JP3696072B2 - Method for manufacturing high-frequency package device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波回路などを構成する回路素子を収納するための高周波パッケージ装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロ波など高周波信号を増幅するマイクロ波回路は、たとえば、電界効果トランジスタなどの能動回路素子、および、コンデンサや抵抗などの受動回路素子で構成され、これら能動回路素子や受動回路素子は、通常、高周波パッケージ装置に気密に収納されている。
【0003】
このような高周波パッケージ装置は、能動回路素子や受動回路素子などを収納するスペースが設けたセラミックフレーム、および、セラミックフレームが接合されるベースプレート、セラミックフレームのスペース部分の開口を封止する蓋などから構成され、セラミックフレーム上には信号を伝送する回路パターンが形成されている。
【0004】
上記した構造の高周波パッケージ装置を製造する場合、まず、アルミナなどのセラミック材料で形成されたセラミックフレーム上の回路パターンを形成する部分にタングステンなどのペーストを塗布し、セラミックフレームとペーストを同時に焼成し回路パターンが形成される。その後、セラミックフレームとベースプレートを銀ろうでろう付けする。さらに、セラミックフレーム上の回路パターン部分にリードを銀ろうでろう付けする。その後、セラミックフレームのスペース部分に回路素子を収納し、ワイヤリングなどを行い、最後にスペース部分の開口が蓋で封止される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高周波パッケージは、回路パターンはたとえば焼成で形成され、セラミックフレームとベースプレートとの接合、および、回路パターンとリードとの接合、セラミックフレームと蓋との接合はろう付けで行われている。
【0006】
上記したように、従来の高周波パッケージは、回路パターンを形成する焼成工程やいくつかの接合工程があり製造工程が複雑になっている。また、接合にろう付けを用いるため、接合する部材を正しい位置に支持する治工具が必要となり、製造装置も複雑になっている。
【0007】
本発明は、上記した欠点を解決し、製造が容易な高周波パッケージ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波パッケージ装置の製造方法は、ベースプレート上に、回路素子を収納するスペースを有するセラミックフレームを配置する第1工程と、このセラミックフレーム上に、隣接部分よりも厚さが厚くなる凸部をそれぞれが有し、かつ連結部材で一体化されて直線上に位置する2つの線路部分を、この2つの線路部分の前記凸部側面と前記セラミックフレームの縁の端面とを、互いの接合面に平行な動きを規制する規制面にして配置する第2工程と、前記ベースプレートと前記セラミックフレーム、および、前記セラミックフレームと前記2つの線路部分を接合する第3工程と、前記2つの線路部分を一体化している前記連結部材を切り離す第4工程とを有する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、ミリ波用の高周波パッケージ装置を例にとり図1を参照して説明する。
【0010】
図(a)は、全体がほぼ矩形状に形成された銅(Cu)製あるいはセラミックの表面をCuでメタライズしたベースプレート11で、ベースプレート11面のたとえば4隅に上方に突出する矩形状の凸部111〜114が形成されている。各凸部111〜114には取り付け用の穴Hが形成されている。なお、ベースプレート11はプレス加工やエッチング加工などで形成される。
【0011】
図(b)はベースプレート11上に直接あるいは緩衝部材を介して接合されるセラミックフレーム12で、その外形寸法、たとえば長さL1と幅W1はベースプレート11とほぼ同じで、全体は、ベースプレート11からその凸部111〜114の部分を除いた形状をしている。たとえば、ベースプレート11の一端に位置する2つの凸部111、112で挟まれた領域に対応した形状の第1突出部12a、および、一端に位置する2つの凸部111、112と他端に位置する2つの凸部113、114で挟まれた領域に対応した形状の幅広部12b、2つの凸部113、114で挟まれた領域に対応した形状の第2突出部12cから構成されている。幅広部12bの中央には回路素子を収納するための矩形状の貫通孔、たとえばスペース12dが形成されている。
【0012】
図(c)はセラミックフレーム12上に形成される銅製の回路パターン用導体13で、回路パターン用導体13は、セラミックフレーム12上に、回路パターンとして最終的に残るたとえば6個の帯状線路部分p1〜p6、および、これら6個の線路部分p1〜p6を一体化する点線で示した連結部材14から構成されている。線路部分p1とp6、線路部分p2とp3、線路部分p4とp5は、たとえば互いに1つの直線上に位置している。なお、線路部分p1〜p6の下面および上面のたとえば外側端部に、その内側の隣接部分よりも厚さが厚くなる凸部15、16が形成されている。
【0013】
この場合、線路部分p1下面の凸部15の内側側面15aと線路部分p6下面の凸部15の内側側面15aとの間隔は、セラミックフレーム12の長さL1、すなわち第1突出部12aの外側端面と第2突出部12aの外側端面との間の長さとほぼ等しくなっている。また、線路部分p2下面の凸部15の内側側面15aと線路部分p3下面の凸部15の内側側面15aとの間隔は、セラミックフレーム12の幅W1、すなわち幅広部12bの外側端面間の長さとほぼ等しくなっている。この関係は、線路部分p4と線路部分p5についても同様である。なお、上記の回路パターン用導体13は、プレス加工またはエッチング加工などで形成される。
【0014】
図(d)はセラミックフレーム12のスペース12dの開口を封止する蓋17で、蓋17は全体がほぼ矩形状で、その裏側には図に示されていないものの凹部が形成されている。蓋17の長さL2は、線路部分p1上面の凸部16の内側側面16aと線路部分p6上面の凸部16の内側側面16aとの間隔にほぼ等しくなっている。また、蓋の幅W2は、線路部分p2上面の凸部16の内側側面16aと線路部分p3上面の凸部16の内側側面16aとの間隔にほぼ等しくなっている。この関係は、線路部分p4と線路部分p5についても同様である。
【0015】
上記の構成において、まず、ベースプレート11上にセラミックフレーム12を配置する。このとき、セラミックフレーム12の幅方向では、セラミックフレーム12の第1突出部12aの端面がベースプレート11の2つの凸部111、112の互いに対向する内側側面の間に挟まれるようにして位置決めする。あるいは、セラミックフレーム12の第2突出部12cの端面がベースプレート11の2つの凸部113、114の互いに対向する内側側面の間に挟まれるようにして位置決めする。また、セラミックフレーム12の長さ方向では、セラミックフレーム12の幅広部12bの端面、すなわち第1突出部12aあるいは第2突出部12cに隣接する部分の端面が、2つの凸部111、113の互いに対向する内側側面の間および2つの凸部112、114の互いに対向する内側側面の間に挟まれるようにして位置決めする。
【0016】
次に、セラミックフレーム12上に回路パターン用導体13を配置する。このとき、セラミックフレーム12の長さ方向では、線路部分p1下面の凸部15の内側側面15aと線路部分p6下面の凸部15の内側側面15aとの間に、セラミックフレーム12の長さL1方向の2つの端面を挟むようにして位置決めする。また、セラミックフレーム12の幅方向では、線路部分p2下面の凸部15の内側側面15aと線路部分p3下面の凸部15の内側側面との間、および、線路部分p4下面の凸部15の内側側面15aと線路部分p5下面の凸部15の内側側面15aとの間の両方あるいは一方に、セラミックフレーム12の幅W1方向の2つの端面を挟むようにして位置決めする。
【0017】
そして、ベースプレート11とセラミックフレーム12、および、セラミックフレーム12と回路パターン用導体13を、それぞれ同時にDBC(Direct Bond Copper)接合してパッケージ化する。その後、たとえば、セラミックフレーム12と回路パターン用導体13との接合が終了した時点で、回路パターン用導体13の線路部分p1〜p6を一体に連結する連結部材14が切り離される。
【0018】
なお、DBC接合は、たとえばN2 雰囲気の炉内に入れ、高温に加熱し、ベースプレート11とセラミックフレーム12、および、セラミックフレーム12と回路パターン用導体13の接触する面どうしをそれぞれ直接接合する方法で行われる。
【0019】
その後、セラミックフレーム12のスペース12dに半導体などの能動回路素子(図示せず)や受動回路素子(図示せず)を収納して接合する。さらに、これら能動回路素子や受動回路素子などと線路部分p1〜P6をワイヤリングし、スペース12dの開口を蓋17で封止する。
【0020】
このとき、蓋17の長さ方向では、線路部分p1上面の凸部16の内側側面16aと線路部分p6上面の凸部16の内側側面16aとの間に、蓋17の長さ方向の端面を挟むようにして位置決めする。蓋17の幅方向では、線路部分p2上面の凸部16の内側側面16aと線路部分p3上面の凸部16の内側側面16aとの間、および、線路部分p4上面の凸部16の内側側面16aと線路部分p5上面の凸部16の内側側面16aとの間の両方あるいはその一方の間に、蓋17の幅方向の端面を挟むようにして位置決めする。そして、位置決めした後、線路部分p1〜P6あるいはセラミックフレーム12と蓋17とをDBC法で接合する。
【0021】
上記の方法で、ベースプレート11およびセラミックフレーム12、回路パターン用導体13、蓋17の各構成部品が互いに接合され、高周波パッケージ装置が完成する。高周波パッケージ装置が完成した状態を図2に示す。図2では、図1に対応する部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【0022】
なお、各構成部品どうしが接合され、高周波パッケージ装置が完成した状態では、ベースプレート11とセラミックフレーム12は、たとえばベースプレート11の凸部を除いた部分の上面とセラミックフレーム12の下面全体が主要な接合面として接合されている。セラミックフレーム12と回路パターン用導体13は、セラミックフレーム12の上面と回路パターン用導体13下面の凸部15を除いた面が主要な接合面として接合されている。回路パターン用導体13と蓋17は、回路パターン用導体13上面の凸部16を除いた面と蓋17の裏面が主要な接合面として接合されている。なお、各構成部品の主要な接合面は、いずれも、たとえばベースプレート11の面と並行になっている。
【0023】
上記した構成の場合、ベースプレート11およびセラミックフレーム12、回路パターン用導体13、蓋17の各構成部品には、接合される2つの構成部品の少なくとも一部が上下方向で重なる位置関係、すなわち少なくとも一部が重畳する位置関係において、いずれか一方を他方に対して、ベースプレート11面あるいはベースプレート11とセラミックフレーム12の主要な接合面と並行方向に移動させた場合に、互いが接触してそれ以上の動きを規制する規制面が設けられている。そして、その規制面を利用して各構成部品が位置決めされる。したがって、各構成部品どうしの位置決め用の治具が不要となり、その結果、製造工程が簡単になり、低価格化する。
【0024】
たとえば、図1および図2の実施形態では、ベースプレート11とセラミックフレーム12を接合する場合は、ベースプレート11面に対して垂直な凸部の側面とセラミックフレーム12の切り欠き部分の垂直な端面が規制面となっている。セラミックフレーム12と回路パターン用導体13を接合する場合は、セラミックフレーム12の外縁の垂直な端面と回路パターン用導体13の下面凸部の垂直な内側側面が規制面となっている。回路パターン用導体13と蓋17を接合する場合は、回路パターン用導体13の上面凸部の垂直な内側側面と蓋17の外縁の垂直な端面が規制面となっている。
【0025】
なお、接合する2つの構成部品を規制面を利用して位置決めする場合、それぞれ直交する方向に位置する2つの規制面に設けておけば、正しい位置決めが行える。また、規制面が、隣り合うどうしが互いに直交する向きの4つの平面を有する場合は、その4つの平面で囲まれた領域に他の構成部品を配置することによって位置決めするこいとができ、位置決めがより容易になる。
【0026】
なお、上記の実施形態では、規制面がベースプレートの面やベースプレートとセラミックフレームの主要接合面などに対し垂直方向に形成されている。しかし、垂直方向に限らず、上記のベースプレートの面などと交差する方向に形成されていれば構成部品の位置決めが行える。
【0027】
また、上記の実施形態では、回路パターン用導体を一体化する連結部材として、対向する線路部分どうしを直線状で結ぶ構造を用いている。しかし、複数の線路部分が一体化できれば任意の構造のものを用いることができる。
【0028】
また、上記の実施形態では、ベースプレートとセラミックフレームとを直接接合しているが、ベースプレートとセラミックフレームとの間にCuの薄い緩衝板を挟んで接合する構造にすることもできる。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば製造が容易で低価格の高周波パッケージ装置の製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するための分解斜視図である。
【図2】本発明の実施形態を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
11…ベースプレート
111〜114…ベースプレートの凸部
12…セラミックフレーム
12a…セラミックフレームの第1突出部
12b…セラミックフレームの幅広部
12c…セラミックフレームの第2突出部
12d…セラミックフレームのスペース
13…回路パターン用導体
14…連結部材
15、16…回路パターン用導体の凸部
17…蓋
p1〜p6…回路パターン用導体の線路部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a high-frequency package device for housing circuit elements constituting a microwave circuit or the like.
[0002]
[Prior art]
A microwave circuit that amplifies a high-frequency signal such as a microwave is composed of, for example, an active circuit element such as a field effect transistor and a passive circuit element such as a capacitor or a resistor. It is stored in a high-frequency package device in an airtight manner.
[0003]
Such a high-frequency package device includes a ceramic frame provided with a space for storing active circuit elements and passive circuit elements, a base plate to which the ceramic frame is joined, a lid for sealing an opening in a space portion of the ceramic frame, and the like. A circuit pattern for transmitting signals is formed on the ceramic frame.
[0004]
When manufacturing a high-frequency package device having the above-described structure, first, a paste such as tungsten is applied to a portion where a circuit pattern is formed on a ceramic frame formed of a ceramic material such as alumina, and the ceramic frame and the paste are simultaneously fired. A circuit pattern is formed. Thereafter, the ceramic frame and the base plate are brazed with silver brazing. Further, the lead is brazed with silver solder to the circuit pattern portion on the ceramic frame. Thereafter, the circuit element is accommodated in the space portion of the ceramic frame, wiring is performed, and finally the opening of the space portion is sealed with a lid.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional high-frequency package, the circuit pattern is formed by firing, for example, and the bonding between the ceramic frame and the base plate, the bonding between the circuit pattern and the lead, and the bonding between the ceramic frame and the lid are performed by brazing.
[0006]
As described above, the conventional high-frequency package has a firing process for forming a circuit pattern and several joining processes, and the manufacturing process is complicated. In addition, since brazing is used for joining, a jig for supporting a member to be joined at a correct position is required, and the manufacturing apparatus is complicated.
[0007]
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high-frequency package device that solves the above-described drawbacks and is easy to manufacture .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the high frequency package device of the present invention includes a first step of disposing a ceramic frame having a space for storing circuit elements on a base plate , and a convex portion having a thickness larger than that of an adjacent portion on the ceramic frame. Each of the two line portions that are integrated by the connecting member and positioned on a straight line, and the side surfaces of the convex portions of the two line portions and the end face of the edge of the ceramic frame are joined to each other. A second step of disposing a restriction surface that restricts movement parallel to the base plate, a third step of joining the base plate and the ceramic frame, the ceramic frame and the two line portions, and the two line portions. And a fourth step of separating the integrated connecting member.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, taking a high-frequency package device for millimeter waves as an example.
[0010]
The figure (a) is a
[0011]
FIG. 2B shows a
[0012]
FIG. 6C shows a copper
[0013]
In this case, the distance between the
[0014]
FIG. 4D shows a
[0015]
In the above configuration, first, the
[0016]
Next, the
[0017]
Then, the
[0018]
The DBC bonding is performed by, for example, placing in a furnace in an N2 atmosphere, heating to high temperature, and directly bonding the contact surfaces of the
[0019]
Thereafter, an active circuit element (not shown) such as a semiconductor or a passive circuit element (not shown) is accommodated in the
[0020]
At this time, in the length direction of the
[0021]
By the above method, the
[0022]
In the state where the respective component parts are joined to each other and the high-frequency package device is completed, the
[0023]
In the case of the above-described configuration, the
[0024]
For example, in the embodiment of FIGS. 1 and 2, when the
[0025]
In addition, when positioning the two component parts to be joined using the regulation surface, if the two component parts are provided on the two regulation surfaces positioned in the orthogonal directions, correct positioning can be performed. In addition, when the regulating surface has four planes in which the adjacent surfaces are orthogonal to each other, positioning can be performed by arranging other components in the area surrounded by the four planes. Becomes easier.
[0026]
In the above embodiment, the regulating surface is formed in a direction perpendicular to the surface of the base plate, the main joint surface of the base plate and the ceramic frame, and the like. However, the components can be positioned as long as they are formed not only in the vertical direction but also in a direction intersecting with the surface of the base plate.
[0027]
Moreover, in said embodiment, the structure which connects the line parts which oppose in a straight line is used as a connection member which integrates the conductor for circuit patterns. However, any structure can be used as long as a plurality of line portions can be integrated.
[0028]
In the above embodiment, the base plate and the ceramic frame are directly joined, but a structure in which a Cu thin buffer plate is sandwiched between the base plate and the ceramic frame may be employed.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to realize a method of manufacturing a high-frequency package device that is easy to manufacture and low in cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view for explaining an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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