JP2009170758A - 高放熱型電子部品収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】高い熱伝導率を有すると共に、機械的な高い接合強度を有するヒートシンク板を用いた安価な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】ヒートシンク板１２の上面にセラミック枠体１３をろう付け接合して設けキャビティ部１４に収納される電子部品１１からの発熱をヒートシンク板１２を介して放熱する高放熱型電子部品収納用パッケージ１０において、ヒートシンク板１２が窒化アルミニウム又は窒化珪素からなる平板状の絶縁基板２０のそれぞれの表面に形成するタングステン又はモリブデンからなるメタライズ膜１５ａの上面に形成したニッケルめっき被膜１６ａとの間に銀−銅ろう系ろう材１７ａを介してそれぞれが同一厚さで絶縁基板２０と同一大きさからなる銅板２１がろう付け接合されてなり、しかも銅板２１の合計厚さａに対する絶縁基板２０の厚さｂの比ａ／ｂが１．０を超え５．０未満である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートシンク板、セラミック枠体、外部接続リード端子等で構成され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、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。

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、例えば、セラミックと熱膨張係数が近似し、ポーラス状からなるタングステン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等からなる高熱伝導率を有するヒートシンク板５２上に電子部品５１が搭載できるようにしている。また、この高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、ヒートシンク板５２上に電子部品５１を囲繞して中空状態で気密に収納するキャビティ部５３を形成するために、ヒートシンク板５２上にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックからなる窓枠形状のセラミック枠体５４がろう付け接合されて設けられている。

上記の銅とタングステンの複合金属板等からなるヒートシンク板５２は、高熱伝導率を確保できると共に、セラミック枠体５４のアルミナや、窒化アルミニウム等のセラミックと熱膨張係数が近似しているので、接合部にクラック等の発生を防止して接合体が形成できるようになっている。更に、こ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の上面に、外部と電気的に導通状態とするための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）等の金属板からなる外部接続リード端子５５がろう付け接合されて設けられている。なお、こ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ニッケルめっき被膜、及び金めっき被膜が形成されている。

図４（Ａ）、（Ｂ）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５０には、キャビティ部５３のヒートシンク板５２の上面のＡｕめっき被膜面に電子部品５１がＡｕ−Ｓｉろう材等で接合している。この接合は、電子部品５１の裏面に形成されているＡｕ蒸着面と、キャビティ部５３のヒートシンク板５２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ながら電子部品５１を加圧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５３に収納された電子部品５１は、外部接続リード端子５５との間をボンディングワイヤ５６で直接接続して電気的導通を形成している。なお、この外部接続リード端子５５には、外部と接続するための端子部と、ボンディングワイヤ５６を接続するためのワイヤボンドパッド部が兼ね備えて設けられている。高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、電子部品５１がキャビティ部５３内に実装された後、樹脂や、セラミックや、金属等からなる蓋体５７がセラミック枠体５４の上面に樹脂や、ガラス等の絶縁性接着材５８で接合されて、電子部品５１がキャビティ部５３内で気密に封止される。

そして、電子部品５１が収納された高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、外部接続リード端子５５の端子部下面が配線回路パターンの施されたボード基板５９等に半田６０で接合される。また、電子部品５１が収納された高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、ヒートシンク板５２の長手方向両端部に設けられている取付部６１で放熱性の向上を兼ねる金属製からなる基台６２にねじ６３でねじ止めする、及び／又は、ヒートシンク板５２下面を基台６２に半田６０で接合している。なお、電子部品５１が収納された高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、ヒートシンク板５２下面のＡｕめっき被膜面と、基台６２との間をできるだけ密接させることで熱伝導性を向上させて放熱性を向上させることができるので、ヒートシンク板５２の下面を半田６０で接合すると共に、ヒートシンク板５２の取付部６１で基台６２にねじ６３でねじ止めすることが好ましいとされている。

上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、実装される電子部品５１の高周波化、高出力化の進行と共に、電子部品５１からの発熱量が増大しているので、ヒートシンク板５２に少なくとも２４０Ｗ／ｍＫ以上程度の高い熱伝導率を有することが求められることがある。このようなヒートシンク板５２としては、例えば、高熱伝導率で安価な銅（熱伝導率：３９０Ｗ／ｍＫ）を用いたヒートシンク板５２が有効となっている。しかしながら、ヒートシンク板５２に銅板を用いた高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、銅板と、セラミック枠体５４のセラミック（例えば、アルミナ）の熱膨張係数がそれぞれ１７×１０^−６／℃、７．２×１０^−６／℃と極端に異なるので、接合体に大きな反りが発生する。この反りについては、高放熱型電子部品収納用パッケージ５０のヒートシンク板５２と、基台６２との密着性をよくして熱伝導性を向上させて放熱性を向上させるためや、ヒートシンク板５２上に寸法の大きな電子部品を安定させてダイボンドさせるために、接合体としたときの反り具合を少なくとも７０μｍ以下程度に小さくすることが求められることがある。このためにヒートシンク板５２には、セラミック枠体５４の熱膨張係数に近似させた金属板が必要となっている。更には、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、あらゆる環境条件でも電子部品５１に信頼性の高い機能が発揮できるようにするために、極端な環境条件を想定した−６５〜１５０℃の温度サイクル試験（ＪＩＳ Ｃ７０２１−Ａ−４）でパッケージのセラミック枠体５４にクラックが発生するまでの回数を少なくとも６００回以上程度の長い回数に耐えられるようにすることが求められることがある。従って、上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０には、比較的高熱伝導率で、熱膨張係数がセラミック枠体５４の熱膨張係数に近似する、例えば、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／℃）からなるヒートシンク板５２が用いられてきたが、このヒートシンク板５２では熱伝導率が最近の電子部品５１からの発熱量に対応しきれなくなっていた。そこで、最近では、ヒートシンク板５２に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向上させた金属板（熱伝導率：２４０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数：１０．１×１０^−６／℃）が用いられている。

従来の高放熱型電子部品収納用パッケージには、ヒートシンク板となる底板が窒化アルミニウム基板の両面に活性金属法で直接銅板を接合して、−６５〜１５０℃の温度サイクル試験で１００回程度耐えることができるようにしたパッケージが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の高放熱型電子部品収納用パッケージには、ヒートシンク板として窒化アルミニウム基板の両面、又は片面に酸化処理法、又は活性金属法で直接銅板を接合するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２２２６７０号公報 特開平１０−２４７６９８号公報

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）最近の高周波化、高出力化が進行し発熱量が増大した半導体素子等の電子部品を収納する高放熱型電子部品収納用パッケージには、電子部品からの発熱を速やかに放熱させるために高い熱伝導率と、接合されるセラミック枠体のセラミックと熱膨張係数を近似させることが必要となっている。しかしながら、ヒートシンク板に従来の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させた金属板では、熱伝導率が２４０Ｗ／ｍＫ程度で限界があり、高放熱型電子部品収納用パッケージへの適用に限界が生じてきている。また、この金属板からなるヒートシンク板は、価格が高く、高放熱型電子部品収納用パッケージのコストアップとなっている。
（２）特開平８−２２２６７０号公報や、特開平１０−２４７６９８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、ヒートシンク板が窒化アルミニウム基板の両面に、銅板を活性金属法で直接接合して形成されており高い熱伝導率を得られるものの、接合部の接合強度が低く温度サイクル試験での耐用回数が低くいので、高放熱型電子部品収納用パッケージとしての信頼性が低くいものとなっている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、高い熱伝導率を有すると共に、機械的な高い接合強度を有するヒートシンク板を用いた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を目的とする。

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、平板状の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をろう付け接合して設け、ヒートシンク板の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に収納される電子部品からの発熱をヒートシンク板を介して放熱する高放熱型電子部品収納用パッケージにおいて、ヒートシンク板が窒化アルミニウム又は窒化珪素からなる平板状の絶縁基板のそれぞれの表面に形成するタングステン又はモリブデンからなるメタライズ膜の上面に形成したニッケルめっき被膜との間に銀−銅ろう系ろう材を介してそれぞれが同一厚さで絶縁基板と同一大きさからなる銅板がろう付け接合されてなり、しかも銅板の合計厚さａに対する絶縁基板の厚さｂの比ａ／ｂが１．０を超え５．０未満である。

請求項１記載の高放熱型電子部品収納用パッケージは、ヒートシンク板が窒化アルミニウム又は窒化珪素からなる平板状の絶縁基板のそれぞれの表面に形成するタングステン又はモリブデンからなるメタライズ膜の上面に形成したニッケルめっき被膜との間に銀−銅ろう系ろう材を介してそれぞれが同一厚さで絶縁基板と同一大きさからなる銅板がろう付け接合されてなり、しかも銅板の合計厚さａに対する絶縁基板の厚さｂの比ａ／ｂが１．０を超え５．０未満であるので、比較的熱伝導率の高い絶縁基板の両面に極めて熱伝導率の高い銅板を強固に接合したヒートシンク板が従来の銅とモリブデンの合金板の両面に銅板をクラッドさせた金属板の熱伝導率より高く、最近の発熱量が増大した半導体素子等の電子部品の収納を可能とすると共に、価格も安く抑えられてるのでパッケージのコストアップを抑えることができる。また、ヒートシンク板の絶縁基板と銅板との接合は、絶縁基板のそれぞれの表面に形成するメタライズ膜の上面に形成したニッケルめっき被膜との間に銀−銅ろう系ろう材を介して接合されているので、極めて接合強度が高く、極端な環境条件を想定した−６５〜１５０℃の温度サイクル試験でパッケージのセラミック枠体にクラックが発生するまでの回数を少なくとも６００回以上程度の長い回数耐えることができる。

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最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、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、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ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、Ｂ−Ｂ’線拡大縦断面図である。

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をろう付け接合して有している。このセラミック枠体１３には、電気絶縁性の高い、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックが用いられている。あるいは、セラミック枠体１３には、図示しないが、例えば、セラミックに変わって、ＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分とする樹脂）や、ポリイミド等からなる樹脂が用いられる場合がある。

上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０には、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１４が設けられている。このキャビティ部１４は、セラミックからなるセラミック枠体１３の場合に、その下面となる窓枠形状の一方の主面にタングステンや、モリブデン等の導体金属で形成されたメタライズ膜１５が設けられ、更にその上にニッケルや、ニッケル−コバルト等の第１のニッケルめっき被膜１６が施されたセラミック枠体１３がヒートシンク板１２の上面との間に銀−銅ろう系ろう材１７を介して加熱してろう付け接合されることで形成されている。また、樹脂からなるセラミック枠体１３の場合には、図示しないが、例えば、シリコーン系接着樹脂や、オレフィン系接着樹脂や、ポリイミド系接着樹脂等の耐熱性のある接着樹脂を介して接合されることで形成されている。

セラミックからなるセラミック枠体１３の上面となる窓枠形状の他方の主面には、上記と同様にタングステンや、モリブデン等の導体金属パターンからなるメタライズ膜１５が形成され、更にその上にニッケルや、ニッケル−コバルト等の第１のニッケルめっき被膜１６が施されている。このセラミック枠体１３の第１のニッケルめっき被膜１６が施されたメタライズ膜１５の上面には、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）等の金属板からなる外部接続リード端子１８が間に銀−銅ろう系ろう材１７を介して加熱してろう付け接合されている。この外部接続リード端子１８には、電子部品１１とボンディングワイヤ１９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１８が２つの役目を行うことができるようになっている。そして、この外部接続リード端子１８を含む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、ニッケルや、ニッケル−コバルト等からなる第２のニッケルめっき被膜（図示せず）、更に、この上に金めっき被膜（図示せず）が形成されて有している。また、樹脂からなるセラミック枠体１３の場合には、その上面となる窓枠形状の他方の主面に、図示しないが、外部接続リード端子１８が間に、例えば、シリコーン系接着樹脂や、オレフィン系接着樹脂や、ポリイミド系接着樹脂等の耐熱性のある接着樹脂を介して接合されている。そして、この外部接続リード端子１８を含むパッケージの表面に露出する全ての金属部分には、ニッケルや、ニッケル−コバルト等からなる第２のニッケルめっき被膜、更に、この上に金めっき被膜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には、キャビティ部１４のヒートシンク板１２の上面に最近の高周波化、高出力化が進行し発熱量が増大した半導体素子等の電子部品１１を搭載し、電子部品１１からの発熱をヒートシンク板１２を介して放熱させている。

上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０に用いられるヒートシンク板１２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、又は窒化珪素（ＳｉＮ）からなる平板状の絶縁基板２０の両面のそれぞれに、それぞれが同一厚さで、絶縁基板２０と同一大きさからなる銅板２１が接合される接合体からなっている。この接合体にするためには、先ず、絶縁基板２０の焼成前の窒化アルミニウムセラミックグリーンシート、又は窒化珪素セラミックグリーンシートのそれぞれの表面にタングステン、又はモリブデンからなるメタライズペーストを用いてスクリーン印刷等でパターンを形成し、セラミックとメタライズパターンを同時焼成して絶縁基板２０の両面にメタライズ膜１５ａを形成している。次に、それぞれのメタライズ膜１５ａの上面には、ニッケルや、ニッケル−コバルト等からなる第１のニッケルめっき被膜１６ａを形成している。そして、ヒートシンク板１２は、第１のニッケルめっき被膜１６ａと、銅板２１の間にＢＡｇ−８等からなる銀−銅ろう系ろう材１７ａを介して加熱接合し接合体としている。上記のヒートシンク板１２は、それぞれの銅板２１の合計厚さをａとしたときの絶縁基板１９の厚さｂの比、ａ／ｂが１．０を超え、５．０未満からなっている。

このヒートシンク板１２は、熱伝導率が高い銅板２１と、熱伝導率が比較的高い窒化アルミニウム、又は窒化珪素からなる絶縁基板２０を熱伝導率が高い銀−銅ろう系ろう材１７ａで接合させることで熱伝導率が２５０Ｗ／ｍＫ以上と高くすることができ、電子部品１１からの発熱を速やかに放熱させることができる。また、このヒートシンク板１２は、絶縁基板２０の両面に接合される銅板２１の厚さを同一とすることで絶縁基板２０と、銅板２１の熱膨張係数の差による反り発生を平衡化させて反りの発生を抑えることができ、電子部品１１をヒートシンク板１２上に安定させてマウントさせることができる。これと共に、ヒートシンク板１２は、絶縁基板２０によって熱膨張が抑えられてセラミック枠体１３との熱膨張整合を計ることができ、極端な環境条件を想定した−６５〜１５０℃の温度サイクル試験でもパッケージのセラミック枠体１３にクラックが発生するまでの回数を少なくとも６００回以上程度の長い回数に耐えさせることができる。更に、このヒートシンク板１２は、絶縁基板２０と、銅板２１の接合を、絶縁基板２０と同時焼成して形成するメタライズ膜１５ａ、その上に形成する第１のニッケルめっき被膜１６ａの間に銀−銅ろう系ろう材１７ａを介して銅板２１と接合させることで接合強度を強くすることができ、酸化処理法、又は活性金属法で絶縁基板２０と、銅板２１を接合する場合より格段に信頼性を向上させることができる。

上記の高放熱型電子部品収納用パッケージ１０のヒートシンク板１２は、ａ／ｂが１．０以下の場合には、絶縁基板２０の厚み比率が大きくなり、この熱伝導率、例えば、絶縁基板２０が窒化アルミニウムからなる場合には１６０Ｗ／ｍＫ程度の影響が大きくなり、２４０Ｗ／ｍＫを下まわることとなる。また、ヒートシンク板１２は、ａ／ｂが５．０以上の場合には、銅板２１の厚み比率が大きくなり、この熱膨張係数の影響を受けて−６５〜１５０℃の温度サイクル試験でパッケージのセラミック枠体１３にクラックが発生するまでの回数が５００回程度と少なくなって、少なくとも６００回以上程度の長い回数に耐えられるようにするという目標が達成できなくなる。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、キャビティ部１４のヒートシンク板１２の上面に電子部品１１を搭載し、電子部品１１と外部接続リード端子１８間をボンディングワイヤ１９で接続して電気的導通を形成した後、キャビティ部１４を蓋体２２で中空状態の気密に封止することで、例えば、ＲＦ基地局用等デバイスとしている。そして、図２（Ａ）には示さないが、電子部品１１が実装された高放熱型電子部品収納用パッケージ１０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１８をボード基板２３等に形成された配線パターンに半田２４で接合するようになっている。また、電子部品１１が実装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の下面を金属製からなる基台２５に半田２４で接合すると共に、場合によって、ねじ２６（図２（Ａ）参照）等で金属製の基台２５にねじ止めしている。

本発明者は、銅板と、窒化アルミニウムからなる絶縁基板の厚みを銅板の合計厚さａとしたときの絶縁基板の厚さｂの比、ａ／ｂが１．０を超え５．０未満とし、ろう付け接合して形成したヒートシンク板を用いた高放熱型電子部品収納用パッケージの実施例１、２と、絶縁基板の材質を窒化珪素としたヒートシンク板を用いた高放熱型電子部品収納用パッケージの実施例３のサンプルを作製した。併せて、本発明者は、銅板の合計厚さａとしたときの絶縁基板の厚さｂの比、ａ／ｂが１．０以下、５．０以上のヒートシンク板を用いた高放熱型電子部品収納用パッケージの比較例１、２のサンプルを作製した。更に、本発明者は、銅板のみからなるヒートシンク板を用いた高放熱型電子部品収納用パッケージの比較例３と、絶縁基板の両面に接合する銅板の厚みが異なるヒートシンク板を用いた高放熱型電子部品収納用パッケージの比較例４のサンプルを作製した。そして、高放熱型電子部品収納用パッケージに組み立てる前のヒートシンク板の熱伝導率と、高放熱型電子部品収納用パッケージに組み立てた後のヒートシンク板の反りと、−６５〜１５０℃の温度サイクル試験でパッケージのセラミック枠体にクラックが発生するまでの回数を測定した。その結果を表１に示す。

実施例１、２、３については、熱伝導率を目標とする２５０Ｗ／ｍＫ以上、反りの大きさを目標とする７０μｍ以下、−６５〜１５０℃の温度サイクル試験でのクラック発生耐回数を目標とする６００回以上を満足していることが確認された。

比較例１については、反りの大きさ、及び−６５〜１５０℃の温度サイクル試験でのクラック発生耐回数を満足するものの、熱伝導率が２３５Ｗ／ｍＫ程度と目標の２５０Ｗ／ｍＫを下まわることが確認された。この比較例１の反りの結果は、絶縁基板の両面に接合する銅板の厚みが同一であるので、反りを小さくすることができるからである。また、比較例１の温度サイクル試験の結果は、銅板の合計厚さａとしたときの絶縁基板の厚さｂの比、ａ／ｂが１．０以下で絶縁基板の厚さの占める割合が大きく、これによって熱膨張が抑えられてセラミック枠体との熱膨張整合が増加し、温度サイクル試験でもセラミック枠体にクラックが発生するまでの回数を長くすることができるからである。更に、比較例１の熱伝導率の結果は、ヒートシンク板としての銅板の厚さの占める割合が小さく銅板の高熱伝導率が与える影響が少なくなるので、熱伝導率が小さくなったからである。

比較例２については、熱伝導率、及び反りの大きさを満足するものの、温度サイクル試験でのクラック発生耐回数が５００回程度と目標の６００回以上を下まわることが確認された。この比較例２の熱伝導率は、ａ／ｂが５．０以上で銅板の厚さの占める割合が大きく、銅板の高熱伝導率が与える影響が大きくなって熱伝導率を大きくすることができるからである。また、比較例２の反りの結果は、上記の比較例１の反りの結果と同じ理由である。更に、比較例２の温度サイクル試験の結果は、銅板の合計厚さａとしたときの絶縁基板の厚さｂの比、ａ／ｂが５．０以上で絶縁基板の厚さの占める割合が小さく、銅板の高熱膨張の抑止が効かなくなってセラミック枠体との熱膨張整合が小さくなり、セラミック枠体にクラックが発生するまでの回数が短くなったからである。

比較例３については、熱伝導率を満足するものの、反りの大きさが５９０μｍと非常に大きいのと、温度サイクル試験でのクラック発生耐回数が２０回と非常に少なく、大きく目標を下まわることが確認された。この比較例３の熱伝導率の結果は、ヒートシンク板が銅板のみで３９５Ｗ／ｍＫと高熱伝導率であるからである。また、比較例３の反りの結果は、銅板からなるヒートシンク板と、セラミック枠体との接合において、銅板の熱膨張を抑制する絶縁基板が存在せず、銅板と、セラミック枠体の互いの熱膨張係数が極端に異なり、この影響によって極端に大きな反りが発生するからである。更に、比較例３の温度サイクル試験の結果は、ヒートシンク板に絶縁基板がなく、セラミック枠体との熱膨張整合がとれないからである。

比較例４については、熱伝導率、及び温度サイクル試験でのクラック発生耐回数を満足するものの、反りの大きさが２００μｍと大きいことが確認された。この比較例４の熱伝導率の結果は、ａ／ｂが１．５でヒートシンク板としての銅板の厚さの占める割合が比較的大きく、銅板の高熱伝導率が与える影響によって熱伝導率を大きくすることができるからである。また、比較例４の温度サイクル試験の結果は、絶縁基板の厚さによって熱膨張が抑えられてセラミック枠体との熱膨張整合を計ることができるからである。更に、比較例４の反りの結果は、ヒートシンク板が絶縁基板のそれぞれの表面に厚さの異なる銅板を接合しているので、絶縁基板と、銅板の熱膨張係数の差による反り発生を平衡化させることができないからである。

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。

（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。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ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、Ｂ−Ｂ’線拡大縦断面図である。 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。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ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、Ｃ−Ｃ’線拡大縦断面図である。

符号の説明

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：キャビティ部、１５、１５ａ：メタライズ膜、１６、１６ａ：第１のニッケルめっき被膜、１７、１７ａ：銀−銅ろう系ろう材、１８：外部接続リード端子、１９：ボンディングワイヤ、２０：絶縁基板、２１：銅板、２２：蓋体、２３：ボード基板、２４：半田、２５：基台、２６：ねじ

Claims (1)

1. 平板状の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をろう付け接合して設け、前記ヒートシンク板の上面と前記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に収納される電子部品からの発熱を前記ヒートシンク板を介して放熱する高放熱型電子部品収納用パッケージにおいて、
   前記ヒートシンク板が窒化アルミニウム又は窒化珪素からなる平板状の絶縁基板のそれぞれの表面に形成するタングステン又はモリブデンからなるメタライズ膜の上面に形成したニッケルめっき被膜との間に銀−銅ろう系ろう材を介してそれぞれが同一厚さで前記絶縁基板と同一大きさからなる銅板がろう付け接合されてなり、しかも前記銅板の合計厚さａに対する前記絶縁基板の厚さｂの比ａ／ｂが１．０を超え５．０未満であ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。

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