JP2005268333A - Ceramic package - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、セラミック基板に形成されたキャビティ内に、電子部品を収容するセラミックパッケージに関する。 The present invention relates to a ceramic package that houses electronic components in a cavity formed in a ceramic substrate.
従来のセラミックパッケージは、アルミナセラミック基板に設けられたメタライズ層に、シールリングを銀ろう付けした後、シームウエルド法によって、金属製のリッド(金属蓋)をシールリングに溶接(シーム溶接)していた。この際、シーム溶接時に発生する熱衝撃によって、メタライズ層が剥離して封止不良を生じないように、銀ろう付け部のメニスカス先端部をメタライズ層の外縁部内側に配置していた(例えば、特許文献1参照)。銀ろう付けは、一般に、溶接部を約620〜700℃になるように均一に加熱して行われる。 In a conventional ceramic package, a metal ring (metal lid) is welded (seam welded) to a seal ring by a seam weld method after silver brazing the seal ring to a metallized layer provided on an alumina ceramic substrate. It was. At this time, the meniscus tip portion of the silver brazing portion was disposed inside the outer edge portion of the metallized layer so that the metallized layer would not peel off due to thermal shock generated during seam welding (for example, Patent Document 1). Silver brazing is generally performed by uniformly heating the weld to about 620-700 ° C.
近年、ミリ波帯の高周波回路では、小型で実装密度が高く、生産性の良いセラミックパッケージを得るために、低温同時焼成セラミック(Low Temperature Co-fired Ceramic:以下、LTCC)を用いたセラミック基板(LTCC基板)が着目されている。LTCC基板は、高周波特性が良く、微細配線パターンを高精度に積層することが出来る。 In recent years, in a high frequency circuit of the millimeter wave band, a ceramic substrate using a low temperature co-fired ceramic (hereinafter referred to as LTCC) in order to obtain a ceramic package having a small size, high mounting density, and good productivity. The LTCC substrate) has attracted attention. The LTCC substrate has good high frequency characteristics, and a fine wiring pattern can be laminated with high accuracy.
LTCC基板は、アルミナセラミック基板と比べて強度が脆弱である。ろう付け時の加熱によりセラミック基板とシールリングの接合部に熱応力が集中すると、接合条件によってはクラックを発生することがある。この場合、セラミック基板とシールリングを軟ろう材で接合することにより、接合部にかかる機械的な応力を緩和させて、クラックの発生頻度を低減することが出来る。 The LTCC substrate is weaker than the alumina ceramic substrate. If thermal stress concentrates on the joint between the ceramic substrate and the seal ring due to heating during brazing, cracks may occur depending on the joining conditions. In this case, by joining the ceramic substrate and the seal ring with a soft brazing material, the mechanical stress applied to the joint can be relaxed and the frequency of occurrence of cracks can be reduced.
しかしながら、シールリングをセラミック基板に軟ろう材でろう付けする場合、軟ろう材の融点は450℃以下と低い。金属蓋とシールリングのシーム溶接で発生した熱は、シールリング下方に伝達される。これによって、シールリング下部では軟ろう材が溶けて、シールリング側面を這い上がる。シールリングを這い上がった軟ろう材は、シールリング上面の溶接部に達して溶接を阻害し、場合によってはパッケージの気密化が出来なくなる。 However, when the seal ring is brazed to the ceramic substrate with a soft brazing material, the melting point of the soft brazing material is as low as 450 ° C. or less. Heat generated by seam welding between the metal lid and the seal ring is transmitted to the lower part of the seal ring. As a result, the soft brazing material melts at the lower part of the seal ring and scoops up the side of the seal ring. The soft brazing material scooping up the seal ring reaches the welded portion on the upper surface of the seal ring and hinders welding, and in some cases, the package cannot be hermetically sealed.
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであって、シールリングに金属蓋をシーム溶接する場合に、シールリングとセラミック基板を接合するろう材の、這い上がりを抑圧することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and suppresses the creeping of the brazing material joining the seal ring and the ceramic substrate when the metal lid is seam welded to the seal ring. Objective.
この発明によるセラミックパッケージは、セラミック基板と、金属部とセラミック部を接合して成り金属部の上面に金属蓋の接合面を有するとともに、当該セラミック部の下面が上記セラミック基板の上面にはんだ付けされるシールリングと、を備えたものである。 The ceramic package according to the present invention is formed by joining a ceramic substrate, a metal part, and a ceramic part, and has a joining surface of a metal lid on the upper surface of the metal part, and the lower surface of the ceramic part is soldered to the upper surface of the ceramic substrate. And a seal ring.
この発明によれば、シールリングの一部にセラミックを用いることによって、シールリング側面へのろう材の這い上がりを抑圧することが可能となる。 According to the present invention, by using ceramic as a part of the seal ring, it is possible to suppress the creeping of the brazing material to the side surface of the seal ring.
また、シールリングの一部に熱伝導性の低いセラミックを用いることによって、シーム溶接時に、シールリングとセラミック基板の接合部に印加される熱ストレスを緩和することが出来る。 Further, by using a ceramic having low thermal conductivity for a part of the seal ring, it is possible to reduce the thermal stress applied to the joint between the seal ring and the ceramic substrate during seam welding.
実施の形態1.
以下、図に基づいて、この発明の実施の形態について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1によるセラミックパッケージの構成を示す図である。図1(a)はセラミックパッケージの構成を示す斜視図、図1(b)はセラミックパッケージの各構成要素を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a diagram showing a configuration of a ceramic package according to
図1(a)において、セラミックパッケージ1は、多層セラミック基板2と、多層セラミック基板2の上面に接合されたシールリング3とから構成される。セラミックパッケージ1には、上面が開口した複数のキャビティが形成されている。図1(a)の例では、2つのキャビティ1a、1bを構成している。
In FIG. 1A, a
キャビティ1a、1bには、夫々電子部品4a、4bが収容される。電子部品4a、4bの底面はキャビティ1a、1bの底面に接合されている。キャビティ1a、1bの底面は接地されている。電子部品4a、4bは、MICやMMIC等の高周波回路として構成される。電子部品4aは、例えば、送信系の回路(発振器、逓倍器、変調器、高出力増幅器など)として機能する。電子部品4bは、例えば、受信系の回路(低雑音増幅器、ミクサなど)として機能する。電子部品4a、4bの上面には、導体端子7が設けられている。
The electronic components 4a and 4b are accommodated in the cavities 1a and 1b, respectively. The bottom surfaces of the electronic components 4a and 4b are joined to the bottom surfaces of the cavities 1a and 1b. The bottom surfaces of the cavities 1a and 1b are grounded. The electronic components 4a and 4b are configured as high frequency circuits such as MIC and MMIC. The electronic component 4a functions as, for example, a transmission system circuit (an oscillator, a multiplier, a modulator, a high output amplifier, etc.). The electronic component 4b functions as, for example, a reception system circuit (low noise amplifier, mixer, etc.).
図1(b)ではセラミックパッケージの構成要素として、多層セラミック基板2とシールリング3を示しており、シールリング3と多層セラミック基板2とを接合する前の状態を示している。
FIG. 1B shows the multilayer
多層セラミック基板2は、圧膜基板の製造技術によって製造する。所定数のセラミックグリーンシートに夫々配線パターンを印刷した後、複数のセラミックグリーンシートを積層する。積層後、圧縮、焼結することによって、多層セラミック基板2が成形される。多層セラミック基板2は、LTCCや、高温同時焼成セラミック(Hi Temperature Co-fired Ceramic:以下、HTCC)などの圧膜基板の製造技術で成形される。
特に、LTCCは、HTCCと比較べて高周波特性(低誘電率、低抵抗導体)が良く、実装部品の高周波帯域化を実現出来る。また、Au、Ag、Ag/Pd、Ag/Pt系の導体ペーストを導体材料として使用して各セラミックグリーンシート層に印刷することで、微細配線パターンを高精度に積層することができ、パッケージの小型化に適している。
この実施の形態では、多層セラミック基板2にLTCCを用いるのが好適である。
The multilayer
In particular, LTCC has better high frequency characteristics (low dielectric constant, low resistance conductor) than HTCC, and can realize a high frequency band of mounted components. Also, by printing on each ceramic green sheet layer using Au, Ag, Ag / Pd, Ag / Pt based conductor paste as the conductor material, it is possible to stack fine wiring patterns with high accuracy, Suitable for downsizing.
In this embodiment, it is preferable to use LTCC for the multilayer
多層セラミック基板2の外形は50mm〜100mm角程度の大きさで、高さが3mm〜5mm程度の大きさである。多層セラミック基板2は、凹状の穴を形成するキャビティ2aと、キャビティ2bが設けられる。多層セラミック基板2のキャビティ2a、2bの内部には、夫々端子台5(5a、5b、5c)が設けられている。
端子台5は、上面に導体端子6(6a、6b)が設けられる。また、電子部品4aと電子部品4bの間に配置された、端子台5の上面に導体端子9(9a、9b)が設けられる。
多層セラミック基板2のキャビティ壁2cの外壁側面には、端子台10(10a、10b)が設けられている。端子台10の上面には、導体端子11(11a、11b)が設けられている。端子台5上の導体端子6と、電子部品4a、4b上の導体端子7とは、ボンディングワイヤ8で接続される。
導体端子11は、外部基板に搭載された外部回路と、ボンディングワイヤや導体リボンなどを介在して接続される。多層セラミック基板2は、内層線路が設けられて、端子台5の導体端子6を介在して、電子部品4a、4bに制御信号やバイアス電源を伝送する。
勿論、多層セラミック基板2の裏面にボールグリッドアレイを設けて、外部基板上の導体端子にフリップチップ実装されても良い。
The outer shape of the multilayer
The
A terminal block 10 (10a, 10b) is provided on the outer wall side surface of the cavity wall 2c of the multilayer
The conductor terminal 11 is connected to an external circuit mounted on the external substrate via a bonding wire or a conductor ribbon. The multilayer
Of course, a ball grid array may be provided on the back surface of the multilayer
多層セラミック基板2の上面には、金や、タングステン、モリブデン、銅、銀などの金属メタライズ層12が被着形成されている。この金属メタライズ層12は、例えば厚みが10〜20μm程度、層幅が1〜2mm程度である。
On the upper surface of the multilayer
シールリング3は、矩形の外枠体3cの内側に、中枠体3dで分離配置された開口穴3aと開口穴3bが形成されている。シールリング3の外形は50mm〜100mm角程度の大きさである。シールリング3の構造については、後述する。
The
シールリング3の下面は、多層セラミック基板2の金属メタライズ層12に、軟ろう材を用いてはんだ付け接合される。シールリング3は外枠体3cおよび中枠体3dの厚さ(高さ)と枠体の幅が、数mm程度の小型なものを用いる。例えば、多層セラミック基板2をLTCCで成形する場合、シールリング3の高さは、2mm以下とするのが好ましい。この高さが2mmよりも大きくなると、この接合部分の周辺で、多層セラミック基板2が割れる確立が高くなる。
The lower surface of the
図1(a)は、シールリング3の下面を、多層セラミック基板2の金属メタライズ層12の上面に接合して、シールリング3と多層セラミック基板2とが一体化された状態を示している。シールリング3と多層セラミック基板2の接合により、キャビティ2aとキャビティ3aとがキャビティ1aを構成し、キャビティ2bとキャビティ3bとがキャビティ1bを構成する。
FIG. 1A shows a state in which the lower surface of the
図2は、図1のセラミックパッケージのA−A方向から見た側断面図である。同図では、図1(a)に加えて、更にカバーを図示している。
シールリング3の下面と多層セラミック基板2の上面との間は、軟ろう材が被着して金属層20を形成している。この金属層20は、シールリング3の側面の接合面と多層セラミック基板2の上面の接合面との間にフィレット22を形成している。
2 is a side sectional view of the ceramic package of FIG. 1 as seen from the AA direction. In this figure, a cover is further illustrated in addition to FIG.
A soft brazing material is deposited between the lower surface of the
セラミックパッケージ1に、電子部品4a、4bが実装された後、カバー21はシールリング3の上面にシーム溶接(抵抗溶接とも言う)で接合される。これによって、キャビティ1a、1bはカバー21で気密封止されて、高周波モジュール100が構成される。セラミックパッケージ1の内部は外気から遮断される。カバー21は、鉄ニッケルコバルト合金(商標名コバール)のような導電性部材を用いるのが好ましい。カバー21におけるシールリング3との接合面は、低融点金属層が被着している。低融点金属層は、例えば、金めっきやニッケルめっきなどが被着される。カバー21は、シーム溶接時にカバー21とシールリング3との間で電流が流れやすいように、接合部の厚さが薄くなっている。
After the electronic components 4a and 4b are mounted on the
シーム溶接においては、カバー21とシールリング3の接合部で、約1000℃の熱が発生する。シーム溶接時の高温度によって発生した熱は、シールリング3の上部から下部へ伝わる。これによって、金属層20と多層セラミック基板2との接合部では、両部材の膨張収縮差に伴なう熱応力が発生する。セラミック基板は機械的応力に弱く、特にLTCCはHTCCに比べて強度が6割程度と低い。
したがって、発生する熱応力に耐えて、セラミック基板2とシールリング3の接合部分で割れが生じないように、金属層20には応力緩和用の軟ろう材を使用する。軟ろう材としては、共晶はんだ(Sn−Pb)や鉛フリーはんだ(Sn−Ag−Cu)などの低融点はんだを用いると良い。例えば、共晶はんだは、融点が183℃、鉛フリーはんだは、融点が219℃である。はんだ付け後の金属層20の厚みは、10〜20μm程度となる。
In seam welding, heat of about 1000 ° C. is generated at the joint between the
Therefore, a soft brazing material for stress relaxation is used for the
多層セラミック基板2は、端子台5a、端子台5cがキャビティ1aの下部に配置される。また、端子台5b、端子台5dがキャビティ1bの下部に配置される。端子台10aはキャビティ1a側のパッケージの外壁に設けられている。端子台10bはキャビティ1b側のパッケージの外壁に設けられる。伝送線路31、32、33は、パッケージの内外で気密を確保したまま信号伝送を行うフィードスルーとして機能する。伝送線路31は、端子台5a上面の導体端子6aと端子台10a上面の導体端子11aを接続する。伝送線路32は、端子台5c上面の導体端子9aと端子台5d上面の導体端子9bを接続する。伝送線路33は、端子台5b上面の導体端子6bと端子台10b上面の導体端子11bを接続する。各導体端子6(6a、6b)、9(9a、9b)と、電子部品4a、4bとは、夫々ボンディングワイヤ8で接続される。
In the multilayer
この実施の形態1による高周波モジュール100は以上のように構成されて、次のように動作する。
高周波モジュール100は、導体端子11(11a、11b)を介在させて、外部基板との間で制御信号やRF信号を入出力する。RF信号として、例えばミリ波帯の信号が入出力される。また、導体端子11(11a、11b)を介在させて、外部基板からバイアス電源が入力される。電子部品4a、4bの導体端子7は、伝送線路31、32、33、内層線路、導体端子6(6a、6b)、及びボンディングワイヤ8などの伝送線路を介在させて、パッケージ外部の導体端子11との間で制御信号やRF信号が入出力される。また、電子部品4a、4bの導体端子7は、伝送線路31、33、内層線路、導体端子6(6a、6b)、及びボンディングワイヤ8などの伝送線路を介在させて、電源端子からバイアス電源が入力される。これによって、電子部品4a、4bは、増幅器、減衰器、或いは発振器などとしての所要の動作を行い、入力信号の増幅や、入力信号の振幅調整や、高周波発振信号の出力などを行う。
この実施の形態では、シールリング3の高さを低くすることが出来るので、セラミックパッケージ1を小型化することが可能である。したがって、ミリ波帯で動作する電子部品4a、4bを用いると好適にして有用である。
The high-frequency module 100 according to the first embodiment is configured as described above and operates as follows.
The high-frequency module 100 inputs and outputs control signals and RF signals to and from an external substrate via the conductor terminals 11 (11a and 11b). As an RF signal, for example, a millimeter-wave band signal is input / output. In addition, bias power is input from the external substrate via the conductor terminals 11 (11a, 11b). The
In this embodiment, since the height of the
高周波モジュール100は、パッケージ内部の気密が充分に確保されていないと、水分や粉塵が混入して、性能劣化や誤動作を生じる。特に、カバー21とシールリング3の接合が不十分であると、気密を保持することができず、その接合部から外気が混入してしまう。このため、シールリング3とカバー21の溶接部分では、気密漏れの製品不良が発生しないように、溶接加工の品質を安定化させる必要がある。
In the high-frequency module 100, if airtightness inside the package is not sufficiently ensured, moisture and dust are mixed, resulting in performance deterioration and malfunction. In particular, if the
以下の説明では、シーム溶接時のセラミックパッケージの品質を安定させ、信頼性を向上させるシールリング3の構造について説明する。
図3はシールリング3の構造を示す断面図である。図3において、シールリング3は、金属部24とセラミック部25を、ろう材26で接合して一体化されている。金属部24は、開口穴3a、3bにそれぞれ対応して日の字型に2つの開口穴を有しており、鉄ニッケルコバルト合金(商標名コバール)で形成される。
金属部24の表面全周には金めっきが施されている。金属部24の高さは0.5mm〜1mmである。金属部24は、熱伝導率が17W/K・m、熱膨張係数が5.3ppm/℃である。
In the following description, the structure of the
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the
Gold plating is applied to the entire surface of the
セラミック部25は、金属部24と同形で2つの開口穴が形成されて、LTCCで成形される。セラミック部25は、下面と、外側面下部と内側面下部の一部とが、金でメタライズされている。セラミック部25は、強度が196N/cm2、熱伝導率が5W/K・m、熱膨張係数が5ppm/℃である。
金属部24とセラミック部25の熱膨張係数は近いので、熱膨張収縮差は生じにくい。また、セラミック部25は、金属部24に比して熱伝導率が1/3以下であって熱を伝えにくい。
金属部24とセラミック部25は、ろう材26に銀ろうを用いて、銀ろう付けで接合される。銀ろうは融点が650℃程度で接合温度が高いので、セラミック部25に割れが生じないように、セラミック部25の高さは0.5mm〜1.5mmとする。
The
Since the thermal expansion coefficients of the
The
この実施の形態では、事前にシールリング3の成形段階で銀ろう付けを行うので、ろう付け条件が悪くてシールリング3が割れたとしても、多層セラミック基板2への影響はない。すなわち、銀ろう付けによって多層セラミック基板2に割れが発生するようなことはない。
In this embodiment, since the silver brazing is performed in the molding stage of the
シールリング3は、セラミック部25の下面と、外側面下部と内側面下部の一部とに、金がメタライズされたメタライズ部分27を設けている。このメタライズ部分27でははんだ濡れ性が良く、シールリング3を多層セラミック基板2のメタライズ層12にはんだ付けする際に、はんだ付けを妨げるようなことはない。
The
また、シールリング3は、セラミック部25の外側面下部とろう材26との間で、セラミック表面が露出した露出領域28を有している。セラミック部25の内側面下部とろう材26との間にも、同様にしてセラミック表面が露出した露出領域28を有している。この露出領域28でははんだ濡れ性が悪いので、シーム溶接時にシールリング下部のはんだが這い上がるのを食い止めることが出来る。
露出領域28の高さdは、フィレット22がろう材26に至らないように設定され、0.5mm程度の高さがあれば良く、はんだの這い上がりがないように適宜調整される。
Further, the
The height d of the exposed
勿論、金属部24とセラミック部25の高さ比は、セラミック部の強度と、軟ろう材の這い上がり抑圧効果を考慮して適宜調整すれば良いが、シールリング3全体の高さは概ね1mm〜2mm程度に極力低く設定する。
Of course, the height ratio of the
なお、この実施の形態では、セラミック部25にLTCCを用いた例を説明したが、はんだ濡れ性が悪ければ、他のセラミック基板を用いても良い。例えば、アルミナセラミックのようなHTCCを用いても良い。ただし、アルミナセラミックの場合は、熱伝導率が29W/K・mであるので、金属部24よりも熱を伝えやすくなる。
また、金属部24に鉄ニッケルコバルト合金を用いた例を説明したが、熱伝導率が高くセラミック部25と線膨張係数が近似していれば、他の金属部材を用いても良いことは言うまでもない。
In this embodiment, an example in which LTCC is used for the
Moreover, although the example which used the iron nickel cobalt alloy for the
図4は、この実施の形態による高周波モジュール100の製造フローを示す図である。
工程S101では、多層セラミック基板2を構成するセラミックグリーンシートに配線パターン印刷を行った後、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工を行ってキャビティやスルーホールを形成する。その後、セラミックグリーンシートを積層して圧縮成形する。圧縮成形後の積層体を焼結して、多層セラミック基板2を形成する。
工程S102では、工程S101の後に、多層セラミック基板2にめっき処理やメタライジングなどの表面加工を行う。
工程S201では、機械加工によってシールリング3の金属部24の外形を日の字型に成型し、全周に金めっきを施す。
工程S202では、シールリング3のセラミック部25の外形を日の字型に成形する。この成形では、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工を行って開口穴を得る。その後、セラミックグリーンシートを積層して圧縮成形する。圧縮成形後の積層体を焼結する。次いで、焼結された積層体に金のメタライズを施してセラミック部25を得る。
工程S203では、工程S201、202の後に、金属部24とセラミック部25とを銀ろう付けで接合して、一体化したシールリング3を得る。
工程S204では、工程S102、S203の後に、一体となったシールリング3を、多層セラミック基板2にはんだ付け接合して、セラミックパッケージ1を構成する。
工程S205では、工程S204の後に、セラミックパッケージ1に電子部品4a、4bを収容し、実装する。
工程S206では、工程S205の後に、カバー21をセラミックパッケージ1の上面にシーム溶接することによって、気密化された高周波モジュール100が製造される。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing flow of the high-frequency module 100 according to this embodiment.
In step S101, after a wiring pattern is printed on the ceramic green sheet constituting the multilayer
In step S102, after the step S101, the multilayer
In step S201, the outer shape of the
In step S202, the outer shape of the
In step S203, after the steps S201 and S202, the
In step S204, after the steps S102 and S203, the
In step S205, the electronic components 4a and 4b are accommodated and mounted in the
In step S206, after step S205, the
次に、工程S206における、シーム溶接加工について詳細を説明する。図5は、シールリング3のシーム溶接加工を示す概念図である。
シーム溶接加工機30は、回転可能に軸支され対向配置された2つのローラ電極50a、50bが設けられている。各ローラ電極50a、50bは、カバー21の上端面の角に当接され、カバー21の上端面に沿って回転しながら、図の奥行き方向に移動する。ローラ電極50aは信号線52aに接続される。ローラ電極50bは信号線52bに接続される。信号線52aと信号線52bは、電流制御器51に接続される。電流制御器51は、信号線52a、52bを介して、各ローラ電極50a、50bに所望の大きさの交流電流を供給する。この電流供給により、カバー21とシールリング3との接触面の接触熱抵抗によって接触面に熱が発生する。また、電流制御器51は、各ローラ電極50a、50bとカバー21との接触面の温度がほぼ所望の範囲内になるように、適宜電流制御が成される。
Next, the details of the seam welding process in step S206 will be described. FIG. 5 is a conceptual diagram showing seam welding processing of the
The
なお、シーム溶接加工機30に冷却器を設けて、各ローラ電極50a、50bの温度を制御し、各ローラ電極50a、50bとカバー21との接触面の温度を一定に保持しても良い(例えば、特開2003−245780号参照)。
It should be noted that a cooler may be provided in the
シーム溶接時の高温度によって発生した熱は、シールリング3の上部から下部へと伝わる。上述したように、金属層20では低融点はんだを使用している。このため、シールリング3下部では、金属層20のはんだ材が溶けて、シールリング側面を這い上がろうとする。
The heat generated by the high temperature during seam welding is transmitted from the upper part of the
図6は、這い上がり現象によるシーム溶接への影響を説明するための図である。図6(a)ははんだの這い上がり現象を示す図、図6(b)は実施の形態1のシールリング3を用いた場合の図、図6(c)はシーム溶接時に、金属製のシールリング60と多層セラミック基板62の接合部に発生する、不具合を説明する図である。
図6(a)において、金属製のシールリング60は、ろう材61で多層セラミック基板62に接合されている。ここで説明するシールリング60には、図3で説明したセラミック部25を設けていない。ローラ電極50aは、カバー21の端面の角に接触しており、カバー21はシールリング60にシーム溶接される。
FIG. 6 is a diagram for explaining the influence on seam welding by the creeping phenomenon. FIG. 6A is a diagram showing the solder creeping phenomenon, FIG. 6B is a diagram when the
In FIG. 6A, a
シールリング60では、シーム溶接時の発熱によって、ろう材61が溶ける。溶けたろう材61は、シールリング60上面のシーム溶接部に達し、カバー21とシールリング60の溶接を阻害する。例えば、はんだが溶接部へ混入して脆い組織を形成する。或いは、シーム溶接時にはんだの混入部分で接触抵抗が急激に大きくなり、過大電流が流れてスパークし、カバー21が割れる。
In the
しかしながら、この実施の形態1によるシールリング3は、図6(b)に示すように、下部にセラミック部を有している。これによって、シーム溶接の熱で溶融したはんだ材がシールリング3の側面を這い上がろうとしても、セラミック部25のはんだ濡れ性が悪いので、セラミック表面の露出領域28で遮断されて、シールリング3とカバー21の接合部分に達することがない。このため、シーム溶接を正常に実施することができる。
However, the
一方で、図6(c)に示すように、シールリング60とカバー21をシーム溶接するときに発生する熱は、シールリング60と多層セラミック基板62の接合部に伝わる。このとき、シールリング60と多層セラミック基板62との接合部でろう材が溶け出してメタライズ層が剥離する、或いは接合部周辺でセラミック基板62にクラックが入ることがある。
On the other hand, as shown in FIG. 6C, the heat generated when the
この実施の形態によるシールリング3は、図6(b)のように金属部25とセラミック部26を張り合わせているので、熱伝導率が低くなる。このため、カバー21を接合する際に発生する熱が、多層セラミック基板2に伝わりにくくなるため、シーム溶接時に発生する熱応力を緩和させることが出来る。したがって、図6(c)に示すような多層セラミック基板62のクラックや、メタライズ層の剥離などの問題が低減出来る。
The
また、シールリング3上部の金属部分は放熱されにくくなるので、溶接する際に発生する熱が溶接スポット近辺に集中し周辺に拡散しないので、シールリング3上部の温度が安定して、良好な溶接が可能となる。
In addition, since the metal part on the upper part of the
以上説明したように、この実施の形態1によるセラミックパッケージ1は、キャビティの形成されたパッケージ壁の上端面でシールリング3がはんだ付けされる。シールリング3は金属部24とセラミック部25をろう付け接合して成り、セラミック部25の下面が多層セラミック基板2の上面に軟ろう材ではんだ付け接合される。
As described above, in the
この構成によって、この実施の形態1では、軟ろう材に対する濡れ性の悪い材料を、シールリング側面に配置することによって、シールリング側面への軟ろう材の這い上がりを抑圧することが可能となる。これによって、シーム溶接時の発生熱による、カバー21の溶接部への軟ろう材の這い上がりを防ぐことが出来る。また、はんだが溶接部へ混入し、脆い組織が形成されるのを防ぐことが出来る。さらに、はんだの電極への付着によって電極の表面状態が悪化することもないので、安定して大量に品質の良い気密パッケージをつくることが出来る。
With this configuration, in the first embodiment, a material having poor wettability with respect to the soft brazing material is disposed on the side surface of the seal ring, so that the creeping of the soft brazing material onto the side surface of the seal ring can be suppressed. . As a result, it is possible to prevent the soft brazing material from creeping up to the welded portion of the
また、シールリングの一部に熱伝導性の低いセラミックを用いることによって、シーム溶接時に、シールリングとセラミック基板の接合部に印加される熱ストレスを緩和することが出来る。 Further, by using a ceramic having low thermal conductivity for a part of the seal ring, it is possible to reduce the thermal stress applied to the joint between the seal ring and the ceramic substrate during seam welding.
1 セラミックパッケージ、2 多層セラミック基板、3 シールリング、4 電子部品、21 カバー、24 金属部、25 セラミック部、26 銀ろう材。 1 ceramic package, 2 multilayer ceramic substrate, 3 seal ring, 4 electronic parts, 21 cover, 24 metal part, 25 ceramic part, 26 silver brazing material.
Claims (4)
金属部とセラミック部を接合して成り、当該金属部の上面に金属蓋の接合面を有するとともに、当該セラミック部の下面が上記セラミック基板の上面にはんだ付けされるシールリングと、
を備えたセラミックパッケージ。 A ceramic substrate;
A seal ring formed by joining a metal part and a ceramic part, having a joint surface of a metal lid on the upper surface of the metal part, and a lower surface of the ceramic part being soldered to the upper surface of the ceramic substrate;
With ceramic package.
金属蓋と、
上記電子部品を収容するキャビティを形成する壁を有したセラミック基板と、
金属部とセラミック部を接合して成り、当該金属部の上面に上記金属蓋が接合され、
上記セラミック部の下面が上記セラミック基板の壁の上面に接合されるシールリングと、
を備えたセラミックパッケージ。 Electronic components,
A metal lid,
A ceramic substrate having a wall forming a cavity for accommodating the electronic component;
A metal part and a ceramic part are joined, and the metal lid is joined to the upper surface of the metal part,
A seal ring in which the lower surface of the ceramic part is joined to the upper surface of the wall of the ceramic substrate;
With ceramic package.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012067998A (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Japan Steel Works Ltd:The | Bulletproof plate |
CN104364895A (en) * | 2012-06-04 | 2015-02-18 | 日立金属株式会社 | Seal ring and process for producing seal ring |
CN106409772A (en) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 济南市半导体元件实验所 | Highly reliable surface-mount diode and preparation method thereof |
WO2020166669A1 (en) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Semiconductor device package and semiconductor device |
-
2004
- 2004-03-16 JP JP2004075159A patent/JP2005268333A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012067998A (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Japan Steel Works Ltd:The | Bulletproof plate |
CN104364895A (en) * | 2012-06-04 | 2015-02-18 | 日立金属株式会社 | Seal ring and process for producing seal ring |
CN106409772A (en) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 济南市半导体元件实验所 | Highly reliable surface-mount diode and preparation method thereof |
WO2020166669A1 (en) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Semiconductor device package and semiconductor device |
JP2020136339A (en) * | 2019-02-14 | 2020-08-31 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Package for semiconductor device and semiconductor device |
JP7156641B2 (en) | 2019-02-14 | 2022-10-19 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Packages for semiconductor devices and semiconductor devices |
US11581246B2 (en) | 2019-02-14 | 2023-02-14 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor device package and semiconductor device |
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