JP3838570B2 - 高周波用パッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体素子からの発熱を放熱させるために基台にねじ止めされるヒートシンク板と、セラミック製のリング状枠体を接合して形成される高周波用パッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高周波用パッケージには、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が実装され、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等のために用いられている。高周波用の半導体素子は、作動時の発熱が大きいので、発生する熱を大気中に良好に放散させなければ、装置を正常に作動させることができなくなる恐れがある。そこで、高周波用パッケージは、半導体素子を実装するためのキャビティ部が、半導体素子の高周波の領域での電気特性を悪化させないために、略長方形状をした高放熱特性を有する金属板からなるヒートシンク板上に形成された半導体素子実装領域をセラミック製のリング状枠体で囲繞するように接合して形成されている。そして、高周波用パッケージは、半導体素子が実装された後、絶縁体の上面に接合される蓋体でキャビティ部を気密に封止するようになっている。また、高周波信号は、絶縁体上面と蓋体との間に接合された外部接続端子を介して入出力されるようになっている。そして、半導体素子が封止された高周波用パッケージは、ヒートシンク板に放熱された熱を更に外部に放熱させるための基台に、ヒートシンク板の略長方形状の長手方向の両端部に形成されている切り欠き部にねじが取り付けられてねじ止めして固定されている。
【０００３】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来の高周波用パッケージ５０には、セラミックと熱膨張係数が近似し、しかも放熱特性がよい、例えば、銅タングステン（Ｃｕ−Ｗ）系の複合金属板からなるヒートシンク板５１と、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等からなるセラミック製のリング状枠体５２が用いられている。そして、高周波用パッケージ５０は、ヒートシンク板５１の中央部に、リング状枠体５２がその裏面側に形成されたメタライズパターンにＡｇ−Ｃｕろう５３を介して載置され、加熱炉で加熱されてろう付け接合されて形成されている。このろう付け接合に併せて、リング状枠体５２には、外部と接続するための金属部材からなる外部接続端子５４がリング状枠体５２の表面側に形成されたメタライズパターンにＡｇ−Ｃｕろう５３を介して載置され、加熱炉で加熱されてろう付け接合されている。更に、ヒートシンク板５１とリング状枠体５２及び外部接続端子５４の金属表面には、Ｎｉめっき及びＡｕめっきが施されている。なお、ヒートシンク板５１の長手方向の両端部には、ヒートシンク板５１からの熱を更に外部に放熱させるための基台５５に取り付けてねじ５６でねじ止めして固定するための切り欠き部５７が設けられている。
【０００４】
高周波用パッケージには、ヒートシンク板と基台の間の放熱特性や、電気的特性を向上させることを目的に、ヒートシンク板と基台の間にインジウムシートを挟んでねじで締め付けているもの（例えば、特許文献１参照）や、ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設けてねじで締め付けているものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３０３４９号公報
【特許文献２】
特開平４−２３３７５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の高周波用パッケージの製造方法は、次のような問題がある。
（１）ヒートシンク板や、外部接続端子の熱膨張係数は、リング状枠体の熱膨張係数に近似させてはいるが、完全に一致させることが難しいので、Ａｇ−Ｃｕろう等の高温ろう材でろう付け接合を行うときに接合部に応力が発生し、接合して形成した接合体に反りが発生するのを防止することができず、決められた許容範囲を超える反りが発生し、作製された高周波用パッケージの反りの選別検査を行って、許容範囲内のみを検出している。特に、ヒートシンク板の基台との接合面である底面の反りの形態が凹形状となる場合には、基台に取り付けた時に基台との間に空間が発生し、放熱特性や、電気的特性が低下するので、凸形状のもののみを検出せざるを得ない。従って、選別工程が必要となると同時に歩留まりの低下をきたし、高周波用パッケージのコスト高となっている。
（２）ヒートシンク板と基台の間にインジウムシートを挟み込んでねじ止めする場合には、インジウムシートが高価であり、高周波用パッケージのコスト高となっている。また、インジウムシートのような介在物を組み立て段階で使用することは、シートの取り扱いが容易でなく、組み立て工程の時間が長くなり、高周波用パッケージのコスト高となっている。
（３）ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設け、基台にねじ止めする場合には、ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設ける程のエリアが殆どなく、ヒートシンク板を基台に密接させる効果を引き出すことができない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、放熱特性や、電気的特性に優れた安価な高周波用パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージの製造方法は、略長方形状の金属製のヒートシンク板の長手方向の両端部に基台にねじ止めするための切り欠き部を設け、ヒートシンクの一方の表面の長手方向の中央部にセラミック製のリング状枠体の一方の表面を接合し、リング状枠体の他方の表面に外部接続端子を接合して形成する高周波用パッケージの製造方法において、ヒートシンク板の一方の表面を平面形状の状態のままとし、ヒートシンク板の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に 外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の他方の表面を研削して略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有する。これにより、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、研削を行って作製しているので、容易に曲面凸形状を形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、ヒートシンク板、リング状枠体、及び外部接続端子の接合で発生した反りを含んで研削できるので、曲面凸形状のバラツキを少なくでき、高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージの製造方法を提供することができる。
【０００９】
【００１０】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージの他の製造方法は、略長方形状の金属製のヒートシンク板の長手方向の両端部に基台にねじ止めするための切り欠き部を設け、ヒートシンクの一方の表面の長手方向の中央部にセラミック製のリング状枠体の一方の表面を接合し、リング状枠体の他方の表面に外部接続端子を接合して形成する高周波用パッケージの製造方法において、ヒートシンク板の平面形状の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の一方の表面側からろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧して、ヒートシンク板の他方の表面を略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有する。これにより、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、押圧を行って作製しているので、容易に曲面凸形状を形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、ヒートシンク板、リング状枠体、及び外部接続端子のろう付け接合で発生した反りを含んで押圧できるので、曲面凸形状のバラツキを少なくでき、しかも、ろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧してリング状枠体の破壊の発生を防止しながら曲面凸形状に形成できるので、高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージを作製することができる。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】
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周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージの平面図、正面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージに半導体素子が実装されて基台に取り付けられる説明図、図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法の一部の説明図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの他の製造方法の一部の説明図である。
【００１３】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の製造方法で作製される高周波用パッケージ１０は、実装される半導体素子から発生する高温、且つ大量の熱を放熱するための略長方形板状の高放熱特性を有し、セラミックと熱膨張係数が近似する金属板からなるヒートシンク板１１の一方の表面に、セラミック製のリング状枠体１２の一方の表面を、高温ろう材１３でろう付け接合して有している。また、高周波用パッケージ１０は、リング状枠体１２の他方の表面である上面に、半導体素子１９（図２（Ａ）参照）をキャビティ部１６に搭載して電気的に接続し、外部との電気的導通を行うための金属板からなるリードフレーム形状の外部接続端子１４を高温ろう材１３でろう付け接合して有している。更に、ヒートシンク板１１の長手方向の両端部には、基台２０（図２（Ｂ）参照）にねじ２１（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）でねじ止めして取り付けるための切り欠き部１７を有している。そして、このヒートシンク板１１と、リング状枠体１２、及び外部接続端子１４とで、接合体１５を形成している。
【００１４】
この接合体１５からなる高周波用パッケージ１０の底面側であるヒートシンク板１１の他方の表面は、長手方向の両端部から中心線部にかけて表面側に突出し、中心線部で最大突出部となる曲面凸形状１８を有している。そして、この高周波用パッケージ１０は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、キャビティ部１６に半導体素子１９がダイボンドされ、半導体素子１９と外部接続端子１４とをボンディングワイヤ２２で接続された後、樹脂や、セラミックや、金属等からなる蓋体２３を樹脂や、ガラス等の接着材２４で接着してキャビティ部１６内が気密に封止されて、高周波用モジュール基板２５を形成している。この高周波用モジュール基板２５は、半導体素子１９からの発熱をヒートシンク板１１に放熱し、更に、外部に放熱させるための基台２０に、ヒートシンク板１１に設けられている切り欠き部１７にねじ２１を挿通させてねじ止めして固定される。このねじ止めを行った時に、高周波用パッケージ１０のヒートシンク板１１の他方の表面は、少なくとも、リング状枠体１２内に実装された半導体素子１９の実装エリア部に相当する部分が基台２０に密接することができる曲面凸形状１８を有している。
【００１５】
次いで、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の製造方法を説明する。
高周波用パッケージ１０を形成するためのヒートシンク板１１は、熱膨張係数をセラミックの熱膨張係数と近似させ、熱伝導率の高い高放熱特性を有する、例えば、ポーラス状のタングステン（Ｗ）に銅（Ｃｕ）を含浸させたりして作製されるＣｕ−Ｗ系の複合金属材料や、Ｃｕとモリブデン（Ｍｏ）からなるＣｕ−Ｍｏ系の合金金属材料から形成されている。そして、切削加工や、粉末冶金等の手法を用いて基台２０にねじ止め固定するための切り欠き部１７を設けて、実質的に長方形状に形成されている。なお、因みに、ヒートシンク板１１がＣｕ−Ｗの場合は、Ｃｕ−Ｗの熱伝導率が２３０Ｗ／ｍ・ｋ程度であり、半導体素子１９からの発熱を効率よく放熱させることができる。
【００１６】
次に、図３（Ａ）に示すように、ヒートシンク板１１を研削する時には、ヒートシンク板１１の長手方向の下面側に両端部と中央部でそれぞれ硬度の違う、例えば、熱硬化性樹脂からなる樹脂体２６が張り付けるられている。この樹脂体２６は、ヒートシンク板１１の両端部側に硬度の高い高硬度樹脂を用い、中央部に硬度の低い抵硬度樹脂を用いて構成されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、研削台上に樹脂体２６を介して載置されたヒートシンク板１１は、ダイヤモンド砥粒付きのグラインダー２７等で研削される。この研削によって、ヒートシンク板１１は、樹脂体２６の硬度の高い樹脂の部分では研削面と反対側の面側へのヒートシンク板１１の撓みによる逃げの発生が小さくなるので、研削量が多くなり、硬度の低い樹脂の部分ではヒートシンク板１１の撓みによる逃げの発生が大きくなるので、研削量が少なくなる。そして、図３（Ｃ）に示すように、ヒートシンク板１１は、研削時の撓みが解放されることで、結果的に、高周波用パッケージ１０の底面となる他方の表面の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８に形成される。そして、ヒートシンク板１１に付着している樹脂体２６は、剥離除去されて、他方の表面に曲面凸形状１８を有するヒートシンク板１１を作製している。
【００１７】
次いで、リング状枠体１２を形成するためのセラミックは、セラミックの一例であるＡｌ２Ｏ３からなり、Ａｌ２Ｏ３粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練し、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製する。次いで、ドクターブレード法等によって、例えば、厚み０．２５ｍｍのロール状のシートを形成し、適当なサイズの矩形状に切断したセラミックグリーンシートを作製する。
【００１８】
次に、１又は複数枚のセラミックグリーンシートには、窓枠形状のリング状になるように中空部を打ち抜き加工すると共に、タングステンや、モリブデン等の高融点金属からなる金属導体ペーストを用いて、リング状枠体１２の下面側である一方の表面、及び上面側である他方の表面となるようにスクリーン印刷して金属導体パターンを形成する。また、セラミックグリーンシートが複数枚の場合には、積層して積層体の一方の表面、及び他方の表面が金属導体パターンとなるようにスクリーン印刷して形成する。そして、高融点金属とセラミックグリーンシートを還元雰囲気中で同時焼成して両表面に金属導体パターンを有するリング状枠体１２を作製する。なお、一方の表面の金属導体パターンは、ヒートシンク板１１とリング状の全周にわたってろう付け接合するためにリング状枠体１２の下面全周面に形成されている。また、因みに、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数は、６．７×１０−６／ｋ程度であり、Ｃｕ−Ｗの熱膨張係数が、６．５×１０−６／ｋ程度であって、近似はしているが一致させることは難しい。
【００１９】
次いで、リング状枠体１２の上面である他方の表面に接合されるリードフレーム形状の金属板からなる外部接続端子１４は、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等のセラミックと熱膨張係数が近似する金属部材からなり、切削加工や、エッチング加工や、打ち抜き加工等で所定の形状に形成されている。なお、因みに、ＫＶの熱膨張係数は、５．３×１０−６／ｋ程度であり、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数の、６．７×１０−６／ｋ程度とは、互いに近似はしているが一致させることは難しい。
【００２０】
次いで、ヒートシンク板１１と、リング状枠体１２、及び外部接続端子１４を接合して形成する接合体１５の作製方法を説明する。先ず、ヒートシンク板１１の全表面、リング状枠体１２の両面の金属導体パターンの表面、及び外部接続端子１４の全表面には、それぞれＮｉや、Ｎｉ合金等からなる第１のＮｉめっきを施す。次に、ヒートシンク板１１の平面形状からなる一方の表面の中央部に、例えば、ＢＡｇ−８（Ａｇが７２％と、残部がＣｕからなる共晶合金）等のＡｇ−Ｃｕろうからなる高温ろう材１３を介してリング状枠体１２の下面側である一方の表面を当接させて載置し、約７８０〜９００℃で加熱してろう付け接合している。次に、リング状枠体１２の上面に、例えば、ＢＡｇ−８等のＡｇ−Ｃｕろうからなる高温ろう材１３を介して外部接続端子１４の先端部の下面側を当接させて載置し、約７８０〜９００℃で加熱してろう付け接合している。このヒートシンク板１１と、リング状枠体１２の接合、及びリング状枠体１２と外部接続端子１４の接合によって、接合体１５を形成している。なお、接合体１５の形成は、ヒートシンク板１１と、リング状枠体１２の接合、及びリング状枠体１２と外部接続端子１４の接合を同時に行って形成することもできる。次に、接合体１５の外表面に露出する全金属表面上には、第２のＮｉめっきが施され、更に、Ｎｉめっき上にＡｕめっきが施されることで、高周波用パッケージ１０を作製している。
【００２１】
ここで、ヒートシンク板１１の他方の表面が曲面凸形状１８からなる高周波用パッケージ１０の製造方法には、先ず、ヒートシンク板１１の両表面を平面形状のままの状態で一方の表面にリング状枠体１２の一方の表面を、及び、リング状枠体１２の上面の他方の表面に外部接続端子１４をろう付け接合して接合体１５を形成した後に、ヒートシンク板１１の他方の表面をダイヤモンド砥粒付きのグラインダー２７等で研削することで作製することができる。この研削は、前記の製造方法の場合と同様に、ヒートシンク板１１の一方の表面側に接合されたリング状枠体１２及び外部接続端子１４の面側の長手方向の両端部に硬度の高い樹脂、中央部に硬度の低い樹脂、例えば、それぞれ硬度の違う熱硬化性樹脂が張り付けられて行われている。そして、ヒートシンク板１１の他方の表面に長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８を形成している。
【００２２】
次いで、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の他の製造方法を説明する。
接合体１５を形成するためのヒートシンク板１１、リング状枠体１２、及び外部接続端子１４は、前記の高周波用パッケージ１０の製造方法の場合と同様な材料が用いられている。ヒートシンク板１１に形成される曲面凸形状１８は、前記の製造方法では研削されて形成されているが、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の他の製造方法では、ヒートシンク板１１の一方の表面から押圧して形成されている。図４（Ａ）に示すように、この押圧方法は、先ず、平板からなる平面台板２８上に載置された２本の支点棒２９にヒートシンク板１１をブリッジ状に載置させている。あるいは、ヒートシンク板１１の長手方向端部の稜辺が、円柱体の側部形状のようにして曲率半径を備えた溝状の凹部を有する曲面台板３０の凹部内で当接するようにして載置させている。次に、図４（Ｂ）に示すように、ヒートシンク板１１の長手方向の中心線部で上部から、断面視してＶ字や、Ｕ字形状等の刃先、又は、所望する曲面凸形状１８と実質的に同等の形状の上金型を有する押圧体３１で押圧して高周波用パッケージ１０の底面となるヒートシンク板１１の他方の表面に長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８を形成している。この後の高周波用パッケージ１０の製造方法は、前記の製造方法と同様に、ヒートシンク板１１の一方の表面にリング状枠体１２の一方の表面をろう付け接合すると共に、リング状枠体１２の他方の表面に外部接続端子１４をろう付け接合して、高周波用パッケージ１０を作製している。
【００２３】
また、上記の押圧は、ヒートシンク板１１の一方の表面にリング状枠体１２の一方の表面、及び、リング状枠体１２の他方の表面に外部接続端子１４を接合した後に、ヒートシンク板１１の一方の表面側からろう付け接合した時の温度より以下の温度、すなわち約７８０℃未満の温度で加熱しながら押圧体３１で押圧するのがよい。この加熱によって、ヒートシンク板１１とリング状枠体１２、リング状枠体１２と外部接続端子１４のそれぞれの接合に用いられた高温ろう材１３が軟化された状態で押圧することができるので、セラミックからなるリング状枠体１２を破壊させることなく、ヒートシンク板１１の他方の表面に、ヒートシンク板１１の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８を形成することができる。なお、平面台板２８や、曲面台板３０は、ステンレス等の金属部材から形成され、曲面台板３０の凹部の曲率半径は、ヒートシンク板１１の大きさ、形状によって選択できるが、７００〜９００ｍｍ程度がよい。また、加熱温度は、接合体１５の大きさ、形状や、高温ろう材の種類によって選択できるが、２５０〜４００℃程度がよい。
【００２４】
【実施例】
本発明者は、Ｃｕ−Ｗからなり、外形寸法４０×１０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの平板状のヒートシンク板の一方の表面を平面状態のままとし、ヒートシンク板の基台に密接させる面である他方の表面をヒートシンク板の長手方向の両端部から中心線部にかけて突出し中心線部で最大突出部となる曲面凸形状に切削して形成したヒートシンク板を準備した。また、Ａｌ２Ｏ３からなり、外形寸法３１×９．５ｍｍ、内形寸法２７．５×６ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのリング状枠体、及び、ＫＶからなり、外形寸法１１．５×５ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの４枚の外部接続端子を準備した。そして、ヒートシンク板の一方の表面とリング状枠体の一方の表面、及び、リング状枠体の他方の表面と外部接続端子をＢＡｇ−８からなるＡｇ−Ｃｕろうでろう付け接合して、実施例１の高周波用パッケージを作製した。
【００２５】
また、本発明者は、Ｃｕ−Ｗからなり、外形寸法４０×１０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの平板状のヒートシンク板の他方の表面がヒートシンク板の長手方向の両端部から中心線部にかけて突出し中心線部で最大突出部となる曲面凸形状になるように、ヒートシンク板を曲率半径が８００ｍｍからなる曲面台板上に載置し、ヒートシンク板の一方の表面から押圧して形成したヒートシンク板を準備した。また実施例１の場合と同様に、Ａｌ２Ｏ３からなり、外形寸法３１×９．５ｍｍ、内形寸法２７．５×６ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのリング状枠体、及び、ＫＶからなり、外形寸法１１．５×５ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの４枚の外部接続端子を準備した。そして、ヒートシンク板の一方の表面とリング状枠体の一方の表面、及び、リング状枠体の他方の表面と外部接続端子をＢＡｇ−８からなるＡｇ−Ｃｕろうでろう付け接合して、実施例２の高周波用パッケージを作製した。
【００２６】
更に、本発明者は、比較例として、Ｃｕ−Ｗからなり、外形寸法４０×１０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの平板状のヒートシンク板と、Ａｌ２Ｏ３からなり、外形寸法３１×９．５ｍｍ、内形寸法２７．５×６ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのリング状枠体、及び、ＫＶからなり、外形寸法１１．５×５ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの４枚の外部接続端子を準備した。そして、ヒートシンク板の一方の表面とリング状枠体の一方の表面、及び、リング状枠体の他方の表面と外部接続端子をＢＡｇ−８からなるＡｇ−Ｃｕろうでろう付け接合して、従来の高周波用パッケージを作製した。
【００２７】
実施例１、実施例２、及び比較例の各サンプル１０個について、ろう付け接合前と後のヒートシンク板の底面である他方の表面の反りの発生度合を測定した。測定結果を折れ線グラフにして表１に示す。なお、縦軸の矢印の範囲は、それぞれの反りの測定値のバラツキの範囲を示している。また、反りの値が＋（プラス）は、凸モードの反りであり、反りの値が−（マイナス）は、凹モードの反りである。
【００２８】
【表１】
【００２９】
実施例１、及び実施例２は、いずれも凸モードの反りを有し、基台との接合も問題なく密着して接合していることが確認でき、ヒートシンク板の他方の表面を曲面凸形状することが、確実に密着性を確保するのに有効であることが確認できた。これに反して、比較例は、凸モードと凹モードの反りが混在し、ろう付け接合後の反りの値のバラツキも大きくなっている。特に凹モードの反りを有するものは、基台との接合間に空洞が確認され、密着性に問題があることが確認できた。
【００３０】
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の高周波用パッケージの製造方法は、ヒートシンク板の一方の表面を平面形状の状態のままとし、ヒートシンク板の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の他方の表面を研削して略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有するので、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、研削を行って作製して容易に形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、接合体に発生した反りを含んで研削でき、曲面凸形状のバラツキを少なくできて高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージの製造方法を提供することができる。
【００３２】
【００３３】
請求項２記載の高周波用パッケージの製造方法は、ヒートシンク板の平面形状の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の一方の表面側からろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧して、ヒートシンク板の他方の表面を略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有するので、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、押圧を行って作製して容易に曲面凸形状が形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、接合体に発生した反りを含んで押圧できて曲面凸形状のバラツキを少なくできる。更に、ろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧してリング状枠体の破壊の発生を防止しながら曲面凸形状に形成できて高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージを作製することができる。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージの平面図、正面図である。
【図２】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージに半導体素子が実装されて基台に取り付けられる説明図である。
【図３】 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法の一部の説明図である。
【図４】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの他の製造方法の一部の説明図である。
【図５】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の高周波用パッケージの説明図である。
【符号の説明】
１０：高周波用パッケージ、１１：ヒートシンク板、１２：リング状枠体、１３：高温ろう材、１４：外部接続端子、１５：接合体、１６：キャビティ部、１７：切り欠き部、１８：曲面凸形状、１９：半導体素子、２０：基台、２１：ねじ、２２：ボンディングワイヤ、２３：蓋体、２４：接着材、２５：高周波用モジュール基板、２６：樹脂体、２７：グラインダー、２８：平面台板、２９：支点棒、３０：曲面台板、３１：押圧体
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体素子からの発熱を放熱させるために基台にねじ止めされるヒートシンク板と、セラミック製のリング状枠体を接合して形成される高周波用パッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高周波用パッケージには、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が実装され、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等のために用いられている。高周波用の半導体素子は、作動時の発熱が大きいので、発生する熱を大気中に良好に放散させなければ、装置を正常に作動させることができなくなる恐れがある。そこで、高周波用パッケージは、半導体素子を実装するためのキャビティ部が、半導体素子の高周波の領域での電気特性を悪化させないために、略長方形状をした高放熱特性を有する金属板からなるヒートシンク板上に形成された半導体素子実装領域をセラミック製のリング状枠体で囲繞するように接合して形成されている。そして、高周波用パッケージは、半導体素子が実装された後、絶縁体の上面に接合される蓋体でキャビティ部を気密に封止するようになっている。また、高周波信号は、絶縁体上面と蓋体との間に接合された外部接続端子を介して入出力されるようになっている。そして、半導体素子が封止された高周波用パッケージは、ヒートシンク板に放熱された熱を更に外部に放熱させるための基台に、ヒートシンク板の略長方形状の長手方向の両端部に形成されている切り欠き部にねじが取り付けられてねじ止めして固定されている。
【０００３】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来の高周波用パッケージ５０には、セラミックと熱膨張係数が近似し、しかも放熱特性がよい、例えば、銅タングステン（Ｃｕ−Ｗ）系の複合金属板からなるヒートシンク板５１と、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等からなるセラミック製のリング状枠体５２が用いられている。そして、高周波用パッケージ５０は、ヒートシンク板５１の中央部に、リング状枠体５２がその裏面側に形成されたメタライズパターンにＡｇ−Ｃｕろう５３を介して載置され、加熱炉で加熱されてろう付け接合されて形成されている。このろう付け接合に併せて、リング状枠体５２には、外部と接続するための金属部材からなる外部接続端子５４がリング状枠体５２の表面側に形成されたメタライズパターンにＡｇ−Ｃｕろう５３を介して載置され、加熱炉で加熱されてろう付け接合されている。更に、ヒートシンク板５１とリング状枠体５２及び外部接続端子５４の金属表面には、Ｎｉめっき及びＡｕめっきが施されている。なお、ヒートシンク板５１の長手方向の両端部には、ヒートシンク板５１からの熱を更に外部に放熱させるための基台５５に取り付けてねじ５６でねじ止めして固定するための切り欠き部５７が設けられている。
【０００４】
高周波用パッケージには、ヒートシンク板と基台の間の放熱特性や、電気的特性を向上させることを目的に、ヒートシンク板と基台の間にインジウムシートを挟んでねじで締め付けているもの（例えば、特許文献１参照）や、ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設けてねじで締め付けているものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３０３４９号公報
【特許文献２】
特開平４−２３３７５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の高周波用パッケージの製造方法は、次のような問題がある。
（１）ヒートシンク板や、外部接続端子の熱膨張係数は、リング状枠体の熱膨張係数に近似させてはいるが、完全に一致させることが難しいので、Ａｇ−Ｃｕろう等の高温ろう材でろう付け接合を行うときに接合部に応力が発生し、接合して形成した接合体に反りが発生するのを防止することができず、決められた許容範囲を超える反りが発生し、作製された高周波用パッケージの反りの選別検査を行って、許容範囲内のみを検出している。特に、ヒートシンク板の基台との接合面である底面の反りの形態が凹形状となる場合には、基台に取り付けた時に基台との間に空間が発生し、放熱特性や、電気的特性が低下するので、凸形状のもののみを検出せざるを得ない。従って、選別工程が必要となると同時に歩留まりの低下をきたし、高周波用パッケージのコスト高となっている。
（２）ヒートシンク板と基台の間にインジウムシートを挟み込んでねじ止めする場合には、インジウムシートが高価であり、高周波用パッケージのコスト高となっている。また、インジウムシートのような介在物を組み立て段階で使用することは、シートの取り扱いが容易でなく、組み立て工程の時間が長くなり、高周波用パッケージのコスト高となっている。
（３）ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設け、基台にねじ止めする場合には、ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設ける程のエリアが殆どなく、ヒートシンク板を基台に密接させる効果を引き出すことができない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、放熱特性や、電気的特性に優れた安価な高周波用パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージの製造方法は、略長方形状の金属製のヒートシンク板の長手方向の両端部に基台にねじ止めするための切り欠き部を設け、ヒートシンクの一方の表面の長手方向の中央部にセラミック製のリング状枠体の一方の表面を接合し、リング状枠体の他方の表面に外部接続端子を接合して形成する高周波用パッケージの製造方法において、ヒートシンク板の一方の表面を平面形状の状態のままとし、ヒートシンク板の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に 外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の他方の表面を研削して略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有する。これにより、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、研削を行って作製しているので、容易に曲面凸形状を形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、ヒートシンク板、リング状枠体、及び外部接続端子の接合で発生した反りを含んで研削できるので、曲面凸形状のバラツキを少なくでき、高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージの製造方法を提供することができる。
【０００９】
【００１０】
前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージの他の製造方法は、略長方形状の金属製のヒートシンク板の長手方向の両端部に基台にねじ止めするための切り欠き部を設け、ヒートシンクの一方の表面の長手方向の中央部にセラミック製のリング状枠体の一方の表面を接合し、リング状枠体の他方の表面に外部接続端子を接合して形成する高周波用パッケージの製造方法において、ヒートシンク板の平面形状の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の一方の表面側からろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧して、ヒートシンク板の他方の表面を略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有する。これにより、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、押圧を行って作製しているので、容易に曲面凸形状を形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、ヒートシンク板、リング状枠体、及び外部接続端子のろう付け接合で発生した反りを含んで押圧できるので、曲面凸形状のバラツキを少なくでき、しかも、ろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧してリング状枠体の破壊の発生を防止しながら曲面凸形状に形成できるので、高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージを作製することができる。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】
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周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージの平面図、正面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージに半導体素子が実装されて基台に取り付けられる説明図、図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法の一部の説明図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの他の製造方法の一部の説明図である。
【００１３】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の製造方法で作製される高周波用パッケージ１０は、実装される半導体素子から発生する高温、且つ大量の熱を放熱するための略長方形板状の高放熱特性を有し、セラミックと熱膨張係数が近似する金属板からなるヒートシンク板１１の一方の表面に、セラミック製のリング状枠体１２の一方の表面を、高温ろう材１３でろう付け接合して有している。また、高周波用パッケージ１０は、リング状枠体１２の他方の表面である上面に、半導体素子１９（図２（Ａ）参照）をキャビティ部１６に搭載して電気的に接続し、外部との電気的導通を行うための金属板からなるリードフレーム形状の外部接続端子１４を高温ろう材１３でろう付け接合して有している。更に、ヒートシンク板１１の長手方向の両端部には、基台２０（図２（Ｂ）参照）にねじ２１（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）でねじ止めして取り付けるための切り欠き部１７を有している。そして、このヒートシンク板１１と、リング状枠体１２、及び外部接続端子１４とで、接合体１５を形成している。
【００１４】
この接合体１５からなる高周波用パッケージ１０の底面側であるヒートシンク板１１の他方の表面は、長手方向の両端部から中心線部にかけて表面側に突出し、中心線部で最大突出部となる曲面凸形状１８を有している。そして、この高周波用パッケージ１０は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、キャビティ部１６に半導体素子１９がダイボンドされ、半導体素子１９と外部接続端子１４とをボンディングワイヤ２２で接続された後、樹脂や、セラミックや、金属等からなる蓋体２３を樹脂や、ガラス等の接着材２４で接着してキャビティ部１６内が気密に封止されて、高周波用モジュール基板２５を形成している。この高周波用モジュール基板２５は、半導体素子１９からの発熱をヒートシンク板１１に放熱し、更に、外部に放熱させるための基台２０に、ヒートシンク板１１に設けられている切り欠き部１７にねじ２１を挿通させてねじ止めして固定される。このねじ止めを行った時に、高周波用パッケージ１０のヒートシンク板１１の他方の表面は、少なくとも、リング状枠体１２内に実装された半導体素子１９の実装エリア部に相当する部分が基台２０に密接することができる曲面凸形状１８を有している。
【００１５】
次いで、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の製造方法を説明する。
高周波用パッケージ１０を形成するためのヒートシンク板１１は、熱膨張係数をセラミックの熱膨張係数と近似させ、熱伝導率の高い高放熱特性を有する、例えば、ポーラス状のタングステン（Ｗ）に銅（Ｃｕ）を含浸させたりして作製されるＣｕ−Ｗ系の複合金属材料や、Ｃｕとモリブデン（Ｍｏ）からなるＣｕ−Ｍｏ系の合金金属材料から形成されている。そして、切削加工や、粉末冶金等の手法を用いて基台２０にねじ止め固定するための切り欠き部１７を設けて、実質的に長方形状に形成されている。なお、因みに、ヒートシンク板１１がＣｕ−Ｗの場合は、Ｃｕ−Ｗの熱伝導率が２３０Ｗ／ｍ・ｋ程度であり、半導体素子１９からの発熱を効率よく放熱させることができる。
【００１６】
次に、図３（Ａ）に示すように、ヒートシンク板１１を研削する時には、ヒートシンク板１１の長手方向の下面側に両端部と中央部でそれぞれ硬度の違う、例えば、熱硬化性樹脂からなる樹脂体２６が張り付けるられている。この樹脂体２６は、ヒートシンク板１１の両端部側に硬度の高い高硬度樹脂を用い、中央部に硬度の低い抵硬度樹脂を用いて構成されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、研削台上に樹脂体２６を介して載置されたヒートシンク板１１は、ダイヤモンド砥粒付きのグラインダー２７等で研削される。この研削によって、ヒートシンク板１１は、樹脂体２６の硬度の高い樹脂の部分では研削面と反対側の面側へのヒートシンク板１１の撓みによる逃げの発生が小さくなるので、研削量が多くなり、硬度の低い樹脂の部分ではヒートシンク板１１の撓みによる逃げの発生が大きくなるので、研削量が少なくなる。そして、図３（Ｃ）に示すように、ヒートシンク板１１は、研削時の撓みが解放されることで、結果的に、高周波用パッケージ１０の底面となる他方の表面の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８に形成される。そして、ヒートシンク板１１に付着している樹脂体２６は、剥離除去されて、他方の表面に曲面凸形状１８を有するヒートシンク板１１を作製している。
【００１７】
次いで、リング状枠体１２を形成するためのセラミックは、セラミックの一例であるＡｌ２Ｏ３からなり、Ａｌ２Ｏ３粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練し、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製する。次いで、ドクターブレード法等によって、例えば、厚み０．２５ｍｍのロール状のシートを形成し、適当なサイズの矩形状に切断したセラミックグリーンシートを作製する。
【００１８】
次に、１又は複数枚のセラミックグリーンシートには、窓枠形状のリング状になるように中空部を打ち抜き加工すると共に、タングステンや、モリブデン等の高融点金属からなる金属導体ペーストを用いて、リング状枠体１２の下面側である一方の表面、及び上面側である他方の表面となるようにスクリーン印刷して金属導体パターンを形成する。また、セラミックグリーンシートが複数枚の場合には、積層して積層体の一方の表面、及び他方の表面が金属導体パターンとなるようにスクリーン印刷して形成する。そして、高融点金属とセラミックグリーンシートを還元雰囲気中で同時焼成して両表面に金属導体パターンを有するリング状枠体１２を作製する。なお、一方の表面の金属導体パターンは、ヒートシンク板１１とリング状の全周にわたってろう付け接合するためにリング状枠体１２の下面全周面に形成されている。また、因みに、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数は、６．７×１０−６／ｋ程度であり、Ｃｕ−Ｗの熱膨張係数が、６．５×１０−６／ｋ程度であって、近似はしているが一致させることは難しい。
【００１９】
次いで、リング状枠体１２の上面である他方の表面に接合されるリードフレーム形状の金属板からなる外部接続端子１４は、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等のセラミックと熱膨張係数が近似する金属部材からなり、切削加工や、エッチング加工や、打ち抜き加工等で所定の形状に形成されている。なお、因みに、ＫＶの熱膨張係数は、５．３×１０−６／ｋ程度であり、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数の、６．７×１０−６／ｋ程度とは、互いに近似はしているが一致させることは難しい。
【００２０】
次いで、ヒートシンク板１１と、リング状枠体１２、及び外部接続端子１４を接合して形成する接合体１５の作製方法を説明する。先ず、ヒートシンク板１１の全表面、リング状枠体１２の両面の金属導体パターンの表面、及び外部接続端子１４の全表面には、それぞれＮｉや、Ｎｉ合金等からなる第１のＮｉめっきを施す。次に、ヒートシンク板１１の平面形状からなる一方の表面の中央部に、例えば、ＢＡｇ−８（Ａｇが７２％と、残部がＣｕからなる共晶合金）等のＡｇ−Ｃｕろうからなる高温ろう材１３を介してリング状枠体１２の下面側である一方の表面を当接させて載置し、約７８０〜９００℃で加熱してろう付け接合している。次に、リング状枠体１２の上面に、例えば、ＢＡｇ−８等のＡｇ−Ｃｕろうからなる高温ろう材１３を介して外部接続端子１４の先端部の下面側を当接させて載置し、約７８０〜９００℃で加熱してろう付け接合している。このヒートシンク板１１と、リング状枠体１２の接合、及びリング状枠体１２と外部接続端子１４の接合によって、接合体１５を形成している。なお、接合体１５の形成は、ヒートシンク板１１と、リング状枠体１２の接合、及びリング状枠体１２と外部接続端子１４の接合を同時に行って形成することもできる。次に、接合体１５の外表面に露出する全金属表面上には、第２のＮｉめっきが施され、更に、Ｎｉめっき上にＡｕめっきが施されることで、高周波用パッケージ１０を作製している。
【００２１】
ここで、ヒートシンク板１１の他方の表面が曲面凸形状１８からなる高周波用パッケージ１０の製造方法には、先ず、ヒートシンク板１１の両表面を平面形状のままの状態で一方の表面にリング状枠体１２の一方の表面を、及び、リング状枠体１２の上面の他方の表面に外部接続端子１４をろう付け接合して接合体１５を形成した後に、ヒートシンク板１１の他方の表面をダイヤモンド砥粒付きのグラインダー２７等で研削することで作製することができる。この研削は、前記の製造方法の場合と同様に、ヒートシンク板１１の一方の表面側に接合されたリング状枠体１２及び外部接続端子１４の面側の長手方向の両端部に硬度の高い樹脂、中央部に硬度の低い樹脂、例えば、それぞれ硬度の違う熱硬化性樹脂が張り付けられて行われている。そして、ヒートシンク板１１の他方の表面に長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８を形成している。
【００２２】
次いで、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の他の製造方法を説明する。
接合体１５を形成するためのヒートシンク板１１、リング状枠体１２、及び外部接続端子１４は、前記の高周波用パッケージ１０の製造方法の場合と同様な材料が用いられている。ヒートシンク板１１に形成される曲面凸形状１８は、前記の製造方法では研削されて形成されているが、本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の他の製造方法では、ヒートシンク板１１の一方の表面から押圧して形成されている。図４（Ａ）に示すように、この押圧方法は、先ず、平板からなる平面台板２８上に載置された２本の支点棒２９にヒートシンク板１１をブリッジ状に載置させている。あるいは、ヒートシンク板１１の長手方向端部の稜辺が、円柱体の側部形状のようにして曲率半径を備えた溝状の凹部を有する曲面台板３０の凹部内で当接するようにして載置させている。次に、図４（Ｂ）に示すように、ヒートシンク板１１の長手方向の中心線部で上部から、断面視してＶ字や、Ｕ字形状等の刃先、又は、所望する曲面凸形状１８と実質的に同等の形状の上金型を有する押圧体３１で押圧して高周波用パッケージ１０の底面となるヒートシンク板１１の他方の表面に長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８を形成している。この後の高周波用パッケージ１０の製造方法は、前記の製造方法と同様に、ヒートシンク板１１の一方の表面にリング状枠体１２の一方の表面をろう付け接合すると共に、リング状枠体１２の他方の表面に外部接続端子１４をろう付け接合して、高周波用パッケージ１０を作製している。
【００２３】
また、上記の押圧は、ヒートシンク板１１の一方の表面にリング状枠体１２の一方の表面、及び、リング状枠体１２の他方の表面に外部接続端子１４を接合した後に、ヒートシンク板１１の一方の表面側からろう付け接合した時の温度より以下の温度、すなわち約７８０℃未満の温度で加熱しながら押圧体３１で押圧するのがよい。この加熱によって、ヒートシンク板１１とリング状枠体１２、リング状枠体１２と外部接続端子１４のそれぞれの接合に用いられた高温ろう材１３が軟化された状態で押圧することができるので、セラミックからなるリング状枠体１２を破壊させることなく、ヒートシンク板１１の他方の表面に、ヒートシンク板１１の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状１８を形成することができる。なお、平面台板２８や、曲面台板３０は、ステンレス等の金属部材から形成され、曲面台板３０の凹部の曲率半径は、ヒートシンク板１１の大きさ、形状によって選択できるが、７００〜９００ｍｍ程度がよい。また、加熱温度は、接合体１５の大きさ、形状や、高温ろう材の種類によって選択できるが、２５０〜４００℃程度がよい。
【００２４】
【実施例】
本発明者は、Ｃｕ−Ｗからなり、外形寸法４０×１０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの平板状のヒートシンク板の一方の表面を平面状態のままとし、ヒートシンク板の基台に密接させる面である他方の表面をヒートシンク板の長手方向の両端部から中心線部にかけて突出し中心線部で最大突出部となる曲面凸形状に切削して形成したヒートシンク板を準備した。また、Ａｌ２Ｏ３からなり、外形寸法３１×９．５ｍｍ、内形寸法２７．５×６ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのリング状枠体、及び、ＫＶからなり、外形寸法１１．５×５ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの４枚の外部接続端子を準備した。そして、ヒートシンク板の一方の表面とリング状枠体の一方の表面、及び、リング状枠体の他方の表面と外部接続端子をＢＡｇ−８からなるＡｇ−Ｃｕろうでろう付け接合して、実施例１の高周波用パッケージを作製した。
【００２５】
また、本発明者は、Ｃｕ−Ｗからなり、外形寸法４０×１０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの平板状のヒートシンク板の他方の表面がヒートシンク板の長手方向の両端部から中心線部にかけて突出し中心線部で最大突出部となる曲面凸形状になるように、ヒートシンク板を曲率半径が８００ｍｍからなる曲面台板上に載置し、ヒートシンク板の一方の表面から押圧して形成したヒートシンク板を準備した。また実施例１の場合と同様に、Ａｌ２Ｏ３からなり、外形寸法３１×９．５ｍｍ、内形寸法２７．５×６ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのリング状枠体、及び、ＫＶからなり、外形寸法１１．５×５ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの４枚の外部接続端子を準備した。そして、ヒートシンク板の一方の表面とリング状枠体の一方の表面、及び、リング状枠体の他方の表面と外部接続端子をＢＡｇ−８からなるＡｇ−Ｃｕろうでろう付け接合して、実施例２の高周波用パッケージを作製した。
【００２６】
更に、本発明者は、比較例として、Ｃｕ−Ｗからなり、外形寸法４０×１０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの平板状のヒートシンク板と、Ａｌ２Ｏ３からなり、外形寸法３１×９．５ｍｍ、内形寸法２７．５×６ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのリング状枠体、及び、ＫＶからなり、外形寸法１１．５×５ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの４枚の外部接続端子を準備した。そして、ヒートシンク板の一方の表面とリング状枠体の一方の表面、及び、リング状枠体の他方の表面と外部接続端子をＢＡｇ−８からなるＡｇ−Ｃｕろうでろう付け接合して、従来の高周波用パッケージを作製した。
【００２７】
実施例１、実施例２、及び比較例の各サンプル１０個について、ろう付け接合前と後のヒートシンク板の底面である他方の表面の反りの発生度合を測定した。測定結果を折れ線グラフにして表１に示す。なお、縦軸の矢印の範囲は、それぞれの反りの測定値のバラツキの範囲を示している。また、反りの値が＋（プラス）は、凸モードの反りであり、反りの値が−（マイナス）は、凹モードの反りである。
【００２８】
【表１】
【００２９】
実施例１、及び実施例２は、いずれも凸モードの反りを有し、基台との接合も問題なく密着して接合していることが確認でき、ヒートシンク板の他方の表面を曲面凸形状することが、確実に密着性を確保するのに有効であることが確認できた。これに反して、比較例は、凸モードと凹モードの反りが混在し、ろう付け接合後の反りの値のバラツキも大きくなっている。特に凹モードの反りを有するものは、基台との接合間に空洞が確認され、密着性に問題があることが確認できた。
【００３０】
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の高周波用パッケージの製造方法は、ヒートシンク板の一方の表面を平面形状の状態のままとし、ヒートシンク板の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の他方の表面を研削して略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有するので、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、研削を行って作製して容易に形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、接合体に発生した反りを含んで研削でき、曲面凸形状のバラツキを少なくできて高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージの製造方法を提供することができる。
【００３２】
【００３３】
請求項２記載の高周波用パッケージの製造方法は、ヒートシンク板の平面形状の一方の表面にリング状枠体の一方の表面、及びリング状枠体の他方の表面に外部接続端子をろう付け接合した後に、ヒートシンク板の一方の表面側からろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧して、ヒートシンク板の他方の表面を略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有するので、ヒートシンク板の他方の表面である底面になる側の曲面凸形状は、押圧を行って作製して容易に曲面凸形状が形成でき、放熱特性や、電気的特性のよい安価な高周波用パッケージを作製することができる。また、接合体に発生した反りを含んで押圧できて曲面凸形状のバラツキを少なくできる。更に、ろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧してリング状枠体の破壊の発生を防止しながら曲面凸形状に形成できて高歩留で安価な放熱特性や、電気的特性のよい高周波用パッケージを作製することができる。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージの平面図、正面図である。
【図２】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法で作製される高周波用パッケージに半導体素子が実装されて基台に取り付けられる説明図である。
【図３】 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同高周波用パッケージの製造方法の一部の説明図である。
【図４】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高周波用パッケージの他の製造方法の一部の説明図である。
【図５】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の高周波用パッケージの説明図である。
【符号の説明】
１０：高周波用パッケージ、１１：ヒートシンク板、１２：リング状枠体、１３：高温ろう材、１４：外部接続端子、１５：接合体、１６：キャビティ部、１７：切り欠き部、１８：曲面凸形状、１９：半導体素子、２０：基台、２１：ねじ、２２：ボンディングワイヤ、２３：蓋体、２４：接着材、２５：高周波用モジュール基板、２６：樹脂体、２７：グラインダー、２８：平面台板、２９：支点棒、３０：曲面台板、３１：押圧体
Claims (2)
- 略長方形状の金属製のヒートシンク板の長手方向の両端部に基台にねじ止めするための切り欠き部を設け、前記ヒートシンクの一方の表面の前記長手方向の中央部にセラミック製のリング状枠体の一方の表面を接合し、該リング状枠体の他方の表面に外部接続端子を接合して形成する高周波用パッケージの製造方法において、
前記ヒートシンク板の一方の表面を平面形状の状態のままとし、前記ヒートシンク板の一方の表面に前記リング状枠体の一方の表面、及び該リング状枠体の他方の表面に前記外部接続端子をろう付け接合した後に、前記ヒートシンク板の他方の表面を研削して前記略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有することを特徴とする高周波用パッケージの製造方法。 - 略長方形状の金属製のヒートシンク板の長手方向の両端部に基台にねじ止めするための切り欠き部を設け、前記ヒートシンクの一方の表面の前記長手方向の中央部にセラミック製のリング状枠体の一方の表面を接合し、該リング状枠体の他方の表面に外部接続端子を接合して形成する高周波用パッケージの製造方法において、
前記ヒートシンク板の平面形状の一方の表面に前記リング状枠体の一方の表面、及び該リング状枠体の他方の表面に前記外部接続端子をろう付け接合した後に、前記ヒートシンク板の一方の表面側から前記ろう付け接合温度以下の温度で加熱しながら押圧して、前記ヒートシンク板の他方の表面を前記略長方形状の長手方向の中心線部を最大突出部とする曲面凸形状に形成する工程を有することを特徴とする高周波用パッケージの製造方法。
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