気回路との
電気的接続用のリード端子が、外力により線路導体層ご
と入出力端子の誘電体表面から剥離するという問題があ
った。 【解決手段】 半導体パッケージ１を構成する入出力端
子５は、上面に１辺側から対向する他辺側にかけて形成
された線路導体８を有する平板部９と、その上面に線路
導体８を間に挟んで接合された誘電体から成る略直方体
の立壁部１０とから構成され、線路導体８は、枠体７の
内側の部位が銅を１０〜７０体積％、タングステンおよ
び／またはモリブデンを３０〜９０体積％含有するメタ
ライズ層から成るとともに枠体７の外側の部位がモリブ
デンを主成分とするメタライズ層から成り、これらのメ
タライズ層が立壁部１０の下面で接続されて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野やマイ
クロ波通信およびミリ波通信等の分野で用いられる、高
い周波数で作動する各種半導体素子を収納する半導体素
子収納用パッケージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光通信分野やマイクロ波通信およ
びミリ波通信分野等で用いられる、高い周波数で作動す
る各種半導体素子を気密封止して収容する半導体素子収
納用パッケージ（以下、半導体パッケージという）とし
て、例えば光通信分野に用いられる光半導体パッケージ
を図４に示す。同図に示すように、光半導体パッケージ
としての半導体パッケージ１は、一般に鉄（Ｆｅ）−ニ
ッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−
タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成り、上面の
略中央部に半導体レーザ（ＬＤ）やフォトダイオード
（ＰＤ）等の光半導体素子等の半導体素子２が載置され
る載置部３を設けた基体４を有する。この基体４は、略
長方形の板状であり、その対向する辺部に外部の実装基
板（図示せず）にネジ止めするためのネジ止め孔１１が
設けられている。

【０００３】また、載置部３を囲繞するようにして基体
４の上側主面に銀ロウ等のロウ材を介して接合されると
共に、基体４の長辺側に位置する両側部に、半導体素子
２と外部電気回路（図示せず）とを電気的に接続する高
周波信号入出力用の入出力端子５を嵌着接合するための
貫通孔または切欠き部から成る取付部６が設けられた枠
体７を有する。この枠体７は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等
から成り、基体４の短辺側に位置する一側部に、光ファ
イバ１２固定用の筒状の固定部材１８が嵌着接合される
貫通孔１４が形成されている。そして、枠体７の光伝送
路である貫通孔１４の外側開口の周辺部には、枠体７の
熱膨張係数に近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎ
ｉ合金等の金属材料から成る光ファイバ１２固定用の筒
状の固定部材１８が銀ロウ等のロウ材で接合される。

【０００４】また、シールリング１７は、枠体７の上面
および入出力端子５の上面に銀ロウ等のロウ材を介して
接合され、入出力端子５を挟持すると共に上面に蓋体１
５をシーム溶接等により接合するための接合媒体として
機能する。

【０００５】更に、この半導体パッケージ１は、取付部
６に取着された入出力端子５と、枠体７の上面に取着さ
れた半導体素子２を気密に封止する蓋体１５とを具備し
て成る。

【０００６】このような半導体パッケージ１は、基体４
の載置部３に半導体素子２を錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半
田等の低融点ロウ材で載置固定させると共に、半導体素
子２の電極をボンディングワイヤ（図示せず）を介して
図５に示す入出力端子５の線路導体２８に電気的に接続
し、更に光ファイバ１２と半導体素子２との光軸を調整
する。その後、固定部材１８の枠体７外側の端面に光フ
ァイバ１２を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ１３
を、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）等の低融点ロウ材で接合す
る。次に、枠体７の上面に蓋体１５をシーム溶接等によ
り接合して基体４と枠体７と蓋体１５とから成る容器内
部に半導体素子２を気密に収容することにより、製品と
しての光半導体装置となる。

【０００７】このような光半導体装置は、実装基板上に
ネジ止めされた後、半導体素子２を外部電気回路から供
給される駆動用の高周波信号によって光励起させ、励起
したレーザ光等の光を光ファイバ１２に授受させ光ファ
イバ１２内を伝送させることにより、大容量の情報を高
速に伝送できる光電変換装置として機能し、光通信分野
等に多用されている。

【０００８】そこで、この光半導体装置を構成する半導
体パッケージ１に用いられる入出力端子５には、電気的
に絶縁され、リード線接続およびワイヤーボンディング
が可能な配線パターンの形成ができることが必要とな
る。このような入出力端子５は、図５，図６に示すよう
に、上面の１辺側から対向する他辺側にかけて形成され
た線路導体２８を有する誘電体から成る平板部９と、平
板部９の上面に線路導体２８を間に挟んで接合された同
様の誘電体から成る立壁部１０とから構成されている。
また、平板部９および立壁部１０の線路導体２８に略平
行な両側面には、線路導体２８を擬似同軸状に囲み接地
導体として機能すると共に、図４に示す取付部６の内周
面に銀ロウ等のロウ材を介して接合させる接合媒体とし
て機能するメタライズ層（図示せず）が形成されてい
る。

【０００９】この線路導体２８の枠体７外側の部位の上
面には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成り、
銀ロウ等のロウ材で接合されると共に、入出力端子５と
外部電気回路との電気的接続を行なうためのリード端子
１６が接合される。一方、線路導体２８の枠体７内側の
部位の上面に位置するワイヤーボンディング部２８ａに
は、Ａｕ，アルミニウム（Ａｌ）等の線材から成り、超
音波接合法や熱圧着法等により半導体素子２と入出力端
子５との電気的接続を行なうためのボンディングワイヤ
（図示せず）が接続される。

【００１０】このような入出力端子５を構成する誘電体
としては、一般にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体等のセ
ラミックスが用いられていた。一方、入出力端子５に形
成される線路導体２８には、電気抵抗が小さく、上記セ
ラミックスと同時焼成により微細な配線パターンの形成
が可能なＷやＭｏ等の高融点金属が採用されていた。

【００１１】近年、より高い周波数の入出力信号を伝送
すると共に小型化されたものに対する要求が高まってお
り、その結果線路導体２８の線幅も細くなって配線抵抗
が増大するようになっていた。しかし、高融点金属から
成る線路導体２８では、シート抵抗もせいぜい８ｍΩ／
□程度までしか低くできず、高周波信号の透過損失が大
きくなるという問題があった。そこで、より低抵抗のＣ
ｕまたはＣｕとＷ，Ｍｏとを組み合わせた導体を用いて
上記セラミックスと同時焼成して線路導体２８を形成す
ることが提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃｕま
たはＣｕとＷ，Ｍｏとを組み合わせた導体をアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体から成る誘電体と１２００〜１５
００℃の低い温度で同時焼成して線路導体２８が形成さ
れているため、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体から成る
誘電体成分は、Ｃｕとの濡れ性が悪いことから、Ｃｕま
たはＣｕとＷ，Ｍｏとを組み合わせた導体層への拡散が
不充分となっていた。その結果、半導体素子２と入出力
端子５との電気的接続を行なうボンディングワイヤには
外力が加わらないことから、線路導体２８のワイヤーボ
ンディング部２８ａには何等問題は生じないものの、上
記導体層にロウ付けした、外部電気回路との電気的接続
を行なうためのリード端子１６に、外部電気回路との電
気的接続時等に外部応力が加わると、リード端子１６が
導体層ごと誘電体表面から剥離するという問題点があっ
た。

【００１３】従って、本発明は上記問題点に鑑み完成さ
れたものであり、その目的は、アルミナを主成分とする
誘電体等と同時焼成で形成でき、外部電気回路との電気
的接続を行なうリード端子に外部応力が加わっても、誘
電体から成る平板部上面に強固に接合されて剥離せず高
周波信号の伝送特性を損なわない線路導体を有する入出
力端子を具備したものとすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体パッケー
ジは、上側主面に半導体素子が載置される載置部を有す
る基体と、前記上側主面に前記載置部を囲繞するように
取着され、側部に切欠き部または貫通孔から成る入出力
端子の取付部が形成された枠体と、上面の一辺側から対
向する他辺側にかけて形成された複数の線路導体を有す
る誘電体から成る平板部および該平板部の上面に前記複
数の線路導体を間に挟んで接合された誘電体から成る立
壁部から構成されると共に、前記取付部に嵌着されて前
記半導体素子と外部電気回路とを電気的に接続する入出
力端子とを具備した半導体素子収納用パッケージにおい
て、前記線路導体は、前記枠体の内側の部位が銅を１０
〜７０体積％、タングステンおよび／またはモリブデン
を３０〜９０体積％含有するメタライズ層から成るとと
もに前記枠体の外側の部位がモリブデンを主成分とする
メタライズ層から成り、これらのメタライズ層が前記立
壁部の下面で接続されて成ることを特徴とする。

【００１５】本発明は、線路導体が、枠体の内側の部位
が銅を１０〜７０体積％、タングステンおよび／または
モリブデンを３０〜９０体積％含有するメタライズ層か
ら成るとともに枠体の外側の部位がモリブデンを主成分
とするメタライズ層から成り、これらのメタライズ層が
立壁部の下面で接続されて成ることにより、アルミナ質
焼結体等から成る誘電体成分のＭｏを主成分とするメタ
ライズ層への拡散が容易となる。その結果、枠体の外側
の部位であるリード線接続部のＭｏのメタライズ層が、
アルミナ質焼結体等から成る平板部上面に強固に接合さ
れるため、そこに接続されたリード端子の外部応力に対
する強度が増大して接続信頼性が向上することになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の半導体パッケージについ
て以下に詳細に説明する。図１は、本発明の半導体パッ
ケージを構成する入出力端子の例を示す斜視図であり、
図２は、本発明の半導体パッケージを構成する入出力端
子の例を示す断面図である。本発明の半導体パッケージ
全体の基本構成は従来例の半導体パッケージを示す図４
と同様であり、共通する各部の詳細な説明は省略する。

【００１７】本発明の半導体パッケージを構成する入出
力端子は、図１および図２に示すように、略四角形の誘
電体板から成り、上面に１辺側から対向する他辺側にか
けて形成された複数の線路導体８を有する平板部９と、
その上面に複数の線路導体８を間に挟んで接合された誘
電体から成る略直方体の立壁部１０とから構成される。
線路導体８は、枠体７の内側の部位がＣｕを１０〜７０
体積％、Ｗおよび／またはＭｏを３０〜９０体積％含有
するメタライズ層から成るとともに枠体７の外側の部位
がＭｏを主成分とするメタライズ層から成り、これらの
メタライズ層が立壁部１０の下面で接続されて成る。

【００１８】この線路導体８を構成するリード端子接続
部８ｂのＭｏを主成分とするメタライズ層は、平板部９
および立壁部１０を構成するセラミックス等に対する密
着性が極めて良好であり、線路導体８全体の配線抵抗も
ワイヤーボンディング部８ａがＣｕを１０〜７０体積
％、Ｗおよび／またはＭｏを３０〜９０体積％含有する
メタライズ層から成ることから、リード端子接続部８ｂ
およびワイヤーボンディング部８ａの全体のシート抵抗
も７ｍΩ／□程度以下と低抵抗なものとなる。

【００１９】本発明の線路導体８のワイヤーボンディン
グ部８ａは、ＣｕとＷおよび／またはＭｏとの複合材料
を主成分とするメタライズ層から成り、後述するように
平板部９および立壁部１０を構成する誘電体と同時焼成
により形成されるものである。このメタライズ層は、Ｃ
ｕを１０〜７０体積％、Ｗおよび／またはＭｏを３０〜
９０体積％含有して成るが、線路導体８の低抵抗化、誘
電体との同時焼結性および線路導体８の保形性を維持す
る上では、Ｃｕを４０〜６０体積％、Ｗおよび／または
Ｍｏを４０〜６０体積％含有することが好ましい。この
場合、ワイヤーボンディング部８ａのシート抵抗を８ｍ
Ω／□程度以下に低減できる。

【００２０】線路導体８におけるＣｕ量が１０体積％未
満であり、かつＷおよび／またはＭｏ量が９０体積％を
超えると、線路導体８の抵抗が高くなる。また、Ｃｕ量
が７０体積％を超え、かつＷおよび／またはＭｏ量が３
０体積％未満になると、線路導体８の保形性が低下し、
線路導体８ににじみ等が発生したり、溶融したＣｕによ
り線路導体８が凝集して断線を生じると共に、誘電体と
線路導体８との熱膨張差により線路導体８が剥離を生じ
易くなる。

【００２１】また、線路導体８は、含有されるＷおよび
／またはＭｏが平均粒径１〜１０μｍの球状あるいは数
個の粒子による焼結粒子としてＣｕから成るマトリック
ス中に分散含有されていることが好適である。これは、
平均粒径が１μｍより小さいと線路導体８の保形性が悪
くなり、組織が多孔質化して抵抗値が高くなる。他方、
１０μｍを超えると、Ｃｕから成るマトリックスがＷや
Ｍｏの粒子によって分断されてしまい、抵抗値が高くな
ったり、Ｃｕ成分の分離によりにじみが発生する恐れが
ある。

【００２２】また、Ｗおよび／またはＭｏの平均粒径は
１．３〜５μｍがよく、１．３μｍ未満では、焼結時に
焼結が進行しすぎて誘電体との接着強度が低下するおそ
れがある。５μｍを超えると、焼結が不十分となり、線
路導体８の強度不足や誘電体との密着性不足、さらに導
通抵抗の増加等が発生するおそれがある。より好ましく
は１．３〜３μｍが良い。

【００２３】一方、本発明の線路導体８のリード端子接
続部８ｂはＭｏを主成分とするメタライズ層から成り、
ワイヤーボンディング部８ａの場合と同様に、後述する
ように平板部９および立壁部１０を構成する誘電体と同
時焼成により形成される。このようなＭｏを主成分とす
るメタライズ層は、従来周知のＭｏ−マンガン（Ｍｎ）
ペーストを用いて誘電体と同時焼成して形成される。Ｍ
ｏ−Ｍｎペーストとしては、例えば、Ｍｏを７０〜９０
重量％、Ｍｎを２〜１５重量％、酸化珪素（ＳｉＯ₂）
を５〜２０重量％、酸化チタン（ＴｉＯ₂）を１〜１０
重量％含有するものが良い。

【００２４】また、Ｍｏを主成分とするメタライズ層に
は、とりわけアルミナ質焼結体から成る誘電体成分が容
易に拡散し、その結果、リード端子接続部８ｂのＭｏを
主成分とするメタライズ層がアルミナ質焼結体から成る
平板部９上面に強固に接合されることから、ロウ材によ
り接続されたリード端子１６の外部応力に対する強度が
増加して接続信頼性が向上することになる。

【００２５】また、ワイヤーボンディング部８ａのＣｕ
とＷおよび／またはＭｏとの複合材料を主成分とするメ
タライズ層と、リード端子接続部８ｂのＭｏを主成分と
するメタライズ層は、入出力端子５の立壁部１０の下面
で電気的に接続されている。このとき、ワイヤーボンデ
ィング部８ａのＣｕ成分がリード端子接続部８ｂのＭｏ
を主成分とするメタライズ層側に拡散して接合している
ことから、立壁部１０の下面の接続部においてはＣｕが
全体的に拡散されている。従って、Ｃｕの拡散により、
ワイヤーボンディング部８ａとリード端子接続部８ｂと
の界面の抵抗変化が急激な変化ではなく徐々に変化する
ものとなり、その結果、高周波信号の伝送特性に影響す
ることはない。

【００２６】この接続部の形態については電気的に接続
されていればよいが、図２に示すようにワイヤーボンデ
ィング部８ａのＣｕとＷおよび／またはＭｏとの複合材
料を主成分とする導通抵抗の小さいメタライズ層を、リ
ード端子接続部８ｂのＭｏを主成分とするメタライズ層
の上面に被着形成した形態がよく、高周波信号の伝送特
性の点で好ましい。即ち、高周波信号は表皮効果により
線路導体８の極く表面を伝送するため、導通抵抗の小さ
いメタライズ層を上側（表層側）にするのがよく、また
リード端子１６を接続するための銀ロウ等の高導電性の
ロウ材皮膜とも相俟って透過損失が小さくなり、高周波
信号の伝送特性が向上することになる。

【００２７】また、ワイヤーボンディング部８ａのメタ
ライズ層と、リード端子接続部８ｂのメタライズ層の接
続界面は、入出力端子５の平板部９と立壁部１０との間
に介在させ、立壁部１０を平板部９に接合する際に加圧
接合して入出力端子５の寸法精度を確保すると良い。ま
た、加圧接合して寸法精度を確保することは入出力端子
５と枠体７との気密封止にとっても効果的である。

【００２８】さらに、ワイヤーボンディング部８ａのメ
タライズ層と、リード端子接続部８ｂのメタライズ層と
の接続は、図３に他の例を示すように、ワイヤーボンデ
ィング部８ａのメタライズ層とリード端子接続部８ｂの
メタライズ層とを突き合せて線路導体８を形成し、その
接続界面を平板部９と立壁部１０との間に介在させ、立
壁部１０を平板部９に接合する際に加圧接合して入出力
端子５の寸法精度を確保するようにしても良い。これよ
り、上記と同様に気密封止にも効果的なものとなる。

【００２９】いずれの場合も、リード端子接続部８ｂ
は、リード端子１６がメタライズ層と十分な長さ（０．
２〜３ｍｍ程度）で銀ロウ等のロウ材で接合できる領域
が確保できれば良く、リード端子１６がワイヤーボンデ
ィング部８ａのメタライズ層の線路導体８に接しないよ
うにすることが接続信頼性の点で重要となる。

【００３０】更に、線路導体８の表面には、酸化による
腐食防止、ワイヤボンディング性、半田との濡れ性、お
よび線路導体８の抵抗低化のために、Ａｕ，Ｃｕ，Ｔ
ｉ，ＮｉおよびＰｄの群から選ばれる少なくとも１種か
らなる金属層が、無電解めっき、電解めっき等によって
被着されていることが好ましい。特に、耐食性の向上と
抵抗低減の点からは、最表面はＡｕから成ることがより
好ましい。

【００３１】更に、線路導体８中には、誘電体との密着
性を改善するために、誘電体を構成するセラミックスを
主成分としたセラミック成分、あるいは誘電体組成と同
一組成のセラミック成分を０．０５〜２体積％の割合で
含有させることが好ましい。

【００３２】なお、本発明の入出力端子５においては、
Ｃｕの融点を超える温度で誘電体と同時焼成すると、線
路導体８中のＣｕ成分が誘電体中に拡散する場合がある
が、線路導体８の周囲の誘電体へのＣｕの拡散距離を３
０μｍ以下、特に１０μｍ以下とすることが好ましく、
この場合、焼成条件等を制御することにより拡散距離を
制御できる。線路導体８中のＣｕ成分の誘電体中への拡
散距離が３０μｍを超えると、線路導体８間の絶縁性が
低下し、線路導体８としての信頼性が低下する。従っ
て、上記拡散距離を３０μｍ以下に制御することによ
り、線路導体８間の最小線間距離を１００μｍ以下、と
りわけ９０μｍ以下として、線路導体８の高密度配線化
が可能となる。

【００３３】更に、線路導体８の枠体７外側の部位に
は、外部電気回路と入出力端子５との高周波信号の入出
力を行なうためのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料か
ら成るリード端子１６が、銀ロウ等のロウ材で接合され
る。

【００３４】また、平板部９は、アルミナを主成分とす
るセラミックスから成るのがよく、Ｃｕを含有するメタ
ライズ層とＭｏを主成分とするメタライズ層から成る線
路導体８との同時焼結性の点で好ましい。このアルミナ
を主成分とするセラミックスは、相対密度が９５％以
上、特に９７％以上、更には９９％以上の高緻密体から
形成されていることが好適であり、高熱伝導性と高強度
を具備するものとなる。更に、線路導体８との同時焼成
時に線路導体８の保形性を確保するためには、焼成温度
を１２００〜１５００℃の低温とするとともに相対密度
を９５％以上に緻密化させることが好ましい。

【００３５】従って、このような特性を有する入出力端
子５の誘電体としては、主成分としてアルミナを８４〜
９０重量％の割合で含有すると共に、上記焼成温度での
焼結性を高める点でＭｎ化合物をＭｎＯ₂換算で２〜６
重量％の割合で含有するものが好適である。

【００３６】また、この誘電体中には、第３成分として
ＳｉＯ₂およびマグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃ
ａ），ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類元素の
１種以上を酸化物として含有させるとよく、Ｃｕを含有
するメタライズ層との同時焼結性を向上させ得る。その
含有量は、ＳｉＯ₂が２〜１５重量％、上記同時焼結性
の点からは３〜１０重量％がより好適である。また、ア
ルカリ土類元素は、酸化物換算で合計が０．１〜４重量
％が良く、更に同時焼結性の点からは０．２〜２．５重
量％が良い。更に、第４成分としてＷ，Ｍｏ，クロム
（Ｃｒ）等の金属を着色成分として２重量％以下の割合
で含有させても良い。

【００３７】本発明では、Ａｌ₂Ｏ₃以外の成分は、Ａｌ
₂Ｏ₃主結晶相の粒界に非晶質相あるいは結晶相として存
在するが、熱伝導性を高めるうえで粒界中に助剤成分を
含有する結晶相が形成されていることが好ましい。ま
た、Ａｌ₂Ｏ₃主結晶相は、粒状または柱状の結晶として
存在するが、これら主結晶相の平均結晶粒径は１．５〜
５μｍであることが好ましい。なお、主結晶相が柱状結
晶から成る場合、上記平均結晶粒径は短軸径に基くもの
である。この主結晶相の平均結晶粒径が１．５μｍ未満
であると高熱伝導化が難しく、５μｍを超えると入出力
端子５に要求される強度が得難くなる。

【００３８】また、立壁部１０は、平板部９と同様の誘
電体から成り、その上面全面に線路導体８と同様のメタ
ライズ層が形成されると共に、枠体７の取付部６の内周
面に接合される面にもメタライズ層が形成されている。
このメタライズ層は、線路導体８等と同様の方法により
金属ペーストを所定パターンに印刷塗布し焼成すること
により形成される。このメタライズ層は、例えば、Ｗや
Ｍｏ等の金属粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た
金属ペーストを、平板部９用のセラミックグリーンシー
トに周知のスクリーン印刷法等により所定のパターンに
印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。

【００３９】かくして得られた入出力端子５は、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属材料から成る基
体４の上側主面に接合された枠体７の側部の取付部６に
銀ロウ等のロウ材により嵌着接合される。これにより、
枠体７の一部となって内外を気密に仕切ると共に枠体７
の内外を導通する導電路となる。

【００４０】次に、本発明の半導体パッケージ１を構成
する入出力端子５の製造方法について、その一例を以下
の［１］〜［６］に具体的に説明する。

【００４１】［１］先ず、入出力端子５の平板部９と立
壁部１０を形成するために、主成分となるＡｌ₂Ｏ₃原料
粉末として、平均粒径が０．５〜２．５μｍ、より好ま
しくは０．５〜２μｍの粉末を用いる。これは、平均粒
径が０．５μｍ未満の場合、そのような微粉末は取り扱
いが難しく、また粉末製造のコストが高くなり、２．５
μｍより大きくなると１５００℃以下の低温での焼成が
困難となるからである。

【００４２】［２］次に、Ａｌ₂Ｏ₃原料粉末に対して、
第２成分としてＭｎＯ₂を２〜１５重量％、より好まし
くは３〜１０重量％の割合で添加する。また、第３成分
としてＳｉＯ₂およびＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ等のアル
カリ土類元素の１種以上の酸化物を０．１〜４重量％、
より好ましくは０．２〜２．５重量％の割合で添加す
る。更に、第４成分としてＷ，Ｍｏ，Ｃｒ等の遷移金属
の金属粉末や酸化物粉末等を着色成分として金属換算で
２重量％以下の割合で添加する。

【００４３】なお、これら各酸化物を添加する際は、酸
化物粉末以外に、焼成することにより酸化物を形成し得
る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等で添加しても良い。

【００４４】［３］その後、この混合粉末から周知の成
形方法によりシート状の成形体を作成する。具体的に
は、この混合粉末に有機バインダーや溶媒を添加して泥
しょうを調製した後、得られた泥しょうをドクターブレ
ード法によりシート状に成形する。あるいは、この混合
粉末に有機バインダーを添加し、プレス成形法や圧延成
形法により所定の厚さのシート状の成形体を作製する。

【００４５】［４］次に、平均粒径が１〜１０μｍのＣ
ｕ粉末を１０〜７０体積％、平均粒径が１〜１０μｍの
Ｗおよび／またはＭｏ粉末を３０〜９０体積％の割合で
含有した導体ペーストＡと、平均粒径が１〜１０μｍの
Ｍｏ粉末を７０〜９０重量％、平均粒径が１〜１０μｍ
のＭｎ粉末を２〜１５重量％、ＳｉＯ₂粉末を５〜２０
重量％、ＴｉＯ₂粉末を１〜１０重量％の割合で含有し
た導体ペーストＢを調製する。

【００４６】先ず、この導体ペーストＢを用いて、平板
部９用のシート状の成形体のリード端子接続部側表面に
スクリーン印刷法やグラビア印刷法等により線路導体８
となる配線パターンを印刷塗布する。次いで、リード端
子接続部側表面に形成した配線パターンに一部が重なる
ように、導体ペーストＡを用いて、平板部９用のシート
状の成形体のワイヤーボンディング部側表面に、同様の
スクリーン印刷法やグラビア印刷法等により、線路導体
８となる配線パターンを印刷塗布する。その後、配線パ
ターンの重複部を加圧して所定厚さになるように微調整
する。

【００４７】また、この導体ペースト中には、平板部９
の誘電体との密着性を高めるために、Ａｌ₂Ｏ₃粉末、ま
たは誘電体を構成する酸化物セラミックス成分と同一組
成のセラミック粉末を０．０５〜２体積％添加すること
も可能である。

【００４８】［５］その後、シート状の成形体から、平
板部９および立壁部１０の形状のものを打ち抜き加工で
作製し、平板部９の上面に立壁部１０を積層圧着し、こ
の積層体を非酸化性雰囲気中、焼成最高温度１２００〜
１５００℃で焼成一体化する。

【００４９】このとき、焼成温度が１２００℃より低い
と、酸化アルミニウム質焼結体の相対密度が９５％以上
となるように緻密化できず、熱伝導性や強度が低下す
る。１５００℃を超えると、導体ペースト中のＷやＭｏ
自体の焼結が進み、マトリックスであるＣｕ中にＷ，Ｍ
ｏが均一に存在する均質な組織のメタライズ層が得られ
ず、低い抵抗値を維持することができなくなる。即ち、
ワイヤーボンディング部８ａ側の線路導体８のシート抵
抗を８ｍΩ／□以下とすることが困難になる。また、１
５００℃を超えると、酸化物セラミックスの主結晶相の
粒径が大きくなって異常粒成長が発生したり、Ｃｕがセ
ラミックス中に拡散する際の経路である粒界の長さが短
くなると共に、拡散速度も速くなる。その結果、拡散距
離を３０μｍ以下に抑制することが困難となり、抵抗値
が増加することになる。従って、上記焼成温度は１２５
０〜１４００℃の範囲がより好適である。

【００５０】更に、焼成時の非酸化性雰囲気としては、
窒素、または窒素と水素の混合雰囲気であることが好ま
しい。特に、線路導体８中のＣｕの拡散を抑制する点
で、窒素および水素を含み、露点が１０℃以下、特に−
１０℃以下の非酸化性雰囲気が好ましい。この非酸化性
雰囲気にはアルゴンガス等の不活性ガスを混入しても良
い。この非酸化性雰囲気の露点が１０℃より高いと、焼
成中に酸化物セラミックスと雰囲気中の水分とが反応し
て酸化膜を形成し、この酸化膜と導体中のＣｕが反応し
てしまい、線路導体８の低抵抗化の妨げとなるのみなら
ずＣｕの拡散を助長してしまうからである。

【００５１】［６］その後、同時焼成された入出力端子
５の線路導体８に対して、無電解めっき法または電解め
っき法により、Ａｕ，Ｃｕ，Ｔｉ，ＮｉおよびＰｄの群
から選ばれる少なくとも１種のメタライズ層を０．５〜
１０μｍの厚さで被着する。

【００５２】そして線路導体８に対して、外部電気回路
と入出力端子５との高周波信号の入出力を行なうため
の、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属材料から
成るリード端子１６が銀ロウ等のロウ材で接合される。

【００５３】本発明において、線路導体８の枠体７内側
の部位がＣｕを１０〜７０体積％、Ｗおよび／またはＭ
ｏを３０〜９０体積％含有するメタライズ層から成る
が、メタライズ層中のＣｕ，Ｗ，Ｍｏの体積％は以下の
ようにして特定できる。即ち、このメタライズ層はＣｕ
の融点（１０８３℃）以上の１２００〜１５００℃で平
板部９と同時焼成されるものであり、従ってＣｕより融
点が１０００℃以上高いＷ，ＭｏとＣｕとは固溶体を形
成しない。よって、メタライズ層はＷ粒子，Ｍｏ粒子の
間隔をＣｕが埋めた構成となり、Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏの体積
％を特定することが可能となる。

【００５４】具体的は以下のようになる。まず、一定量
の線路導体８試料の重量を測定した後、それに含有され
るＣｕ成分のみを亜硫酸ナトリウム，塩酸または硫酸等
の酸で溶解する。処理液にＣｕ成分が溶解し終えて酸処
理した線路導体８試料の重量が変化しなくなったのを確
認した後、酸処理後の線路導体８試料の重量を再度測定
し重量変化を算出する。Ｃｕの比重８．９４よりＣｕの
体積を算出する。酸処理後の線路導体８試料の重量か
ら、Ｗ（比重１９．３）および／またはＭｏ（比重１
０．２２）の体積を算出する。Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏのそれぞ
れの体積から体積％を算出する。

【００５５】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変
更を行うことは何等支障ない。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、入出力端子の平板部の上面に
形成された線路導体は、枠体の内側の部位が銅を１０〜
７０体積％、タングステンおよび／またはモリブデンを
３０〜９０体積％含有するメタライズ層から成るととも
に枠体の外側の部位がモリブデンを主成分とするメタラ
イズ層から成り、これらのメタライズ層が立壁部の下面
で接続されて成ることにより、枠体外側の部位であるリ
ード端子接続部のＭｏを主成分とするメタライズ層が平
板部上面に強固に接合され、その結果、Ｍｏを主成分と
するメタライズ層上面に接続されたリード端子に外部応
力が加わってもメタライズ層ごと剥離したりせず、接続
信頼性が向上する。

【００５７】また、枠体内側の部位であるワイヤーボン
ディング部がＣｕを１０〜７０体積％、Ｗおよび／また
はＭｏを３０〜９０体積％含有する低抵抗導体から成る
メタライズ層で構成され、リード端子接続部のＭｏを主
成分とするメタライズ層と電気的に接続されていること
から、ワイヤーボンディング部のＣｕがリード端子接続
部のメタライズ層に拡散して線路導体全体の導体抵抗が
低くなり、その結果高周波信号の透過損失が小さくな
る。

【００５８】以上の結果、アルミナを主成分とする焼結
体と同時焼成でき、外部電気回路との電気的接続を行な
うためのリード端子に外力が加わっても、誘電体から成
る平板部上面に強固に接続されて剥離することがない線
路導体を有する入出力端子を具備した、高周波信号の伝
送特性に優れた半導体パッケージを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体パッケージにおける入出力端子
について実施の形態の例を示す斜視図である。

【図２】図１の入出力端子の断面図である。

【図３】本発明の半導体パッケージにおける入出力端子
について実施の形態の他の例を示す断面図である。

【図４】従来の半導体パッケージを示す分解斜視図であ
る。

【図５】従来の半導体パッケージにおける入出力端子の
斜視図である。

【図６】図５の入出力端子の断面図である。

【符号の説明】

１：半導体パッケージ ２：半導体素子 ３：載置部 ４：基体 ５：入出力端子 ６：取付部 ７：枠体 ８：線路導体 ８ａ：ワイヤーボンディング部 ８ｂ：リード端子接続部 ９：平板部 １０：立壁部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上側主面に半導体素子が載置される載置
   部を有する基体と、前記上側主面に前記載置部を囲繞す
   るように取着され、側部に切欠き部または貫通孔から成
   る入出力端子の取付部が形成された枠体と、上面の一辺
   側から対向する他辺側にかけて形成された複数の線路導
   体を有する誘電体から成る平板部および該平板部の上面
   に前記複数の線路導体を間に挟んで接合された誘電体か
   ら成る立壁部から構成されると共に、前記取付部に嵌着
   されて前記半導体素子と外部電気回路とを電気的に接続
   する入出力端子とを具備した半導体素子収納用パッケー
   ジにおいて、前記線路導体は、前記枠体の内側の部位が
   銅を１０〜７０体積％、タングステンおよび／またはモ
   リブデンを３０〜９０体積％含有するメタライズ層から
   成るとともに前記枠体の外側の部位がモリブデンを主成
   分とするメタライズ層から成り、これらのメタライズ層
   が前記立壁部の下面で接続されて成ることを特徴とする
   半導体素子収納用パッケージ。