JPH0340453A - 高周波高出力トランジスターパッケージ - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高周波高出カドランシスターパッケージに関
するもので、更に詳しくは高周波高出カドランシスター
パッケージの半導体素子搭載部兼放熱板として、銅−タ
ングステンあるいは銅−モリブデンよりなる非合金組成
体を用いたものである。

［従来の技術］ 従来、半導体用セラミックパッケージはグリーンセラミ
ックシートに必要金属層をスクリーンプリント法により
印刷しこれを積層し焼結−体化して、このセラミック体
の金属層に必要な金属部材をろう付けにより取りつける
方法か、又はプレス法によってセラミック枠体を成形し
、これにメタライズを施して、このメタライズ部を介し
て金属部材とろう付性により接着しパッケージとしてき
た。

しかし、積層パッケージの中でも、半導体素子を接着す
る部分、いわゆる半導体素子搭載部がセラミック上のメ
タライズ部によって構成されているパッケージでは、セ
ラミックを焼結−体化する際に起るシート自身の歪或い
は積層時の外的な力によって生ずる歪により半導体素子
搭載部のセラミックに反りや、うねりを生ずることがあ
るという欠点があり、半導体素子の接着強度が弱いとか
又半導体素子が水平に搭載されない等の欠点が生じ、半
導体素子搭載部の平坦ナパッケージを製作するためにす
でに特願昭５Ｂ−２１４１４１号として提案された発明
等がなされてきた。

第２図は従来法による高周波高出カドランシスターパッ
ケージの要部断面図であり、セラミックと無酸素銅との
熱膨脹係数の差を吸収せしめる金属体としてコバールか
又は無酸素素鋼等によって形成された介在金属枠体３を
利用し、セラミック枠体ｌと無酸素銅製半導体素子搭載
部兼放熱板２の間に前記介在金属枠体３をろう付した構
成である。

高周波トランジスターでは、その性質上発熱を伴うため
熱伝導性の良いベリリヤ磁器等を用いることもなされた
が、ベリリヤは毒性を有し、ベリリヤ磁器製造の際の労
働衛生上の問題や、それに続く公害問題等のために製造
する事業所が少くなり、又高価であるという欠点があっ
た。

更には高山カドランシスターでは多量の熱を発生するた
めに無酸素銅等の高熱伝導性金属を用いた放熱板を兼ね
た半導体素子搭載部材を取りつけて熱の放散を行わしめ
る構造としているが、使用する無酸素銅とセラミックと
の持つ膨脂係数の差が大きすぎるためろう付後セラミッ
クにクラック等が発生することがしばしばであった。

又、このクラックの発生を防止するために商品名コバー
ルのようなセラミックと熱膨脹係数の近い金属をセラミ
ックと無酸素銅との間に介在させ、しかも該コバール部
材の形状に工夫をこらした形としてろう付するか又は無
酸素鋼の形状やセラミックの形状に工夫をこらして熱膨
脹率の差の解消に努力してきた。

最近、技術の発展に伴って大型の素子を搭載するパッケ
ージが要求されるようになり、したがってパッケージ自
体も大型化され、セラミックの歪を僅少にとどめたり、
接合する半導体素子搭載部材との膨脹差を解消せしめた
りすることがますます困難さを増してきた。

一方、シリコン素子と銅を主体とする端子板が接続され
る構造の半導体装置において、両者の中間に、胴中にタ
ングステン又はモリブデンを分散せしめて焼結してなる
電極を介在せしめた装置も知られている（特開昭５０−
８２７７６号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前記諸欠点、諸問題を一挙に解決するだけでな
く、大型化を可能にした高周波高出カドランシスターパ
ッケージを提供することを目的とする。又、用いる材質
については、特開昭５０−８２７７８号公報記載の技術
では、銅とタングステン又はモリブデンとの混和物が焼
結体であるため、熱膨脹係数、熱伝導率ともＷ（又はＭ
ｏ）／Ｃｕの複合剤があてはまらず、実質的には空孔が
存在するもので、メツキ性、気密性や熱伝導性等の基板
に要求される特性の点で問題がある。本発明では、Ｗ（
又はＭｏ）／Ｃｕの複合材料におけるこの点の問題も解
決するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、セラミック枠体と、ｗ、量％で９９〜７０％
のタングステン又はモリブデン多孔体を芯材としてこれ
に　１〜３０％の銅を溶融して充填してなる非合金組成
体からなる半導体素子搭載部兼放熱板とが、ろう付けに
より直接接合された構造である高周波高出カドランシス
ターパッケージである。

本発明で使用する非合金組成体は、上記のとおりタング
ステン又はモリブテン多孔体を芯材として、それに鋼材
を溶融して充填せしめた複合材料である。これは溶浸法
と呼ばれる方法であって、この方法によると、毛細管現
象によりタングステン又はモリブデンの多孔体の空隙率
は、溶融した銅によりほぼ完全に充填されるので、非合
金組成体の密度は実質１００％になる。

前記材料の持つ特性のうち熱膨脹係数及び熱伝導率を第
１表で銅−タングステン組戊体について、第２表で銅−
モリブデン組成体について示した。

第１表 第２表 第１表及び第２表から明らかなように、銅−タングステ
ン、銅−モリブデン組成体は、銅の含有量の比較的少い
領域においてはセラミックの持つ熱膨脹係数５０〜７５
Ｘ１０−７に適合する熱膨脹係数を有し、しかもその値
はＷ（又はＭｏ）／　Ｃｕの複合剤に基づく理論値とほ
ぼ一致するため、銅含有率を変えることによって任意に
必要とする熱膨脹係数を有する複合金属材料を得ること
ができる。したがって現在使用されている金属よりも熱
膨脹係数がセラミックのそれに適合する金属材料を得る
ことができる。

そして、又、セラミックと対応する熱膨脹係数を有する
組成体はコバール金属やセラミックより１桁上の熱伝導
率を有し、セラミック中で最も熱伝導率が大きいといわ
れているベリリヤ磁器の有する熱膨脹係数（７６Ｘ　１
０”７　’）に近い熱膨脹係数を有する組成体では、ベ
リリヤ磁器よりはるかに大きい熱伝導率を有している金
属材料である。

モして又、セラミックと対応する熱膨脹係数を有する組
成体はコバール金属やセラミックより１桁上の熱伝導率
を有し、セラミック中で最も熱伝導率が大きいといわれ
ているベリリヤ磁器の有する熱膨脹係数（７６Ｘ１０’
）に近い熱膨脹係数を有する組成体では、ベリリヤ磁器
よりはるかに大きい熱伝導率を有している金属材料であ
る。

［実施例］ 第１図は本願発明を利用した改良型高周波高山カドラン
シスターパッケージの要部断面図である。第１図におい
てセラミック枠体１１を常法のシート積層法により形成
し焼結一体化せしめる、他方半導体素子搭載部兼放熱板
王２を溶浸法により形成した銅２５％、タングステン７
５％の組成体及び銅３５％、タングステン６５％の組成
体により夫々形成し、ニッケルメツキ２μ前後を施し、
前記部材１２の中央付近凹部に前記セラミック枠体１１
を！を置してろう付性により接合せしめる。このろう付
の際に、リード等必要な金属（図示せず）を同時にろう
付することができる。

その後必要部分にニッケル又は金等のメツキを施す。こ
れらパッケージのうち、銅３５％、タングステン６５％
よりなる組成体を使用した場合はセラミックにクラック
が入り、そのセラミックの一部は後日剥離するという現
象を生じた。銅２５％、タングステン７５％のものは第
２図３に示したごとき介在物を置く構造にせずセラミッ
クと直接ろう付しても前記のようなりラック及１？剥離
現象を生ぜず所定テストに合格した。

なお、本実施例ではシート積層法を利用したセラミック
枠体を使用したが、プレス法によって製作されたセラミ
ック枠体についても同様な好結果が得られている。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したごとく、本発明はセラミック材料に
金属材料を半導体素子搭載部材として取りつけたセラミ
ックパッケージであって、用いる金属材料の持つ熱膨脹
係数がセラミック例えばムライトなどにも適合している
ため、この金属材料をセラミック部と容易に置き換える
ことができ反りや歪のない平坦な半導体搭載部を持つパ
ッケージをつくり出せるし、したがって大型化も容易で
ある。更には熱伝導率が大きいため放熱部材として用い
ることもでき大容量化された半導体素子にも高い熱放散
を必要とするパッケージにも最適であり、又本金属材料
にメツキ層を形成することにより直接半導体装置を接着
できるためパッケージの部品点数を減らしたり形状をシ
ンプルにしたりすることができ今後の高周波高出カドラ
ンシスターパッケージとして必須のものとなるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の高周波高出カドランシスター
パッケージの要部断面図、第２図は従来技術による高周
波高出カドランシスターパッケージの要部断面図である
。 １・・・セラミック枠体、 ２・・・無酸素銅製半導体素子搭載部兼放熱板、３・・
・介在金属枠体、１１・・・セラミック枠体、１２・・
・半導体素子搭載部兼放熱板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック枠体と、重量％で９９〜７０％のタングステ
   ン又はモリブデン多孔体を芯材としてこれに１〜３０％
   の銅を溶融して充填してなる非合金組成体からなる半導
   体素子搭載部兼放熱板とが、ろう付けにより直接接合さ
   れた構造であることを特徴とする高周波高出力トランジ
   スターパッケージ。