JPH0364048A - パッケージ - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ス組α体用のパッケージ配列に関する。更に詳細には、
多層セラミック(MIC)集積回路半組立体部材をL手
く用いるパッケージに関する。
チップおよびその他のmrh構成部品を囲い込むのに使
用されるパッケージと定義される。
トダイオードのようなオプトエレクトロニクス素r類か
らなる。パッケージと外部の構成部品類(例えば、人力
/出力491号、電源、アース、テストポイントなど)
の間の多数の接続と同様に、ハイブリ、ノドパ・ソケー
ジ内部の素子間にはしばしば多数の相−IL接続が存在
する。ハイブリッドパッケージはメタルとセラミックの
2柿類のシ要なタイプに大別できる。
パッケージ”とIllばれる)は、機械的に棒めて頑丈
であり、固f「の電磁干渉(EMI)シールド、良好な
放熱性およびインピーダンス整合フィードスルーをり、
える。このタイプのパッケージは任意の所望形状に成形
することができ、また、注型、型打ち、ろう付け、二次
成形および射出成形のような様々な標準的技術により製
造される。
ージには多数の問題点が存在する。第1に、最も一般的
な用途である、ハイプリント集積回路(HI C)のハ
ウジングに使用する場合、HICをパッケージの底部に
接着するのにエポキシ樹脂接着またはハンダ付は操作が
必要である。メタルパッケージ、接着材料(通常はエポ
キシ樹脂)およびHIC基板(通常はセラミック)の熱
不整合に関する問題が生じる。この熱不整合はHICに
より発生された熱を放散するメタルの放熱能力を低下さ
せる。更に、このタイプのパッケージはパッケージ内部
の様々な構成部品を接続したり、HICをパッケージ外
部のリードに接続したりするのに棲めて多数のワイヤボ
ンドを使用する必要がある。パッケージデバイスの仁頼
1’lがワイヤボンド接続の数に正比例することは周知
である。このような極めて多数のワイヤボンドは信頼性
を著しく低下する。誤った箇所に接続されたワイヤボン
ド、ワイヤボンド忘れ、断線したワイヤボンドおよび短
絡したワイヤボンドは公知の不良機構のよくある具体例
である。更に、密封しなければならないパッケージの場
合、外部のリードをパッケージに接続するのに使用され
るシーラントのタイプにより問題が起こる。このような
接続にはガラス・ツー・メタルシールが多用される。(
1989QE 1月に発行された“エレクトロニック
パッケージング アンド プロダクション(Elect
ronicPackaging and Produc
tlon)”の48頁以下に記載された「最大の111
1路保護をもたらすノ)イブリソドパッケージ(Hyb
rid Packages MaxlIIIlze
C1rcuit Protection)Jを参!!(
1されたい。)特に、リード(通常は、ニノリル/金メ
ツキしたニソうル/鉄合令)はパッケージ(ボードL1
通用パッケージベースまたは表面実装用パッケージ側明
)内の開1」を通して押入され、この開11部とリード
の周間を埋めるのにガラス材料が使用されている。整合
シール(パッケージ、ガラス、およびリードの熱膨張率
は整合されている)または圧縮シール(熱膨張率はパッ
ケージ〉ガラス〉リードの順になる)を形成するのに様
々なガラス材料が使用されている。■[縮シールのほう
が気密シール性に優れている。しかし、これらのシール
方法にも問題がある。
ッケージが棒端な111111度変動に禦露されたりし
たISに問題が起こる。これらの条件はリードとガラス
シーラントの間に出現する亀裂を起こすことが知られて
いる。この亀裂はその後、開■部を通して広がり、気密
rlを損なう結果となる。
ミックパッケージ(しばしば、′フラットパッケージ”
と呼ばれる)が使用される。このデザインでは、パッケ
ージの底部支持片としてセラミックベースまたは多層セ
ラミック(MLC)が使用され、ハイブリッド集積四N
(HI C)はこのベースに取付られる。別法として
、ベースは実際にHI Crl体であることもできる。
各種の層に形成された金属通路は総メタルパッケージに
必要な極めて多数のウィンドウの代わりに使用される。
数を減少させることによりメタルパッケージよりも信頼
性の点で優れている。セラミックパッケージの側壁は金
属からなる。この金属はセラミックベースの物性(例え
ば、塾膨張牛)に出来るだけ近くまで整合するものが選
択される。
社の商標名“コバール(Kovar)”で知られている
、ニラゲル−鉄−コバルト合金が使用される。このタイ
プのパッケージに什う1:、な欠点は、電filr渉(
EMI)および機械的脆性に対する保護が欠けているこ
とである。このセラミックパラう一ジの保、1t/1.
、欠如は、このパッケージの用途を、EMIおよび機械
的頑丈さが費求されない用途に限定してしまう。
信頼性を有し、更に、公知のセラミックパッケージを凌
駕する優れたEMIシールド性をもたらす、新たなパッ
ケージ配列の開発が強く求められている。
クス組α体用の新規なパッケージ配列が提供される。更
に詳細には、多層セラミック(MLC)半組1デ体部材
をL丁:く使用する新規なパッケージが提供される。
電f’l l而をイ1゛するベースプレートを含む。
うためのM L C部材が取付られている。パッケージ
壁を構成する金属(または金属被覆が施された)リング
はMLC部材のL而に取付られ、ベースプレートのどの
部分もMLCにより露出されたままであり、リングは、
ボンドバンド箇所を含むMLCの部分がリングの周縁部
を超えて延びるような人きさに作製されている。これら
の露出ボンドパッド箇所は外部リードと接続するのに使
用される。好ましい実施例では、金属製ベースプレート
および金属製リングを使用した時に最良の気密性とEM
I保護性が得られる。
続が不要なリート取付体系が提供されることである。本
発明の・例によれば、リードはMLCの内層上の金属製
パッドに接続させることができる。その後、MLC部材
りのメタライズドランナをパッケージ内の必要な箇所と
電気的に接続する。従って、リードをパッケージに接合
するのにシーラント(すなわち、ガラス・ツー・メタル
)は不要である。従って、従来の総メタルパッケージに
イ゛Vう気密f/l:の問題は多少なりとも解決される
。
ザインを変更りる際の柔軟t’lである。即ち、ボンド
バンドの数および付置は、異なる構成部品のハウジング
用に使用されるパッケージの必要に応じて調整できる。
金属製ベースに直接接合し、EMI保護を形成すること
である。このような保護は従来のセラミノクパッケージ
では容易に連成できない。
施例では、光ファイバの壁貫通押入を見越して、銅から
なる別個のファイバフィードスルー片がリングにろう付
けされる。このフィードスルーnmに他の林料を用いた
従来のパッケージは、極端な温度サイクーしに暴露され
ると、ハンダ何首(使用されているハンダとフィードス
ルー片の熱膨張;トの間に幣合ヤ1゛がない)の部分に
fα裂が発/卜することが発見された。
明する。
に小す。図中されているように、パッケージ内Oは、導
電t/LのL面11をイ1″するベースプレート12を
含む。図示されたベースプレート12は所定の幅Wと長
さLをイj゛する。好ましい大施例では、ベースプレー
ト12は金属素材から形成されている。この場合、導電
性上面11を含めることは不要である。多層セラミック
(MLC)構成部品半組立体部材14がベースプレート
12の導電性」二面11に取付られている。MLC部材
14の下面部分はメタライズ化されており、これにより
ベース12とMLC14は 緒にろう付けすることがで
きる。図示されているように、MLC部材14はベース
12と人体同じ幅Wを有するが、長さは若干短いL゛を
イ[°する。MLC14の長さは中に設置1!Lの問題
であり、MLC部材14に取付られる構成部品の数およ
びMLC部材内に形成されるボンドパ、1ドの数をJJ
慮して決定される。
居から構成できる。これらは、音種の表面りおよび適゛
11に配置された管路(K・1を11通rる電気的に4
電性のホール)により居間に形成された適当なメタライ
ズドランナを(rする。MLC技法によりハイブリッド
集積回路(HI C)を形成する技術は周知であり、本
発明のパッケージ挾術をflt!解するために詳細に説
明する必要はない。
ツキ)リング16を、MLC部材14のL而および露出
側面ならびにベース12の露出上面部分に接触するよう
に、配置する。気密パッケージの形成を所望する場合、
リング16はベース12およびMLC部村14にろう付
けしなければならない。第1図に示されるように、リン
グ16は、ベースおよびMLC部材14の幅Wよりも狭
い、輔W゛をイTするように成形されている。従って、
ベース12およびMLC部材14の・部分は露出された
ままである。前記のように、この露出部分は、リング1
6により形成されるパ、ソケージ側lI:Fをn通する
ことなく複数のリード18をMLCに接続させるために
、本発明により都合良く使用される。ド記の第3図にお
いて説明rるように、リード18はMLC部材14の内
層に接続されている。これにより、セラミック材料の少
なくとも1枚のL層はリード18とリングミ6の間の電
気的絶縁を形成する。
の位置を、パッケージの他の部分を変更することなく、
必要に応じて変化させることができることである。第1
図のパッケージ10は、パッケージの両方の側壁に接続
されたり一部18を示す。言うまでもなく、その他の様
々なデザインも可能である。例えば、第5図に示される
ように、パフう一ジの前および/または育面壁を超えて
露出されているMLC部材14の部分にリードを接続す
ることもできる。
いる。第2図のパ、1ケージでは、ベースプレート12
は銅−タングステンのような合金から構成されているの
で、1面の導重姓層は不要である。ろう付けJt’1l
13(例えば、銅−銀合金からなる)がベースプレート
12のL曲に被青されており、この屑は前記のように、
MLC部材14をベース12に接合するのに使用される
。ベース12は角形に図示されているが、その他の適当
な扛意の形状も使用できることは5然である。例えば。
び第8図で詳細に説明する。
部品用の多数の開11を有するように図示されている。
成する。ここでは、前記のように、セラミック層間の!
I!1白接続を形成するのに金充■n管銘が使用されて
いる。 ・般的に、MLC部材14を構成する各セラミ
ック層の層数は、接続数によりコントロールされるので
、追加の層は甲・表面りの電気的クロスオーバーまたは
クロスアンダ−を避けるために使用される。第2図に后
されているように、MLC部材14の上層(符号143
で示されている)は下層から若干引っ込められている。
ージ部材14の1枚以上の内側セラミック層上に形成さ
れたポンドパッド箇所15に接合(ろう付け、または、
/)ンダ付け)される。
。これはリング16をMLC部材14に接合するのに使
用される。前記のように、リング16は、ボンドパッド
箇所を有するMLC部材14の部分を露出させることが
できるような大きさに形成されている。その後、カバー
プレート19(紅ましくは、リング16と同じ材料で形
成されている)をリングに接合し、完全なパ、ソケージ
を形成する。気密性を付1jするために、カバープレー
ト19をリング16に超音波溶首または/1ンダ付けす
ることもできる。別法として、リング16およびカバー
19ζ11・の構成部品として形成することもできる。
断面図である。図示されているように、リング16はベ
ースプレート12の上面およびMLC部材14の側面と
1面と端がきちんと揃うように形成されている。前記の
ように、ベース12は銅−タングステン合金から形成さ
れ、リングはコバール(登録商標)から形成されている
ことが好ましい。これらの材料は、MLC部材のセラミ
ック材料にm裂を生じることなく、広範囲(例えば、−
65℃〜150℃)の温度循環に耐えることが発見され
た。符号13および17は、MLC部材14とベース1
2のろう付け、および、リング16のMLC部材14と
ベース12へのろう付けをそれぞれ后す。
を訂細に図示する。この特別な具体例では、MLC部材
14は3枚の別個のセラミック層からなる。間車された
第1の層14/はベース12に接合されている。第2の
層142は第1の居147を覆うように形成され、ボン
ドパーlト箇所l5およびその他のメタライゼーシdン
(図示されていない)を含む。第3(駁J:部)のセラ
ミ・ノクJ?−1143は第2の層142の一部分を覆
うように歴数される。第4因に小されるように、ボンド
バンド論断15を含む月142の端面は門出されたまま
である。図4<されているように、リード18はボンド
パッド箇所15に接続(例えば、ろう付け)される。開
示されているように、りフグ16は層143の上面のろ
う付は材料17に接合される。図示されているように、
りフグ16はMLC部材14の・部分かりフグ16の周
縁外側に向かって長さX(例えば、0.030インチ)
だけ延びるように形成されている。前記のように、本発
明のこのような構成の利点は、パッケージ10の“側壁
”と見做すことができるような場合に、リング16中に
0人することなく、リード18をパッケージ10に接続
させることができることである。このような構成におい
て、最11部のセラミック居143はリード18とリン
グ16の間で電気的絶縁を形成するのにf1用である。
5図に図示されている。図示されているように、バノリ
ージ20はベースプレー)22 (およびベースプレー
ト22が非余屈製である場合、導電性最−1−居23)
、MLC’l’=組立体部材24および金属製(また
は金属メノキ)リング26からなる。これらの構成部品
はlrf記の第1図〜第4図に記載した対応部品と同様
な組成とデザインを有する。光波用途へ適応するために
、リング26はファイバフィードスルー30を含むよう
に形成されている。このファイバフィードスルー30は
リング26の壁32を貫通して配置されるように図示さ
れている。ファイパフナートスルー30は、光ファイバ
(開示されていない)がパッケージ20内に走入し、そ
して、パブう−ジ20内に配(笛されたオプトエレクト
ロニクス素子(図示されていない)に接続するために使
用される。8゛うまでもなく、このようなフィードスル
ー30はパッケージ20の側壁34中に形成することも
できる。パッケージ20はフィードスルー30とMLC
部材24の間にキャビティー36を更に含むので、別の
光fM送体(図示されていない)の挿入および接続がで
きる。特に、送信機パフウージの場合、光゛11組X′
1体は適:′5なレンズ系および測定系と共に実装レー
ザダイオードまたは発光ダイオード(LE I) )と
、これに接続されたファイバを含むことができる。次い
で、ワイヤボンディングによりレーザまたはLEDをM
LC部材24 kに形成された様々なドライバおよび測
定回路に接続する。光波受(ニパブケージはレーザまた
はLEDの代わりに、受光素子(例えば、ホトダイオー
ド)を使用できる。別法として、MLC部材24は先生
組立体をその中に直接実装できるような大きさにするこ
ともできる。
びMLC24よりも狭い幅WRと短い長さLRの両方を
有するように形成されている。この特定の実施例は、ボ
ンドパッド箇所がパブケージのイテ後に形成される場合
に利用される。パッケージ10の場合と同様に、リング
26をMLC24にろう付けすることにより気密f1:
、をもたらすことができる。
り付けた状態を第5図の6−6線に沿って、:を細に示
す断面図である。この特定の実施例では、フィードスル
ー30はリング26の壁32にろう付けされ′ζいる。
ことが好ましい。コバール(登録商標)からフィードス
ルー30を形成する代わりに、非常に広い温度範囲にわ
たって優れた気密PLを形成するために、ハンダ材料の
熱膨張率に極めて近い熱膨張率を有する材料でフィード
スルー30を形成することが奸ましい場合もあることが
発見された。殆どの用途では、使用されるハンダはスズ
63wt%と鉛37wt%からなる。
性をイ4′するので、中し分のない気密シールを形成す
ることが発見された。
る3屑セラミ、ンク部材を使用する本発明のバ、ケ−ジ
は各種の形状に成形することができる。第7図および第
8図に一例として用環状のパッケージ40を示r0第7
図はバソう−ジ40の側面図である。図7%されている
ように、パフケージ40はベースプレー1−42(およ
び、ベースプレートが非金属製である場合、導電外最上
部Ji!143) 、MLC部材44および金属5!(
または金属メツキ)リング46からなる。この特定の形
状において、リング46は、MLC部材の周辺全体が露
出されたままになるような大きさに成形されている。す
なわち、このような形状の場合、リング46はベースプ
レート42と直接接触していない。しかし、EMI保護
を発神するために、リング46およびプレート42は電
気的に接続されていなければならない。この電気的接続
は、MLC部材44の上からドまで貫通する多数の管路
48を包含することにより行われる(この技術は当分野
ではしばしば、′フェンシングとよばれている)。
リード50をMLC部材44の適′5な内層に接続する
。パッケージ20の場合と同様に、■環状パッケージ4
0も、光ファイバ揮入用の壁11通フィードスルーを含
むことができる。第8[M+はパッケージ40の+、l
tu図である。国軍されているように、リング46は、
F部のベースプレーI・42およびMLC部材44から
isxだけ内側に引っ込むように設計されている。(こ
の図では、ベースプレート42は4二部のセラミック層
により隠蔽されている。)リードをボンドパッド箇所4
5に接続させるために、MLC44の最」二層44丁は
、セラミック内層441の外周縁から引っ込められるよ
うに図示されている。
ケージよりも優れたイ、:頼性を6し、更に、公知のセ
ラミックパラゲージを凌駕する優れたEMIシールドf
’lをもたらす、新たなバ・ソケージ配列が提供される
。
等距離図法で描かれた斜視図である。
である。
面図である。
明の別のパッケージ配列の斜視図である。
ジの他の例の側面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)パッケージ内部に配設された少なくとも1個の構
成部品を接続し、また、前記少なくとも1個の内部構成
部品と少なくとも1個の外部構成部品とを接続するため
のパッケージ(例えば、10)であり、内部構成部品と
外部構成部品とを接続するのに複数本のリード(例えば
、18)が使用され、前記パッケージは、 少なくとも導電性の上面(例えば、13)を有するベー
スプレート(例えば、12); 前記ベースプレート上に配設され、前記少なくとも1個
の内部構成部品を配置するためのスペースを有する多層
セラミック(MLC)部材(例えば、14)、前記ML
C部材は、該部材の周縁に沿って配置された複数個のボ
ンドパッド箇所と前記内部構成部品の接続を行うための
メタライズド部分(例えば、15)を有し、前記複数個
のボンドパッド箇所は前記内部構成部品と外部構成部品
の接続を行うために使用され; リングの周縁が前記パッケージの内側部分を画成するよ
うに前記MLC部材および前記ベースプレート上に配設
された、少なくとも導電性外部被覆を有するリング側壁
(例えば、16)、前記リングは、内側の構成部品含有
箇所を全く露出することなく、前記MLC部材の少なく
ともボンドパッド箇所含有部分を露出するように成形さ
れていることを特徴とするパッケージ。 (2)ベースプレートは金属からなる請求項1のパッケ
ージ。 (3)金属製ベースプレートは銅−タングステン合金か
らなる請求項2のパッケージ。 (4)リングは金属からなる請求項1のパッケージ。 (5)金属製リング側壁はコバルト、ニッケルおよび鉄
の組み合わせからなる請求項4のパッケージ。 (6)パッケージは光ファイバの接続が必要な光波シス
テムで使用され、前記パッケージはリングの側壁部分に
形成されたファイバフィードスルー部分を更に含む請求
項1のパッケージ。 (7)ファイバフィードスルーは銅からなる請求項6の
パッケージ。 (8)パッケージはリングに取付られたカバープレート
を更に含む請求項1のパッケージ。 (3)カバープレートはリングと同じ材料からなる請求
項8のパッケージ。 (10)ベースプレート、MLC部材、リングおよびカ
バープレートを一緒に超音波溶着またはハンダ付けする
ことにより気密性が得られる請求項8のパッケージ。 (11)パッケージは露出されたボンドパッド箇所に接
続された複数本のリードを更に有する請求項1のパッケ
ージ。 (12)パッケージ内部に配設された複数個の内部構成
部品を接続し、また、前記内部構成部品と複数個の外部
構成部品とを接続するためのハイブリッドパッケージ(
例えば、10)であり、内部構成部品と外部構成部品と
を接続するのに複数本のリード(例えば、18)が使用
され、前記パッケージは、 金属製ベースプレート(例えば、12); 前記ベースプレート上に配設され、前記複数個の内部構
成部品を配置するためのスペースを有する多層セラミッ
ク(MLC)部材(例えば、14)、前記MLC部材は
、該部材の周縁に沿って配置された複数個のボンドパッ
ド箇所と前記内部構成部品の接続を行うためのメタライ
ズド部分(例えば、15)を有し、前記複数個のボンド
パッド箇所は、前記内部構成部品と外部構成部品の接続
を行うために使用され; 金属製リングの周縁が前記ハイブリッドパッケージの内
側部分を画成するように前記MLC部材および前記ベー
スプレート上に配設された、金属製リング側壁(例えば
、16)、前記金属製リングは、内側の構成部品含有箇
所を全く露出することなく、前記MLC部材の少なくと
もボンドパッド箇所含有部分を露出するように成形され
ており、前記金属製リングの上面に取付られた金属製カ
バープレート(例えば、19);および、 露出ボンドパッド箇所に取付られた複数本のリード; からなることを特徴とするハイブリッドパッケージ。
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