JPH11126847A - 電子部品収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品を収容する容器の気密封止の信頼性が
低い。 【解決手段】上面外周部に枠部２を有するセラミックス
基体１と、該枠部２上面に被着された枠状のメタライズ
金属層７と、該メタライズ金属層７にロウ付けされた金
属枠体８と、該金属枠体８に溶接される金属製蓋体３と
から成り、内部に電子部品４を気密に収容する電子部品
収納用パッケージであって、前記枠状メタライズ金属層
７の外周辺より少なくとも３０μｍの幅の領域にロウ材
の非接触領域Ｂを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子や水晶振
動子、弾性表面波素子等の電子部品を収容するための電
子部品収納用パッケージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子や水晶振動子、弾性表
面波素子等の電子部品を収容するための電子部品収納用
パッケージは、一般に酸化アルミニウム質焼結体等の電
気絶縁材料から成り、上面外周部に枠部を有するセラミ
ックス基体と、該セラミックス基体の枠部内側から外側
にかけて導出するタングステン、モリブデン、マンガン
等の高融点金属粉末から成るメタライズ配線層と、セラ
ミックス基体の枠部上面に取着され、鉄ーニッケルーコ
バルト合金や鉄ーニッケル合金等から成る金属製蓋体と
から構成されており、セラミックス基体の枠部内側に半
導体素子や水晶振動子等の電子部品を収容するとともに
該電子部品の各電極をボンディングワイヤを介して所定
のメタライズ配線層に接続し、しかる後、セラミックス
基体の枠部上面に金属製蓋体を溶接し、セラミックス基
体と金属製蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に
封止することによって最終製品としての電子装置とな
る。

【０００３】なお、前記従来の電子部品収納用パッケー
ジは通常、酸化アルミニウム質焼結体等から成るセラミ
ックス基体の枠部上面に鉄ーニッケルーコバルト合金や
鉄ーニッケル合金等の金属材料から成る金属枠体を予め
銀ロウ等のロウ材を介して取着させておき、該金属枠体
に金属製蓋体をシームウエルド法等により溶接させるこ
とによって金属製蓋体はセラミックス基体の上面に取着
され、これによってセラミックス基体と金属製蓋体とか
ら成る容器の内部が気密に封止される。

【０００４】また前記セラミックス基体の枠部上面への
金属枠体の取着はまずセラミックス基体の枠部上面に金
属枠体より若干大きめの面積にタングステン、モリブデ
ン、マンガン等の高融点金属粉末から成るメタライズ金
属層を従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用
することによって被着形成しておき、次に前記メタライ
ズ金属層上に銀ロウ等のロウ材と金属枠体とを順次載置
させ、最後に前記ロウ材に約８００℃の温度を印加し、
ロウ材を加熱溶融させることによって行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
電子機器はその小型化が急激に進み、該電子機器に実装
される電子装置、強いては電子部品収納用パッケージも
極めて小型のものが要求されるようになり、セラミック
ス基体の上面外周部に形成されている枠部の幅は０．４
ｍｍ程度と狭いものになって枠部上面に被着されている
メタライズ金属層と金属枠体とのロウ付け面積が狭く、
ロウ付け強度が極めて弱いものとなってきた。

【０００６】そこで金属枠体をメタライズ金属層に強固
にロウ付けするためにロウ材の量を多くし、金属枠体の
側面とメタライズ金属層の外周辺との間にロウ材の溜ま
り部を形成することが考えられる。

【０００７】しかしながら、金属枠体の側面とメタライ
ズ金属層の外周辺との間にロウ材の溜まり部を形成した
場合、セラミックス基体の枠部上面のメタライズ金属層
にロウ付けされている金属枠体に金属製蓋体を溶接によ
り取着する際、セラミックス基体に比して熱膨張係数が
大きい金属枠体のみが約７００℃の高温となるため金属
枠体とセラミックス基体の枠部との間に両者の熱膨張係
量の相違に伴う大きな応力が発生するとともに該応力が
ロウ材の溜まり部を介してメタライズ金属層の外周辺に
集中作用してしまい、その結果、メタライズ金属層がセ
ラミックス基体の枠部上面より剥離し、容器の気密封止
が破れて容器内部に収容する電子部品を長期間にわたり
正常、かつ安定に作動させることができないという欠点
を有していた。

【０００８】本発明は容器の気密封止を完全とし、容器
の内部に収容される電子部品を長期間にわたり正常、か
つ安定に作動させることができる電子部品収納用パッケ
ージを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上面外周部に
枠部を有するセラミックス基体と、該枠部上面に被着さ
れた枠状のメタライズ金属層と、該メタライズ金属層に
ロウ付けされた金属枠体と、該金属枠体に溶接される金
属製蓋体とから成り、内部に電子部品を気密に収容する
電子部品収納用パッケージであって、前記枠状メタライ
ズ金属層の外周辺より少なくとも３０μｍの幅の領域に
ロウ材の非接触領域を形成したことを特徴とするもので
ある。

【００１０】本発明の電子部品収納用パッケージによれ
ば、セラミックス基体の枠部上面のメタライズ金属層に
金属枠体を、該金属枠体の側面とメタライズ金属層の上
面との間にロウ材の溜まり部を形成しつつロウ付け取着
するにあたり、メタライズ金属層の外周辺より少なくと
も３０μｍの幅の領域にロウ材の非接触領域を形成する
ようになしたことからセラミックス基体の枠部上面のメ
タライズ金属層にロウ付けされている金属枠体に金属製
蓋体を溶接により取着する際、金属枠体のみが高温とな
って金属枠体とセラミックス基体の枠部との間に両者の
熱膨張係量の相違に伴う大きな応力が発生したとしても
その応力はロウ材の溜まり部を介してメタライズ金属層
の外周辺に集中作用することはなく、その結果、セラミ
ックス基体の枠部上面にメタライズ金属層が、またメタ
ライズ金属層に金属枠体が各々に強固に接合し、容器の
気密封止を完全として容器の内部に収容する電子部品を
長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能
となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１及び図２は本発明の電子部品収納用
パッケージを半導体素子を収容するパッケージに適用し
た場合の一実施例を示し、１は上面外周部に枠部２を有
するセラミックス基体、３は金属製蓋体である。この枠
部２を有するセラミックス基体１と金属製蓋体３とで内
部に半導体素子４を収容するための容器が構成される。

【００１２】前記上面外周部に枠部２を有するセラミッ
クス基体１は酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼
結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、
ガラスセラミックス焼結体から成り、その枠部２内側の
セラミックス基体１上面中央部には半導体素子４が載置
される載置部１ａが設けてあり、該載置部１ａには半導
体素子４がロウ材、ガラス、樹脂等の接着剤を介して取
着される。

【００１３】前記上面外周部に枠部２を有するセラミッ
クス基体１は例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成
る場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム等に適当な有機溶剤、溶媒を添加混
合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクター
ブレード法やカレンダーロール法を採用することによっ
てグリーンシート（生シート）を形成し、しかる後、前
記グリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに
複数枚積層し、高温（約１８００℃）で焼成することに
よって製作される。

【００１４】また前記セラミックス基体１には枠部２の
内側からセラミックス基体１の下面にかけて導出する複
数個のメタライズ配線層５が被着形成されており、該メ
タライズ配線層５の枠部２内側には半導体素子４の電極
がボンデイングワイヤ６を介して電気的に接続され、ま
たセラミックス基体１の下面に導出した部位は外部電気
回路基板の配線導体（不図示）が半田等を介して電気的
に接続される。

【００１５】前記セラミックス基体１に設けた複数個の
メタライズ配線層５はタングステン、モリブデン、マン
ガン等の金属粉末から成り、該メタライズ配線層５は半
導体素子４の各電極を所定の外部電気回路に電気的に接
続する作用をなす。

【００１６】前記メタライズ配線層５は例えば、タング
ステン等の金属粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得
た金属ペーストをセラミックス基体１となるグリーンシ
ートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パタ
ーンに印刷塗布しておくことによって枠部枠部２内側か
らセラミックス基体１の下面にかけて所定パターンに被
着導出される。

【００１７】なお、前記メタライズ配線層５はその露出
する外表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ
材と濡れ性の良い金属をメッキ法によリ１．０乃至２
０．０μｍの厚みに被着させておくとメタライズ配線層
５の酸化腐食を有効に防止することができるとともにメ
タライズ配線層５とボンデイングワイヤ６との接続及び
メタライズ配線層５と外部電気回路基板の配線導体との
接続を強固なものとなすことができる。従って、前記メ
タライズ配線層５の表面にはニッケル、金等の耐蝕性に
優れ、且つロウ材と濡れ性の良い金属をメッキ法により
１．０乃至２０．０μｍの厚みに被着させておくことが
好ましい。

【００１８】また前記セラミックス基体１の枠部２上面
には枠状のメタライズ金属層７が被着形成されており、
該メタライズ金属層７には金属枠体８がロウ材９を介し
てロウ付けされている。

【００１９】前記セラミックス基体１の枠部２上面のメ
タライズ金属層７はタングステン、モリブデン、マンガ
ン等の高融点金属粉末から成り、該メタライズ金属層７
は金属枠体８をセラミックス基体１にロウ付けする際の
下地金属層として作用する。

【００２０】前記メタライズ金属層７はタングステン等
の金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た
金属ペーストをセラミックス基体１と成るグリーンシー
ト上に従来周知のスクリーン印刷法等により予め所定厚
み、所定パターンに印刷塗布しておくことによってセラ
ミックス基体１の枠部２上面に枠状に被着形成される。

【００２１】なお、前記メタライズ金属層７はその露出
する外表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ
材と濡れ性の良い金属をメッキ法によリ１．０乃至２
０．０μｍの厚みに被着させておくとメタライズ金属層
７の酸化腐食を有効に防止することができるとともにメ
タライズ金属層７と金属枠体８とのロウ付けを強固なも
のとなすことができる。従って、前記メタライズ金属層
７の表面にはニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ
材と濡れ性の良い金属をメッキ法により１．０乃至２
０．０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。

【００２２】更に前記メタライズ金属層７にロウ材９を
介してロウ付けされる金属枠体８は金属製蓋体３をセラ
ミックス基体１に取着する際の下地金属部材として作用
し、金属枠体８に金属製蓋体３をシームウエルド法等に
より溶接することによって金属製蓋体３はセラミックス
基体１の枠部２上に取着される。

【００２３】前記金属枠体８は鉄ーニッケルーコバルト
合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、例え
ば、鉄ーニッケルーコバルトのインゴット（塊）に圧延
加工法、プレス打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工
法を施すことによって所定の枠状に形成され、銀ロウ等
のロウ材９によってメタライズ金属層７上に取着され
る。

【００２４】前記金属枠体８のメタライズ金属層７上へ
の取着は、メタライズ金属層７上に板状のロウ材９と金
属枠体８とを順次、載置させ、しかる後、これを約９０
０℃の温度に加熱し、ロウ材９を溶融させることによっ
て行われる。

【００２５】また前記メタライズ金属層７上にロウ材９
を介して取着された金属枠体８は、図２に示すように、
金属枠体８の側面とメタライズ金属層７の上面との間に
ロウ材９の溜まり部Ａが形成されており、該ロウ材９の
溜まり部Ａによって、メタライズ金属層７に対する金属
枠体８のロウ付け取着強度が高いものとなっている。

【００２６】更に前記メタライズ金属層７に金属枠体８
をロウ材９を介して取着する場合、メタライズ金属層７
の外周辺より少なくとも３０μｍの幅の領域にロウ材９
が存在しないロウ材の非接触領域Ｂを形成しておく。こ
のロウ材の非接触領域Ｂはメタライズ金属層７の外周辺
に応力が集中するのを防止する作用をなし、該ロウ材の
非接触領域Ｂを設けておくことによって、セラミックス
基体１の枠部２上面に被着させたメタライズ金属層７に
ロウ付けされている金属枠体８に金属製蓋体３を溶接に
より取着する際、金属枠体８のみが高温となって金属枠
体８とセラミックス基体１の枠部２との間に両者の熱膨
張係量の相違に伴う大きな応力が発生したとしてもその
応力はメタライズ金属層７の外周辺より３０μｍ以上離
れた位置に作用して外周辺に集中作用することはなく、
その結果、メタライズ金属層７がその外周辺においてセ
ラミックス基体１の枠部２上面より剥離するのが有効に
防止され、これによってセラミックス基体１の枠部２上
面にメタライズ金属層７を強固に被着させておくことが
できるとともにメタライズ金属層７に金属枠体８を強固
にロウ付け取着することができ、容器の気密封止を完全
として容器の内部に収容する半導体素子４を長期間にわ
たり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。

【００２７】なお、前記ロウ材の非接触領域Ｂはメタラ
イズ金属層７の外周辺より３０μｍ未満の幅の領域であ
ると金属枠体８に金属製蓋体３を溶接により取着する際
に発生する応力がメタライズ金属層７の外周辺に集中作
用し、メタライズ金属層７がセラミックス基体１の枠部
２上面より剥離してしまう。従って、メタライズ金属層
７がセラミックス基体１の枠部２上面より剥離しないよ
うにするには前記ロウ材の非接触領域Ｂはメタライズ金
属層７の外周辺より少なくとも３０μｍの幅の領域に形
成する必要がある。

【００２８】また前記ロウ材の非接触領域Ｂはメタライ
ズ金属層７の上面に金属枠体８をロウ材９を介してロウ
付け取着する際、予めメタライズ金属層７上面の外周辺
より少なくとも３０μｍの幅の領域にカーボンインクや
アルミナ粉末ペースト等を塗布しておくことによって、
或いはメタライズ金属層７の上面に金属枠体８をロウ材
９でロウ付け取着した後、メタライズ金属層７上面の外
周辺より少なくとも３０μｍの幅の領域に被着している
ロウ材９をシアン化ナトリウムやシアン化カリウム等を
含むシアン系のロウ材剥離液で除去することによって形
成される。

【００２９】かくして上述のパッケージによればセラミ
ックス基体１の枠部２内側に位置する載置部１ａに半導
体素子４をロウ材、ガラス、樹脂等の接着剤を介して取
着するとともに該半導体素子４の各電極をボンデイング
ワイヤ６を介してメタライズ配線層５に電気的に接続
し、しかる後、セラミックス基体１の枠部２上面にロウ
付けした金属枠体８に金属製蓋体３をシームウエルド法
等により溶接し、上面外周部に枠部２を有するセラミッ
クス基体１と金属製蓋体３とから成る容器内部に半導体
素子４を気密に封止することによって最終製品としての
電子装置となる。

【００３０】なお、本発明は上述したパッケージに限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
あれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例
ではセラミックス基体１の下面に導出するメタライズ配
線層５を直接、外部電気回路基板の配線導体に接続する
と説明したが、メタライズ配線層５に外部リード端子を
予めロウ付けしておき、該外部リード端子を外部電気回
路に接続させることによって容器の内部に収容される電
子部品を外部電気回路に接続されるようにしておいても
よい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の電子部品収納用パッケージによ
れば、セラミックス基体の枠部上面のメタライズ金属層
に金属枠体を、該金属枠体の側面とメタライズ金属層の
上面との間にロウ材の溜まり部を形成しつつロウ付け取
着するにあたり、メタライズ金属層の外周辺より少なく
とも３０μｍの幅の領域にロウ材の非接触領域を形成す
るようになしたことからセラミックス基体の枠部上面の
メタライズ金属層にロウ付けされている金属枠体に金属
製蓋体を溶接により取着する際、金属枠体のみが高温と
なって金属枠体とセラミックス基体の枠部との間に両者
の熱膨張係量の相違に伴う大きな応力が発生したとして
もその応力はロウ材の溜まり部を介してメタライズ金属
層の外周辺に集中作用することはなく、その結果、セラ
ミックス基体の枠部上面にメタライズ金属層が、またメ
タライズ金属層に金属枠体が各々の強固に接合し、容器
の気密封止を完全として容器の内部に収容する電子部品
を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品収納用パッケージを半導体素
子を収容するパッケージに適用した場合の一実施例を示
す断面図である。

【図２】図１に示すパッケージの要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・セラミックス基体 ２・・・・・枠部 ３・・・・・金属製蓋体 ４・・・・・半導体素子（電子部品） ５・・・・・メタライズ配線層 ７・・・・・メタライズ金属層 ８・・・・・金属枠体 ９・・・・・ロウ材 Ａ・・・・・ロウ材の溜まり部 Ｂ・・・・・ロウ材の非接触領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面外周部に枠部を有するセラミックス基
   体と、該枠部上面に被着された枠状のメタライズ金属層
   と、該メタライズ金属層にロウ付けされた金属枠体と、
   該金属枠体に溶接される金属製蓋体とから成り、内部に
   電子部品を気密に収容する電子部品収納用パッケージで
   あって、前記枠状メタライズ金属層の外周辺より少なく
   とも３０μｍの幅の領域にロウ材の非接触領域を形成し
   たことを特徴とする電子部品収納用パッケージ。