JP2003152131A - 中空封着パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易かつ安価に製造することが可能で、長期
にわたり信頼性を維持できる電磁シールド効果を備えた
中空封着パッケージを提供する。また、シリコン製の制
御素子を同時実装しても高信頼性が保たれる電磁シール
ド効果を備えた中空封着パッケージを提供する。 【解決手段】 キャビティ７０内に位置する高周波半導
体素子１０と、高周波半導体素子１０のパッケージ外部
への電気的引出しを行なう高周波回路配線と、キャビテ
ィ７０を取り囲むフレーム５０およびキャップ６０とを
備えており、フレーム５０とキャップ６０とが異方性導
電フィルム（ＡＣＦ）３０によって接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波半導体素子
を気密封止する中空封着パッケージおよびその製造方法
に関し、特に高周波半導体素子から発生する電磁波が外
部に漏洩しないように電磁シールドを具備した中空封着
パッケージおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路のパッケージの一形態として、
中空封着パッケージがある。この中空封着パッケージ
は、パッケージ内部に設けられた空間内に集積回路を実
装し、この空間を気密封止することで製品の高信頼性を
保つものである。このため、種々の集積回路の実装に用
いられている。

【０００３】この中空封着パッケージに搭載される集積
回路の一例としては、マイクロ波半導体素子やミリ波半
導体素子などの高周波半導体素子がある。高周波半導体
素子は、商用の通信機器や、衛星、レーダーなどに汎用
されており、信頼性が高く製品寿命が長いことが必要不
可欠である。このため、高周波半導体素子を中空封着パ
ッケージの気密空間内に実装することにより、製品の信
頼性の向上が図られている。また近年、高周波半導体素
子に加えて、ＡＳＩＣ（Application Specified Integr
ated Circuit）などの制御用半導体素子を気密空間内に
同時に実装するパッケージも多く見られる。

【０００４】これら中空封着パッケージのうち、特に高
周波増幅器として用いられる高周波半導体素子の中空封
着パッケージでは、先に述べた高信頼性に加え、高周波
半導体素子や高周波回路配線（以下、高周波半導体素子
等という。）から発生する電磁波のパッケージ外部への
漏洩を遮断する必要がある。このため、電磁シールド効
果を有するパッケージを使用する必要性があり、金属製
のパッケージや、一部に導体材料が使用されたセラミッ
クスや樹脂などの絶縁材料によるパッケージが使用され
る。いずれにしても、気密空間内に実装された高周波半
導体素子等から発生する電磁波を遮断するために、導体
材料で高周波半導体素子等を取り囲む必要がある。

【０００５】図２５は、高周波半導体素子の実装に用い
られる従来の一般的な中空封着パッケージの構造を説明
するための断面図である。中空封着パッケージは、上面
開口の容器形状からなる金属製のフレーム１０５０と、
この開口を塞ぐようにフレーム１０５０上部に取付けら
れる同じく金属製のキャップ１０６０とから構成されて
いる。フレーム１０５０とキャップ１０６０とは、ろう
材１０９０によって封着され、これによりパッケージ内
部に気密空間であるキャビティ１０７０が形成される。
このキャビティ１０７０を形成するフレーム１０５０の
凹部底面には、高周波半導体素子１０１０が実装されて
いる。

【０００６】高周波半導体素子１０１０は、キャビティ
１０７０を形成するフレーム１０５０の凹部底面に設け
られたリード１０５５にボンディングワイヤ１０２０に
よって接続されている。このリード１０５５は、パッケ
ージからの電気的引出しを行なうためのものである。こ
のリード１０５５が親回路基板（図示せず）の端子に接
続される。なお、リード１０５５は、フレーム１０５０
との短絡を避けるため、セラミック材１０５６を介して
ハーメチックシールされる。

【０００７】上述の従来例では、パッケージの材質とし
て金属材料が選択されているが、前述したようにセラミ
ックスや樹脂といった絶縁材料を主材料とし、その一部
に導体材料が使用されているパッケージが利用される場
合もある。この場合、たとえばセラミックス材料のフレ
ームおよびキャップの表面にめっきなどでメタライズを
施し、これらのフレームおよびキャップをろう材などの
導電性の接合部材によって接合することで電磁シールド
効果を得ている。

【０００８】しかしながら、上述の構成の中空封着パッ
ケージにおいて、溶融したろう材やろう材中に含まれる
フラックスがキャビティ内に流れ込むことにより、不具
合を引き起こす場合がある。たとえば、ろう材やフラッ
クスがボンディングワイヤや電極に接触することでショ
ートを引き起こしたり、パッケージ内部の汚損を引き起
こしたりする。これにより、歩留まりが低下するばかり
でなく、製品の信頼性が大きく損なわれることもある。

【０００９】このろう材のキャビティ内への流入を防止
する構造として、実開平１−１７４９３９号公報や特開
平１０−３０３３２３号公報に開示された構造がある。
これらの公報に開示された構造では、フレーム上部のキ
ャップとの接合面に溝を設けることにより、ろう付けの
際にキャビティ内へ流れ込もうとするろう材やフラック
スを回収し、キャビティ内へ流入することを防止してい
る。

【００１０】また、導電性の接着剤を使用してフレーム
とキャップを接合する場合にも、この導電性接着剤が硬
化工程において液状化し、キャビティ内に流れ込むこと
がある。この場合にも上述のろう材と同様の問題を引き
起こす。

【００１１】この導電性接着剤の流入を防止する構造と
して、特許第２８４２３５５号公報に開示された構造が
ある。これは、キャップの内側に土手部を設けて、この
土手部で樹脂をせき止めることによって、内部への樹脂
の流入を防止するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁シ
ールドを有する中空封着パッケージに上述の構造を適用
した場合には、いずれの構造にあっても問題が生ずる。
以下にその問題点を個別に説明する。

【００１３】実開平１−１７４９３９号公報や特開平１
０−３０３３２３号公報に開示された構造では、ろう材
の流入を防止するための溝をフレームの接合面に設ける
必要があるが、特にフレームがセラミックス製である場
合にはこの溝を形成することが非常に困難である。セラ
ミックス製のフレームに溝を設けるためには、フレーム
の製造過程において工程を非常に複雑にする必要があ
り、またこれに伴う歩留まりの低下もあるため実現性に
乏しい。また、樹脂製のフレームである場合には溝を設
けることは容易であるが、耐熱性に乏しいため、ろう付
けの高温に耐えられない可能性がある。

【００１４】また、一般に高周波半導体素子は、キャビ
ティ内部の実装面に金−スズ半田によってダイボンドが
行なわれる。このダイボンドに使用される金−スズ半田
は、融点が約２８０℃程度（たとえば、８０Ａｕ−２０
Ｓｎ）のものが使用される。一般的に高周波半導体素子
は化合物半導体であるため、約２８０℃という高温に晒
しても、特に素子に問題は生じない。ところが、近年よ
く行なわれる制御素子の同時封着において用いられる制
御素子は、ＡＳＩＣなどのシリコン製の半導体素子であ
る場合が多く、このような高温に晒すことで特性に悪影
響が及ぶ懸念がある。

【００１５】このため、ダイボンド材として樹脂製のダ
イボンド材を選択することが必要となる。しかし、樹脂
製のダイボンド材を使用した場合には、その後に行なわ
れるフレームとキャップの接合工程において、この樹脂
製のダイボンド材が高温に晒されることで劣化する可能
性がある。このダイボンド材の劣化は、中空封着パッケ
ージの信頼性に悪影響を及ぼすため、制御素子の同時封
着を目的とした場合には、パッケージとキャップのろう
付けによる接合は好ましくない。

【００１６】特許第２８４２３５５号公報に開示された
構造においては、フレームとキャップとを接続する樹脂
製の接着剤として、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂
を用いることが記載されているが、これらの樹脂はいず
れも絶縁性の樹脂であるため、この接着剤単独では電磁
シールド効果を得ることはできない。

【００１７】この問題を解決するために導電性接着剤を
使用することが容易に想到されるが、この導電性接着剤
はもともと不導体である樹脂に電気的導通をもたせるた
めに多量の金属紛やカーボンなどの導体材料を混入して
いるため、接着性が絶縁性の接着剤に比べて格段に劣
る。また、耐湿性能も不十分であるため、長期にわたっ
て信頼性を保つことは困難であり、高周波半導体素子の
実装には不向きである。

【００１８】したがって、本発明の目的は、容易かつ安
価に製造することが可能であり、長期にわたって信頼性
を維持することができる電磁シールド効果を備えた中空
封着パッケージを提供することにある。また、他の目的
としては、シリコン製の制御素子をキャビティ内に同時
実装しても高信頼性の保たれる電磁シールド効果を備え
た中空封着パッケージを提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の局面に基
づく中空封着パッケージは、気密空間内に位置する高周
波半導体素子と、高周波半導体素子の外部への電気的引
出しを行なう高周波回路配線と、気密空間を取り囲むフ
レームおよびキャップとを備えた中空封着パッケージで
あって、フレームとキャップとが異方性導電フィルムに
よって接合されている。

【００２０】本構成のように、異方性導電フィルムを用
いてフレームとキャップとを接合することにより、気密
空間内に接合部材が流入することが防止される。これに
より、歩留まりが向上するとともに高信頼性の中空封着
パッケージを提供することが可能になる。また、ろう材
に比べより低温で接合が行なえるため、ＡＳＩＣなどの
シリコン製半導体素子を気密空間内に同時実装する場合
にも好適である。さらには、本構成ではフィルム状の接
合部材を使用しているため、従来のろう材や接着剤に比
べ簡易かつ迅速に作業が行なえ、中空封着パッケージを
効率良く生産することが可能になる。

【００２１】上記本発明の第１の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、フレームとキャップ
の少なくとも一方が、高周波半導体素子または高周波回
路配線から発生する電磁波を遮断するための導体部分を
有していることが好ましい。

【００２２】本構成のように、フレームとキャップの一
部に電磁シールドを備えたパッケージとすることによ
り、高周波半導体素子等から発生する電磁波が外部に漏
洩することが遮断可能になる。また同時に、外部から気
密空間内への電磁波の漏入も防止できる。このフレーム
とキャップに設けられた導体部分どうしの電気的接続も
異方性導電フィルムを用いることで簡易にかつ確実に行
なえる。

【００２３】上記本発明の第１の局面に基づく中空封着
パッケージあっては、たとえば、導体部分が気密空間を
取り囲むようにフレームおよびキャップに配置された壁
状導体であり、高周波半導体素子から見て全方位に位置
していることが望ましい。

【００２４】特に電磁波の漏洩を完全に遮断したい場合
には、本構成のように高周波半導体素子から見て全方
位、すなわち高周波半導体素子を取り囲むように導体部
分を形成することが好ましい。この場合、キャップおよ
びフレームの側面および下面のすべてに導体部分が形成
されることになる。ただし、一部、中空封着パッケージ
が実装される親回路基板のグランド配線などによって代
用することも可能である。

【００２５】上記本発明の第１の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、少なくともフレーム
およびキャップのいずれか一方が気密空間を複数の空間
に分割する隔壁を備えている場合に、フレームまたはキ
ャップと隔壁とが導電ペーストによって接合されている
ことが望ましい。

【００２６】このように、気密空間内に実装される複数
の電子回路を互いに電磁気的に分離する必要がある場合
には、フレームまたはキャップのいずれかに設けられた
隔壁によって気密空間が分離される。この場合、キャッ
プとフレームとの接合面のうち、外周に相当する部分に
おいては異方性導電フィルムを用いて接合し、フレーム
またはキャップと隔壁との接合には導電ペースト用いる
ことが望ましい。これにより、隔壁とキャップとの電気
的導通が確保され、電磁シールド効果が実現されるよう
になる。

【００２７】上記本発明の第１の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、フレームのキャップ
との接合面にフレーム側端子電極が形成されており、フ
レーム側端子電極と対向するキャップの接合面のフレー
ム側端子電極に対応する位置にキャップ側端子電極が形
成されていることが好ましい。

【００２８】本構成のように、フレームおよびキャップ
の接合面に端子電極を形成することにより、この間に介
挿される異方性導電フィルムに含まれる導電フィラーが
効率良く捕捉され、より確実な電気的導通が確保される
ようになる。

【００２９】上記本発明の第１の局面に基づく中空封着
パッケージは、たとえば、フレーム側端子電極とキャッ
プ側端子電極のうち、少なくとも一方の端子電極上に金
属材料からなるバンプが設けられていることが望まし
い。

【００３０】本構成のように、端子電極上にバンプを設
けておくことにより、端子電極のみの構成よりもさらに
効率良く異方性導電フィルムの導電フィラーを捕捉する
ことが可能となり、より確実な電気的導通が確保される
ようになる。

【００３１】上記本発明の第１の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、フレームとキャップ
の接合面に、フレーム側端子電極とキャップ側端子電極
とが点列状に設けられており、互いに隣接するフレーム
側端子電極の間隔はいずれも高周波半導体素子および高
周波回路配線から発生する電磁波の波長の（１／４）以
下であることが望ましい。

【００３２】本構成のように、フレームおよびキャップ
の両端子電極を点列状に配設し、この点列状に配設され
た端子電極の間隔を高周波半導体素子等から発生する電
磁波の波長の（１／４）以下とすることにより、フレー
ムとキャップとの接合部分の全面において導電材料によ
る接合を行なわなくとも電磁シールド効果を得ることが
できるようになる。また、この点列状に配設された端子
電極の間には、セラミックスや樹脂といったフレームお
よびキャップの下地が露出しているため、異方性導電フ
ィルムとの高い接合強度が確保される。すなわち、本構
成とすることにより、高い接合強度と確実な電気的接続
が可能となり、電磁シールド効果を備えた高信頼性の中
空封着パッケージを提供することが可能になる。

【００３３】本発明の第２の局面に基づく中空封着パッ
ケージは、気密空間内に位置する高周波半導体素子と、
高周波半導体素子の外部への電気的引出しを行なう高周
波回路配線と、気密空間を取り囲むフレームおよびキャ
ップとを備えた中空封着パッケージであって、フレーム
とキャップとを接続する接続部材は、内側に位置する内
側接続部材と外側に位置する外側接続部材とを含み、内
側接続部材は気密空間を封止するフィルムであり、外側
接続部材はろう材である。

【００３４】本構成のように、フレームとキャップとの
接続の際に、内側を気密空間を封止するフィルムにて接
続し、外側をろう材にて接合することにより、ろう材の
気密空間内への流入を防止することが可能になる。これ
は、先に接続されたフィルムによってろう材の気密空間
内への流入が阻止されるためである。また、ろう材を使
用することにより、フレームとキャップとの電気的接続
が実現されるため、電磁シールド効果を確保することも
可能である。これにより、気密空間内へのろう材の流入
を防止した上で電磁シールド効果を維持できる高信頼性
の中空封着パッケージが実現される。

【００３５】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、内側接続部材である
フィルムは、樹脂製の接着フィルムであることが好まし
い。

【００３６】このように、内側接続部材であるフィルム
を樹脂製の接着フィルムとすることにより、後に実施さ
れるろう付けの際にも、ろう材やフラックスが気密空間
内に流入することが防止される。また、接着フィルムを
用いることにより、フレームとキャップとの仮固定が行
なえるため、製造の際の作業性の向上が図られる。

【００３７】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、内側接続部材である
フィルムは、圧縮変形することによりフレームおよびキ
ャップに密着するシール部材であることが望ましい。

【００３８】このように、内側接続部材であるフィルム
をシール部材とすることにより、後に実施されるろう付
けの際にも、ろう材やフラックスが気密空間内に流入す
ることが防止される。また、シール部材を圧縮して用い
ることにより、気密空間内の封止が確実に行なえるた
め、歩留まりの向上が期待できる。

【００３９】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、内側接続部材である
フィルムは、異方性導電フィルムであってもよい。

【００４０】このように、内側接続部材であるフィルム
を異方性導電フィルムとすることも可能である。この異
方性導電フィルムにより、後に実施されるろう付けの際
にも、ろう材やフラックスが気密空間内に流入すること
が防止される。また、異方性導電フィルムを使用するこ
とにより、上述した本発明の第１の局面に基づいた中空
封着パッケージと同様の効果を得ることが可能になる。

【００４１】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、フレームとキャップ
の少なくとも一方が、高周波半導体素子または高周波回
路配線から発生する電磁波を遮断するための導体部分を
有していることが好ましい。

【００４２】本構成とすることにより、本発明の第２の
局面に基づく中空封着パッケージにおいても、高周波半
導体素子等から発生する電磁波の外部への漏洩を防止す
ることができるようになる。また同時に、外部から気密
空間内への電磁波の漏入も防止できるようになる。

【００４３】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージあっては、たとえば、導体部分が気密空間を
取り囲むようにフレームおよびキャップに配置された壁
状導体であり、高周波半導体素子から見て全方位に位置
していることが望ましい。

【００４４】本構成とすることにより、本発明の第２の
局面に基づく中空封着パッケージにおいても、特に電磁
波の漏洩を完全に遮断したい場合に、高周波半導体素子
を取り囲むようにフレームおよびキャップに導体部分を
形成することによって電磁波の漏洩を完全に遮断するこ
とができるようになる。

【００４５】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージにあっては、たとえば、少なくともフレーム
およびキャップのいずれか一方が気密空間を複数の空間
に分割する隔壁を備えている場合に、フレームまたはキ
ャップと隔壁とが導電ペーストによって接合されている
ことが望ましい。

【００４６】本構成とすることにより、本発明の第２の
局面に基づく中空封着パッケージにおいてもフレームま
たはキャップと隔壁との電気的導通が確保されるため、
気密空間同士における電磁シールド効果が実現されるよ
うになる。

【００４７】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージにおいては、たとえば、フレームとキャップ
とを含むパッケージ側面において、少なくともフレーム
およびキャップのいずれか一方にキャスタレーションが
形成されており、このキャスタレーションが形成された
部位においてフレームとキャップとがろう付けにて接合
されていることが好ましい。

【００４８】本構成のように、パッケージ外側面にキャ
スタレーションを形成し、このキャスタレーションが形
成された部位においてろう材にてフレームとキャップと
を接合することにより、効率よく中空封着パッケージを
製造することが可能になる。

【００４９】上記本発明の第２の局面に基づく中空封着
パッケージにおいては、たとえば、フレームとキャップ
とを含むパッケージ側面において、フレームおよびキャ
ップのいずれか一方にキャスタレーションが形成されて
おり、他方にキャスタレーションの端部と対面する端子
電極が形成されており、キャスタレーションと端子電極
との間にろう材のフィレットが形成されていることが望
ましい。

【００５０】本構成のように、フレームとキャップとを
接合するろう材にフィレットが形成されていることによ
り、熱履歴によって生ずる応力の緩和が可能となる。こ
の結果、熱履歴に強い高信頼性の中空封着パッケージを
提供することが可能になる。

【００５１】本発明の第１の局面に基づく中空封着パッ
ケージの製造方法は、気密空間内に位置する高周波半導
体素子と、高周波半導体素子の外部への電気的引出しを
行なう高周波回路配線と、気密空間を取り囲むフレーム
およびキャップとを備えた中空封着パッケージの製造方
法であって、以下の工程を備える。

【００５２】（ａ） フレームとキャップとの接続部位
のうち、気密空間に隣接する部分にシール部材を介挿す
る工程。

【００５３】（ｂ） シール部材を圧縮変形させること
により、シール部材をフレームおよびキャップに密着さ
せる工程。

【００５４】（ｃ） シール部材を圧縮変形させた状態
にて、フレームとキャップとをろう付けにて接合する工
程。

【００５５】本構成のように、まず、圧縮変形すること
によりフレームとキャップとに密着するシール部材を用
いて気密空間を密閉し、このシール部材が圧縮された状
態にてフレームとキャップとの接続部位をろう材を用い
て接合することにより、ろう材が気密空間内部に流入す
ることなくキャップとフレームとを接合することが可能
になる。これにより、簡便に高信頼性の中空封着パッケ
ージを製造することが可能になる。

【００５６】本発明の第２の局面に基づく中空封着パッ
ケージの製造方法は、気密空間内に位置する高周波半導
体素子と、高周波半導体素子の外部への電気的引出しを
行なう高周波回路配線と、気密空間を取り囲むフレーム
およびキャップとを備え、フレームおよびキャップの少
なくともいずれか一方の外側面にキャスタレーションが
形成されており、少なくともキャスタレーションを含む
部分においてフレームとキャップとがろう付けにて接合
されてなる中空封着パッケージの製造方法であって、溶
融前のろう材をキャスタレーションの下方に近接配置
し、熱処理を施すことによってろう材を溶融させ、溶融
したろう材がキャスタレーションに接して上がることに
よりフレームとキャップとの接続部位にまで達すること
によってフレームとキャップとの接合が行なわれる。

【００５７】本構成のように、パッケージの外側面にキ
ャスタレーションが形成された中空封着パッケージにお
いて、ろう材の這い上がりを利用してフレームとキャッ
プとを接続することにより、簡便に効率よく中空封着パ
ッケージを製造することが可能になる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。

【００５９】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における中空封着パッケージの組付け構造を説明
するための分解斜視図であり、図２は、組付け後の図１
中Ａ−Ａ面における断面図である。また、図３（ａ）
は、フレームの接合面の形状を説明するための上面図で
あり、図３（ｂ）は、キャップの接合面の形状を説明す
るための下面図である。また、図４は、フレームとキャ
ップとの接続部分の構造を示す概略断面図である。

【００６０】（構造）まず、図１および図２を参照し
て、本実施の形態における中空封着パッケージの構造に
ついて説明する。中空封着パッケージは、上面開口の容
器形状からなるフレーム５０、およびこの開口を塞ぐよ
うに取付けられるキャップ６０とから構成されている。
これらフレーム５０およびキャップ６０が気密に接合さ
れることにより、パッケージ内部に気密空間であるキャ
ビティ７０が形成される。

【００６１】フレーム５０はセラミックス材料から構成
されており、グリーンシートを積層して焼成することに
よって容器形状が形成される。これらグリーンシート中
には、予め高周波半導体素子等から発生する電磁波を遮
断するための導体部分であるグランド配線５４が、それ
ぞれキャビティ７０となる開口を取り囲むように配設さ
れている。グリーンシートの積層時に、このグランド配
線５４が互いに接触することによって導通し、電磁シー
ルド効果を発揮する壁となる。また、フレーム５０上部
の接合面には、このグランド配線５４と導通するフレー
ム側端子電極であるフレームパッド５１が所定の間隔を
もって開口を取り囲むように点列状に配設されている。

【００６２】フレーム５０に設けられたキャビティ７０
の底面には、回路配線（図示せず）が施されており、そ
の所定位置に高周波半導体素子１０が実装されている。
この高周波半導体素子１０と回路配線とは、金ワイヤな
どのボンディングワイヤ２０によって接続される。これ
らによって、高周波半導体素子１０のパッケージ外部へ
の電気的引出しを行なう高周波回路配線が構成されてい
る。

【００６３】一方、フレーム５０の下面には外部接続パ
ッド５５が設けられており、さらにこの外部接続パッド
５５上には半田ボール５６が形成されている。中空封着
パッケージの親回路基板８０への実装の際に、この半田
ボール５６を親回路基板８０の基板パッド８１に取付け
ることにより、中空封着パッケージが親回路基板８０へ
と実装される。なお、上述のグランド配線５４もこの外
部接続パッド５５を経由して、親回路基板８０のグラン
ド配線へと接続される。

【００６４】フレーム５０の底面においては、高周波半
導体素子１０のパッケージ外部への電気的引出しを行な
う回路配線の都合から、電磁シールドとなる導体部分に
よって高周波回路配線全体を囲むことは実質的に不可能
である。このため、フレーム５０の底面に導体部分を２
層に分けて設けてその間を縫うように回路配線を施した
り、フレーム５０には電磁シールドとなる導体部分を設
けずに親回路基板８０のグランド配線を代用して使用す
ることで電磁シールド効果を得たりする手法が用いらる
ことが多い。本実施の形態では、後者を採用している。

【００６５】キャップ６０は、フレーム５０と同じくセ
ラミックス材料によって構成されており、その下面には
電磁シールド効果を発揮する導体部分であるメタライズ
領域６２が形成されている。また、上述のフレームパッ
ド５１と対向する位置に、このメタライズ領域６２と連
続するキャップ側端子電極であるキャップパッド６１が
形成されている。

【００６６】次に、図４を参照して、フレーム５０とキ
ャップ６０の接続部分について詳説する。フレーム５０
とキャップ６０との接合には、異方性導電フィルム（以
下、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）とい
う。）３０が使用される。このＡＣＦ３０は、絶縁性の
バインダである樹脂３１中に導電フィラー３２が分散し
た接着用のフィルムであり、電気的に接続する端子電極
どうしの近接によってバインダ樹脂３１が押し退けられ
た部分において、導電フィラー３２が介在することで両
者の間に導通が成立するものである。なお、この導通部
分以外の部分では、導電フィラー３２がバインダ樹脂３
１中に分散することで絶縁が保たれるようになってい
る。

【００６７】次に、図３を参照して、フレーム５０およ
びキャップ６０の接合面の形状について説明する。ま
ず、図３（ａ）を参照して、フレーム５０の接合面は、
キャビティ７０を構成する開口を囲むようにロの字型の
形状をしている。このフレーム５０の接合面には、上述
したフレームパッド５１が高周波半導体素子１０等から
発生する電磁波の波長の（１／４）より短い間隔で点列
状に配設されており、このフレームパッド５１以外の接
合面はセラミックス基板が露出している。

【００６８】ここで、高周波半導体素子等から発生する
電磁波の波長とは、電磁波の作用を問題とする部位の誘
電体中における電磁波の波長λｄのことであり、本実施
の形態では、高周波半導体素子等から発生する電磁波の
空気中またはセラミックス中、あるいは樹脂中における
波長のうち、最も波長の短い誘電体中における波長のこ
とを指す。すなわちフレームパッドの点列のピッチは、
（１／４）λｄ以下で配列されることになる。なお、キ
ャビティ内に充填される他の気体としてヘリウムなどの
不活性ガスがあるが、この場合はその不活性ガス中にお
ける電磁波の波長を指すことになる。

【００６９】次に、図３（ｂ）に示すように、キャップ
６０の下面のうちフレーム５０の接合面と対向せず、キ
ャビティ７０の天面となる部分には、全面に電磁シール
ドとなるメタライズ領域６２が形成されている。このメ
タライズ領域６２は、キャップ６０のセラミックス表面
にめっきを施すことによって形成されている。このメタ
ライズ領域６２によって、キャップ６０部分の電磁シー
ルドが構成されることになる。

【００７０】フレーム５０の接合面と対向するキャップ
６０の接合面は、前述の通り、上記キャップ６０下面に
設けられたメタライズ領域６２と連続して、キャップパ
ッド６１が形成されている。このキャップパッド６１
は、その接合面において上述のフレームパッド５１と対
応するように点列状に配設される。なお、このフレーム
パッド６１は、上述のメタライズ領域６２の形成時に同
時にめっきによって形成されてもよい。

【００７１】（作用・効果）以上の構成のように、フレ
ームとキャップの接合にＡＣＦを用いることにより、フ
レームに溝や土手部を設けることなく接合部材のキャビ
ティ内への流入を防止することが可能になる。また、Ａ
ＣＦというフィルム状の接合部材を使用することによ
り、簡易かつ迅速にフレームとキャップの接合が行なえ
るようになる。さらには、ＡＳＩＣなどのシリコン製の
制御素子を同時実装した場合にもろう付けを必要としな
いため、高温に晒す必要がなくなる。この結果、安価に
製造可能でかつ高信頼性の電磁シールド効果を備えた中
空封着パッケージを提供することが可能になる。

【００７２】（実施例１）上記実施の形態１に基づいた
実施例を以下に示す。

【００７３】本実施例では、パッケージの構成要素であ
るキャップおよびフレームをＬＴＣＣ（Low Temperatur
e Co-fired Ceramics）を用いて製作した。フレームの
幅および奥行きはともに１０ｍｍとし、高さは２．５ｍ
ｍとした。キャップの幅および奥行きは、フレームにあ
わせて１０ｍｍとし、キャップの厚みは０．５ｍｍとし
た。

【００７４】電磁シールドとなる導体部分は、フレーム
およびキャップの内層部分では銀ペーストを使用し、露
出部分に関してはこの下地の銀ペースト上にＮｉ／Ａｕ
のめっきを施した。なお、露出部分の下地の銀ペースト
は印刷法で供給し、焼成後の仕上り厚さは１０μｍであ
る。ニッケルめっきは、電解めっき法を用いて平均めっ
き厚が４μｍとなるようにした。このニッケルめっき上
に施した金めっきは、同じく電解めっき法を用いて平均
めっき厚が０．３μｍとなるようにした。金めっきを施
すのは、金ワイヤ等の金属細線のボンディングを可能と
するためや、接続部の電気抵抗を下げるため、露出配線
部の酸化を防止するためなどの目的で実施した。

【００７５】次に、これらの構成部材を用いて中空封着
パッケージを製作した手順を示す。まず、高周波半導体
素子をフレームのキャビテイ底面にダイボンドし、金ワ
イヤを用いて所定の位置にボンディングした。次に、キ
ャップより僅かに小さめにカットしたＡＣＦをキャップ
の下面に貼付けた。ＡＣＦの一辺の長さは９ｍｍとし、
厚さは０．０５ｍｍとした。なお、硬化前のＡＣＦは適
度な粘性を有しているため、メタライズ部に容易に貼付
けできる。つづいて、ＡＣＦの硬化を荷重２ｋｇ、加熱
温度１８０℃、硬化時間２０秒で行なった。最後に、フ
レーム下面の外部接続端子に半田ボールを形成して、中
空封着パッケージが完成した。

【００７６】以上の条件および手順によって製作した中
空封着パッケージを用いて信頼性試験を行なった結果を
以下に示す。

【００７７】まず、ＡＣＦ封着によるパッケージの気密
性を確認するためにグロスリーク試験を実施した。グロ
スリーク試験はフッ素系不活性液体（フロリナート
（Ｒ））中にパッケージを浸漬し、気泡の排出を確認す
ることで封着性を確認する試験である。本実施例におい
て製作した中空封着パッケージ１１個を用いて気密性の
良否を判断したところ、何ら異常は検出されず全数高い
気密性が確保されていることが確認された。

【００７８】次に、ＡＣＦ封着によるパッケージの長期
信頼性試験として冷熱サイクル試験を実施した。冷熱サ
イクル試験は基板実装後のパッケージをくり返し冷熱サ
イクル環境下に晒し、試験後に封着部分の損傷の有無を
電気的導通と断面研磨観察によって確認する試験であ
る。本実施例において製作した中空封着パッケージ１１
個用いて、−４０℃〜＋１２５℃の冷熱サイクル試験を
１０００サイクル実施した後、まず電気的導通に異常が
無いことを確認した。次に、各試料の４辺の封着部分を
断面研磨観察したところ、冷熱サイクル試験後も封着部
分には何ら異常が発生しておらず、高い気密性が確保さ
れていることが確認できた。

【００７９】このように、実施の形態１における構造の
中空封着パッケージとすることにより、電磁シールド効
果を有した上で高い気密性を維持した高信頼性の中空封
着パッケージが実現されることが確認された。

【００８０】（実施の形態２）図５は、本発明の実施の
形態２における中空封着パッケージのフレームとキャッ
プの接続部分の構造を説明するための概略断面図であ
る。上述の実施の形態１と同様の部分は図中同じ符号を
付し、その説明は省略する。なお、本実施の形態におけ
る中空封着パッケージは、上述の実施の形態１とほぼ同
様の構造であり、フレームパッド上にバンプが形成され
ている点のみが異なる。

【００８１】パッケージの構成部品であるキャップやフ
レームにおいては、セラミックスまたは樹脂などの絶縁
材料であるが故に、金属材料とは違ってその製造条件や
製造ロットによっては反りやねじれ、うねりなどの変形
が生じる場合がある。これを無視した場合には、フレー
ムパッドとキャップパッドとの間に空隙が生じてしま
い、パッド間で電気的導通が得られない状態（以下、オ
ープン状態という。）が生じる場合がある。

【００８２】オープン状態が生じると、実施の形態１で
述べた高周波半導体素子等から発生する電磁波から導か
れる波長λｄの（１／４）以下の接続ピッチを満足する
事ができなくなる。これにより、フレームとキャップの
接合部分において電磁シールドを構成することができな
くなってしまい、電磁波の漏洩を遮断するという目的が
実現できなくなってしまう。

【００８３】これを避けるために本実施の形態では、図
５に示すように、封着時の荷重により変形するバンプ５
７をフレームパッド５１上に形成することにより、フレ
ーム５０またはキャップ６０の反りやねじれ、うねりな
どによって生ずる空隙の吸収を図っている。これによ
り、キャビティ７０の良好な気密性および電磁シールド
が確保され、歩留まりが向上するようになる。

【００８４】ここで、適用可能なバンプの材質として
は、たとえば金、はんだなどの柔らかい金属材料が考え
られる。柔らかい金属材料で形成されたバンプを介して
封着することにより、キャップとフレームの距離が短い
部位のバンプはつぶれが大きく、距離が長い部位のバン
プはつぶれが小さいため、すべての領域にわたって良好
な電気的導通を維持することが可能になる。

【００８５】この場合、硬化条件を最適化すれば、接合
部材としては必ずしも実施の形態１で用いたＡＣＦを用
いなくてもよい。通常の絶縁性の接着剤または接着フイ
ルムを用いた場合にも、硬化工程の加熱加圧時にバンプ
がパッドに接触して変形することにより、柔らかい金属
材料のバンプがフレームパッドとキャップパッドの間の
絶縁性樹脂を排除するため、導通が得られるようにな
る。ただし、絶縁性の接着剤を使用した場合には、キャ
ビティ内への接合部材の流入が懸念されるため、接着フ
ィルムを使用する方が好ましい。

【００８６】なお、本実施の形態では、バンプをフレー
ムパッド上に形成したが、当然にキャップパッド上に形
成しても同様の効果が得られる。また、本実施の形態に
おける金バンプは１段で構成されているが、バンプを２
段以上積み重ねる多段バンプとすることにより、より大
きな反りやねじれ、うねりなどに対処する事も可能であ
る。

【００８７】（実施例２）以下、上記実施の形態２に基
づいた実施例について詳説する。なお、フレームおよび
キャップの形状および大きさは、上述の実施例１と同様
である。

【００８８】本実施例ではバンプの材質を金とし、接合
前のバンプの直径を８０μｍ、高さを４０μｍとした。
本実施例のキャップにはうねりがあり、その値は一辺１
０ｍｍに対して最大３０μｍである。

【００８９】これらの構成要素を用いて、実施例１と同
じ条件および手順にて中空封着パッケージを作製した。
ただし、金バンプを変形させるために荷重は３ｋｇとし
た。試料作成後、電気的導通試験と断面研磨を実施した
ところ、本実施例においても接合が良好に行われている
ことが確認された。また、実施例１と同様な信頼性試験
を実施した結果、本実施例においても異常は検出されな
かった。

【００９０】（実施の形態３）図６は、本発明の実施の
形態３における中空封着パッケージの構造を説明するた
めの概略断面図である。また、図７（ａ）は、フレーム
の接続面の形状を説明するための上面図であり、図７
（ｂ）は、キャップの接続面の形状を説明するための下
面図である。なお、上記実施の形態１と同様の部分は図
中同じ符号を付し、その説明は省略する。

【００９１】（構造）まず、フレーム５０とキャップ６
０の接続面の形状について説明する。図７（ａ）を参照
して、フレーム５０の接続面は、キャビティ７０となる
開口に隣接して形成された内側接続領域と、その外側に
位置する外側接続領域とに２分され、内側接続領域では
セラミックスの下地が露出しており、外側接続領域では
セラミックス基板表面にめっきによるメタライズ領域５
２が形成されている。このメタライズ領域５２はフレー
ム５０内部のグランド配線５４に電気的に接続されてお
り、フレーム側端子電極をも兼ねている。

【００９２】次に、図７（ｂ）に示すように、キャップ
６０のフレーム５０の接続面に対向しない部分には、上
述の実施の形態１と同様にめっきによるメタライズ領域
６２がキャビティ７０の天面全面を覆うように形成され
ている。上述のフレーム６０の外側接続領域に対向する
キャップ６０の接続面にも、同じくめっきによる外側メ
タライズ領域６３が形成されている。これらキャップ６
０下面のメタライズ領域６２，６３の間に位置し、上述
のフレームの内側接続領域に対向するキャップの接続面
には、交互にメタライズ領域とセラミックスの下地が露
出した非メタライズ領域とが設けられている。

【００９３】上記フレーム５０とキャップ６０の接合に
は、上述の実施の形態１と異なり、接合部材として非導
電性樹脂製接着フィルム４０およびろう材９０の２種類
が用いられる。まず、内側接続領域においては、非導電
性樹脂製接着フィルム４０が使用される。この非導電性
樹脂製接着フィルム４０により、フレーム５０とキャッ
プ６０の内側接続領域が接合される。また、外側接続領
域においては、前述の内側接続領域の接合が行なわれた
後に、ろう材９０による接合が行なわれる。このろう付
けは、半田こてや加熱ツール、リフロー、レーザ溶接な
どによって実施される。なお、本実施の形態において、
キャップ６０の内側接続領域において、メタライズ領域
と非メタライズ領域が交互に配設されているのは、キャ
ップ６０のキャビティ７０天面となるメタライズ領域６
２と、外側接続領域となる外側メタライズ領域６３の電
気的接続と、非導電性樹脂製接着フィルム４０による接
合力の確保の両立を図るために施されたものである。

【００９４】（作用・効果）上記構成のように、内側接
続領域において非導電性の樹脂製接着フィルムを使用し
て接着することにより、キャビティ内へのろう材の流入
が防止される。また、内側接続領域に非メタライズ領域
が形成されているため、高い接合力が確保される。さら
には、外側をろう付けすることによって樹脂フィルムの
みで接合した場合に起こり得る水分のキャビティ内への
浸入を阻止している。これにより、高い信頼性が実現さ
れた電磁シールド効果を有する中空封着パッケージを提
供することが可能となる。

【００９５】（実施例３）以下、上記実施の形態３に基
づいた実施例について説明する。なお、本実施例では、
上述の実施例１と同様の大きさのフレームおよびキャッ
プを使用して、中空封着パッケージを製作した。

【００９６】これらフレームおよびキャップの接合に使
用する非導電性の樹脂製接着フィルムは、一辺を８．５
ｍｍとし、その厚さを０．０５ｍｍとした。また、ろう
付けに使用する半田として、一般的な鉛−スズ共晶半田
（３７Ｐｂ−６３Ｓｎ、融点１８３℃）を使用した。

【００９７】上記条件にて製作した中空封着パッケージ
を実施例１と同様の信頼性試験にかけた結果、何ら異常
は確認されなかった。また、外部からの水分の混入によ
る高周波半導体素子等の腐食が起こり得ないかを確認す
るために、１２１℃、１００％ＲＨ、２気圧、２４時間
のプレッシャークッカー試験を実施し、実施例１と同様
の検査を行ったが、この信頼性試験においても異常は検
出されず、良好な接合状態が確保されていることが確認
された。

【００９８】（実施の形態４）図８は、本発明の実施の
形態４における中空封着パッケージの構造を説明するた
めの概略断面図である。また、図９（ａ）は、フレーム
の接続面の形状を説明するための上面図であり、図９
（ｂ）は、キャップの接続面の形状を説明するための下
面図であり、図９（ｃ）はキャップの上面図である。な
お、上記実施の形態３と同様の部分は図中同じ符号を付
し、その説明は省略する。

【００９９】（構造）図８に示すように、本実施の形態
ではキャビティ７０となるフレーム５０の凹部側壁に段
差形状を施しており、この段差部分にキャップ６０が嵌
め込まれる構成となっている。この嵌め込まれたキャッ
プ６０とフレーム５０の段差部分との接合は、非導電性
樹脂製接着フィルム４０が使用される。さらにキャップ
６０とフレーム５０との間に生ずる上下方向の空隙に
は、パッケージ上部からろう材９０が流し込まれる。

【０１００】図９（ａ）に示すように、フレーム５０の
最上面には、キャップ６０が嵌まり込む開口に隣接して
上面メタライズ領域５８が設けられている。また、この
上面メタライズ領域５８の外側は、セラミックスの露出
した非メタライズ領域となっている。段差部分には、段
差面メタライズ領域５９を備えており、この段差面メタ
ライズ領域５９の内側は、キャビティ７０を構成する開
口となっている。

【０１０１】図９（ｂ）および（ｃ）を参照して、キャ
ップ６０の下面には、全面にめっきによってメタライズ
領域６２が形成されており、キャップ６０の上面には周
縁部分のみに周縁メタライズ領域６４が形成されてい
る。

【０１０２】（作用・効果）本実施の形態では、上述の
実施の形態３に比べ、段差構造を設けることによって飛
び飛びのメタライズ領域を形成する必要がなくなってい
る。このため、より製造が容易に行なうことができ、製
造コストの削減が図られる。また、段差構造を設けてこ
の段差内にキャップを嵌め込むことにより、組付け性の
向上が図られている。

【０１０３】（実施例４）なお、本実施の形態４におけ
る中空封着パッケージを製作し、実施例１と同様の信頼
性試験を実施したところ、何ら異常が発生しなかったこ
とが確認されたが、その詳細な説明は繰り返しになるの
でここでは省略する。

【０１０４】（実施の形態５）図１０は、本発明の実施
の形態５における中空封着パッケージの構造を説明する
ための概略断面図である。また、図１１（ａ）は、フレ
ームの接続面の形状を説明するための上面図であり、図
１１（ｂ）は、キャップの接続面の形状を説明するため
の下面図である。本実施の形態における中空封着パッケ
ージは、上述の実施の形態３とは異なり、内側接続領域
を弾性変形可能なシール部材にて接続した場合を例示し
ている。以下においては、上述の実施の形態３と異なる
部分についてのみ説明し、同様の部分に付いては図中同
じ符号を付し、その説明は省略する。

【０１０５】（構造）まず、フレーム５０とキャップ６
０の接続面の形状について説明する。図１１（ａ）を参
照して、フレーム５０の接続面は、キャビティ７０とな
る開口に隣接して形成された内側接続領域と、その外側
に位置する外側接続領域とに２分され、内側接続領域で
はセラミックスの下地が露出しており、外側接続領域で
はセラミックス基板表面にめっきによるメタライズ領域
５２が形成されている。また、フレーム５０の接続面に
は、点列状に配設されたフレームパッド５１が形成され
ている。上述のメタライズ領域５２はこのフレームパッ
ド５１を含み、かつ隣接するフレームパッド間に下地で
あるセラミックスが露出する領域が確保されるように、
図１１（ａ）の如くレイアウトされている。なお、フレ
ームパッド５１はフレーム５０内部のグランド配線５４
に接続されている。

【０１０６】次に、図１１（ｂ）に示すように、キャッ
プ６０の下面のうち、フレーム５０の接続面と対向しな
い部分には、上述の実施の形態３と同様にめっきによる
メタライズ領域６２がキャビティ７０の天面全面を覆う
ように形成されている。上述のフレーム５０の外側接続
領域に対向するキャップ６０の接続面にも、同じくめっ
きによる外側メタライズ領域６３が形成されている。こ
れらキャップ６０下面のメタライズ領域６２，６３の間
に位置し、上述のフレーム５０の内側接続領域に対向す
るキャップ６０の接続面には、交互にメタライズ領域と
セラミックスの下地が露出した非メタライズ領域とが設
けられている。この交互に配設されたメタライズ領域と
非メタライズ領域のうち、メタライズ領域は、フレーム
５０のフレームパッドに対向するキャップパッド６１を
構成している。

【０１０７】上記フレーム５０とキャップ６０の接続に
は、上述の実施の形態３とは異なり、接続部材としてシ
ール部材１００およびろう材９０の２種類が用いられ
る。まず、内側接続領域においては、シール部材１００
が使用される。シール部材１００としては、荷重が付加
されることにより圧縮変形し、フレーム５０やキャップ
６０の接続面に密着する弾性材料が使用される。このシ
ール部材１００により、フレーム５０とキャップ６０の
内側接続領域が接続され、気密空間が密閉される。ま
た、シール部材１００は、フレーム５０やキャップ６０
に反りやねじれ、うねりなどがある場合にも、弾性変形
することによってこれらを吸収する。なお、このとき圧
縮変形したシール部材１００が外側にはみ出すことによ
ってフレーム５０のメタライズ領域５２に達するとメタ
ライズ領域５２と重なる部位の接着力が低下するおそれ
がある。このため、本実施の形態においては、フレーム
パッド５１間に非メタライズ領域を構成しており、これ
により接着力の低下の防止が図られている。

【０１０８】また、外側接続領域においては、内側接続
領域の封着が行なわれた後に、さらにキャップ６０とフ
レーム５０との間にパッケージ外部からろう材９０を流
し込むことによってろう付けが行なわれる。このろう付
けは、半田こてや加熱ツール、リフロー、レーザ溶接な
どによって実施される。

【０１０９】（作用・効果）上記構成の中空封着パッケ
ージとすることにより、より高い信頼性が実現された電
磁シールド効果を有する中空封着パッケージを提供する
ことが可能になる。つまり、弾性圧縮可能なシール部材
を用いることによってキャビティ内への接合部材の流入
を防止し、さらにその外側をろう付けすることでシール
部材のみで接合した場合に起こり得る水分のキャビティ
内への浸入を阻止しつつ、高い接合力を確保している。

【０１１０】また、シール部材は外側接続領域のろう付
けが完了するまでの間、シール効果が発揮出来れば良
く、ゴム状の弾性材料などを用いることも可能である。
この場合には、必ずしも接着性を有することは必要とし
ない。ただし、弾性材料を用いる場合には、ろう材によ
る接合が完了するまでの間、外部から加圧保持等を行う
ことによって、確実にシール性を保つことが必要であ
る。

【０１１１】また、非接着性のシール部材を用いる場合
には、キャップ６０の内側接続領域において、接着性向
上のためのメタライズ領域と非メタライズ領域を交互に
配設する必要はなくなる。つまり、図１２（ａ）および
図１２（ｂ）に示すように、フレーム５０のメタライズ
領域５２とキャップ６０のメタライズ領域６２とは、と
もに全面にベタに施されていても良い。この場合にはメ
タライズ領域の設計が簡単になるため、設計コストの削
減が図られる。

【０１１２】なお、適用可能なシール部材としては、た
とえば、ろう材のろう付け温度に耐えるシリコーンゴム
等の耐熱性ゴム系材料やテフロン（Ｒ）等の弾力を有す
る耐熱性高分子材料が考えられる。また、シール部材に
粘着性をもたせることによってフレームとキャップを仮
固定することが可能となる。これにより、作業性が大幅
に向上する。この粘着性を有するシール部材としては、
導電性または絶縁性のＲＴＶ（室温硬化ゴム）や弾性を
有するエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、あるいは熱可
塑性樹脂なども使用できる。なお、ここで用いるシール
部材は導電性であっても非導電性であってもかまわない
が、静電気等の影響を排除するなら導電性であることが
望ましい。

【０１１３】（実施例５）以下、上記実施の形態５に基
づいた実施例について説明する。なお、本実施例では、
上述の実施例３と同様の大きさのフレームおよびキャッ
プを使用して、中空封着パッケージを製作した。

【０１１４】フレームとキャップの封止に使用するシー
ル部材は、シリコーンゴムシートを使用し、外周の一辺
を８．５ｍｍ、内周の一辺を７．５ｍｍとし、その厚さ
を０．２ｍｍとした。また、ろう付けに使用する半田と
しては、一般的な鉛−スズ共晶半田（３７Ｐｂ−６３Ｓ
ｎ、融点１８３℃）を使用した。

【０１１５】本実施例においては、シール部材をフレー
ムとキャップとの接続面間に介在させ、外部治具によっ
てシール部材を加圧して圧縮変形させ、その後フレーム
とキャップとの間に生じた空隙にパッケージ外部からろ
う材を半田こてを用いて流し込むことにより、フレーム
とキャップとを接合した。

【０１１６】試料作成後、電気的導通試験と断面研磨を
実施したところ、本実施例においても接合が良好に行わ
れていることが確認された。また、実施例１と同様な信
頼性試験を実施した結果、本実施例においても異常は検
出されなかった。

【０１１７】（実施の形態６）図１３は、本発明の実施
の形態６における中空封着パッケージの構造を説明する
ための概略断面図である。また、図１４（ａ）は、フレ
ームの接続面の形状を説明するための上面図であり、図
１４（ｂ）は、キャップの接続面の形状を説明するため
の下面図である。なお、上記実施の形態５と同様の部分
は図中同じ符号を付し、その説明は省略する。

【０１１８】（構造）図１３に示すように、本実施の形
態では、キャビテイ７０内に実装される２つの電子回路
のアイソレーション（電磁気的な分離）を確実に行なう
ために、キャビティ７０がフレーム５０に設けられた隔
壁であるリブ５３によって２室に分割されている。リブ
５３は、フレーム５０の側壁と等しい高さに形成されて
おり、その内部にはフレーム５０の側壁と同様にグラン
ド配線５４が配設されている。

【０１１９】図１４（ａ）に示すように、フレーム５０
の上面のうち外周部分に相当する部分は、上述の実施の
形態５と同様に、内側接続領域である非メタライズ領域
と外側接続領域であるメタライズ領域５２とを有してい
る。リブ５３の上面には、セラミック基板の下地が露出
した非メタライズ領域に点列状にフレームパッド５１が
配設されている。図１４（ｂ）に示すように、キャップ
６０の下面のうち、リブ５３に対向する領域には、交互
にメタライズ領域と非メタライズ領域とが配設されてい
る。このうちのメタライズ領域は、上述のリブ５３の上
面に点列状に配設されたフレームパッド５１に対向する
ように形成されている。

【０１２０】このリブ５３の上面に配設されたフレーム
パッド５１は、キャップ６０のキャップパッド６１を構
成するメタライズ領域に電気的に接続される必要があ
る。このため、リブ５３の上面とキャップ６０の下面と
の接続には、エポキシ系やシリコーン系の導電ペースト
１１０が使用される。

【０１２１】（作用・効果）上記構成のように、導電ペ
ーストを用いてリブとキャップとを接続し、シール部材
とろう材とを併用してフレームとキャップとを接続する
ことにより、外部との気密性や電磁シールド効果を確保
しつつ、キャビティ同士の気密性や電磁シールド効果を
も実現した中空封着パッケージを提供することが可能に
なる。

【０１２２】（実施例６）以下、上記実施の形態４０に
基づいた実施例について説明する。なお、本実施例で
は、上述の実施例１と外形寸法が同じ大きさのフレーム
およびキャップを使用して中空封着パッケージを製作し
た。ただし、本実施例のフレームにはグランド配線を内
包するリブがあり、リブの幅は外壁と同じ１ｍｍであ
る。

【０１２３】これらフレームとキャップの封止には非導
電性の枠状のシリコーンゴムシートを用い、外周の一辺
を８．５ｍｍ、内周の一辺を７．５ｍｍとし、その厚さ
を０．２ｍｍとした。リブとキャップとを接着する導電
ペーストには封止用のシリコーン系接着剤を用いた。シ
リコーン系接着剤はシリンジでリブ上に供給し、リブか
らの盛り上がりは０．３〜０．５ｍｍとした。位置あわ
せを行ってこれらを組付けた後に、キャップ上に５ｇ／
ｍｍ²の荷重を与えながら加熱し硬化させた。その後、
ろう付けを行なった。なお、ろう付けに使用する半田と
しては、一般的な鉛−スズ共晶半田（３７Ｐｂ−６３Ｓ
ｎ、融点１８３℃）を使用した。

【０１２４】こうして得られた中空封着パッケージを用
いて実施例１と同様の信頼性試験を実施したところ、何
ら異常が発生しなかったことが確認された。

【０１２５】（実施の形態７）図１５は、本発明の実施
の形態７における中空封着パッケージの組付け構造を説
明するための分解斜視図であり、図１６は、組付け後の
図１６中Ｂ−Ｂ面における断面図である。また、図１７
（ａ）は、フレーム５０の接続面の形状を説明するため
の上面図であり、図１７（ｂ）は、キャップ６０の接続
面の形状を説明するための下面図でる。さらに、図１８
ないし図２３は、本実施の形態における中空封着パッケ
ージの製造工程を示す模式図である。なお、上述の実施
の形態５と同様の部分に付いては図中同じ符号を付し、
その説明は省略する。

【０１２６】（構造）まず、図１５および図１６を参照
して、本実施の形態における中空封着パッケージの構造
について説明する。本実施の形態における中空封着パッ
ケージにあっては、フレーム５０の外側面にキャスタレ
ーション１２０が形成されており、また、キャップ６０
の外側面にもキャスタレーション１３０が形成されてい
る。キャスタレーションとは、セラミックリードレスパ
ッケージの一形態として広く知られた技術であり、焼成
前のグリーンシートにスルーホールを形成し、このスル
ーホールの壁面を導体材料にて被覆した後にスルーホー
ルを横断するようにグリーンシートを切断することによ
って製作される壁面配線のことである。なお、本実施の
形態においては、キャスタレーション１２０および１３
０の壁面導体は、他の配線パターンと同じ構成のメタラ
イズによって行なわれている。

【０１２７】本実施の形態においては、図１７（ａ）お
よび図１７（ｂ）に示すように、上述の実施の形態５と
ほぼ同様の接続面の形状を有するフレーム５０およびキ
ャップ６０が使用される。ただし、フレーム５０および
キャップ６０の外側面には、上記のキャスタレーション
１２０および１３０による窪みが複数形成されており、
この窪み表面の壁面導体が外側接続領域であるメタライ
ズ領域５２および６３と電気的に導通している。

【０１２８】上述の実施の形態５と同様に、本実施の形
態における中空封着パッケージにおいてもフレーム５０
とキャップ６０の接続にシール部材１００およびろう材
９０が用いられる。このうち外側接続部材であるろう材
９０は、フレーム５０とキャップ６０の外側接続領域の
みならず、キャスタレーション１２０および１３０が形
成された部位においてフレーム５０とキャップ６０とを
接合している。

【０１２９】（製造方法）次に、図１８ないし図２３を
参照して、本実施の形態における中空封着パッケージの
製造方法の特徴部分であるキャップとフレームとの接続
工程について説明する。まず、キャスタレーション１２
０を有するフレーム５０と、キャスタレーション１３０
を有するキャップ６０を準備する（図１８参照）。キャ
ップ６０の接続面である下面の所定位置には、予めシー
ル部材１００が貼付されている。フレーム５０にキャッ
プ６０を組付け、さらに荷重をキャップ６０に加えるこ
とにより、接続面の内側接続領域においてシール部材１
００が圧縮変形し、フレーム５０とキャップ６０が密着
されてキャビティ７０が気密封止される。

【０１３０】また、上記とは別に、ソルダ供給治具３０
０を準備する（図１９参照）。ソルダ供給治具３００
は、その主面に中空封着パッケージのフレーム５０がセ
ット可能となるように構成されており、その主面の所定
位置には凹部が形成されている。このソルダ供給治具３
００の主面に印刷マスク３１０を載せる。印刷マスク３
１０はソルダ供給治具３００の凹部に対応する位置に貫
通孔を有している。この印刷マスク３１０の上からスキ
ージ３２０を用いてソルダペースト９０ａをソルダ供給
治具３００に印刷する。印刷が完了すれば印刷マスク３
１０をソルダ供給治具３００から取外す。以上により、
ソルダ供給治具３００の凹部内および凹部上に所定量の
ソルダペースト９０ａが印刷される。

【０１３１】次に、ソルダペースト９０ａが印刷された
ソルダ供給治具３００上に、シール部材１００によって
接続されたフレーム５０とキャップ６０からなる中空封
着パッケージのサブアッセンブリをセットする（図２０
参照）。このとき、ソルダ供給治具３００に印刷された
ソルダペースト９０ａは、フレーム５０に設けられたキ
ャスタレーション１２０に近接している。

【０１３２】さらに、このサブアッセンブリがセットさ
れた状態にて熱処理を行なう。具体的にはサブアッセン
ブリがセットされた状態にてソルダ供給治具３５０を乾
燥炉あるいはリフロー炉、またはホットプレートなど
で、ソルダペースト９０ａのろう材成分の融点以上に温
度を上げる。これにより、ソルダーペースト９０ａのろ
う材成分が溶融し、キャスタレーション２００を伝って
溶融したろう材がフレーム５０の外側面を這い上がる
（図２１参照）。

【０１３３】溶融したろう材はメタライズされた部分に
選択的に濡れ広がり、フレーム５０とキャップ６０との
間を満たす（図２２参照）。この後、加熱を止めるとろ
う材が冷え固まり、これによってフレーム５０とキャッ
プ６０の接合が行なわれる（図２２参照）。さらに、ソ
ルダ供給治具３００からサブアッセンブリを取り外すこ
とにより、フレーム５０とキャップ６０との接続工程が
完了する（図２３参照）。

【０１３４】（作用・効果）上記構成のように、パッケ
ージ外側面にキャスタレーションを形成し、このキャス
タレーションが形成された部位においてフレームとキャ
ップとをろう付けすることにより、高信頼性の中空封着
パッケージを簡便に製造することが可能になる。また、
上記のようにソルダ供給治具を用いてろう付けを行なう
ことにより、簡便に効率よく高信頼性の中空封着パッケ
ージを製造することが可能になる。

【０１３５】（実施例７）以下、上記実施の形態７に基
づいた実施例について説明する。なお、本実施例では、
上述の実施例５と外形が同じ大きさのフレームおよびキ
ャップを使用して中空封着パッケージを製作した。ただ
し、フレームおよびキャップの周辺には、メタライズを
施したキャスタレーションが設けてある点が実施例５と
は異なる。

【０１３６】上記において説明した手法により、中空封
着パッケージを製作した。この試料を用いて実施例１と
同様の信頼性試験を実施したところ、何ら異常が発生し
なかったことが確認された。

【０１３７】（実施の形態８）図２４は、本発明の実施
の形態８における中空封着パッケージの構造を説明する
ための概略断面図である。なお、上述の実施の形態７と
同様の部分については図中同じ符号を付し、その説明は
省略する。

【０１３８】（構造）図２４に示すように、本実施の形
態における中空封着パッケージは、上述の実施の形態７
と類似の構造ではあるが、キャップ６０にはキャスタレ
ーションが無く、フレーム５０にのみキャスタレーショ
ン１２０が形成されている。フレーム５０のキャスタレ
ーション１２０の端部に対応する部分のキャップ６０下
面には、端子電極であるメタライズ領域が形成されてい
る。このため、上述の実施の形態７と同様の接続工程に
てフレーム５０とキャップ６０とを接続した場合には、
フレーム５０とキャップ６０との間にろう材９０による
フィレット９１が形成される。

【０１３９】（作用・効果）上記構造の中空封着パッケ
ージとすることにより、より高い信頼性が実現された電
磁シールド効果を有する中空封着パッケージを提供する
ことが可能になる。これは周知の如くフィレットを形成
することにより、熱履歴によって生ずる応力の緩和が可
能となるためである。上述の実施の形態７においては、
フレームのキャスタレーションとキャップのキャスタレ
ーションとが同一面上に位置しているためフィレットが
形成されないのに対し、本実施の形態ではフレームのキ
ャスタレーションとキャップのメタライズ領域とが交差
するように配置されているため、この部分においてろう
材が濡れ広がることによってフイレットが形成される。

【０１４０】（実施例８）以下、上記実施の形態８に基
づいた実施例について説明する。なお、本実施例では、
上述の実施例７と同じフレームを使用した。キャップは
フレームよりも外形がやや大きく、幅および奥行きが１
１ｍｍのものを使用した。

【０１４１】以上の部材を用いて中空封着パッケージを
製作し、実施例１と同様の信頼性試験を実施したとこ
ろ、何ら異常が発生しなかったことが確認された。

【０１４２】上記実施の形態では、中空封着パッケージ
を親回路基板に実装する手段として、はんだボールを用
いる方式に関して述べたが、これ以外の手段である金属
リードや金属ピンを用いた実装方法などであっても良
い。

【０１４３】また、上記実施の形態では、内部に実装す
る高周波半導体素子をワイヤボンディングによって実装
しているが、特にこれに制限されるものではなく、フリ
ップチップ実装などの実装技術を用いて実装してもよ
い。

【０１４４】さらには、上記実施の形態では、すべてセ
ラミックス製のパッケージを使用しているが、当然に樹
脂製のパッケージでも良い。また、キャップに関して
は、金属製のキャップを使用することも可能である。

【０１４５】また、上記実施の形態３および４において
は、内側接続部材として非導電性の樹脂製接着フィルム
を使用し、上記実施の形態５ないし８ではシール部材を
使用ているが、たとえば、上述のＡＣＦを使用してもよ
い。

【０１４６】また、上記実施の形態では、一例としてメ
タライズ領域をめっきにより形成しているが、キャップ
若しくはフレームに導体部分が形成されるならばその形
成方法は特に限定されるものではない。同じく端子電極
においても、導体材料からなるものであればどのような
ものであってもよい。

【０１４７】このように、今回開示した上記各実施の形
態はすべての点で例示であって、制限的なものではな
い。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定
され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範
囲内でのすべての変更を含むものである。

【０１４８】

【発明の効果】本発明により、キャビティ内への接合部
材の流入が防止された高信頼性の電磁シールド効果を備
えた中空封着パッケージを容易かつ安価に製造すること
が可能となる。また、シリコン製の制御素子を同時実装
した場合にも、高信頼性が確保された電磁シールド効果
を備えた中空封着パッケージを提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における中空封着パッ
ケージの構造を説明するための分解斜視図である。

【図２】 本発明の実施の形態１における中空封着パッ
ケージの構造を説明するための概略断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態１における中空封着パッ
ケージのフレームの上面図およびキャップの下面図であ
る。

【図４】 本発明の実施の形態１における中空封着パッ
ケージのフレームとキャップの接合部分の概略断面図で
ある。

【図５】 本発明の実施の形態２における中空封着パッ
ケージのフレームとキャップの接合部分の概略断面図で
ある。

【図６】 本発明の実施の形態３における中空封着パッ
ケージの構造を説明するための概略断面図である。

【図７】 本発明の実施の形態３における中空封着パッ
ケージのフレームの上面図およびキャップの下面図であ
る。

【図８】 本発明の実施の形態４における中空封着パッ
ケージの構造を説明するための概略断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態４における中空封着パッ
ケージのフレームの上面図、キャップの下面図およびキ
ャップの上面図である。

【図１０】 本発明の実施の形態５における中空封着パ
ッケージの構造を説明するための概略断面図である。

【図１１】 本発明の実施の形態５における中空封着パ
ッケージのフレームの上面図およびキャップの下面図で
ある。

【図１２】 本発明の実施の形態５における中空封着パ
ッケージの変形例におけるフレームの上面図およびキャ
ップの下面図である。

【図１３】 本発明の実施の形態６における中空封着パ
ッケージの構造を説明するための概略断面図である。

【図１４】 本発明の実施の形態６における中空封着パ
ッケージのフレームの上面図およびキャップの下面図で
ある。

【図１５】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの構造を説明するための分解斜視図である。

【図１６】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの構造を説明するための概略断面図である。

【図１７】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージのフレームの上面図およびキャップの下面図で
ある。

【図１８】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの製造工程を示す図である。

【図１９】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの製造工程を示す図である。

【図２０】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの製造工程を示す図である。

【図２１】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの製造工程を示す図である。

【図２２】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの製造工程を示す図である。

【図２３】 本発明の実施の形態７における中空封着パ
ッケージの製造工程を示す図である。

【図２４】 本発明の実施の形態８における中空封着パ
ッケージの構造を説明するための概略断面図である。

【図２５】 従来の中空封着パッケージの一例を示す概
略断面図である。

【符号の説明】

１０ 高周波半導体素子、２０ ボンディングワイヤ、
３０ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）、３１ バインダ
樹脂、３２ 導電フィラー、４０ 非導電性樹脂製接着
フィルム、５０ フレーム、５１ フレームパッド、５
２ （フレームの）メタライズ領域、５３ リブ、５４
グランド配線、５５ 外部接続パッド、５６ 半田ボ
ール、５７ バンプ、５８ 上面メタライズ領域、５９
段差面メタライズ領域、６０ キャップ、６１ キャ
ップパッド、６２ （キャップの）メタライズ領域、６
３ 外周メタライズ領域、６４ 周縁メタライズ領域、
７０ キャビティ、８０ 親回路基板、８１ 基板パッ
ド、９０ ろう材、９０ａソルダペースト、１００ シ
ール部材、１１０ 導電ペースト、１２０ （フレーム
の）キャスタレーション、１３０ （キャップの）キャ
スタレーション、３００ ソルダ供給治具、３１０ 印
刷マスク、３２０ スキージ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 直 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 竹内 紀雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 池松 寛 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 濱口 恒夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 河嶋 康夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密空間内に位置する高周波半導体素子
   と、前記高周波半導体素子の外部への電気的引出しを行
   なう高周波回路配線と、前記気密空間を取り囲むフレー
   ムおよびキャップとを備えた中空封着パッケージであっ
   て、 前記フレームと前記キャップとが異方性導電フィルムに
   よって接合されていることを特徴とする、中空封着パッ
   ケージ。
2. 【請求項２】 前記フレームおよび前記キャップの少な
   くとも一方は、前記高周波半導体素子および前記高周波
   回路配線から発生する電磁波を遮断するための導体部分
   を有している、請求項１に記載の中空封着パッケージ。
3. 【請求項３】 前記導体部分が、前記気密空間を取り囲
   むように前記フレームおよび前記キャップに配置された
   壁状導体であり、前記高周波半導体素子から見て全方位
   に位置している、請求項２に記載の中空封着パッケー
   ジ。
4. 【請求項４】 少なくとも前記フレームおよび前記キャ
   ップのいずれか一方は、前記気密空間を複数の空間に分
   割する隔壁を備えており、前記フレームまたは前記キャ
   ップと前記隔壁とが導電ペーストによって接合されてい
   る、請求項１から３のいずれかに記載の中空封着パッケ
   ージ。
5. 【請求項５】 前記フレームの前記キャップとの接合面
   には、フレーム側端子電極が形成されており、前記キャ
   ップの前記フレーム側端子電極と対向する接合面には、
   前記フレーム側端子電極に対応する位置にキャップ側端
   子電極が形成されている、請求項１から４のいずれかに
   記載の中空封着パッケージ。
6. 【請求項６】 前記フレーム側端子電極と前記キャップ
   側端子電極のうち、少なくとも一方の端子電極上に、金
   属材料からなるバンプが設けられた、請求項５に記載の
   中空封着パッケージ。
7. 【請求項７】 前記フレーム側端子電極と前記キャップ
   側端子電極とが、それぞれ前記接合がなされる面に点列
   状に設けられており、互いに隣接する前記フレーム側端
   子電極の間隔はいずれも、前記高周波半導体素子および
   前記高周波回路配線から発生する電磁波の波長の（１／
   ４）以下である、請求項５または６に記載の中空封着パ
   ッケージ。
8. 【請求項８】 気密空間内に位置する高周波半導体素子
   と、前記高周波半導体素子の外部への電気的引出しを行
   なう高周波回路配線と、前記気密空間を取り囲むフレー
   ムおよびキャップとを備えた中空封着パッケージであっ
   て、 前記フレームと前記キャップとを接続する接続部材は、
   内側に位置する内側接続部材と外側に位置する外側接続
   部材とを含み、 前記内側接続部材は前記気密空間を封止するフィルムで
   あり、 前記外側接続部材はろう材である、中空封着パッケー
   ジ。
9. 【請求項９】 前記フィルムは、樹脂製の接着フィルム
   である、請求項８に記載の中空封着パッケージ。
10. 【請求項１０】 前記フィルムは、圧縮変形することに
    より前記フレームおよび前記キャップに密着するシール
    部材である、請求項８に記載の中空封着パッケージ。
11. 【請求項１１】 前記フィルムは、異方性導電フィルム
    である、請求項８に記載の中空封着パッケージ。
12. 【請求項１２】 前記フレームおよび前記キャップの少
    なくとも一方は、前記高周波半導体素子および前記高周
    波回路配線から発生する電磁波を遮断するための導体部
    分を有している、請求項８から１１のいずれかに記載の
    中空封着パッケージ。
13. 【請求項１３】 前記導体部分が、前記気密空間を取り
    囲むように前記フレームおよび前記キャップに配置され
    た壁状導体であり、前記高周波半導体素子から見て全方
    位に位置している、請求項８から１２のいずれかに記載
    の中空封着パッケージ。
14. 【請求項１４】 少なくとも前記フレームおよび前記キ
    ャップのいずれか一方は、前記気密空間を複数の空間に
    分割する隔壁を備えており、前記フレームまたは前記キ
    ャップと前記隔壁とが導電ペーストによって接合されて
    いる、請求項８から１３のいずれかに記載の中空封着パ
    ッケージ。
15. 【請求項１５】 前記フレームと前記キャップとを含む
    当該パッケージ側面において、少なくとも前記フレーム
    および前記キャップのいずれか一方にキャスタレーショ
    ンが形成されており、このキャスタレーションが形成さ
    れた部位において前記フレームと前記キャップとがろう
    付けにて接合されている、請求項８から１４のいずれか
    に記載の中空封着パッケージ。
16. 【請求項１６】 前記フレームと前記キャップとを含む
    当該パッケージ側面において、前記フレームおよび前記
    キャップのいずれか一方にキャスタレーションが形成さ
    れており、他方に前記キャスタレーションの端部と対面
    する端子電極が形成されており、前記キャスタレーショ
    ンと前記端子電極との間にろう材のフィレットが形成さ
    れている、請求項１５に記載の中空封着パッケージ。
17. 【請求項１７】 気密空間内に位置する高周波半導体素
    子と、前記高周波半導体素子の外部への電気的引出しを
    行なう高周波回路配線と、前記気密空間を取り囲むフレ
    ームおよびキャップとを備えた中空封着パッケージの製
    造方法であって、 前記フレームと前記キャップとの接続部位のうち、前記
    気密空間に隣接する部分にシール部材を介挿する工程
    と、 前記シール部材を圧縮変形させることにより、前記シー
    ル部材を前記フレームおよび前記キャップに密着させる
    工程と、 前記シール部材を圧縮変形させた状態にて、前記フレー
    ムと前記キャップとをろう付けにて接合する工程とを備
    えた、中空封着パッケージの製造方法。
18. 【請求項１８】 気密空間内に位置する高周波半導体素
    子と、前記高周波半導体素子の外部への電気的引出しを
    行なう高周波回路配線と、前記気密空間を取り囲むフレ
    ームおよびキャップとを備え、前記フレームおよび前記
    キャップの少なくともいずれか一方の外側面にキャスタ
    レーションが形成されており、少なくとも前記キャスタ
    レーションを含む部分において前記フレームと前記キャ
    ップとがろう付けにて接合されてなる中空封着パッケー
    ジの製造方法であって、 前記フレームと前記キャップとの接合が、溶融前のろう
    材を前記キャスタレーションの下方に近接配置し、熱処
    理を施すことによって前記ろう材を溶融させ、溶融した
    前記ろう材が前記キャスタレーションに接して上がるこ
    とにより前記フレームと前記キャップとの接続部位にま
    で達することによって行なわれる、中空封着パッケージ
    の製造方法。