JP4012861B2 - セラミックパッケージ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックパッケージとその製造方法に関し、携帯電話等の移動体通信機器の電気素子や半導体素子を搭載する。例えば水晶振動子、フィルタ、ダイプレクサ、デュプレクサ用等に用いられる。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子部品が高周波領域で使用されるに伴い、電気素子を搭載するセラミックパッケージの低誘電損失化が求められている。
【０００３】
通常アルミナ質焼結体は１５００℃以上で焼成することで緻密化されるが、これにマンガン酸化物を助剤として用いると、１２００℃の低温でも焼結が可能となり、しかも金属導体との同時焼成を実現することができる。例えば下記特許文献１では、ＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｎ２ＳｉＯ４の２つの結晶を析出させることによってアルミナ質焼結体の曲げ強度向上を可能にしている。
【０００４】
一方、同様にマンガン酸化物を添加し、低誘電損失化を達成した例が下記特許文献２に開示されている。これはアルミナのスラリーを、８Ｔという高磁場中に置いて、アルミナ結晶を特定の方向に配向させるという特殊な方法を用いており、６０ＧＨｚにおける誘電損失を２×１０−４以下と非常に小さい値を達成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０９７７６７号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１２１０６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に挙げられたアルミナ質焼結体には３０ＧＨｚでの誘電損失が２０〜３３×１０−４と大きいという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に挙げられたアルミナ質焼結体は低誘電損失を実現するためには、スラリーに高磁場を印加するという高価で特殊なプロセスが必要であり、装置の大型化が困難なために工業的には実用的でないという問題があった。また焼成温度が１５５０℃と高温の上、還元雰囲気では焼結せず、金属導体を後付けしなければならないため、コストが上昇する問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、通常の安価なプロセスで製造可能で、１ＭＨｚ〜７０ＧＨｚの高周波領域において低損失で、封止信頼性を有する小型・薄型のセラミックパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｍｎ２ＳｉＯ４が誘電損失を増大させている大きな要因であり、この結晶相を排除しつつ、粒界相にＭｎＡｌ２Ｏ４を結晶化させることによって高周波帯での誘電損失を小さくするという知見に基づくもので、これにより、高周波領域での誘電損失が小さいセラミックパッケージを実現することができる。
【００１１】
即ち、本発明のセラミックパッケージは、電気素子が表面に実装される基板底部及び該基板底部の外周に一体的に設けられた基板堤部を具備する絶縁基板と、該絶縁基板の内部及び／又は表面に設けられたメタライズ層とを具備するセラミックパッケージにおいて、前記絶縁基板がアルミナを主結晶相とし、相対密度が９４％以上であり、該主結晶相の平均粒径が１．０〜２．０μｍ、かつ該主結晶相の粒界にＭｎＡｌ２Ｏ４結晶を含み、実質的にＭｎ２ＳｉＯ４結晶を含まない焼結体から成り、Ｘ線回折におけるα−Ａｌ２Ｏ3の（１１３）面の回折強度をＩａ、前記ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の（３１１）面の回折強度をＩｍとした場合、Ｉｍ／Ｉａの値が０．０３〜０．２であることを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、誘電正接が１ＭＨｚから７０ＧＨｚの範囲で１０×１０−４以下であり、また、電気素子を実装し、基板堤部に金属蓋体を接着して気密封止後、温度８５℃湿度８５％の大気中に放置した時の耐久時間が１００時間以上であるセラミックパッケージを実現できる。
【００１３】
また、前記焼結体が、Ｍｎを酸化物（Ｍｎ２Ｏ３）換算で１〜８質量％、Ｓｉを酸化物換算で１〜６質量％の割合で含むことが、望ましい。この組成で焼結させることにより、粒界相でＭｎＡｌ２Ｏ４結晶が析出し、誘電損失を小さくすることができる。
【００１４】
そして、前記絶縁基板の基板堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、電気素子が実装される前記絶縁基板の基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍ、パッケージ高さが０．３〜０．６ｍｍであることが望ましい。これにより、温度８５℃湿度８５％大気中で１００時間以上の耐久時間を有しながら、パッケージの小型化・低背化を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミックパッケージを、図を用いて説明する。図１および図２は、本発明のセラミックパッケージの一例を示すもので、図１はセラミックパッケージの概略断面図であり、図２は内部に振動子等の電子部品や半導体素子等の電気素子を搭載し、蓋体によって蓋をしたセラミックパッケージの断面図である。
【００１６】
セラミックパッケージは、アルミナ質焼結体からなり、基板底部１ａと基板堤部１ｂとからなる絶縁基板１と、該基板表面に設けられたメタライズ層２とを具備する。
【００１７】
絶縁基板１は、基板底部１ａと基板堤部１ｂとからなり、基板堤部１ａの外周に基板堤部１ｂが一体的に設けられてなるものである。また、メタライズ層２は、基板底部１ａの表面に設けられた表面メタライズ層２ａと、外部との電気接続のために裏面に設けられた裏面メタライズ層２ｂと、表面メタライズ層２ａ及び裏面メタライズ層２ｂを接続するために基板底部１ａの内部に形成されたビアメタライズ層２ｃと、基板堤部１ｂの上に蓋体９を接合するために形成されたリング状導体２ｄから成っている。
【００１８】
本発明のセラミックパッケージは、電子部品や半導体素子を内部に戴置し、蓋をして密封して用いるものであり、例えば図２に示すように、絶縁基板１の基板底部１ａに設けられたメタライズ層２に対して電子部品３が、導電性接着剤４を用いて電気的に接続されている。電子部品３としては、水晶発振子、誘電体、抵抗体、フィルタ及びコンデンサのうち少なくとも１種を用いることができる。また、半導体素子５はワイヤボンディングによりメタライズ層２と接続されている。
【００１９】
金属製蓋体９は、基板堤部１ｂの上面に被着形成されたリング状メタライズ層２ｄの表面に必要に応じ、メッキ層７を形成し、共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材８等を用いて、シーム溶接等の方法により接合される。これにより電子部品３や半導体素子５は、空間１０内に気密に封止される。
【００２０】
本発明のセラミックパッケージによれば、 絶縁基板１が、アルミナを主結晶相とし、相対密度が９４％以上、アルミナの平均結晶粒子径が１．０〜２．０μｍである焼結体から成り、該焼結体における該主結晶相の粒界にＭｎＡｌ２Ｏ４結晶相を含み、実質的にＭｎ２ＳｉＯ４結晶を含まず、Ｘ線回折におけるα−Ａｌ２Ｏ3の（１１３）面の回折強度をＩａ、前記ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の（３１１）面の回折強度をＩｍとした場合、Ｉｍ／Ｉａの値が０．０３〜０．２であることが重要である。
【００２１】
相対密度が９４％よりも低下すると、緻密化が進まず、誘電損失が増大するためであり、また、気密封止による残留応力に耐えられないためクラックを生じる。
【００２２】
アルミナの平均結晶粒子径を１．０μｍ以上とすることで、応力腐食による粒界のクラック進行を抑制する。また、２．０μｍ以下とすることで粒内破壊を起こしにくくし、やはりクラックの進行を抑制することができる。アルミナ結晶の平均粒子径は特に、１．０〜１．８μｍ、さらには、１．０〜１．６μｍであることが望ましい。
【００２３】
さらに、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶が該主結晶相の粒界に存在すると、誘電損失が増加する。
【００２４】
また、Ｉｍ／Ｉａが０．０３よりも小さくなると、焼結体中の非晶質量が増加し、誘電損失が上昇かつ、応力下でクラックが進行しやすくなる。Ｉｍ／Ｉａが０．２よりも大きいと、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の析出が多くなり、焼結体の緻密化を阻害する。そのため、より低損失かつ耐応力腐食性のアルミナ質焼結体を得るためには、Ｉｍ／Ｉａ値は０．０３〜０．１８、さらには０．０３〜０．１５であることが望ましい。
【００２５】
上記アルミナ質焼結体を用いてパッケージを作製すると、粒界の非晶質相が少ないために、気密封止時に生じる残留応力によって、応力腐食（引っ張りの残留応力によって弱くなった非晶質の結合をＨ２Ｏが切断、破壊する現象）が生じることを防止することができるために、高温高湿下での耐久性を高めることができる。その結果、具体的には、セラミックパッケージに電気素子を実装後、金属蓋体９によって気密に封止し、温度８５％、湿度８５％の大気中で１００時間経過後も、絶縁基板にクラック等の発生がない、言い換えれば封止が維持されるという特性を有する。より高い封止信頼性を得るためには、耐久時間が５００時間以上、さらには、１０００時間以上であることが望ましい。
【００２６】
前記焼結体は第２の成分として、Ｍｎを酸化物（Ｍｎ２Ｏ３）換算で１〜８質量％で含むことが好ましい。これは、Ｍｎ成分は焼結助剤として作用するものであり、このＭｎ２Ｏ３量を１質量％以上有することで、１２００〜１５００℃で焼結体が充分に緻密化され、また８質量％以下とすることでＭｎＡｌ２Ｏ４の過剰析出を防ぎ、焼結体を緻密化させる。従って、Ｍｎ量は、特に２〜８質量％、更には２〜７質量％が好ましい。
【００２７】
また、第３の成分として、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜６質量％の割合で含有することが好ましい。ＳｉＯ２量を１質量％以上とすることで、焼結性に寄与する液相を充分に生成させ、緻密化を促す。また、６質量％以下とすることで、ＭｎＡｌ２Ｏ４の結晶化を促すとともに、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶および非晶質相の生成を抑制し、誘電損失を減少させるとともに、応力腐食の影響を小さくする。そのため、ＳｉＯ２量は特に２〜６質量％、更には２〜５質量％が好ましい。
【００２８】
さらに、所望により、第４の成分として、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも１種を配線導体との同時焼結性を高める上で酸化物換算で３質量％以下の割合で含んでもよい。そしてまた所望により、第５の成分として、Ｗ、Ｍｏ等の金属を焼結体を黒色化するための成分として２質量％以下の割合で含んでもよい。なお、本発明において焼結助剤とは上記第２〜５成分を意味する。
【００２９】
上記セラミックパッケージを構成する上記アルミナ質焼結体に対するリング状メタライズ層２ｄの接着強度が４９Ｎ以上、特に５５Ｎ以上、さらには６０Ｎ以上であることが好ましい。このように接着強度を４９Ｎ以上にすることにより、封止後に蓋体９がリング状メタライズ層２ｄから剥離することを防止し、セラミックパッケージの気密性を充分に保つことができる。
【００３０】
また、本発明によれば、上記アルミナ質焼結体を用いることによって、前記絶縁基板の基板堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、電気素子が実装される前記絶縁基板の基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍ、パッケージ高さが０．３〜０．６ｍｍであり、かつ、温度８５℃湿度８５％大気中で１００時間以上の耐久時間を有する小型・薄型の高信頼性のパッケージを実現できる。
【００３１】
次に、本発明におけるアルミナ質焼結体から成る絶縁基板を具備するパッケージの製造方法について具体的に説明する。
【００３２】
まず、原料粉末として平均粒子径が０．５〜２．５μｍ、特に１．０〜２．０μｍのアルミナ粉末を準備する。これは、平均粒子径を０．５μｍ以上とすることにより、シート成形性を確保でき、粉末のコスト上昇を防ぐことができる。また、２．５μｍ以下とすることで、１５００℃以下の焼成での緻密化を促進し、焼結を容易にすることができる。
【００３３】
また、第２の成分として純度９９％以上、平均粒子径０．７〜１．７μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を準備する。これは、平均粒子径を０．７μｍ以上とすることにより、シート成形性を確保でき、また１．７μｍ以下とすることで、Ｍｎ成分の分散を向上させ、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶生成を促進しつつ、また、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶生成を抑制しながら焼結体の緻密化を促進することができる。
【００３４】
さらに、第３の成分として純度９９％以上、平均粒子径1〜３μｍのＳｉＯ２粉末を準備する。これは、平均粒子径を１μｍ以上とすることにより、ＳｉＯ２とＭｎ化合物との反応性を制御し、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶生成を抑制することができ、３μｍ以下とすることで焼結体の緻密化を促進することができる。
【００３５】
なお、上記のＭｎ、及びＳｉは、上記の酸化物粉末以外に、焼成によって酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等として添加してもよい。
【００３６】
これらの成分は、アルミナ粉末に対して、Ｍｎ２Ｏ３粉末を１〜８質量％、特に２〜８質量％、更には２〜７質量％、ＳｉＯ２粉末を１〜６質量％、特に２〜６質量％、更には２〜５質量％の割合で添加することが、焼結性を高め、緻密化を促進するために好ましい。
【００３７】
なお、所望により、第４の成分として、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも１種を酸化物換算で３質量％以下、第５の成分として、Ｗ、Ｍｏ等の遷移金属の金属粉末や酸化物粉末を着色成分として金属換算で２質量％以下の割合で添加してもよい。
【００３８】
上記の混合粉末に対して適宜有機バインダを添加した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法等の周知の成形方法によって、グリーンシートを作製する。例えば、上記混合粉末に有機バインダや溶媒を添加してスラリーを調整した後、ドクターブレード法によってグリーンシートを形成する。或いはまた、混合粉末に有機バインダを加え、プレス成形、圧延成形等により所定の厚みのグリーンシートを作製できる。
【００３９】
このとき、基板堤部および基板底部となるグリーンシートの厚みは、焼結後に０．１〜０．３ｍｍとなるように調整する。
【００４０】
所望により、グリーンシートに対して、マイクロドリル、レーザー等により直径５０〜２５０μｍのビアホールを形成することができる。
【００４１】
このようにして作製したグリーンシートに対して、導体ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等の方法により各グリーンシート上に配線パターン状、或いはリング状に印刷塗布するとともに、所望により、上記の導体ペーストをビアホール内に充填する。
【００４２】
その後、導体ペーストを印刷塗布したグリーンシートを位置合わせして積層圧着し、この積層体を、最高温度１２００〜１５００℃の非酸化性雰囲気中で焼成する。
【００４３】
このときの温度が１２００℃以上とすることでパッケージを充分に緻密化させ、また、１５００℃以下とすることで、アルミナの粒成長による粗大粒の生成を抑制し、また、メタライズ層の主成分となる金属自体の焼結を防ぐことで、アルミナとの接着強度を保持する。そのため焼成温度は、特に１３００〜１４００℃であることが好ましい。
【００４４】
また、焼成雰囲気は、Ｍｎ成分および金属が酸化されないように、非酸化性雰囲気であることが望ましい。具体的には、窒素、又は窒素と水素との混合ガスを用いることが好ましい。有機バインダの脱脂をする上では、水素及び窒素を含み、露点＋３０℃以下、特に２５℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。なお、雰囲気中には、所望により、アルゴン等の不活性ガスを混入してもよい。
【００４５】
焼成後、リング状メタライズ層２ｄの表面には、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＡｕおよびＣｕのうち少なくとも１種から成るメッキ層を形成することが望ましい。
【００４６】
このような方法で製造したセラミックパッケージは、メタライズ層との同時焼成が可能で、低誘電損失かつ応力化で破壊しにくいセラミックパッケージとして好適に用いることができる。
【００４７】
なお、最終的には、絶縁基板１内部に電子部品３及び／又は半導体素子５を実装し、メタライズ層２との間を電気的に接続し、且つリング状に形成されたメタライズ層２ｄの表面にメッキ層７を被覆し、ロウ材８によって金属製蓋体９をシーム溶接等で接合することにより、電子部品３及び／又は半導体素子５が気密に封止された半導体装置を得ることができる。
【００４８】
【実施例】
純度９９％以上、平均粒子径１．２μｍのアルミナ粉末に対して、純度９９％以上、表１に示した平均粒子径のＭｎ２Ｏ３粉末、純度９９％以上、表１に示した平均粒子径のＳｉＯ２粉末、純度９９％以上のＭｇＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末、ＳｒＣＯ３粉末、ＢａＣＯ３粉末、純度９９％以上、平均粒子径１．２μｍのW粉末、純度９９％以上、平均粒子径１．５μｍのＭｏ粉末を準備した。
【００４９】
これらの原料粉末を表１に示す割合で混合した後、成形用有機樹脂（バインダ）としてアクリル系バインダと、トルエンを溶媒として混合してスラリーを調整し、しかる後に、ドクターブレード法にて所定厚みのグリーンシートを作製した。
【００５０】
得られたグリーンシートを所定厚みに積層し、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、引き続き、１０００℃から表１に示す焼成最高温度まで２００℃／ｈで昇温し、それを焼成温度として露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて1時間焼成した後、１０００℃までを２００℃／ｈで冷却した。
【００５１】
得られた焼結体の相対密度は、アルキメデス法によって測定した嵩密度と理論密度との比率から算出した。アルミナの平均結晶粒子径は、インターセプト法により測定した。また、焼結体を粉砕し、X線回折により主結晶相を同定し、Ｉｍ／Ｉａの値を算出した。誘電損失は、１ＭＨｚ、１０ＧＨｚ、７０ＧＨｚで測定を行った。
【００５２】
一方、平均粒子径１．５μｍのＭｏ粉末９５質量％、平均粒子径１．２μｍのアルミナ粉末５質量％を調製した後、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、導体ペーストを調製した。
【００５３】
そして、上記と同様にして作製したグリーンシートに対して、打ち抜き加工を施し、直径が１００μｍのビアホールを形成し、このビアホール内に、上記の導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填するとともに、配線パターン状及びリング状に印刷塗布した。なお、リング状のメタライズ層を形成したグリーンシートは、電子部品を収納する部位を打ち抜き加工によって除去した。
【００５４】
このようにして作製したグリーンシートを位置合わせし、積層圧着して積層体を作製した。この後、この積層成形体を露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、引き続き、昇温速度２００℃／ｈで１０００℃から焼成最高温度まで昇温し、焼成最高温度にて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１時間焼成した後１０００℃までを２００℃／ｈで冷却した。
【００５５】
これにより、基板堤部の幅が０．１５ｍｍ、基板堤部の厚みが０．１５ｍｍ、パッケージ高さが０．３ｍｍのセラミックパッケージを得た。
【００５６】
次に、絶縁基板表面のメタライズ層上に１５μｍの電解Ｎｉメッキを施し、さらにその表面に０．２μｍのＡｕメッキを施した。メタライズ層に対して、共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材を用いてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る厚み０．２ｍｍの金属製蓋体をシーム溶接によって接合し、気密に封止した。
【００５７】
得られた試料を温度８５℃、湿度８５％大気中に放置し、１００時間ごとに１０００時間まで取り出して４０倍の顕微鏡にて絶縁基板の観察を行い、クラックが観察されなかった時間を耐久時間とした。例えば、５００時間後にクラックが観察された場合、耐久時間は４００時間と表す。結果を表２に示した。
【００５８】
また、メタライズ強度は、焼成後２ｍｍ×２０ｍｍの大きさになるように導体ペーストをグリーンシートにスクリーン印刷し、上記と同様の方法で焼成した後、Ｎｉめっきを施し、これにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏのリードピンを共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材を用いて接着し、２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で垂直に引っ張り上げて剥離した時の荷重をメタライズ強度として評価した。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
表１、２の結果によれば、本発明の試料Ｎｏ．１は助剤量が多く過焼結し、粗大粒が生じるために気密封止後のパッケージは、温度８５℃、湿度８５％大気中での耐久時間は１００時間に満たなかった。
【００６２】
試料Ｎｏ．５は助剤量が少ないために緻密化が進まず、また、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の充分な析出がないため、Ｉｍ／Ｉａの値が小さく、誘電損失は増大した。封止パッケージの耐久時間も１００時間未満であり、メタライズ強度も低下した。
【００６３】
試料Ｎｏ．６は焼結助剤がＳｉＯ２のみのため、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶が析出せず、また充分に緻密化しないために誘電損失の増大、１００時間以内の破壊、およびメタライズ強度の低下が起こった。
【００６４】
試料Ｎｏ．９は、助剤がＭｎ２Ｏ３のみのためＭｎＡｌ２Ｏ４結晶は多く析出したが、Ｎｏ．６と同様に緻密化が進まず、誘電率の増大と破壊、およびメタライズ強度低下が起こった。
【００６５】
試料Ｎｏ．１６は、焼成温度が低いために焼結が進まず、かつＭｎ２ＳｉＯ４結晶が生じるため、誘電損失の増大、およびパッケージの破壊が起こった。メタライズ強度も低下した。
【００６６】
試料Ｎｏ．１９は、焼成温度が高く過焼結するため破壊し、またＭｏ自体が焼結するため、メタライズ強度が低下した。
【００６７】
試料Ｎｏ．２０は、Ｍｎ２Ｏ３の平均粒径が小さいため、成形性が低下、また過焼結が起こり、破壊した。
【００６８】
試料Ｎｏ．２３は、Ｍｎ２Ｏ３の平均粒径が大きく、Ｍｎの分散性が低下するためにＭｎＡｌ２Ｏ４の結晶化が抑制されると同時にＭｎ２ＳｉＯ４結晶が析出し、誘電損失が増大した。
【００６９】
Ｎｏ．２４はＳｉＯ２の平均粒径が小さいため、Ｍｎ２ＳｉＯ４の結晶化が促進され、誘電損失が増大した。
【００７０】
そして、Ｎｏ．２７はＳｉＯ２の平均粒径が大きく、Ｓｉの分散性が低下するため、緻密化が充分にされず、誘電損失が増大し、またメタライズ強度も低下した。
【００７１】
これに対し、その他の本発明の試料は、１ＭＨｚ〜７０ＧＨｚで誘電損失１０×１０−４以下を満足し、蓋体により気密封止されたパッケージは温度８５℃、湿度８５％大気中で５００時間以上の耐久性を示した。また、５０Ｎ以上のメタライズ強度が得られた。
【００７２】
【発明の効果】
以上記述した通り、本発明によれば１ＭＨｚ〜７０ＧＨｚの高周波領域において低損失で、温度８５℃湿度８５％大気中でも優れた封止信頼性を有する小型・薄型のセラミックパッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックパッケージの一例を示す概略断面図である。
【図２】内部に電気素子を実装し、蓋体を接合した状態のセラミックパッケージの概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁基板
１ａ・・・基板底部
１ｂ・・・基板堤部
２・・・メタライズ層
２ａ・・・表面メタライズ層
２ｂ・・・裏面メタライズ層
２ｃ・・・ビアメタライズ層
２ｄ・・・リング状メタライズ層
３・・・電子部品
４・・・導電性接着剤
５・・・半導体素子
６・・・ワイヤボンディング
７・・・メッキ層
８・・・ロウ材
９・・・金属製蓋体
１０・・・気密空間
ｄ・・・基板堤部の幅
Ｄ・・・基板底部の厚み
ｔ・・・パッケージの高さ
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックパッケージとその製造方法に関し、携帯電話等の移動体通信機器の電気素子や半導体素子を搭載する。例えば水晶振動子、フィルタ、ダイプレクサ、デュプレクサ用等に用いられる。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子部品が高周波領域で使用されるに伴い、電気素子を搭載するセラミックパッケージの低誘電損失化が求められている。
【０００３】
通常アルミナ質焼結体は１５００℃以上で焼成することで緻密化されるが、これにマンガン酸化物を助剤として用いると、１２００℃の低温でも焼結が可能となり、しかも金属導体との同時焼成を実現することができる。例えば下記特許文献１では、ＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｎ２ＳｉＯ４の２つの結晶を析出させることによってアルミナ質焼結体の曲げ強度向上を可能にしている。
【０００４】
一方、同様にマンガン酸化物を添加し、低誘電損失化を達成した例が下記特許文献２に開示されている。これはアルミナのスラリーを、８Ｔという高磁場中に置いて、アルミナ結晶を特定の方向に配向させるという特殊な方法を用いており、６０ＧＨｚにおける誘電損失を２×１０−４以下と非常に小さい値を達成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０９７７６７号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１２１０６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に挙げられたアルミナ質焼結体には３０ＧＨｚでの誘電損失が２０〜３３×１０−４と大きいという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に挙げられたアルミナ質焼結体は低誘電損失を実現するためには、スラリーに高磁場を印加するという高価で特殊なプロセスが必要であり、装置の大型化が困難なために工業的には実用的でないという問題があった。また焼成温度が１５５０℃と高温の上、還元雰囲気では焼結せず、金属導体を後付けしなければならないため、コストが上昇する問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、通常の安価なプロセスで製造可能で、１ＭＨｚ〜７０ＧＨｚの高周波領域において低損失で、封止信頼性を有する小型・薄型のセラミックパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｍｎ２ＳｉＯ４が誘電損失を増大させている大きな要因であり、この結晶相を排除しつつ、粒界相にＭｎＡｌ２Ｏ４を結晶化させることによって高周波帯での誘電損失を小さくするという知見に基づくもので、これにより、高周波領域での誘電損失が小さいセラミックパッケージを実現することができる。
【００１１】
即ち、本発明のセラミックパッケージは、電気素子が表面に実装される基板底部及び該基板底部の外周に一体的に設けられた基板堤部を具備する絶縁基板と、該絶縁基板の内部及び／又は表面に設けられたメタライズ層とを具備するセラミックパッケージにおいて、前記絶縁基板がアルミナを主結晶相とし、相対密度が９４％以上であり、該主結晶相の平均粒径が１．０〜２．０μｍ、かつ該主結晶相の粒界にＭｎＡｌ２Ｏ４結晶を含み、実質的にＭｎ２ＳｉＯ４結晶を含まない焼結体から成り、Ｘ線回折におけるα−Ａｌ２Ｏ3の（１１３）面の回折強度をＩａ、前記ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の（３１１）面の回折強度をＩｍとした場合、Ｉｍ／Ｉａの値が０．０３〜０．２であることを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、誘電正接が１ＭＨｚから７０ＧＨｚの範囲で１０×１０−４以下であり、また、電気素子を実装し、基板堤部に金属蓋体を接着して気密封止後、温度８５℃湿度８５％の大気中に放置した時の耐久時間が１００時間以上であるセラミックパッケージを実現できる。
【００１３】
また、前記焼結体が、Ｍｎを酸化物（Ｍｎ２Ｏ３）換算で１〜８質量％、Ｓｉを酸化物換算で１〜６質量％の割合で含むことが、望ましい。この組成で焼結させることにより、粒界相でＭｎＡｌ２Ｏ４結晶が析出し、誘電損失を小さくすることができる。
【００１４】
そして、前記絶縁基板の基板堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、電気素子が実装される前記絶縁基板の基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍ、パッケージ高さが０．３〜０．６ｍｍであることが望ましい。これにより、温度８５℃湿度８５％大気中で１００時間以上の耐久時間を有しながら、パッケージの小型化・低背化を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミックパッケージを、図を用いて説明する。図１および図２は、本発明のセラミックパッケージの一例を示すもので、図１はセラミックパッケージの概略断面図であり、図２は内部に振動子等の電子部品や半導体素子等の電気素子を搭載し、蓋体によって蓋をしたセラミックパッケージの断面図である。
【００１６】
セラミックパッケージは、アルミナ質焼結体からなり、基板底部１ａと基板堤部１ｂとからなる絶縁基板１と、該基板表面に設けられたメタライズ層２とを具備する。
【００１７】
絶縁基板１は、基板底部１ａと基板堤部１ｂとからなり、基板堤部１ａの外周に基板堤部１ｂが一体的に設けられてなるものである。また、メタライズ層２は、基板底部１ａの表面に設けられた表面メタライズ層２ａと、外部との電気接続のために裏面に設けられた裏面メタライズ層２ｂと、表面メタライズ層２ａ及び裏面メタライズ層２ｂを接続するために基板底部１ａの内部に形成されたビアメタライズ層２ｃと、基板堤部１ｂの上に蓋体９を接合するために形成されたリング状導体２ｄから成っている。
【００１８】
本発明のセラミックパッケージは、電子部品や半導体素子を内部に戴置し、蓋をして密封して用いるものであり、例えば図２に示すように、絶縁基板１の基板底部１ａに設けられたメタライズ層２に対して電子部品３が、導電性接着剤４を用いて電気的に接続されている。電子部品３としては、水晶発振子、誘電体、抵抗体、フィルタ及びコンデンサのうち少なくとも１種を用いることができる。また、半導体素子５はワイヤボンディングによりメタライズ層２と接続されている。
【００１９】
金属製蓋体９は、基板堤部１ｂの上面に被着形成されたリング状メタライズ層２ｄの表面に必要に応じ、メッキ層７を形成し、共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材８等を用いて、シーム溶接等の方法により接合される。これにより電子部品３や半導体素子５は、空間１０内に気密に封止される。
【００２０】
本発明のセラミックパッケージによれば、 絶縁基板１が、アルミナを主結晶相とし、相対密度が９４％以上、アルミナの平均結晶粒子径が１．０〜２．０μｍである焼結体から成り、該焼結体における該主結晶相の粒界にＭｎＡｌ２Ｏ４結晶相を含み、実質的にＭｎ２ＳｉＯ４結晶を含まず、Ｘ線回折におけるα−Ａｌ２Ｏ3の（１１３）面の回折強度をＩａ、前記ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の（３１１）面の回折強度をＩｍとした場合、Ｉｍ／Ｉａの値が０．０３〜０．２であることが重要である。
【００２１】
相対密度が９４％よりも低下すると、緻密化が進まず、誘電損失が増大するためであり、また、気密封止による残留応力に耐えられないためクラックを生じる。
【００２２】
アルミナの平均結晶粒子径を１．０μｍ以上とすることで、応力腐食による粒界のクラック進行を抑制する。また、２．０μｍ以下とすることで粒内破壊を起こしにくくし、やはりクラックの進行を抑制することができる。アルミナ結晶の平均粒子径は特に、１．０〜１．８μｍ、さらには、１．０〜１．６μｍであることが望ましい。
【００２３】
さらに、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶が該主結晶相の粒界に存在すると、誘電損失が増加する。
【００２４】
また、Ｉｍ／Ｉａが０．０３よりも小さくなると、焼結体中の非晶質量が増加し、誘電損失が上昇かつ、応力下でクラックが進行しやすくなる。Ｉｍ／Ｉａが０．２よりも大きいと、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の析出が多くなり、焼結体の緻密化を阻害する。そのため、より低損失かつ耐応力腐食性のアルミナ質焼結体を得るためには、Ｉｍ／Ｉａ値は０．０３〜０．１８、さらには０．０３〜０．１５であることが望ましい。
【００２５】
上記アルミナ質焼結体を用いてパッケージを作製すると、粒界の非晶質相が少ないために、気密封止時に生じる残留応力によって、応力腐食（引っ張りの残留応力によって弱くなった非晶質の結合をＨ２Ｏが切断、破壊する現象）が生じることを防止することができるために、高温高湿下での耐久性を高めることができる。その結果、具体的には、セラミックパッケージに電気素子を実装後、金属蓋体９によって気密に封止し、温度８５％、湿度８５％の大気中で１００時間経過後も、絶縁基板にクラック等の発生がない、言い換えれば封止が維持されるという特性を有する。より高い封止信頼性を得るためには、耐久時間が５００時間以上、さらには、１０００時間以上であることが望ましい。
【００２６】
前記焼結体は第２の成分として、Ｍｎを酸化物（Ｍｎ２Ｏ３）換算で１〜８質量％で含むことが好ましい。これは、Ｍｎ成分は焼結助剤として作用するものであり、このＭｎ２Ｏ３量を１質量％以上有することで、１２００〜１５００℃で焼結体が充分に緻密化され、また８質量％以下とすることでＭｎＡｌ２Ｏ４の過剰析出を防ぎ、焼結体を緻密化させる。従って、Ｍｎ量は、特に２〜８質量％、更には２〜７質量％が好ましい。
【００２７】
また、第３の成分として、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜６質量％の割合で含有することが好ましい。ＳｉＯ２量を１質量％以上とすることで、焼結性に寄与する液相を充分に生成させ、緻密化を促す。また、６質量％以下とすることで、ＭｎＡｌ２Ｏ４の結晶化を促すとともに、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶および非晶質相の生成を抑制し、誘電損失を減少させるとともに、応力腐食の影響を小さくする。そのため、ＳｉＯ２量は特に２〜６質量％、更には２〜５質量％が好ましい。
【００２８】
さらに、所望により、第４の成分として、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも１種を配線導体との同時焼結性を高める上で酸化物換算で３質量％以下の割合で含んでもよい。そしてまた所望により、第５の成分として、Ｗ、Ｍｏ等の金属を焼結体を黒色化するための成分として２質量％以下の割合で含んでもよい。なお、本発明において焼結助剤とは上記第２〜５成分を意味する。
【００２９】
上記セラミックパッケージを構成する上記アルミナ質焼結体に対するリング状メタライズ層２ｄの接着強度が４９Ｎ以上、特に５５Ｎ以上、さらには６０Ｎ以上であることが好ましい。このように接着強度を４９Ｎ以上にすることにより、封止後に蓋体９がリング状メタライズ層２ｄから剥離することを防止し、セラミックパッケージの気密性を充分に保つことができる。
【００３０】
また、本発明によれば、上記アルミナ質焼結体を用いることによって、前記絶縁基板の基板堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、電気素子が実装される前記絶縁基板の基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍ、パッケージ高さが０．３〜０．６ｍｍであり、かつ、温度８５℃湿度８５％大気中で１００時間以上の耐久時間を有する小型・薄型の高信頼性のパッケージを実現できる。
【００３１】
次に、本発明におけるアルミナ質焼結体から成る絶縁基板を具備するパッケージの製造方法について具体的に説明する。
【００３２】
まず、原料粉末として平均粒子径が０．５〜２．５μｍ、特に１．０〜２．０μｍのアルミナ粉末を準備する。これは、平均粒子径を０．５μｍ以上とすることにより、シート成形性を確保でき、粉末のコスト上昇を防ぐことができる。また、２．５μｍ以下とすることで、１５００℃以下の焼成での緻密化を促進し、焼結を容易にすることができる。
【００３３】
また、第２の成分として純度９９％以上、平均粒子径０．７〜１．７μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を準備する。これは、平均粒子径を０．７μｍ以上とすることにより、シート成形性を確保でき、また１．７μｍ以下とすることで、Ｍｎ成分の分散を向上させ、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶生成を促進しつつ、また、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶生成を抑制しながら焼結体の緻密化を促進することができる。
【００３４】
さらに、第３の成分として純度９９％以上、平均粒子径1〜３μｍのＳｉＯ２粉末を準備する。これは、平均粒子径を１μｍ以上とすることにより、ＳｉＯ２とＭｎ化合物との反応性を制御し、Ｍｎ２ＳｉＯ４結晶生成を抑制することができ、３μｍ以下とすることで焼結体の緻密化を促進することができる。
【００３５】
なお、上記のＭｎ、及びＳｉは、上記の酸化物粉末以外に、焼成によって酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等として添加してもよい。
【００３６】
これらの成分は、アルミナ粉末に対して、Ｍｎ２Ｏ３粉末を１〜８質量％、特に２〜８質量％、更には２〜７質量％、ＳｉＯ２粉末を１〜６質量％、特に２〜６質量％、更には２〜５質量％の割合で添加することが、焼結性を高め、緻密化を促進するために好ましい。
【００３７】
なお、所望により、第４の成分として、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも１種を酸化物換算で３質量％以下、第５の成分として、Ｗ、Ｍｏ等の遷移金属の金属粉末や酸化物粉末を着色成分として金属換算で２質量％以下の割合で添加してもよい。
【００３８】
上記の混合粉末に対して適宜有機バインダを添加した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法等の周知の成形方法によって、グリーンシートを作製する。例えば、上記混合粉末に有機バインダや溶媒を添加してスラリーを調整した後、ドクターブレード法によってグリーンシートを形成する。或いはまた、混合粉末に有機バインダを加え、プレス成形、圧延成形等により所定の厚みのグリーンシートを作製できる。
【００３９】
このとき、基板堤部および基板底部となるグリーンシートの厚みは、焼結後に０．１〜０．３ｍｍとなるように調整する。
【００４０】
所望により、グリーンシートに対して、マイクロドリル、レーザー等により直径５０〜２５０μｍのビアホールを形成することができる。
【００４１】
このようにして作製したグリーンシートに対して、導体ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等の方法により各グリーンシート上に配線パターン状、或いはリング状に印刷塗布するとともに、所望により、上記の導体ペーストをビアホール内に充填する。
【００４２】
その後、導体ペーストを印刷塗布したグリーンシートを位置合わせして積層圧着し、この積層体を、最高温度１２００〜１５００℃の非酸化性雰囲気中で焼成する。
【００４３】
このときの温度が１２００℃以上とすることでパッケージを充分に緻密化させ、また、１５００℃以下とすることで、アルミナの粒成長による粗大粒の生成を抑制し、また、メタライズ層の主成分となる金属自体の焼結を防ぐことで、アルミナとの接着強度を保持する。そのため焼成温度は、特に１３００〜１４００℃であることが好ましい。
【００４４】
また、焼成雰囲気は、Ｍｎ成分および金属が酸化されないように、非酸化性雰囲気であることが望ましい。具体的には、窒素、又は窒素と水素との混合ガスを用いることが好ましい。有機バインダの脱脂をする上では、水素及び窒素を含み、露点＋３０℃以下、特に２５℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。なお、雰囲気中には、所望により、アルゴン等の不活性ガスを混入してもよい。
【００４５】
焼成後、リング状メタライズ層２ｄの表面には、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＡｕおよびＣｕのうち少なくとも１種から成るメッキ層を形成することが望ましい。
【００４６】
このような方法で製造したセラミックパッケージは、メタライズ層との同時焼成が可能で、低誘電損失かつ応力化で破壊しにくいセラミックパッケージとして好適に用いることができる。
【００４７】
なお、最終的には、絶縁基板１内部に電子部品３及び／又は半導体素子５を実装し、メタライズ層２との間を電気的に接続し、且つリング状に形成されたメタライズ層２ｄの表面にメッキ層７を被覆し、ロウ材８によって金属製蓋体９をシーム溶接等で接合することにより、電子部品３及び／又は半導体素子５が気密に封止された半導体装置を得ることができる。
【００４８】
【実施例】
純度９９％以上、平均粒子径１．２μｍのアルミナ粉末に対して、純度９９％以上、表１に示した平均粒子径のＭｎ２Ｏ３粉末、純度９９％以上、表１に示した平均粒子径のＳｉＯ２粉末、純度９９％以上のＭｇＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末、ＳｒＣＯ３粉末、ＢａＣＯ３粉末、純度９９％以上、平均粒子径１．２μｍのW粉末、純度９９％以上、平均粒子径１．５μｍのＭｏ粉末を準備した。
【００４９】
これらの原料粉末を表１に示す割合で混合した後、成形用有機樹脂（バインダ）としてアクリル系バインダと、トルエンを溶媒として混合してスラリーを調整し、しかる後に、ドクターブレード法にて所定厚みのグリーンシートを作製した。
【００５０】
得られたグリーンシートを所定厚みに積層し、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、引き続き、１０００℃から表１に示す焼成最高温度まで２００℃／ｈで昇温し、それを焼成温度として露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて1時間焼成した後、１０００℃までを２００℃／ｈで冷却した。
【００５１】
得られた焼結体の相対密度は、アルキメデス法によって測定した嵩密度と理論密度との比率から算出した。アルミナの平均結晶粒子径は、インターセプト法により測定した。また、焼結体を粉砕し、X線回折により主結晶相を同定し、Ｉｍ／Ｉａの値を算出した。誘電損失は、１ＭＨｚ、１０ＧＨｚ、７０ＧＨｚで測定を行った。
【００５２】
一方、平均粒子径１．５μｍのＭｏ粉末９５質量％、平均粒子径１．２μｍのアルミナ粉末５質量％を調製した後、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、導体ペーストを調製した。
【００５３】
そして、上記と同様にして作製したグリーンシートに対して、打ち抜き加工を施し、直径が１００μｍのビアホールを形成し、このビアホール内に、上記の導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填するとともに、配線パターン状及びリング状に印刷塗布した。なお、リング状のメタライズ層を形成したグリーンシートは、電子部品を収納する部位を打ち抜き加工によって除去した。
【００５４】
このようにして作製したグリーンシートを位置合わせし、積層圧着して積層体を作製した。この後、この積層成形体を露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、引き続き、昇温速度２００℃／ｈで１０００℃から焼成最高温度まで昇温し、焼成最高温度にて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１時間焼成した後１０００℃までを２００℃／ｈで冷却した。
【００５５】
これにより、基板堤部の幅が０．１５ｍｍ、基板堤部の厚みが０．１５ｍｍ、パッケージ高さが０．３ｍｍのセラミックパッケージを得た。
【００５６】
次に、絶縁基板表面のメタライズ層上に１５μｍの電解Ｎｉメッキを施し、さらにその表面に０．２μｍのＡｕメッキを施した。メタライズ層に対して、共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材を用いてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る厚み０．２ｍｍの金属製蓋体をシーム溶接によって接合し、気密に封止した。
【００５７】
得られた試料を温度８５℃、湿度８５％大気中に放置し、１００時間ごとに１０００時間まで取り出して４０倍の顕微鏡にて絶縁基板の観察を行い、クラックが観察されなかった時間を耐久時間とした。例えば、５００時間後にクラックが観察された場合、耐久時間は４００時間と表す。結果を表２に示した。
【００５８】
また、メタライズ強度は、焼成後２ｍｍ×２０ｍｍの大きさになるように導体ペーストをグリーンシートにスクリーン印刷し、上記と同様の方法で焼成した後、Ｎｉめっきを施し、これにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏのリードピンを共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材を用いて接着し、２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で垂直に引っ張り上げて剥離した時の荷重をメタライズ強度として評価した。
【００５９】
【表１】
【表２】
表１、２の結果によれば、本発明の試料Ｎｏ．１は助剤量が多く過焼結し、粗大粒が生じるために気密封止後のパッケージは、温度８５℃、湿度８５％大気中での耐久時間は１００時間に満たなかった。
【００６２】
試料Ｎｏ．５は助剤量が少ないために緻密化が進まず、また、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の充分な析出がないため、Ｉｍ／Ｉａの値が小さく、誘電損失は増大した。封止パッケージの耐久時間も１００時間未満であり、メタライズ強度も低下した。
【００６３】
試料Ｎｏ．６は焼結助剤がＳｉＯ２のみのため、ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶が析出せず、また充分に緻密化しないために誘電損失の増大、１００時間以内の破壊、およびメタライズ強度の低下が起こった。
【００６４】
試料Ｎｏ．９は、助剤がＭｎ２Ｏ３のみのためＭｎＡｌ２Ｏ４結晶は多く析出したが、Ｎｏ．６と同様に緻密化が進まず、誘電率の増大と破壊、およびメタライズ強度低下が起こった。
【００６５】
試料Ｎｏ．１６は、焼成温度が低いために焼結が進まず、かつＭｎ２ＳｉＯ４結晶が生じるため、誘電損失の増大、およびパッケージの破壊が起こった。メタライズ強度も低下した。
【００６６】
試料Ｎｏ．１９は、焼成温度が高く過焼結するため破壊し、またＭｏ自体が焼結するため、メタライズ強度が低下した。
【００６７】
試料Ｎｏ．２０は、Ｍｎ２Ｏ３の平均粒径が小さいため、成形性が低下、また過焼結が起こり、破壊した。
【００６８】
試料Ｎｏ．２３は、Ｍｎ２Ｏ３の平均粒径が大きく、Ｍｎの分散性が低下するためにＭｎＡｌ２Ｏ４の結晶化が抑制されると同時にＭｎ２ＳｉＯ４結晶が析出し、誘電損失が増大した。
【００６９】
Ｎｏ．２４はＳｉＯ２の平均粒径が小さいため、Ｍｎ２ＳｉＯ４の結晶化が促進され、誘電損失が増大した。
【００７０】
そして、Ｎｏ．２７はＳｉＯ２の平均粒径が大きく、Ｓｉの分散性が低下するため、緻密化が充分にされず、誘電損失が増大し、またメタライズ強度も低下した。
【００７１】
これに対し、その他の本発明の試料は、１ＭＨｚ〜７０ＧＨｚで誘電損失１０×１０−４以下を満足し、蓋体により気密封止されたパッケージは温度８５℃、湿度８５％大気中で５００時間以上の耐久性を示した。また、５０Ｎ以上のメタライズ強度が得られた。
【００７２】
【発明の効果】
以上記述した通り、本発明によれば１ＭＨｚ〜７０ＧＨｚの高周波領域において低損失で、温度８５℃湿度８５％大気中でも優れた封止信頼性を有する小型・薄型のセラミックパッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックパッケージの一例を示す概略断面図である。
【図２】内部に電気素子を実装し、蓋体を接合した状態のセラミックパッケージの概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁基板
１ａ・・・基板底部
１ｂ・・・基板堤部
２・・・メタライズ層
２ａ・・・表面メタライズ層
２ｂ・・・裏面メタライズ層
２ｃ・・・ビアメタライズ層
２ｄ・・・リング状メタライズ層
３・・・電子部品
４・・・導電性接着剤
５・・・半導体素子
６・・・ワイヤボンディング
７・・・メッキ層
８・・・ロウ材
９・・・金属製蓋体
１０・・・気密空間
ｄ・・・基板堤部の幅
Ｄ・・・基板底部の厚み
ｔ・・・パッケージの高さ
Claims (5)
- 電気素子が表面に実装される基板底部及び該基板底部の外周に一体的に設けられた基板堤部を具備する絶縁基板と、該絶縁基板の内部及び／又は表面に設けられたメタライズ層と、を具備するセラミックパッケージにおいて、前記絶縁基板がアルミナを主結晶相とし、相対密度が９４％以上、該主結晶相の平均粒径が１．０〜２．０μｍ、かつ該主結晶相の粒界にＭｎＡｌ２Ｏ４結晶を含み、実質的にＭｎ２ＳｉＯ４結晶を含まない焼結体から成り、Ｘ線回折におけるα−Ａｌ２Ｏ3の（１１３）面の回折強度をＩａ、前記ＭｎＡｌ２Ｏ４結晶の（３１１）面の回折強度をＩｍとした時、Ｉｍ／Ｉａの値が０．０３〜０．２であることを特徴とするセラミックパッケージ。
- 誘電正接が１ＭＨｚから７０ＧＨｚの範囲で１０×１０−４以下であることを特徴とするアルミナ質焼結体から成る請求項１に記載のセラミックパッケージ。
- 前記絶縁基板の基板堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、電気素子が実装される前記絶縁基板の基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍ、パッケージ高さが０．３〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１または２いずれかに記載のセラミックパッケージ。
- 前記電気素子を実装し、前記基板堤部に金属製蓋体を接着して気密封止後、温度８５℃、湿度８５％の大気中に放置した時の耐久時間が１００時間以上であることを特徴とする請求項３に記載のセラミックパッケージ。
- 前記焼結体が、Ｍｎを酸化物（Ｍｎ２Ｏ３）換算で１〜８質量％、Ｓｉを酸化物換算で１〜６質量％の割合で含むことを特徴とする請求項１乃至４に記載のセラミックパッケージ。
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