JPH05152455A

JPH05152455A - 高周波素子用パツケージ

Info

Publication number: JPH05152455A
Application number: JP33985591A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Miyamoto; 隆春宮本; Fumio Miyagawa; 文雄宮川; Yoji Ohashi; 洋二大橋; Tamio Saito; 民雄齊藤
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】パッケージのメタルウォールを貫通してメタ
ルウォール内外に連なる信号線路であって、５０〜６０
ＧＨｚ等の超高速信号を伝送損失少なく効率良く伝える
ことのできる信号線路を備えた高周波素子用パッケージ
を得る。【構成】高周波素子搭載用のメタルベース１０上面
に、セラミック枠体２０を介して、キャップ封着用のメ
タルフレーム３０を気密に接合する。メタルフレーム３
０下端縁には切欠き３２を設ける。セラミック枠体２０
上面には、切欠き３２を貫通してメタルフレーム３０内
外に延出するセラミック枠体２０上面に連なる信号線路
４０を備える。信号線路４０周囲の切欠き３２には、誘
電体５０を充填して、その誘電体５０で切欠き３２を気
密に封ずる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超高速信号で動作させ
る半導体チップ等の高周波素子を収容する、高周波素子
用パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記パッケージは、一般に、その周壁を
シールド効果のあるメタルウォールで形成している。そ
して、パッケージ内外を電磁気的にシールドしたり、パ
ッケージサイズの設計調整により寄生共振を防止したり
して、高周波素子が誤動作するのを防いでいる。

【０００３】この周壁をメタルウォールで形成したパッ
ケージにおいて、メタルウォールを貫通してメタルウォ
ール内外に連なる信号線路を備える場合には、一般に、
信号線路を備えたセラミック端子をメタルウォールに透
設した切欠き又は透孔に気密に嵌着している。

【０００４】セラミック端子は、その主要構成部が、断
面逆Ｔ字状をしたセラミック体と、そのセラミック体内
外の階段面にセラミック体内部を貫通して連続して備え
た厚膜のメタライズ等の信号線路とからなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時は、情
報処理装置の高速化、高周波化が進み、高周波素子を５
０〜６０ＧＨｚもの超高速信号で動作させるようになり
つつある。

【０００６】しかしながら、上記のような、セラミック
端子の厚膜のメタライズ等からなる信号線路に、５０〜
６０ＧＨｚもの超高速信号を伝えた場合には、その信号
線路を超高速信号を伝送損失少なく効率良く伝えること
ができなかった。

【０００７】これは、セラミック端子の信号線路表面が
平滑に形成されておらずにその表面に凹凸があったり、
信号線路の幅が設計通りの均一な所定幅に形成されてお
らずに不均一に形成されていたり、信号線路の導体抵抗
値が大きかったりしたためである。

【０００８】即ち、セラミック端子の信号線路が、上記
のように、その表面に凹凸があったり、その幅が設計通
りに均一に形成されずに不均一に形成されていたりする
と、それらの信号線路表面の凹凸のある箇所や、信号線
路の幅が不均一に形成されている箇所で、信号線路を伝
わる超高速信号の反射損失が大きくなってしまうからで
ある。また、セラミック端子の信号線路の導体抵抗値が
高いと、信号線路を伝わる超高速信号の導体損失が大き
くなってしまうからである。

【０００９】ここで、セラミック端子の信号線路の幅
が、設計通りに均一とならずに、不均一となってしまう
のは、厚膜のメタライズ等からなる信号線路をセラミッ
ク体と共に一体焼成してセラミック端子を形成した際
に、信号線路とセラミック体との熱収縮率の差により信
号線路の各所に大小の歪みが生じたり、信号線路焼成用
のメタライズ等のパターニングをプリント法で行ったり
するからである。

【００１０】また、セラミック端子の信号線路表面に凹
凸があるのは、セラミック端子の厚膜からなる信号線路
は、粒子の粗いメタライズ等から形成されていて、信号
線路表面にメタライズ等の粒子からなる凹凸が生じてし
まったり、グリーンシート多層法により形成するセラミ
ック体の表面ラップ等を行うことができずに、信号線路
がセラミック体の焼き上がり表面粗度に馴染んでしまっ
たりするからである。

【００１１】また、セラミック端子の信号線路の導体抵
抗値が高いのは、セラミック端子の信号線路を、導体抵
抗率の高い厚膜のタングステン、モリブデン等のメタラ
イズ等で形成しているからである。

【００１２】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、パッケージのメタルウォールを貫通してメタ
ルウォール内外に連続して連なる信号線路であって、５
０〜６０ＧＨｚ等の超高速信号を伝送損失少なく効率良
く伝えることのできる信号線路を備えた高周波素子用パ
ッケージ（以下、パッケージという）を提供することを
目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のパッケージは、高周波素子を搭載す
るメタルベースと、そのメタルベース上面に気密に接合
したセラミック枠体であって、前記メタルベースの高周
波素子搭載箇所周囲を囲むセラミック枠体と、そのセラ
ミック枠体上面に気密に接合したキャップ封着用のメタ
ルフレームと、そのメタルフレーム下端縁に透設した切
欠きと、その切欠き内側に露出した前記セラミック枠体
上面とそれに連なる前記メタルフレーム内外に延出した
セラミック枠体上面とに切欠きを貫通して連続して備え
た低抵抗率の薄膜からなる信号線路と、その信号線路周
囲の前記切欠きに充填してその切欠きを気密に封じた低
融点ガラス等の誘電体とからなることを特徴としてい
る。

【００１４】本発明の第２のパッケージは、高周波素子
を搭載するメタルベースと、そのメタルベース上面に気
密に接合したキャップ封着用のメタルフレームであっ
て、前記メタルベースの高周波素子搭載箇所周囲を囲む
メタルフレームと、そのメタルフレーム下端縁に透設し
た切欠きと、その切欠き内側に露出した前記メタルベー
ス上面とそれに連なる前記メタルフレーム内外に延出し
たメタルベース上面とに切欠きを貫通して連続して気密
に接合したセラミック体と、そのセラミック体上面に備
えた信号線路であって、前記切欠きを貫通して前記メタ
ルフレーム内外のセラミック体上面に連なる低抵抗率の
薄膜からなる信号線路と、前記セラミック体周囲の切欠
きに充填してその切欠きを気密に封じた低融点ガラス等
の誘電体とからなることを特徴としている。

【００１５】

【作用】上記構成の第１、第２のパッケージにおいて
は、信号線路を低抵抗率のＣｕ、Ａｕ等の薄膜で形成し
ている。

【００１６】従って、その低抵抗率の薄膜からなる信号
線路の導体抵抗値を、高抵抗率のタングステン、モリブ
デン等の厚膜からなる信号線路に比べて、大幅に低める
ことができる。

【００１７】また、薄膜は、微細な金属粒子を蒸着法等
により寄せ集めて形成したもので、その表面に大きな凹
凸が生ずることがない。

【００１８】従って、薄膜からなる信号線路表面を、凹
凸を生じさせずに、平滑に形成できる。

【００１９】また、薄膜からなる信号線路は、焼成済の
セラミック枠体又はセラミック体上面にＣｕ、Ａｕ等の
薄膜を蒸着法等により広く層状に備えて、その薄膜をエ
ッチング処理して形成している。

【００２０】従って、薄膜をエッチング処理する際のマ
スキングを正確に行うことにより、セラミック枠体又は
セラミック体の焼成時の熱収縮に影響されずに、セラミ
ック枠体又はセラミック体上面に、設計通りの歪みのな
い均一な所定幅の信号線路を形成できる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。図１と図２は本発明の第１のパッケージの好適な実
施例を示し、図１はその斜視図、図２はその正面断面図
を示している。以下、この図中のパッケージを説明す
る。

【００２２】図において、１０は、高周波素子７０を搭
載する板状をしたメタルベースである。

【００２３】メタルベース１０は、ＧａＡｓ等からなる
高周波素子７０の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する
高熱伝導率のＣｕ−Ｗ合金等で形成している。

【００２４】メルタベース１０上面の高周波素子搭載箇
所１２周囲には、幅広い方形枠体状をしたセラミック枠
体２０を、気密に接合している。具体的には、セラミッ
ク枠体２０下面に備えた銀ろうに濡れやすいニッケルめ
っきを施した厚膜のメタライズ等からなる接合層２２、
又は銀ろうに濡れやすいＣｕ、Ａｕ等の薄膜からなる接
合層２２を介して、セラミック枠体２０下面を銀ろうに
濡れやすいニッケルめっきを施したメタルベース１０上
面に銀ろうを用いて気密にろう接している。

【００２５】セラミック枠体２０は、Ａｌ₂Ｏ₃を約９
９．５％含む高純度のアルミナセラミック等から形成し
ていて、その周囲表面を緻密に形成している。それと共
に、セラミック枠体２０上面をラッピングして、そのセ
ラミック枠体２０上面を平滑化している。そして、セラ
ミック枠体２０上面に備える後述の薄膜からなる信号線
路表面を、セラミック枠体２０上面の凹凸に邪魔されず
に、平滑に形成できるようにしている。

【００２６】セラミック枠体２０内側には、メルタベー
ス１０上面を露出させていて、そのメタルベース１０上
面に高周波素子７０を搭載できるようにしている。それ
と共に、そのメタルベース１０上面に搭載した高周波素
子７０周囲をセラミック枠体２０で隙間なく連続して気
密に囲むことができるようにしている。

【００２７】セラミック枠体２０上面には、方形枠体状
をしたキャップ６０封着用のメタルフレーム３０を気密
に接合している。具体的には、セラミック枠体２０上面
に備えた方形枠体状をしたＣｕ、Ａｕ等の薄膜からなる
シール層２４、又はニッケルめっきを施した厚膜のメタ
ライズ等からなるシール層２４を介して、メタルフレー
ム３０下面をセラミック枠体２０上面に銀ろうを用いて
気密にろう接している。メタルフレーム３０は、後述の
誘電体に近い熱膨張率を有する銀ろうに濡れやすいコバ
ール（鉄−ニッケル−コバルト合金）で形成している。

【００２８】メタルフレーム３０の左右側面の内外に
は、セラミック枠体２０の内外端部をそれぞれ延出して
いる。

【００２９】メタルフレーム３０の左右下端縁には、半
円状をした切欠き３２をそれぞれ透設している。

【００３０】切欠き３２内側に露出したセラミック枠体
２０上面とそれに連なるメタルフレーム３０内外に延出
したセラミック枠体２０上面とには、低抵抗率のＣｕ、
Ａｕ等の薄膜からなる細帯状の信号線路４０であって、
その幅を設計通りに歪みなく均一な所定幅に形成した信
号線路４０を、切欠き３２を貫通して、連続して備えて
いる。

【００３１】このＣｕ、Ａｕ等の薄膜からなる信号線路
４０は、焼成済のセラミック枠体２０上面に蒸着法等に
より広く層状に備えたＣｕ、Ａｕ等の薄膜を、エッチン
グ処理して形成している。

【００３２】信号線路４０周囲の切欠き３２には、誘電
体５０を隙間なく充填して、その信号線路４０周囲の切
欠き３２を誘電体５０で気密に封じている。具体的に
は、メタルベース１０上面にセラミック枠体２０をろう
接している銀ろうや、セラミック枠体２０上面にメタル
フレーム３０をろう接している銀ろうより融点の低い、
低融点ガラス、又は高気密性の樹脂等からなる誘電体５
０を用いて、信号線路４０周囲の切欠き３２を気密に封
じている。その際には、メタルフレーム３０に予めニッ
ケルめっきを施して、低融点ガラス等の誘電体５０をメ
タルフレームの切欠き３２内周面に確実に気密に接合で
きるようにしている。このメタルフレーム３０にニッケ
ルめっきを施す時期は、メタルフレーム３０をセラミッ
ク枠体２０上面にろう接した後に行うようにしている。
そして、メタルフレーム３０をセラミック枠体２０上面
にろう接している銀ろうにも、防錆用、表装用のニッケ
ルめっきを施すことができるようにしている。

【００３３】図１と図２に示した第１のパッケージは、
以上のように構成している。

【００３４】図３と図４は本発明の第２のパッケージの
好適な実施例を示し、図３はその斜視図、図４はその正
面断面図を示している。以下、この図中のパッケージを
説明する。

【００３５】図のパッケージでは、メタルベース１０上
面の高周波素子搭載箇所１２周囲に、方形枠体状をした
キャップ６０封着用のメタルフレーム３０を気密に接合
している。具体的には、Ｃｕ−Ｗ合金からなるメタルベ
ース１０にニッケルめっきを施して、そのニッケルめっ
きを施したメタルベース１０上面に、前述のコバールか
らなるメタルフレーム３０下端面を銀ろうを用いて気密
にろう接している。

【００３６】メタルフレーム３０内側には、メタルベー
ス１０上面を露出させていて、そのメタルベース１０上
面に高周波素子７０を搭載できるようにしている。そし
て、メタルベース１０上面に搭載した高周波素子７０周
囲をメタルフレーム３０で隙間なく連続して気密に囲む
ことができるようにしている。

【００３７】メタルフレーム３０の左右側面の外方に
は、メタルベース１０の左右端部をそれぞれ延出してい
る。

【００３８】メタルフレーム３０の左右下端縁には、半
円状をした切欠き３２をそれぞれ透設している。

【００３９】切欠き３２内側に露出したメタルベース１
０上面とそれに連なるメタルフレーム３０内外に延出し
たメタルベース１０上面には、帯板状をしたセラミック
体２００を、切欠き３２を貫通して、連続して気密に接
合している。具体的には、セラミック体２００下面に備
えたニッケルめっきを施した厚膜のメタライズ等からな
る接合層２２０、又はＣｕ、Ａｕ等の薄膜からなる接合
層２２０を介して、セラミック体２００下面をニッケル
めっきを施したメタルベース１０上面に銀ろうを用いて
気密にろう接している。

【００４０】セラミック体２００は、Ａｌ₂Ｏ₃を約９
９．５％含む高純度のアルミナセラミック等から形成し
ていて、その周囲表面を緻密に形成している。それと共
に、セラミック体２００上面をラッピングして、そのセ
ラミック体２００上面を平滑化している。そして、セラ
ミック枠体２００上面に備える後述の薄膜からなる信号
線路表面を、セラミック枠体２００上面の凹凸に邪魔さ
れずに、平滑に形成できるようにしている。

【００４１】平滑化したセラミック体２００上面の中央
縦方向には、低抵抗率のＣｕ、Ａｕ等の薄膜からなる細
帯状の信号線路４０であって、その幅を設計通りに歪ま
せずに均一な所定幅に形成した信号線路４０を備えてい
る。そして、信号線路４０を切欠き３２を貫通してメタ
ルフレーム３０内外のセラミック体２００上面に連続し
て備えている。

【００４２】信号線路４０は、セラミック体２００上面
に蒸着法等によりＣｕ、Ａｕ等の薄膜を広く層状に備え
て、その薄膜をエッチング処理して形成している。

【００４３】信号線路４０を備えたセラミック体２００
周囲の切欠き３２には、誘電体５０を充填して、その誘
電体５０で信号線路４０を備えたセラミック体２００周
囲の切欠き３２を気密に封じている。具体的には、メタ
ルベース１０上面にメタルフレーム３０をろう接してい
る銀ろうより融点の低い、低融点ガラス、又は高気密性
の樹脂等からなる誘電体５０を用いて、信号線路４０を
備えたセラミック体２００周囲の切欠き３２を気密に封
じている。その際には、メタルフレーム３０に予めニッ
ケルめっきを施して、メタルフレームの切欠き３２内周
面に低融点ガラス等の誘電体５０を確実に気密に接合で
きるようにしている。このニッケルめっきをメタルフレ
ーム３０に施す時期は、メタルフレーム３０をメタルベ
ース１０上面にろう接した後に行うようにして、メタル
フレーム３０をメタルベース１０上面にろう接している
銀ろうにも防錆用、表装用のニッケルめっきを施すこと
ができるようにしている。

【００４４】図３と図４に示した第２のパッケージは、
以上のように構成している。

【００４５】参考までに、上述第１、第２のパッケージ
のＣｕ、Ａｕ等の薄膜からなる信号線路と、従来のパッ
ケージのメタライズ等の厚膜からなる信号線路との表面
粗さ、それらの信号線路の幅精度、それらの信号線路を
備えたラッピングを施したセラミック上面（セラミック
枠体上面又はセラミック体上面）とラッピングを施さな
いセラミック上面（セラミック端子のセラミック体の階
段面）の表面粗さを示すと、それぞれ次の表１のように
なる。表１において、セラミック上面、即ちセラミック
枠体上面又はセラミック体上面とセラミック端子のセラ
ミック体の階段面の表面粗さや、信号線路の表面粗さ
は、それぞれＲａ（中心線平均粗さ）の値を示してい
る。また、信号線路の幅精度は、メタルフレーム内外の
セラミック枠体上面又はセラミック体上面とセラミック
端子のセラミック体の階段面に備えた信号線路部分の幅
精度をそれぞれ示している。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１によれば、第１、第２のパッケージの
信号線路の幅精度やその表面粗さ、及び信号線路を備え
たセラミック枠体上面又はセラミック体上面の表面粗さ
が、従来のパッケージの信号線路の幅精度やその表面粗
さ、及び信号線路を備えたセラミック端子のセラミック
体の階段面の表面粗さに比べて、それぞれほぼ１桁づつ
向上していることが判る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１、第
２のパッケージによれば、メタルフレームを貫通してメ
タルフレーム内外に連続して備える信号線路を、低抵抗
率のＣｕ、Ａｕ等の薄膜で形成して、その導体抵抗値を
大幅に低めることができる。

【００４９】また、信号線路を微細な金属粒子を寄せ集
めてなる薄膜で形成して、信号線路表面に超高速信号の
反射損失を増大させる凹凸を形成せずに、信号線路表面
を平滑に形成できる。それと共に、セラミック枠体上面
又はセラミック体上面をラッビングして平滑化し、セラ
ミック枠体上面又はセラミック体上面に備える信号線路
表面を平滑に形成できる。

【００５０】また、焼成済のセラミック枠体又はセラミ
ック体上面に薄膜を蒸着法等により広く層状に備えて、
その薄膜をエッチング処理し、セラミック枠体又はセラ
ミック体の焼成時の熱収縮に影響されずに、セラミック
枠体又はセラミック体上面に設計通りの歪みのない均一
な所定幅の信号線路を正確に形成できる。

【００５１】その結果、本発明の第１、第２のパッケー
ジによれば、５０〜６０ＧＨｚ等の超高速信号を伝送損
失少なく効率良く伝えることの可能な信号線路を、メタ
ルフレームを貫通してメタルフレーム内外に連続して備
えたパッケージを容易かつ的確に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１のパッケージの斜視図である。

【図２】本発明の第１のパッケージの正面断面図であ
る。

【図３】本発明の第２のパッケージの斜視図である。

【図４】本発明の第２のパッケージの正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１０メタルベース２０セラミック枠体３０メタルフレーム３２切欠き４０信号線路５０誘電体６０キャップ７０高周波素子２００セラミック体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大橋洋二神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者齊藤民雄神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波素子を搭載するメタルベースと、
そのメタルベース上面に気密に接合したセラミック枠体
であって、前記メタルベースの高周波素子搭載箇所周囲
を囲むセラミック枠体と、そのセラミック枠体上面に気
密に接合したキャップ封着用のメタルフレームと、その
メタルフレーム下端縁に透設した切欠きと、その切欠き
内側に露出した前記セラミック枠体上面とそれに連なる
前記メタルフレーム内外に延出したセラミック枠体上面
とに切欠きを貫通して連続して備えた低抵抗率の薄膜か
らなる信号線路と、その信号線路周囲の前記切欠きに充
填してその切欠きを気密に封じた誘電体とからなる高周
波素子用パッケージ。
【請求項２】高周波素子を搭載するメタルベースと、
そのメタルベース上面に気密に接合したキャップ封着用
のメタルフレームであって、前記メタルベースの高周波
素子搭載箇所周囲を囲むメタルフレームと、そのメタル
フレーム下端縁に透設した切欠きと、その切欠き内側に
露出した前記メタルベース上面とそれに連なる前記メタ
ルフレーム内外に延出したメタルベース上面とに切欠き
を貫通して連続して気密に接合したセラミック体と、そ
のセラミック体上面に備えた信号線路であって、前記切
欠きを貫通して前記メタルフレーム内外のセラミック体
上面に連なる低抵抗率の薄膜からなる信号線路と、前記
信号線路を備えたセラミック体周囲の切欠きに充填して
その切欠きを気密に封じた誘電体とからなる高周波素子
用パッケージ。
【請求項３】誘電体に低融点ガラスを用いた請求項１
又は２記載の高周波素子用パッケージ。