高放熱型電子部品収納用パッケージ
【課題】安価であると共に、Ａｇのマイグレーションを防止する信頼性の高い高放熱型電子部品収納用パッケージを提供する。
【解決手段】平板状からなるヒートシンク板１２の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体１３の一方の主面の全面と、セラミック枠体１３の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなる外部接続リード端子１５の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層１４、１４ａを設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージ１０であって、接合材層１４、１４ａが、ヒートシンク板１２、及び／又はセラミック枠体１３に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、ヒートシンク板１２、セラミック枠体１３、及び外部接続リード端子１５を重ね合わせてＣｕメタライズ膜を焼成して設けられている。
【解決手段】平板状からなるヒートシンク板１２の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体１３の一方の主面の全面と、セラミック枠体１３の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなる外部接続リード端子１５の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層１４、１４ａを設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージ１０であって、接合材層１４、１４ａが、ヒートシンク板１２、及び／又はセラミック枠体１３に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、ヒートシンク板１２、セラミック枠体１３、及び外部接続リード端子１５を重ね合わせてＣｕメタライズ膜を焼成して設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンク板の上面にセラミック枠体と、このセラミック枠体の上面に外部接続リード端子を接合する高放熱型電子部品収納用パッケージに関し、より詳細には、ヒートシンク板上面と、セラミック枠体の内周側壁面で形成されるキャビティ部のヒートシンク板上面に、半導体素子等の電子部品が搭載され、金属板等からなる外部接続リード端子のワイヤボンドパッド部と、電子部品をボンディングワイヤで接続して電気的に導通状態とされ、蓋体で電子部品が気密に封止されるのに用いられる高放熱型電子部品収納用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、従来から、高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等のシリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力の半導体素子等の電子部品５１を収納したりするためのものがある。このような高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、実装される電子部品５１から高温、且つ大量の熱を発生するので、この熱を放熱するために、高熱伝導率を有する金属製のヒートシンク板５２が必要となっている。また、高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、電子部品５１を囲繞して中空状態で収納するためのキャビティ部５３を形成するために、ヒートシンク板５２にＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合させる窓枠形状からなるセラミック枠体５４が必要となっている。このセラミック枠体５４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁性のセラミックからなっている。なお、ヒートシンク板５２には、セラミック枠体５４をろう付け接合させることで反りを発生させたり、セラミック枠体５４にクラック等を発生させたりするのを防止するために、熱膨張係数をセラミック枠体５４の熱膨張係数（例えば、アルミナ：７．２×１０−６／℃）と近似させることが必要となっている。
【０００３】
上記のようなヒートシンク板５２には、例えば、セラミックと熱膨張係数が近似するタングステン（Ｗ）を用い、これをポーラス状にして、この部分に熱伝導性に優れる銅を含浸させたりして作製される銅とタングステンの複合金属板（熱伝導率：１９０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数：７．０×１０−６／℃）がある。また、最近では、電子部品５１からの発熱量の増大に対応するために、ヒートシンク板５２には、銅とモリブデン系金属板の両面のそれぞれに同一厚さの銅板をクラッドして反りの発生を抑えながら熱伝導率を更に向上させた金属板（熱伝導率：２４０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数：１０．１×１０−６／℃）も用いられている。
【０００４】
更に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、外部と電気的に導通状態とするために、外部接続リード端子５５が必要となっている。この外部接続リード端子５５は、セラミック枠体５４の上面にＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合するので、セラミックと熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等の金属板からなっている。そして、ヒートシンク板５２の上面にセラミック枠体５４の一方の主面の全面をＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合すると共に、セラミック枠体５４の他方の主面の所定面に外部接続リード端子５５の先端部下面をＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合した上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、電子部品５１を実装させたり、外部との酸化や硫化を防止する等のために、表面に露出する全ての金属部分にＮｉめっき被膜、及びＡｕめっき被膜が形成されている。
【０００５】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、セラミック枠体５４の作製に、電気絶縁性の高い、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック粉末に焼結助剤、樹脂、溶剤、可塑剤等を混合させ、これをシート状に成形したセラミックグリーンシートを用いている。そして、セラミックグリーンシートには、セラミック枠体５４となる位置のヒートシンク板５２や、外部接続リード端子５５とろう付け接合させるための接合部となる位置に、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の金属粉末に溶剤等を混合させた導体金属ペーストでスクリーン印刷して導体印刷パターンを形成している。更に、この導体印刷パターンと、セラミックグリーンシートは、還元雰囲気中で同時焼成して、メタライズ膜を設けたセラミック枠体５４を形成している。あるいは、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、セラミック枠体５４の作製に、セラミックグリーンシートのみを焼成した焼成済のセラミック枠体用基板の上面、及び下面にモリブデン−マンガン（ＭｏＭｎ）の金属粉末に溶剤等を混合させた導体金属ペーストでスクリーン印刷して導体印刷パターンを形成している。更に、この導体印刷パターンが形成されたセラミック枠体用基板は、還元雰囲気中で焼成して、メタライズ膜を設けたセラミック枠体５４を形成している。そして、セラミック枠体５４のメタライズ膜上には、Ｎｉめっき被膜が形成された後に、Ｎｉめっき被膜面との間にＡｇ−Ｃｕろう材を介し、加熱することでヒートシンク板５２の上面にセラミック枠体５４の下面と、セラミック枠体の上面に外部接続リード端子５５をろう付け接合している。
【０００６】
しかしながら、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、メタライズ膜を設けるセラミック枠体５４の形成、更にはこのメタライズ膜上にＮｉめっき被膜の形成が必要であるので、パッケージのコストアップとなっている。
そこで、従来の金属板とセラミック基板を直接ろう材を用いて接合する高放熱型電子部品収納用パッケージには、Ｃｕ等の金属粒子に活性金属を混練させたペースト状ろう材を金属板と、メタライズ膜を設けないセラミック基板との間に介在させて加熱して接合するものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、前記Ａｇ−Ｃｕろう材はもとより、上記の活性金属には、通常、Ａｇが含まれている。これらを用いた高放熱型電子部品収納用パッケージは、これに電子部品が実装されて環境試験を行ったときに、キャビティ部内の水分が露結し、そこに電圧が掛けられると、Ａｇがイオン化し、Ａｇが析出して樹枝状に成長して、セラミック枠体の側面に樹枝状晶（デントライト）を発生させる、所謂、Ａｇのマイグレーションが避けられない状態となっている。従って、このような高放熱型電子部品収納用パッケージは、セラミック枠体の上、下面に設ける外部接続リード端子と、ヒートシンク板間に短絡を発生させるという問題を抱え、信頼性の低いパッケージとなっている。
【０００８】
Ａｇのマイグレーションを避ける高放熱型電子部品収納用パッケージには、外部接続端子用のリードフレームとリング状のセラミック枠体及び放熱用の金属板を有する基体と、樹脂で封止する蓋体を有する半導体パッケージにおいて、基体はリードフレームと金属板をセラミック枠体の両面に形成されたメタライズ層を介してそれぞれ接合される接合材を有し、しかもリードフレームとセラミック枠体とを接合する第１の接合材と、セラミック枠体と金属板とを接合する第２の接合材のいずれか一方に金ろう、他方に銀ろうからなる接合材を有するものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。これによれば、高放熱型電子部品収納用パッケージは、外部接続端子用のリードフレームと放熱用の金属板との間で短絡の発生しないパッケージが提供できるとしているものである。
【０００９】
また、Ａｇを用いないでセラミック板とＣｕ板を接合する高放熱の銅板付きセラミック基板には、セラミック板とＣｕ板の間にＣｕメタライズ中間層を介在せしめてセラミック板とＣｕ板を接合したものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。これによれば、銅板付きセラミック基板は、Ｃｕメタライズ中間層が、セラミック板上にＣｕペーストを塗布し焼成して形成したもので、セラミック板表面を粒界にＣｕ２Ｏを有するＣｕの多結晶体のメタライズ面とするものである。そして、このメタライズ面上には、銅板を載置させて８５０〜１０６５℃で熱処理を行うことによりＣｕ２Ｏの共晶融液が生じＣｕの融点以下の温度で銅とセラミックとの接合を可能としているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１２０９７３号公報
【特許文献２】特開２００８−２０８０１３号公報
【特許文献３】特開２００５−１１２６７７号公報
【特許文献４】特開２００３−１９７８０３号公報
【特許文献５】特開平３−１２３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述したような従来の高放熱型電子部品収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）特開２００３−１９７８０３号公報で開示されるような高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ａｇのマイグレーションを防止して、外部接続端子用のリードフレームと放熱用の金属板との間で短絡の発生しないパッケージが提供できるものの、逆に、タングステン等のメタライズ膜を設けるセラミック枠体の形成、更にはこのメタライズ膜上にＮｉめっき被膜の形成が必要であり、しかも、高価なＡｕろうを使用しているので、パッケージのコストアップを防止することができなくなっている。
（２）特開平３−１２３７１号公報で開示されるような高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ｃｕメタライズ膜を設けたセラミック板には、Ｃｕ板のみがＣｕ２Ｏの共晶融液を利用する銅とセラミックとの直接接合法であり、Ｃｕ板以外のヒートシンク板や、外部接続リード端子の接続が不可能となっている。また、この高放熱型電子部品収納用パッケージでは、セラミック板と、Ｃｕ板を接合させるのに２度の加熱が必要であるので、パッケージのコストアップを防止することができなくなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、安価であると共に、Ａｇのマイグレーションを防止する信頼性の高い高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係る高放熱型電子部品収納用パッケージは、平板状からなるＣｕを含有する金属製ヒートシンク板の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体の一方の主面の全面と、セラミック枠体の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層を設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージであって、接合材層が、ヒートシンク板、及び／又はセラミック枠体に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、ヒートシンク板、セラミック枠体、及び外部接続リード端子を重ね合わせてＣｕメタライズ膜を焼成して設けられている。
【００１３】
ここで、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ｃｕペーストが、Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の溶剤を含有して設けられていると共に、接合材層が、Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられているのがよい。
【００１４】
また、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、セラミック枠体が、バインダを混合させたセラミック粉末をプレス成形した成形体を焼成して設けられているのがよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高放熱型電子部品収納用パッケージは、平板状からなるＣｕを含有する金属製ヒートシンク板の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体の一方の主面の全面と、セラミック枠体の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層を設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージであって、接合材層が、ヒートシンク板、及び／又はセラミック枠体に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、ヒートシンク板、セラミック枠体、及び外部接続リード端子を重ね合わせてＣｕメタライズ膜を焼成して設けられているので、セラミック枠体に事前にタングステンや、モリブデン等の高融点金属からなるメタライズ膜を形成、焼成することなく、Ａｇを全く含まないＣｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたミックスボンドからなるＣｕペーストを直接印刷しただけの状態で、ヒートシンク板、セラミック枠体、及び外部接続リード端子を重ね合わせて一度だけのメタライズ膜の焼成で強固な接合材層を設ける接合体が形成でき、安価であると共に、Ａｇのマイグレーションを防止する信頼性の高い高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００１６】
特に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ｃｕペーストが、Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の溶剤を含有して設けられていると共に、接合材層が、Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられているので、Ｃｕペーストに用いたようなＣｕを含有するヒートシンク板や、Ｃｕとの親和性の高いＮｉを含有する外部接続リード端子との接合面での活性化による金属結合や、絶縁物であるセラミック枠体とのガラスの濡れ接合の接合体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００１７】
また、特に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、セラミック枠体が、バインダを混合させたセラミック粉末をプレス成形した成形体を焼成して設けられているので、粉体プレス成形した成形体を大気中で焼成しただけの安価なセラミック枠体ができ、安価な高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高放熱型電子部品収納用パッケージの斜視図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。
【図２】同高放熱型電子部品収納用パッケージに電子部品を実装した状態の斜視図である。
【図３】従来の高放熱型電子部品収納用パッケージの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、実装される電子部品１１から発生する高温、且つ大量の熱を放熱するための高放熱特性を有する略長方形平板状のＣｕを含有する金属製ヒートシンク板１２の上面に、窓枠形状からなるセラミック枠体１３の一方の主面の全面を間に接合材層１４を設けて接合している。また、この高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック枠体１３の他方の主面の所定面に、１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子１５の先端部下面を間に上記の接合材層１４と同様の接合材層１４ａを設けて接合している。そして、この接合体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、電子部品１１を載置して接合するためのヒートシンク板１２の上面と、電子部品１１を囲繞するためのセラミック枠体１３の内周側壁面とで電子部品１１を収納するためのキャビティ部１６を設けている。そして、高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の表面に露出する全ての金属部分には、Ｎｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等からなるＮｉめっき被膜（図示せず）、更に、この上にＡｕめっき被膜（図示せず）が形成されて有している。この高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、接合材層１４、１４ａにＡｇを含有していないので、Ａｇのマイグレーションを防止して、セラミック枠体１３の上、下面に設ける外部接続リード端子１５と、ヒートシンク板１２間の短絡を防止する信頼性の高いパッケージとすることができる。
【００２０】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１２に、セラミックと熱膨張係数が近似するタングステンをポーラス状にして、この部分に熱伝導性に優れる銅を含浸させた銅とタングステンの複合金属板や、セラミックと熱膨張係数が近似するモリブデンと銅の合金板や、複合金属板や、合金板の両面のそれぞれに同一厚さの銅板をクラッドして反りの発生を抑えながら熱伝導率を更に向上させた接合金属板等が用いられている。また、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック枠体１３に、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックからなり、曲げ強度が高く、電気絶縁性、熱伝導性、電気的特性等に優れたものが用いられている。更に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、外部接続リード端子１５に、通称、これを形成するＦｅ−Ｎｉが４２アロイ、Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏがＫＶ（商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）と呼ばれたりして、いずれもセラミックと熱膨張係数が近似したものが用いられている。そして、この外部接続リード端子１５には、電子部品１１とボンディングワイヤ１７を介して直接接続して電気的に導通状態とするためのワイヤボンドパッド部と、外部と電気的に導通状態とするための端子部が設けられ、外部接続リード端子１５が２つの役目を行うことができるようになっている。
【００２１】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１２と、セラミック枠体１３と、外部接続リード端子１５の接合体を形成するためのそれぞれの接合材層１４、１４ａが、Ｃｕ金属粉末に、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系の無鉛ガラス粉末と、溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷するＣｕメタライズ膜を焼成することで設けられている。ヒートシンク板１２と、セラミック枠体１３の接合材層１４の形成には、ヒートシンク板１２の上面となる部分、又はセラミック枠体１３の下面となる部分にＣｕペーストでスクリーン印刷するＣｕメタライズ膜を設けている。また、セラミック枠体１３と、外部接続リード端子１５の接合材層１４ａの形成には、セラミック枠体１３の上面となる部分にＣｕペーストでスクリーン印刷するＣｕメタライズ膜を設けている。そして、接合体は、ヒートシンク板１２の上面にセラミック枠体１３、セラミック枠体１３の上面に外部接続リード端子１５を重ね合わせて焼成し、Ｃｕメタライズ膜の接合材層１４、１４ａを設けることで形成している。上記の接合材層１４、１４ａは、Ｃｕ金属粉末と、Ｃｕを含有するヒートシンク板１２や、Ｃｕとの親和性の高いＮｉを含有する外部接続リード端子１５との焼成での活性化で金属間接合を強固にでき、無鉛ガラス粉末の焼成での溶融によるセラミック枠体１３との濡れ接合を強固にできるようになっている。
【００２２】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、Ｃｕペーストが、Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の溶剤を含有して設けられているのがよい。これと共に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、接合材層１４、１４ａが、Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられているのがよい。ＣｕペーストのＣｕ金属粉末は、割合量が８０ｗｔ％を下まわる場合には、Ｃｕ金属粉末と、ヒートシンク板１２や、外部接続リード端子１５との活性化による金属接合の強度が低下することとなる。また、ＣｕペーストのＣｕ金属粉末は、割合量が９０ｗｔ％を超える場合には、逆に無鉛ガラス粉末量が少なくなるので、セラミック枠体１３とのガラスの濡れ接合の強度が低下することとなると共に、Ｃｕペーストするための溶剤量が少なくなるので、Ｃｕペーストでファインなパターンをスクリーン印刷を行うための印刷性が得られなくなる。一方、Ｃｕペーストの無鉛ガラス粉末は、割合量が３ｗｔ％を下まわる場合には、セラミック枠体１３とのガラスの濡れ接合の強度が低下することとなる。また、Ｃｕペーストの無鉛ガラス粉末は、割合量が１０ｗｔ％を超える場合には、逆にＣｕ金属粉末量が少なくなるので、ヒートシンク板１２や、外部接続リード端子１５との活性化による金属接合の強度が低下することとなる。Ｃｕメタライズ膜の焼成温度は、７５０℃を下まわる場合には、十分な活性化の温度に到達しないので、Ｃｕ金属粉末と、ヒートシンク板１２や、外部接続リード端子１５との活性化による金属接合の強度が低下することとなる。また、Ｃｕメタライズ膜の焼成温度は、９５０℃を超える場合には、無鉛ガラス粉末が液状近くなり、Ｃｕメタライズ膜の形状が保てなくなる。なお、上記のＣｕペーストに含有する溶剤には、例えば、テレピオネール、ブチルカルビトールアセテート、ポリイソブチルアクリレート等の溶剤を用いることができる。また、Ｃｕメタライズ膜の焼成温度は、Ｃｕ金属粉末にナノ粒子径の粉末が含まれている場合には、９００℃程度が最も好ましい焼成温度となっている。
【００２３】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック枠体１３が、バインダを混合させたセラミック粉末を、上、下金型とダイスからなる粉体プレス金型を用いてプレス成形し、例えば、セラミック粉末がアルミナからなる場合には、大気中の１５００〜１６００℃程度の高温度で焼成して設けられているのがよい。上記のバインダを混合させたセラミック粉末は、外形が異形状の数μｍ程度のセラミック微粉原料粉末に、シリカや、マグネシアや、カルシア等の焼結助剤を混合させ、これにポリブチルアセテート（ＰＶＡ）等のバインダと、水を混合させた混合物をスプレードライヤーで造粒しながら乾燥して外形が８０μｍ程度の球状に形成している。この球状に造粒したセラミック粉末は、ダイスと下金型とで形成される空間部に、原料供給機であるフィーダを介する安息角を利用して均一な密度で充填される。そして、ダイス内で均一密度で充填されたセラミック粉末は、それぞれ上金型を下方に、下金型を上方に稼動させて、ダイス内でプレス成形した後、ダイスの外に取り出すことでセラミック枠体１３の焼成前の成形体を形成している。更に、成形体は、従来のような、セラミックと、そこに形成したタングステン膜を同時焼成する場合のように還元雰囲気のような特別な焼成雰囲気中での焼成を必要としないで、単なる大気中で焼成を行っている。従って、セラミック粉末をプレス成形し、焼成して設けられるセラミック枠体１３は、所望する厚み、形状のセラミック枠体１３を容易、且つ簡単に形成できるので、安価にすることができ、これを用いた高放熱型電子部品収納用パッケージ１０を安価にすることができる。
【００２４】
図２に示すように、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０には、キャビティ部１６のヒートシンク板１２の上面のＡｕめっき被膜面に電子部品１１がＡｕ−Ｓｉろう材で等で接合している。この接合は、電子部品１１に形成されているＡｕ蒸着面と、キャビティ部１６のヒートシンク板１２の上面のＡｕめっき被膜面との間にＡｕ−Ｓｉろう材等のろう材を挟み込んで加熱し、電子部品１１を加圧しながらスクラブして擦り付けることで、強固な接着強度を確保している。そして、キャビティ部１６に搭載された電子部品１１は、外部接続リード端子１５との間をボンディングワイヤ１７で直接接続して電気的導通状態を形成している。高放熱型電子部品収納用パッケージ１０には、電子部品１１がキャビティ部１６に実装された後、樹脂や、セラミックや、金属等からなる蓋体１８が外部接続リード端子１５を含むセラミック枠体１３の上面に樹脂や、ガラス等の絶縁性接着材１９で接合されて、電子部品１１がキャビティ部１６内で気密に封止されるようになっている。そして、電子部品１１が収納された高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、外部接続リード端子１５の端子部下面が配線回路パターンの形成されたボード基板（図示せず）等に半田で接合されるようになっている。また、電子部品１１が収納された高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１２の長手方向両端部に設けられている取付部１９で放熱性の向上を兼ねる金属製からなる基台（図示せず）にネジ２０でネジ止めするようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の高放熱型電子部品収納用パッケージは、シリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力の半導体素子等の電子部品を実装させて、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等の電子装置とするのに用いることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０：高放熱型電子部品収納用パッケージ、１１：電子部品、１２：ヒートシンク板、１３：セラミック枠体、１４、１４ａ：接合体層、１５：外部接続リード端子、１６：キャビティ部、１７：ボンディングワイヤ、１８：蓋体、１９：取付部、２０：ネジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンク板の上面にセラミック枠体と、このセラミック枠体の上面に外部接続リード端子を接合する高放熱型電子部品収納用パッケージに関し、より詳細には、ヒートシンク板上面と、セラミック枠体の内周側壁面で形成されるキャビティ部のヒートシンク板上面に、半導体素子等の電子部品が搭載され、金属板等からなる外部接続リード端子のワイヤボンドパッド部と、電子部品をボンディングワイヤで接続して電気的に導通状態とされ、蓋体で電子部品が気密に封止されるのに用いられる高放熱型電子部品収納用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、従来から、高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等のシリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力の半導体素子等の電子部品５１を収納したりするためのものがある。このような高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、実装される電子部品５１から高温、且つ大量の熱を発生するので、この熱を放熱するために、高熱伝導率を有する金属製のヒートシンク板５２が必要となっている。また、高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、電子部品５１を囲繞して中空状態で収納するためのキャビティ部５３を形成するために、ヒートシンク板５２にＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合させる窓枠形状からなるセラミック枠体５４が必要となっている。このセラミック枠体５４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁性のセラミックからなっている。なお、ヒートシンク板５２には、セラミック枠体５４をろう付け接合させることで反りを発生させたり、セラミック枠体５４にクラック等を発生させたりするのを防止するために、熱膨張係数をセラミック枠体５４の熱膨張係数（例えば、アルミナ：７．２×１０−６／℃）と近似させることが必要となっている。
【０００３】
上記のようなヒートシンク板５２には、例えば、セラミックと熱膨張係数が近似するタングステン（Ｗ）を用い、これをポーラス状にして、この部分に熱伝導性に優れる銅を含浸させたりして作製される銅とタングステンの複合金属板（熱伝導率：１９０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数：７．０×１０−６／℃）がある。また、最近では、電子部品５１からの発熱量の増大に対応するために、ヒートシンク板５２には、銅とモリブデン系金属板の両面のそれぞれに同一厚さの銅板をクラッドして反りの発生を抑えながら熱伝導率を更に向上させた金属板（熱伝導率：２４０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数：１０．１×１０−６／℃）も用いられている。
【０００４】
更に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、外部と電気的に導通状態とするために、外部接続リード端子５５が必要となっている。この外部接続リード端子５５は、セラミック枠体５４の上面にＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合するので、セラミックと熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等の金属板からなっている。そして、ヒートシンク板５２の上面にセラミック枠体５４の一方の主面の全面をＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合すると共に、セラミック枠体５４の他方の主面の所定面に外部接続リード端子５５の先端部下面をＡｇ−Ｃｕろう材でろう付け接合した上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、電子部品５１を実装させたり、外部との酸化や硫化を防止する等のために、表面に露出する全ての金属部分にＮｉめっき被膜、及びＡｕめっき被膜が形成されている。
【０００５】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、セラミック枠体５４の作製に、電気絶縁性の高い、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック粉末に焼結助剤、樹脂、溶剤、可塑剤等を混合させ、これをシート状に成形したセラミックグリーンシートを用いている。そして、セラミックグリーンシートには、セラミック枠体５４となる位置のヒートシンク板５２や、外部接続リード端子５５とろう付け接合させるための接合部となる位置に、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の金属粉末に溶剤等を混合させた導体金属ペーストでスクリーン印刷して導体印刷パターンを形成している。更に、この導体印刷パターンと、セラミックグリーンシートは、還元雰囲気中で同時焼成して、メタライズ膜を設けたセラミック枠体５４を形成している。あるいは、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、セラミック枠体５４の作製に、セラミックグリーンシートのみを焼成した焼成済のセラミック枠体用基板の上面、及び下面にモリブデン−マンガン（ＭｏＭｎ）の金属粉末に溶剤等を混合させた導体金属ペーストでスクリーン印刷して導体印刷パターンを形成している。更に、この導体印刷パターンが形成されたセラミック枠体用基板は、還元雰囲気中で焼成して、メタライズ膜を設けたセラミック枠体５４を形成している。そして、セラミック枠体５４のメタライズ膜上には、Ｎｉめっき被膜が形成された後に、Ｎｉめっき被膜面との間にＡｇ−Ｃｕろう材を介し、加熱することでヒートシンク板５２の上面にセラミック枠体５４の下面と、セラミック枠体の上面に外部接続リード端子５５をろう付け接合している。
【０００６】
しかしながら、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、メタライズ膜を設けるセラミック枠体５４の形成、更にはこのメタライズ膜上にＮｉめっき被膜の形成が必要であるので、パッケージのコストアップとなっている。
そこで、従来の金属板とセラミック基板を直接ろう材を用いて接合する高放熱型電子部品収納用パッケージには、Ｃｕ等の金属粒子に活性金属を混練させたペースト状ろう材を金属板と、メタライズ膜を設けないセラミック基板との間に介在させて加熱して接合するものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、前記Ａｇ−Ｃｕろう材はもとより、上記の活性金属には、通常、Ａｇが含まれている。これらを用いた高放熱型電子部品収納用パッケージは、これに電子部品が実装されて環境試験を行ったときに、キャビティ部内の水分が露結し、そこに電圧が掛けられると、Ａｇがイオン化し、Ａｇが析出して樹枝状に成長して、セラミック枠体の側面に樹枝状晶（デントライト）を発生させる、所謂、Ａｇのマイグレーションが避けられない状態となっている。従って、このような高放熱型電子部品収納用パッケージは、セラミック枠体の上、下面に設ける外部接続リード端子と、ヒートシンク板間に短絡を発生させるという問題を抱え、信頼性の低いパッケージとなっている。
【０００８】
Ａｇのマイグレーションを避ける高放熱型電子部品収納用パッケージには、外部接続端子用のリードフレームとリング状のセラミック枠体及び放熱用の金属板を有する基体と、樹脂で封止する蓋体を有する半導体パッケージにおいて、基体はリードフレームと金属板をセラミック枠体の両面に形成されたメタライズ層を介してそれぞれ接合される接合材を有し、しかもリードフレームとセラミック枠体とを接合する第１の接合材と、セラミック枠体と金属板とを接合する第２の接合材のいずれか一方に金ろう、他方に銀ろうからなる接合材を有するものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。これによれば、高放熱型電子部品収納用パッケージは、外部接続端子用のリードフレームと放熱用の金属板との間で短絡の発生しないパッケージが提供できるとしているものである。
【０００９】
また、Ａｇを用いないでセラミック板とＣｕ板を接合する高放熱の銅板付きセラミック基板には、セラミック板とＣｕ板の間にＣｕメタライズ中間層を介在せしめてセラミック板とＣｕ板を接合したものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。これによれば、銅板付きセラミック基板は、Ｃｕメタライズ中間層が、セラミック板上にＣｕペーストを塗布し焼成して形成したもので、セラミック板表面を粒界にＣｕ２Ｏを有するＣｕの多結晶体のメタライズ面とするものである。そして、このメタライズ面上には、銅板を載置させて８５０〜１０６５℃で熱処理を行うことによりＣｕ２Ｏの共晶融液が生じＣｕの融点以下の温度で銅とセラミックとの接合を可能としているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１２０９７３号公報
【特許文献２】特開２００８−２０８０１３号公報
【特許文献３】特開２００５−１１２６７７号公報
【特許文献４】特開２００３−１９７８０３号公報
【特許文献５】特開平３−１２３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述したような従来の高放熱型電子部品収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）特開２００３−１９７８０３号公報で開示されるような高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ａｇのマイグレーションを防止して、外部接続端子用のリードフレームと放熱用の金属板との間で短絡の発生しないパッケージが提供できるものの、逆に、タングステン等のメタライズ膜を設けるセラミック枠体の形成、更にはこのメタライズ膜上にＮｉめっき被膜の形成が必要であり、しかも、高価なＡｕろうを使用しているので、パッケージのコストアップを防止することができなくなっている。
（２）特開平３−１２３７１号公報で開示されるような高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ｃｕメタライズ膜を設けたセラミック板には、Ｃｕ板のみがＣｕ２Ｏの共晶融液を利用する銅とセラミックとの直接接合法であり、Ｃｕ板以外のヒートシンク板や、外部接続リード端子の接続が不可能となっている。また、この高放熱型電子部品収納用パッケージでは、セラミック板と、Ｃｕ板を接合させるのに２度の加熱が必要であるので、パッケージのコストアップを防止することができなくなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、安価であると共に、Ａｇのマイグレーションを防止する信頼性の高い高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係る高放熱型電子部品収納用パッケージは、平板状からなるＣｕを含有する金属製ヒートシンク板の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体の一方の主面の全面と、セラミック枠体の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層を設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージであって、接合材層が、ヒートシンク板、及び／又はセラミック枠体に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、ヒートシンク板、セラミック枠体、及び外部接続リード端子を重ね合わせてＣｕメタライズ膜を焼成して設けられている。
【００１３】
ここで、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ｃｕペーストが、Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の溶剤を含有して設けられていると共に、接合材層が、Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられているのがよい。
【００１４】
また、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、セラミック枠体が、バインダを混合させたセラミック粉末をプレス成形した成形体を焼成して設けられているのがよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高放熱型電子部品収納用パッケージは、平板状からなるＣｕを含有する金属製ヒートシンク板の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体の一方の主面の全面と、セラミック枠体の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層を設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージであって、接合材層が、ヒートシンク板、及び／又はセラミック枠体に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、ヒートシンク板、セラミック枠体、及び外部接続リード端子を重ね合わせてＣｕメタライズ膜を焼成して設けられているので、セラミック枠体に事前にタングステンや、モリブデン等の高融点金属からなるメタライズ膜を形成、焼成することなく、Ａｇを全く含まないＣｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたミックスボンドからなるＣｕペーストを直接印刷しただけの状態で、ヒートシンク板、セラミック枠体、及び外部接続リード端子を重ね合わせて一度だけのメタライズ膜の焼成で強固な接合材層を設ける接合体が形成でき、安価であると共に、Ａｇのマイグレーションを防止する信頼性の高い高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００１６】
特に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ｃｕペーストが、Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の溶剤を含有して設けられていると共に、接合材層が、Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられているので、Ｃｕペーストに用いたようなＣｕを含有するヒートシンク板や、Ｃｕとの親和性の高いＮｉを含有する外部接続リード端子との接合面での活性化による金属結合や、絶縁物であるセラミック枠体とのガラスの濡れ接合の接合体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００１７】
また、特に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージは、セラミック枠体が、バインダを混合させたセラミック粉末をプレス成形した成形体を焼成して設けられているので、粉体プレス成形した成形体を大気中で焼成しただけの安価なセラミック枠体ができ、安価な高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高放熱型電子部品収納用パッケージの斜視図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。
【図２】同高放熱型電子部品収納用パッケージに電子部品を実装した状態の斜視図である。
【図３】従来の高放熱型電子部品収納用パッケージの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、実装される電子部品１１から発生する高温、且つ大量の熱を放熱するための高放熱特性を有する略長方形平板状のＣｕを含有する金属製ヒートシンク板１２の上面に、窓枠形状からなるセラミック枠体１３の一方の主面の全面を間に接合材層１４を設けて接合している。また、この高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック枠体１３の他方の主面の所定面に、１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子１５の先端部下面を間に上記の接合材層１４と同様の接合材層１４ａを設けて接合している。そして、この接合体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、電子部品１１を載置して接合するためのヒートシンク板１２の上面と、電子部品１１を囲繞するためのセラミック枠体１３の内周側壁面とで電子部品１１を収納するためのキャビティ部１６を設けている。そして、高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の表面に露出する全ての金属部分には、Ｎｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等からなるＮｉめっき被膜（図示せず）、更に、この上にＡｕめっき被膜（図示せず）が形成されて有している。この高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、接合材層１４、１４ａにＡｇを含有していないので、Ａｇのマイグレーションを防止して、セラミック枠体１３の上、下面に設ける外部接続リード端子１５と、ヒートシンク板１２間の短絡を防止する信頼性の高いパッケージとすることができる。
【００２０】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１２に、セラミックと熱膨張係数が近似するタングステンをポーラス状にして、この部分に熱伝導性に優れる銅を含浸させた銅とタングステンの複合金属板や、セラミックと熱膨張係数が近似するモリブデンと銅の合金板や、複合金属板や、合金板の両面のそれぞれに同一厚さの銅板をクラッドして反りの発生を抑えながら熱伝導率を更に向上させた接合金属板等が用いられている。また、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック枠体１３に、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックからなり、曲げ強度が高く、電気絶縁性、熱伝導性、電気的特性等に優れたものが用いられている。更に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、外部接続リード端子１５に、通称、これを形成するＦｅ−Ｎｉが４２アロイ、Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏがＫＶ（商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）と呼ばれたりして、いずれもセラミックと熱膨張係数が近似したものが用いられている。そして、この外部接続リード端子１５には、電子部品１１とボンディングワイヤ１７を介して直接接続して電気的に導通状態とするためのワイヤボンドパッド部と、外部と電気的に導通状態とするための端子部が設けられ、外部接続リード端子１５が２つの役目を行うことができるようになっている。
【００２１】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１２と、セラミック枠体１３と、外部接続リード端子１５の接合体を形成するためのそれぞれの接合材層１４、１４ａが、Ｃｕ金属粉末に、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系の無鉛ガラス粉末と、溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷するＣｕメタライズ膜を焼成することで設けられている。ヒートシンク板１２と、セラミック枠体１３の接合材層１４の形成には、ヒートシンク板１２の上面となる部分、又はセラミック枠体１３の下面となる部分にＣｕペーストでスクリーン印刷するＣｕメタライズ膜を設けている。また、セラミック枠体１３と、外部接続リード端子１５の接合材層１４ａの形成には、セラミック枠体１３の上面となる部分にＣｕペーストでスクリーン印刷するＣｕメタライズ膜を設けている。そして、接合体は、ヒートシンク板１２の上面にセラミック枠体１３、セラミック枠体１３の上面に外部接続リード端子１５を重ね合わせて焼成し、Ｃｕメタライズ膜の接合材層１４、１４ａを設けることで形成している。上記の接合材層１４、１４ａは、Ｃｕ金属粉末と、Ｃｕを含有するヒートシンク板１２や、Ｃｕとの親和性の高いＮｉを含有する外部接続リード端子１５との焼成での活性化で金属間接合を強固にでき、無鉛ガラス粉末の焼成での溶融によるセラミック枠体１３との濡れ接合を強固にできるようになっている。
【００２２】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、Ｃｕペーストが、Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の溶剤を含有して設けられているのがよい。これと共に、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、接合材層１４、１４ａが、Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられているのがよい。ＣｕペーストのＣｕ金属粉末は、割合量が８０ｗｔ％を下まわる場合には、Ｃｕ金属粉末と、ヒートシンク板１２や、外部接続リード端子１５との活性化による金属接合の強度が低下することとなる。また、ＣｕペーストのＣｕ金属粉末は、割合量が９０ｗｔ％を超える場合には、逆に無鉛ガラス粉末量が少なくなるので、セラミック枠体１３とのガラスの濡れ接合の強度が低下することとなると共に、Ｃｕペーストするための溶剤量が少なくなるので、Ｃｕペーストでファインなパターンをスクリーン印刷を行うための印刷性が得られなくなる。一方、Ｃｕペーストの無鉛ガラス粉末は、割合量が３ｗｔ％を下まわる場合には、セラミック枠体１３とのガラスの濡れ接合の強度が低下することとなる。また、Ｃｕペーストの無鉛ガラス粉末は、割合量が１０ｗｔ％を超える場合には、逆にＣｕ金属粉末量が少なくなるので、ヒートシンク板１２や、外部接続リード端子１５との活性化による金属接合の強度が低下することとなる。Ｃｕメタライズ膜の焼成温度は、７５０℃を下まわる場合には、十分な活性化の温度に到達しないので、Ｃｕ金属粉末と、ヒートシンク板１２や、外部接続リード端子１５との活性化による金属接合の強度が低下することとなる。また、Ｃｕメタライズ膜の焼成温度は、９５０℃を超える場合には、無鉛ガラス粉末が液状近くなり、Ｃｕメタライズ膜の形状が保てなくなる。なお、上記のＣｕペーストに含有する溶剤には、例えば、テレピオネール、ブチルカルビトールアセテート、ポリイソブチルアクリレート等の溶剤を用いることができる。また、Ｃｕメタライズ膜の焼成温度は、Ｃｕ金属粉末にナノ粒子径の粉末が含まれている場合には、９００℃程度が最も好ましい焼成温度となっている。
【００２３】
上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック枠体１３が、バインダを混合させたセラミック粉末を、上、下金型とダイスからなる粉体プレス金型を用いてプレス成形し、例えば、セラミック粉末がアルミナからなる場合には、大気中の１５００〜１６００℃程度の高温度で焼成して設けられているのがよい。上記のバインダを混合させたセラミック粉末は、外形が異形状の数μｍ程度のセラミック微粉原料粉末に、シリカや、マグネシアや、カルシア等の焼結助剤を混合させ、これにポリブチルアセテート（ＰＶＡ）等のバインダと、水を混合させた混合物をスプレードライヤーで造粒しながら乾燥して外形が８０μｍ程度の球状に形成している。この球状に造粒したセラミック粉末は、ダイスと下金型とで形成される空間部に、原料供給機であるフィーダを介する安息角を利用して均一な密度で充填される。そして、ダイス内で均一密度で充填されたセラミック粉末は、それぞれ上金型を下方に、下金型を上方に稼動させて、ダイス内でプレス成形した後、ダイスの外に取り出すことでセラミック枠体１３の焼成前の成形体を形成している。更に、成形体は、従来のような、セラミックと、そこに形成したタングステン膜を同時焼成する場合のように還元雰囲気のような特別な焼成雰囲気中での焼成を必要としないで、単なる大気中で焼成を行っている。従って、セラミック粉末をプレス成形し、焼成して設けられるセラミック枠体１３は、所望する厚み、形状のセラミック枠体１３を容易、且つ簡単に形成できるので、安価にすることができ、これを用いた高放熱型電子部品収納用パッケージ１０を安価にすることができる。
【００２４】
図２に示すように、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０には、キャビティ部１６のヒートシンク板１２の上面のＡｕめっき被膜面に電子部品１１がＡｕ−Ｓｉろう材で等で接合している。この接合は、電子部品１１に形成されているＡｕ蒸着面と、キャビティ部１６のヒートシンク板１２の上面のＡｕめっき被膜面との間にＡｕ−Ｓｉろう材等のろう材を挟み込んで加熱し、電子部品１１を加圧しながらスクラブして擦り付けることで、強固な接着強度を確保している。そして、キャビティ部１６に搭載された電子部品１１は、外部接続リード端子１５との間をボンディングワイヤ１７で直接接続して電気的導通状態を形成している。高放熱型電子部品収納用パッケージ１０には、電子部品１１がキャビティ部１６に実装された後、樹脂や、セラミックや、金属等からなる蓋体１８が外部接続リード端子１５を含むセラミック枠体１３の上面に樹脂や、ガラス等の絶縁性接着材１９で接合されて、電子部品１１がキャビティ部１６内で気密に封止されるようになっている。そして、電子部品１１が収納された高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、外部接続リード端子１５の端子部下面が配線回路パターンの形成されたボード基板（図示せず）等に半田で接合されるようになっている。また、電子部品１１が収納された高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１２の長手方向両端部に設けられている取付部１９で放熱性の向上を兼ねる金属製からなる基台（図示せず）にネジ２０でネジ止めするようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の高放熱型電子部品収納用パッケージは、シリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力の半導体素子等の電子部品を実装させて、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等の電子装置とするのに用いることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０：高放熱型電子部品収納用パッケージ、１１：電子部品、１２：ヒートシンク板、１３：セラミック枠体、１４、１４ａ：接合体層、１５：外部接続リード端子、１６：キャビティ部、１７：ボンディングワイヤ、１８：蓋体、１９：取付部、２０：ネジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状からなるＣｕを含有する金属製ヒートシンク板の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体の一方の主面の全面と、前記セラミック枠体の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層を設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージであって、
前記接合材層が、前記ヒートシンク板、及び／又は前記セラミック枠体に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、前記ヒートシンク板、前記セラミック枠体、及び前記外部接続リード端子を重ね合わせて前記Ｃｕメタライズ膜を焼成して設けられていることを特徴とする高放熱型電子部品収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の高放熱型電子部品収納用パッケージにおいて、前記Ｃｕペーストが、前記Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、前記無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の前記溶剤を含有して設けられていると共に、前記接合材層が、前記Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられていることを特徴とする高放熱型電子部品収納用パッケージ。
【請求項３】
請求項１又はこれに従属する請求項２記載の高放熱型電子部品収納用パッケージにおいて、前記セラミック枠体が、バインダを混合させたセラミック粉末をプレス成形した成形体を焼成して設けられていることを特徴とする高放熱型電子部品収納用パッケージ。
【請求項１】
平板状からなるＣｕを含有する金属製ヒートシンク板の上面に窓枠形状からなるセラミック枠体の一方の主面の全面と、前記セラミック枠体の他方の主面の所定面に１、又は複数の平板状からなるＦｅ−Ｎｉ、又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製外部接続リード端子の先端部下面とが、それぞれの間に接合材層を設けて接合される高放熱型電子部品収納用パッケージであって、
前記接合材層が、前記ヒートシンク板、及び／又は前記セラミック枠体に、Ｃｕ金属粉末に無鉛ガラス粉末と溶剤を混合させたＣｕペーストで印刷して形成するＣｕメタライズ膜を設けた後、前記ヒートシンク板、前記セラミック枠体、及び前記外部接続リード端子を重ね合わせて前記Ｃｕメタライズ膜を焼成して設けられていることを特徴とする高放熱型電子部品収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の高放熱型電子部品収納用パッケージにおいて、前記Ｃｕペーストが、前記Ｃｕ金属粉末を８０〜９０ｗｔ％と、前記無鉛ガラス粉末を３〜１０ｗｔ％と、残部に複数種の前記溶剤を含有して設けられていると共に、前記接合材層が、前記Ｃｕメタライズ膜を窒素雰囲気中の７５０〜９５０℃で焼成して設けられていることを特徴とする高放熱型電子部品収納用パッケージ。
【請求項３】
請求項１又はこれに従属する請求項２記載の高放熱型電子部品収納用パッケージにおいて、前記セラミック枠体が、バインダを混合させたセラミック粉末をプレス成形した成形体を焼成して設けられていることを特徴とする高放熱型電子部品収納用パッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−６４６１６（Ｐ２０１２−６４６１６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５１３９（Ｐ２０１０−２０５１３９）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（３９１０３９８９６）株式会社住友金属エレクトロデバイス (276)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（３９１０３９８９６）株式会社住友金属エレクトロデバイス (276)
【Ｆターム（参考）】
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