JPS6174354A - 高周波デバイス用パツケ−ジ - Google Patents

高周波デバイス用パツケ−ジ

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JPS6174354A
JPS6174354A JP19624284A JP19624284A JPS6174354A JP S6174354 A JPS6174354 A JP S6174354A JP 19624284 A JP19624284 A JP 19624284A JP 19624284 A JP19624284 A JP 19624284A JP S6174354 A JPS6174354 A JP S6174354A
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JP
Japan
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frequency device
ceramic frame
device package
package body
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JP19624284A
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Akira Otsuka
昭 大塚
Tetsuya Ishida
哲也 石田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64Impedance arrangements
    • H01L23/66High-frequency adaptations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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    • H01L2224/32175Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being metallic
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 この発明は高周波領域で用いる半導体装置用パツケージ
で、特に熱放散性を良好とした特性を有するものに関す
るものである。
口、従来技術 最近における半導体デバイス技術の進歩は著しく、超高
速論理ICの発達や高周波領域で使用される半導体パッ
ケージの量は増大している。その中でもGaAs結晶技
術の進歩によりこれを用いたICやマイクロ波素子が実
用段階に入っており、これ用の半導体パッケージについ
ても従来に無い新しい特性のパッケージが要望されてい
る。
そのパッケージとしては、■熱放散性の良好なこと、■
半導体素子搭載部では半導体素子と熱膨腸係数が近似し
ていること、に加えて■高周波領域での信号の伝播波形
に乱れや里腹が生じないこと、が必須の要請となってい
る。
従来このような用途に用いるパッケージとしてはBeO
を用いたものパッケージが一般的である。
即ち第2図(a)、第2図(b)、第2図(c)に示す
ようにBeOパッケージ本体(ll)の表面に所要の導
電性パターンをメタライズ!I31シた後、外部端子の
リード(6)を銀ロー付(7)シたものである。そして
メタライズ(1唱こ半導体素子(4)を取り付ける。ま
た半導体素子(4)を保護するために内部調整回路部品
(5)を同時に搭載することが多い。このパッケージの
場合には半導体素子をアースするためBeOパッケージ
本体(+lの導電性のメタライズ(13)を第2図(c
)の断面図に示すように本体(11)の側面を通して下
面にも施して電気的に接続している。
ハ1発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のBeOパッケージ本体は、fl) 
 BeOが毒性を有するもので従って製造上及び使用上
大きな制約があり、コスト的にも高価なものとならざる
を得ない。
(21BeOパッケージ本体の側面までパターンをメタ
ライズする必要があるので、製造が厄介で構造複雑であ
り従って製造コストが高くなる。
(3)更に重要な欠点としてはBeOの熱膨腸係数は7
.6 X 10  am/cm℃でありGaAsの熱膨
腸係数が6.5 X 10 cIrL/cm′cで不整
合である。従って素子や素子とマウント材との接合界面
における信頼性が低下する。特に信頼性を必要とされる
用途を対象とする高周波デバイスではこの点は重要′ 
である。等の問題点がある。
本発明は上記問題点を解消した高周波デバイス用パッケ
ージを提供することを目的とするものである。
二1問題点を解決するための手段 この発明は表面にAu、Ag、Cu、Niの一種あるい
は少なくとも二種以上の材料を併せて1μm以上の厚さ
に被覆したCuを5〜25wL%含有するCu−W合金
材料で、上面に半導体素子を搭載する凸部をもうけた金
属基体ブロックをパッケージ本体とし、該凸部の外形と
同じ形の開孔を有し表面に所要の導電性のあるメタライ
ズパターンを備えた壁部をなす厚さ20μm以上のAe
2o3のセラミックフレームをパッケージ本体の上に固
着した高周波デバイス用パッケージであり、該本体に半
導体素子、セラミックフレームの導電性メタライズパタ
ーン部分に外部導出用リードと必要により内部調整回路
部品を固着するようにしたことを特徴とするものである
以下図面を用いて本発明を説明する。第1図(a)。
第1図(b)、第1図(c)に示すように、表面にAg
等の材料を1μmn以上の厚さに被覆したCu−W合金
材料のパッケージ本体(+)の上面に凸部(8)がもう
けられている。このパッケージ本体(りに凸部(81と
同じ外形の開口を有し厚さ20μm以上のAl2O3の
セラミックフレーム(2)をロー付けしである(このロ
ー付けは図示せず)。凸部(8)の高さはセラミックフ
レームの厚さと同一としロー付けした時パッケージ本体
の表面が平面になるようにするのが好ましい。セラミッ
クフレーム(2)の表面には所要の導電性のメタライズ
パターン(3)が施され、該メタライズ(3)はセラミ
ックフレーム(2)の裏面まで行われている。
このように構成したパッケージ本体に図示のように凸部
(8)の上に直接半導体素子(4)を固着し、必要によ
りセラミックフレーム(2)のメタライズパターン(3
)の上に内部調整回路部品(5)を固着する。また同様
にセラミックフレーム(2)のメタライズパタ−ン(3
)の両端部分にリード(6)をロー付け(7)する。
この場合にセラミックフレームとCu−W合金の本体と
の接合、外部導出リードの接合、或いはメタライズパタ
ーンの形成の工程順位はいずれが先でも可能である。ま
たロー付は材料は種々の材質のものが使用可能であり、
メタライズパターンの形成方式についても厚膜法、薄膜
法のいずれかを適宜選択することができる。
Wの熱膨腸係数は4.6 X I O備/ cm ℃で
あり、パッケージ本体のCuを5〜25wt%含有する
Cu−W合金は高周波デバイス用半導体材料として用い
られるGaAs結晶の熱膨腸係数と整合する。
従って半導体素子を搭載する部分での素子とマウント材
(パッケージ本体)との接合界面における信頼性が向上
する。さらに今後ますます予測される素子の大型下への
対処を可能にする。加えてこのCu−W合金は熱伝導性
が良好で素子の高出力化への対応が可能な他、Cu−W
合金は当然のこととして導電材料であるため前記第2図
に示した従来のパッケージで見られるようなセラミック
の側面メタライズの如き複雑な構造をもちいる必要かな
い。
パッケージの壁部は厚さ20μm以上のAl2O3セラ
ミックフレームを使用しであるので、素子搭載部と外部
導出リードとの間の電気的絶縁は完全であり、一方また
この絶縁体はコンデンサーとして機能することによって
特性インピーダンスの劣化など高周波デバイスにおいて
特に問題となる電気信号伝播上の阻害要因を抑制するこ
とができる。
パッケージ本体のCu−W合金は表面にAu 、Ag 
Cu、Niの内1種あるいは2種以上の材料を併せて1
μm以上の厚さで被覆しであるので、メタライズしたA
l2O3セラミックフレームとのロー付は性と半導体素
子を固着する時のボンディング性が良好であり、またこ
の被覆はパッケージ本体の耐蝕性を向上するものである
。またセラミツフッ     ゛レームの厚さとパッケ
ージ本体の半導体素子の搭載部の凸部の高さが一致させ
るとパッケージの表面が平面となっているので半導体素
子等の実装が容易になる。
更に付言すれば、用いるCu−W合金の組成においてC
uの含有量を5〜25wt%とするのは、半導体素子及
びAl2O3セラミックフレームとの熱膨腸係数の整合
を図りつつ、且つ今後ますます増大すると予測される消
費電力3W以上の高出力半導体素子から充分の熱放散が
得られるように熱導電性が大きいからである。
このCu−W合金とじては特性を安定するために、粉末
焼結技術によるものが良く、W中にCuが均一に存在し
た材料、例えばCuとWの混合粉末を焼結したものやW
粉末の焼結体にCuを均一に溶浸したもの等が好ましい
図面では本発明の説明のため外部リードが2本、半導体
素子1個、内部調整回路部品1個の場合を説明したが、
本発明はリードが3本以上、或いは複数の半導体素子、
内部調整回路部品が0或いは複数の場合にも適用できる
ことは勿論である。
以上に本発明の高周波デバイス用パッケージの基本構造
を説明したが、メタライズパターンの上にNi、Au等
のメッキを施し1μm程度被覆するとロー付は性、耐蝕
性が改善される、或いはパッケージ本体、セラミックフ
レーム、外部導出用リード等を組立てたのち表面の導体
部(パッケージ本体を含む)を適当な厚さにAu等のメ
ッキを施すと特性を害することなく全体の耐蝕性がさら
に改善されるものである。
ホ、実施例 粉末冶金法によりW粉末を焼結しCuを溶浸して第1図
に示すような中央一部に0.2朋の高さの凸部をもうけ
た板状のCuを15%含有するCu −W合金材料のパ
ッケージ本体を作製し、その表面に厚さ1μmのNiメ
ッキを施した。一方該本体の凸部と同じ形の開孔をもう
けた厚さ0.2mmのAI!203セラミック基板の裏
面全面と表面の所要の部分にM o −Mnのメタライ
ズ層を法でもうけた後そのメタライズ層の上に厚さ1μ
mのNiメッキを施した。
このCu −W合金のパッケージ本体にAl2O3セラ
ミックフレームを孔と開孔を合わせて銀ローで接合シ、
その上にコバールのリードを銀ロー付けした後、導体部
の全面に厚さ2μmのAuメッキを施してパッケージを
完成した。
パフケージのCu −W合金の表面部分にl0GHz帯
で動作する消費電力3WのGaASを用いたマイクロ波
素子を搭載し、−65°Cから+150°Cの範囲で2
00サイクルのヒートサイクルをかけた。その後所要の
動作条件で動作させたところ、放熱性は良好であり、特
性的にも全く劣化がな(、従って高い信頼性を有する半
導体装置が得られることが確認された。
へ0発明の効果 以上に詳しく説明したように本発明の高周波デバイス用
パッケージは高周波半導体デバイスにおいて問題となる
、放熱性、素子との熱膨腸係数の整合性、電気信号伝播
への悪影響等そのは頼性にかかわる問題点を解消すると
共に製造上、使用上の制約を減少するもので、今後ます
ます需要か増大する高周波用のパッケージとして有効な
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の実施例の平面図、第1図(b)
はそのB−B断面図、第1図(c)は同じ<A−A断面
図である。第2図(a)は従来のパッケージの平面図、
第2 ff1(b3はそのC−C断面図、第2図<c)
は同じ<D−D断面図である。 f、I)・・Cu−W合金パッケージ本体、(2)  
セラミック(AlzOa)フレーム、i、31Q31・
−・メタライズパターン、1・I)・半容体素子、  
(5)・・・内部調整回路部品、fG+ ・外部リード
、   (7)・・ロー付け、(8)・・凸部、 (11)・・・BeOパッケージ基体。 代理人 弁理士 1)中 理 夫 第1図(a−)     第1図(4)手続補正書(自
発) 昭和59年10月3I日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高周波デバイス用パッケージにおいて、表面にAu
    、Ag、Cu、Niの一種あるいは少なくとも2、特許
    請求の範囲種以上の材料を1μm以上の厚さに被覆した
    Cuを5〜25wt%含有するCu−W合金材料を用い
    、上面に半導体素子を搭載するための凸部をもうけた金
    属基体ブロックをパッケージ本体とし、該凸部と同じ形
    の開孔を有し表面(裏面を含む)に所要の導電性のある
    メタライズパターン備えた壁部をなす厚さ20μm以上
    のAl_2O_3のセラミックフレームを前記パッケー
    ジ本体の上面に固着した高周波デバイス用パッケージで
    あり、パッケージ本体の凸部に半導体素子を又セラミッ
    クフレームの導電性メタライズパターン部分に1個或い
    は複数の外部導出用リード及び必要により内部調整回路
    部品を固着することを特徴とする高周波デバイス用パッ
    ケージ 2、金属基体ブロックのパッケージ本体が粉末焼結法に
    より金属基体中のCuがW中に均一に存在しているよう
    に製造されたものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の高周波デバイス用パッケージ 3、パッケージ本体とセラミックフレームを銀ロー付け
    によつて固着することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項もしくは第2項記載の高周波デバイス用パッケージ 4、メタライズパターンの表面にNi、Au等の耐蝕性
    金属を被覆したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    乃至第3項いずれかに記載の高周波デバイス用パッケー
    ジ 5、組立完了後に表面の導体部にAu等の耐蝕性金属を
    被覆したことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
    4項いずれかに記載の高周波デバイス用パッケージ
JP19624284A 1984-09-19 1984-09-19 高周波デバイス用パツケ−ジ Pending JPS6174354A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5103291A (en) * 1989-08-30 1992-04-07 Hewlett-Packard Company Hermetically sealed package for electronic components
US5157479A (en) * 1987-04-28 1992-10-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device being capable of improving the packing density with a high heat radiation characteristics

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5157479A (en) * 1987-04-28 1992-10-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device being capable of improving the packing density with a high heat radiation characteristics
US5103291A (en) * 1989-08-30 1992-04-07 Hewlett-Packard Company Hermetically sealed package for electronic components

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