JPH10321759A - 電子部品用パッケージ本体及び電子部品用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱部材のロー付けにおける封止性能の低下
や放熱部材の大型化を招くことなく、パッケージの下面
の全体に高度の平面性を保持する。 【解決手段】 貫通孔４の内周面のうち、本体１の下面
５を形成する三層分のセラミック層２１〜２３部位を、
その貫通孔４の内周に沿って内向きに突出させて内周突
出部６を形成する。この内周突出部６の上面７側を金属
化して放熱部材３１のロー付け面７ａとする。放熱部材
３１として、この貫通孔４内に配置されてロー付け面７
ａにロー付けされた際、下面が本体１の下面５と一平面
をなすように形成されたものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路チップ等
の電子部品の封止に用いられる電子部品用パッケージ本
体及び電子部品用パッケージに関する。詳しくは、放熱
部材（ヒートシンク）がロー付けにより固着されるセラ
ミック積層タイプのパッケージ本体（以下、パッケージ
本体若しくは単に本体ともいう）及びその放熱部材がロ
ー付けにより固着されてなる電子部品用パッケージ（以
下、単にパッケージともいう）に関する。

【０００２】

【従来の技術】放熱部材を備えたセラミック積層タイプ
のパッケージのうち、集積回路チップ等の電子部品（以
下、単に集積回路チップともいう）が、放熱部材に固着
（接合）されるヒートスラグ型といわれるものには図７
に示したものがある。このパッケージ１００は、パッケ
ージ本体１０１のボンディングパッドの形成面１０２よ
り内周側が、例えば平面視（上面からみて）、略正方形
でもって上下（上面から下面）に貫通（開口）する貫通
孔１０４を備えている。そして、その貫通孔１０４に本
体１０１の下面１０５側から縦断面凸形をなすとともに
表面にＮｉ（ニッケル）鍍金が施された銅タングステン
（溶浸材）等からなる放熱部材２０１がその上部２０２
を隙間嵌め状態で挿入され、下段部２０３の上面（肩
面）２０４を本体１０１の下面（裏面）１０５にロー付
けされることで構成されている。

【０００３】このように構成されたパッケージ１００
は、放熱部材２０１の上部２０２の上面２０２ａが、ダ
イアタッチ面（集積回路チップが固着される部位）をな
し、搭載される集積回路チップ（図示せず）と本体１０
１の各ボンディングパッド（図示せず）の高さを揃える
ようにされている。このような同図に示されるパッケー
ジ１００は、本体１０１の下面１０５に対して放熱部材
２０１の下面２０３ａが突出状をなしており、したがっ
て、パッケージ１００としての下面全体が一平面（平
坦）に形成されていない。ところが、この種のパッケー
ジにおいても、パッケージの下面全体を平面にし、これ
を実装する配線基板にその下面全体を当接させて搭載し
たいといった要請がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような要請に対
し、前記従来のパッケージ１００の構造においてその下
面全体が一平面となるように形成しようとすると、同図
中２点鎖線で示したように、放熱部材２０１の下段部２
０３を本体１０１の下面１０５と同じ大きさとする必要
があり、放熱部材自体が著しく大きくなってしまう。し
かし、銅タングステン等からなるこの種の放熱部材２０
１は、その素材が著しく高価である。したがって、この
ようにしてパッケージの下面全体の平面性（コーポラナ
リティ）を確保することとすれば、その製造コストの著
しい上昇を招いてしまう。その上、このように放熱部材
を大きくすれば、パッケージ（装置）の大型化さらには
重量増加を招いてしまうことにもなる。

【０００５】こうした問題を解消する手段として、本願
発明者においては図８に示したパッケージ１１０のよう
に、放熱部材２１０を本体１１１の貫通孔１１４を閉塞
する形でその貫通孔１１４内に配置してロー付けにより
固着した構造とする技術を提案することができる。すな
わち、パッケージ本体１１１の貫通孔１１４には、その
内周面のうち、その本体１１１の上面寄り部位を形成す
るセラミック層１３０の部位を、その貫通孔１１４の内
周に沿って内向きに突出させてなる内周突出部１３６を
形成し、この内周突出部１３６の下面１３７と本体１１
１の下面１１５との間に断面Ｌ形の凹部を設け、該内周
突出部１３６の下面１３７側を放熱部材２１０のロー付
用のロー付け面とする。そして、Ｎｉ鍍金を施した放熱
部材２１０は、その外周面のうち、その下面寄り部位
に、その外周に沿って外向きに突出させてなる外周突出
部２３５を形成し、この外周突出部２３５の上面２３６
側をロー付け面とする。こうして、この放熱部材２１０
のロー付け面を前記貫通孔１１４におけるロー付け用の
ロー付け面１３７にロー付けし、放熱部材２１０の下面
２３３が本体１１１の下面１１５と一平面をなすように
形成するというものである。

【０００６】このようにすれば、図７のものに比べて放
熱部材２１０の大型化を招くことなく、パッケージ１１
０の下面の平面性が確保される。ところが、このような
パッケージ１１０を構成するパッケージ本体１１１は、
その内周突出部１３６が図８に示されるように同図断面
において片持ち梁状に張り出すオーバーハング状態にあ
るため、その焼成時に次のような問題が発生する危険が
ある。すなわち、セラミックグリーンシートが積層、熱
圧着された生のセラミック積層体を焼成する際には、本
体の上面を保護するためにこれをその下面を耐熱板上に
置いて焼成している。このため前記提案の構造のもので
は、この焼成工程において、そのオーバーハング状態に
ある外周突出部１３６が自重により垂れ下がって変形し
てしまい、放熱部材２１０のロー付け面をなすその下面
１３７の平面性を損ねる。そして、このような平面性の
低下は、放熱部材２１０をロー付けした際においてはパ
ッケージとしての封止性能を低下させる原因ともなり、
装置としての信頼性を低下させるおそれがある。

【０００７】なお、前記提案技術において、外周突出部
１３６の突出量を微小にすることで、そのような垂れ下
がりを防止することも考えられるが、この突出量が小さ
くなるほどロー付け面の幅が減少し、逆に封止性能を損
なう危険が高くなる。因みに、このような部位のロー付
けにおいて十分な封止性能を確保するためには、一般に
ロー付けの幅は最低１ｍｍ必要とされている。

【０００８】本発明は、こうした点に鑑みて案出したも
のであって、その目的とするところは、放熱部材付きの
電子部品用パッケージでありながら、放熱部材のロー付
けに伴うこうした封止性能の低下を招くことなく、しか
も放熱部材の大型化によるコストアップや装置全体の大
型化を招くことなく、下面の全体の高度の平面性が保持
された電子部品用パッケージを得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、上下に貫通する貫通孔を備え、該貫通孔
を閉塞する形で放熱部材がロー付けにより固着されるセ
ラミック積層タイプの電子部品用パッケージ本体におい
て、前記貫通孔には、その内周面のうち、電子部品用パ
ッケージ本体の下面を形成する１セラミック層から連続
する複数のセラミック層の部位をその貫通孔の内周に沿
って内向きに突出させてなる内周突出部を形成し、該内
周突出部の上面側を前記放熱部材のロー付け用のロー付
け面としたことにある。

【００１０】前記手段においては、放熱部材のロー付用
の内周突出部は、本体の下面を下にして平面上に置いた
際にオーバーハング状態とならない。したがって、所定
のセラミックグリーンシートが積層されてなる生（焼成
前）のパッケージ本体を、焼成炉内の平坦な載置面にそ
の下面を下にして置き、その状態の下で焼成する際にお
いても、その焼成過程で内周突出部が垂れ下がり変形を
起こさない。したがって、その内周突出部の上面がなす
ロー付け面には高度の平面性が保持される。かくして、
この本体においては、放熱部材がその貫通孔における内
周突出部の上面のなすロー付け面にロー付けされた際、
下面を本体の下面と面一とするように形成されたもので
あれば、封止性能の低下を招くことなく下面が一平面に
あるパッケージとなすことができる。

【００１１】なお、内周突出部の上面側をロー付け面と
するためには、例えば焼成前、その上面側にＷ（タング
ステン）やＭｏ（モリブデン）などの高融点金属ペース
トを所定の幅で印刷、塗布しておき、同時焼成すること
でメタライズ層（金属層）を形成し、このメタライズの
上にＮｉ鍍金などをかければよい。また、前記手段にお
ける本体では、内周突出部をなすセラミック層を、本体
の下面を形成する１セラミック層から連続する複数（セ
ラミック層）としたが、この数は、パッケージ本体に応
じて適宜に設計すればよい。

【００１２】もっとも、内周突出部をなすセラミック層
は、パッケージ本体によっては、その本体の下面を形成
する１セラミック層から連続する複数とすることに代え
て、本体の下面を形成する１セラミック層のみで形成し
てもよい。すなわち、前記貫通孔に、その内周面のう
ち、電子部品用パッケージ本体の下面を形成する１セラ
ミック層の部位をその貫通孔の内周に沿って内向きに突
出させてなる内周突出部を形成し、該内周突出部の上面
側を前記放熱部材のロー付け用のロー付け面としてもよ
い。さらに、上記各手段においては、前記ロー付け面
を、前記貫通孔の内周に沿って略一定の幅に形成するの
が好ましい。なお、この大きさは、１ｍｍ以上とするの
が適切であるが、大きくすればその分パッケージ本体の
外周に露出する放熱部材のサイズが小さくなり、放熱効
果が悪くなる。

【００１３】そして、このようなパッケージ本体に放熱
部材がロー付けされてなる本発明に係る電子部品用パッ
ケージとしては次のものがある。すなわち、上記いずれ
かの手段における電子部品用パッケージ本体と、前記貫
通孔内に配置されて前記ロー付け面にロー付けにより固
着されてなる放熱部材とを含んでなる電子部品用パッケ
ージであって、該放熱部材は、その外周面のうち、該放
熱部材の下面より一定高さ上方に、その外周に沿って外
向きに突出させてなる外周突出部を備えており、該外周
突出部の下面側をロー付け面として前記貫通孔における
内周突出部の前記ロー付け面にロー付けされ、しかも、
該放熱部材の下面が前記電子部品用パッケージ本体の下
面と略一平面をなすように形成されていることを特徴と
するものである。

【００１４】このようなパッケージにおいては、放熱部
材のロー付けに伴う封止性能の低下もないし、放熱部材
の大型化によるコストアップや装置全体の大型化を招く
こともない。そして下面の全体に平面性が保持された電
子部品用パッケージを得ることができる。なお、この平
面性は、本体及び放熱部材について、本体の内周突出部
の厚さ、すなわち本体の下面から内周突出部の上面（ロ
ー付け面）までの高さと、放熱部材の下面から外周突出
部の下面までの高さを同一とし、両者をロー付けするこ
とで達成される。そして、このようなパッケージによれ
ば、要求されるパッケージ全体の下面の平面性に応じ、
ロー付け後においてその面を適宜研磨（研削）すること
で、所望とする高度の平面性が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例を図１〜５
を参照しながら詳細に説明する。図中１は、電子部品用
パッケージを形成するセラミック積層タイプのパッケー
ジ本体１であり、次のように構成されている。すなわ
ち、このパッケージ本体１は、複数の所定のグリーンシ
ートを積層、熱圧着して焼成することにより略矩形の薄
板状に形成されてなるものである。そして、その上面２
には所定の配線層（図示せず）が形成されると共に平面
視、略中央にはボンディングパッド（図示せず）の形成
面２ａが凹設されるように略正方形枠状に隆起されてな
る隆起部３を備えている。また、その形成面２ａより中
央寄り部位には、略正方形にて上下（上面から下面）に
貫通（開口）する貫通孔４が形成されている。

【００１６】ただし、本例ではその貫通孔４の内周面４
ａのうち、本体１の下面５から３層分のセラミック層２
１〜２３の部位を、その貫通孔４の内周に沿って、それ
より上のセラミック層２４，２５のなす部位よりも内向
きに一定量（例えば１．２ｍｍ）突出させて内周突出部
６を形成している。しかして、本例では貫通孔４は平面
視、本体１の下面５寄り部位が上面２寄り部位に対して
同心で小さい正方形に形成されている。そしてこの貫通
孔４における内周突出部６の上面７は、一定の幅（本例
では突出量の略全体）が後述する放熱部材３１のロー付
け用のロー付け面（ダブルハッチングで示す領域）７ａ
とされている。ただし、このロー付け面７ａはその上面
７の略全面にＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）
等からなるメタライズ層が本体１と同時焼成により形成
され、表面にはＮｉ（ニッケル）鍍金が施されている。

【００１７】なお、このような本体１は、従来のセラミ
ック積層タイプのパッケージないし配線基板と同様に、
所定のメタライズ（導体）ペーストを印刷（塗布）して
なるセラミックの各グリーンシートを積層、熱圧着し、
基板単位に切断し、同時焼成することで製造される。な
お、この際、ロー付け面７ａを形成する部位のセラミッ
クグリーンシートについては、内周突出部６をなす部分
の上面７にもメタライズペーストが印刷される。

【００１８】しかして、この本体１の焼成過程では、そ
の下面５を下にして平面上におかれて焼成されるが、こ
のとき、内周突出部６はオーバーハング状態とならない
から、焼成過程で、その部位が自重で垂れ下がり変形を
起こすことはない。したがってその上面７の平面性が損
なわれない所望とするパッケージ本体１を得ることがで
きる。なお、このような本体１は、その後、ロー付け面
７ａやボンディングパッドをなすメタライズ層などにＮ
ｉ鍍金及びＡｕ鍍金がなされる。

【００１９】さて、図３及び図４は、前記の本体１にロ
ー付けされる放熱部材３１を示すものであり、本例で
は、銅タングステン（溶浸材）から形成され、その全表
面にＮｉ鍍金が施されている。このものは、平面視、略
正方形で一定厚さの平板状をなしている。ただし、その
外周面３２のうち、その下面３３より所定の高さＨ上方
の上面３４寄り部位には、その外周に沿って一定厚さ、
一定の突出量（幅）で外向に突出されてなる外周突出部
３５を備えている。なお、この高さＨは、本体１の貫通
孔４における内周突出部６の厚さＴと略同じに設定され
ており、またその外周突出部３５の下面３６は平面に形
成されている。もっとも、この高さＨは、本体１のロー
付け面７ａ上のメタライズ層、鍍金及びロー材について
も各々微小ながら厚みがあるから、正確にはそれらの厚
み分、内周突出部６の厚さＴよりも高く設定される。

【００２０】そして、図５に示したように、このような
放熱部材３１をその外周突出部３５側が上となるように
して本体１の貫通孔４内にその上面２側から嵌挿した際
には次のようである。すなわち、放熱部材３１は、この
外周突出部３５を含む上面３４寄り部位が、本体１の貫
通孔４における内周突出部６の上面７上に載置状とさ
れ、貫通孔４に対して隙間嵌め状態となっている。ま
た、その下面３３寄り部位が内周突出部６の内周面６ａ
の内側に隙間嵌め状態となり、貫通孔４内に配置される
ように構成されている。このような状態の下、本体１の
貫通孔４に対して放熱部材３１がロー付けされる際に
は、貫通孔４における内周突出部６の上面７と放熱部材
３１における外周突出部３５の下面（平坦面）３６に所
定の例えば銀ロー（プリフォーム）を配置してリフロー
することで両者がロー付けされ、封止される。

【００２１】かくして、構成された放熱部材３１付きの
パッケージ５１は、同図に示されるように本体１の下面
５及び放熱部材３１のなす下面３３が面一であり、パッ
ケージ５１としての下面全体の平面性が確保される。そ
して、このようなパッケージ５１においては、本体１の
内周突出部６に垂れ下がり変形もないから、封止性能の
低下を招くこともない。その上、放熱部材３１は同図に
示されるように貫通孔４内に配置されている体積分だけ
すみ、したがってその小形化が図られる分、コストの低
減にも寄与できる。なお、要すれば、パッケージ５１の
下面が所定のコーポラナリティをなすように、ロー付け
後、本体１及び放熱部材３１の下面を研磨仕上げすれば
よい。

【００２２】なお、このようなパッケージ５１は、放熱
部材３１のロー付け後、腐食防止等のため、放熱部材３
１のダイアタッチ面（上面３４）及び下面３３の及び本
体１のボンディングパッド、ピン等の入出力端子（図示
せず）等にＮｉ鍍金及びＡｕ（金）鍍金が施され、下面
全体が平面をなすパッケージの完成品となる。因みに、
パッケージ５１の下面の全体にスパッタリングなどによ
り金属層（膜）を形成し、本体１の外周面（側面）に形
成されるキャスタレーション（図示せず）との導通を確
保する場合には、その金属層の形成後にＮｉ鍍金及びＡ
ｕ鍍金を施せばよい。かくして完成されたパッケージ
は、放熱部材３１の上面（ダイアタッチ面）３４に、後
工程で図示しない集積回路チップなどがロー材（Ａｕ−
Ｓｎ等）でロー付けされ、その後においてワイヤボンデ
ィングされ、図示しないリッドが被せられ隆起部３上に
てハンダ付けにより封止される。

【００２３】上記形態では、本体１の内周突出部６は本
体１の下面５を形成するセラミック層２１から上に３層
分のセラミック層２１〜２３で形成したが、前記もした
ようにこの数は、本体の厚さやセラミック層の数などに
応じて設計すればよく、２層、或いは４層以上とするこ
ともできる。さらに、図６に示したように、貫通孔４の
内周面４ａのうち、本体１の下面５を形成する１セラミ
ック層２１の部位だけをその貫通孔４の内周に沿って内
向きに突出させて内周突出部６とし、その内周突出部６
の上面７を放熱部材のロー付け用のロー付け面としても
オーバーハング状態とならない。したがって、これに同
図中に２点鎖線で示したように放熱部材３１をロー付け
した場合も含め、前例と同様の作用、効果のあることは
明らかであり、したがって、同一の部位には同一の符号
を付し、その説明を省略する。

【００２４】本発明における本体及びこれを含むパッケ
ージは、セラミック積層タイプで、上下に貫通する貫通
孔を備え、これを閉塞する形で放熱部材がロー付けされ
るものであれば具体化でき、貫通孔の平面形状も含め、
前記した形状、構造さらには材質のものにかかわらず、
ＰＧＡ（ピングリッドアレイ）、ＬＧＡ（ランドグリッ
ドアレイ）などの各種のものに適用できる。また放熱部
材についても、上記の形状のものに限定されるものでは
ないし、その材質についても公知の銅モリブデン（溶浸
材）としたり銅−モリブブン−銅などのクラッド材とす
るなどしても具体化できる。また、外周突出部の厚さに
ついては、本体の貫通孔における内周突出部の上面（ロ
ー付け面）にロー付けした際にパッケージの下面が平坦
になるように、本体の内周突出部の厚さに合わせて適宜
の厚さに設計すればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るパッケージ本体によれば、放熱部材のロー付け面
が、その貫通孔の内周に沿ってオーバーハング状態とな
ることなく突出された内周突出部の上面であることか
ら、本体の焼成過程においてその部位が垂れ下がり変形
を起こすことがない。したがってこの本体によれば、放
熱部材がその貫通孔における内周突出部の上面のなすロ
ー付け面にロー付けされた際、下面を本体の下面と面一
とするように形成されたものであれば、封止性能の低下
を招くことなく下面が一平面にあるパッケージとなすこ
とができる。

【００２６】すなわち、本発明に係るパッケージによれ
ば、放熱部材のロー付けに伴う封止性能の低下もない。
その上、放熱部材の大型化によるコストアップや装置全
体の大型化を招くこともなく、下面の全体に高度の平面
性が保持された電子部品用パッケージとなすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパッケージ本体を具体化した実施
形態例の中央縦断面図。

【図２】図１の平面図。

【図３】パッケージ本体にロー付けされる放熱部材を外
周面側からみた図。

【図４】図３の放熱部材の平面図。

【図５】図１のパッケージ本体に図３の放熱部材をロー
付けしてなるパッケージの中央縦断面図。

【図６】本発明に係るパッケージ本体を具体化した別の
実施形態例の中央縦断面図。

【図７】従来のヒートスラグ型のパッケージの一例を示
す縦断面図。

【図８】従来のヒートスラグ型のパッケージを改良して
問題点を一部解消したパッケージ構造の中央縦断面図。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 本体の上面 ４ 貫通孔 ４ａ 貫通孔の内周面 ５ 本体の下面 ６ 内周突出部 ７ 内周突出部の上面 ７ａ ロー付け面 ２１ 本体の下面を形成するセラミック層 ３１ 放熱部材 ３２ 該放熱部材の外周面 ３３ 放熱部材の下面 ３３ 放熱部材の上面 ３５ 外周突出部 ３６ 突出部の下面 ５１ 電子部品用パッケージ Ｔ 内周突出部の厚さ Ｈ 放熱部材の下面から外周突出部の下面までの高さ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に貫通する貫通孔を備え、該貫通孔
   を閉塞する形で放熱部材がロー付けにより固着されるセ
   ラミック積層タイプの電子部品用パッケージ本体におい
   て、前記貫通孔には、その内周面のうち、電子部品用パ
   ッケージ本体の下面を形成する１セラミック層から連続
   する複数のセラミック層の部位をその貫通孔の内周に沿
   って内向きに突出させてなる内周突出部を形成し、該内
   周突出部の上面側を前記放熱部材のロー付け用のロー付
   け面としたことを特徴とする電子部品用パッケージ本
   体。
2. 【請求項２】 上下に貫通する貫通孔を備え、該貫通孔
   を閉塞する形で放熱部材がロー付けにより固着されるセ
   ラミック積層タイプの電子部品用パッケージ本体におい
   て、前記貫通孔には、その内周面のうち、電子部品用パ
   ッケージ本体の下面を形成する１セラミック層の部位を
   その貫通孔の内周に沿って内向きに突出させてなる内周
   突出部を形成し、該内周突出部の上面側を前記放熱部材
   のロー付け用のロー付け面としたことを特徴とする電子
   部品用パッケージ本体。
3. 【請求項３】 前記ロー付け面が、前記貫通孔の内周に
   沿って略一定の幅に形成されていることを特徴とする請
   求項１又は２記載の電子部品用パッケージ本体。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の電子部品用パ
   ッケージ本体と、前記貫通孔内に配置されて前記ロー付
   け面にロー付けにより固着されてなる放熱部材とを含ん
   でなる電子部品用パッケージであって、該放熱部材は、
   その外周面のうち、該放熱部材の下面より一定高さ上方
   に、その外周に沿って外向きに突出させてなる外周突出
   部を備えており、該外周突出部の下面側をロー付け面と
   して前記貫通孔における内周突出部の前記ロー付け面に
   ロー付けされ、しかも、該放熱部材の下面が前記電子部
   品用パッケージ本体の下面と略一平面をなすように形成
   されていることを特徴とする電子部品用パッケージ。