特許 6026900 電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6026900

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/06 20060101AFI20161107BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20161107BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/06 B

   H01L23/02 H

   H01L23/36 D

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-15272(P2013-15272)

(22)【出願日】2013年1月30日

(65)【公開番号】特開2014-146739(P2014-146739A)

(43)【公開日】2014年8月14日

【審査請求日】2015年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】生地 正樹

(72)【発明者】

【氏名】作本 大輔

【審査官】 小山 和俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１０９１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２１９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９４８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７７２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９８９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１３６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００２８０２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−２７５１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２４８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１７６４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／０６

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下面にヒートシンク接続領域を有する金属からなる第１金属板と、
該第１金属板の上面に気孔を含む第１金属接合部材を介して接合された、前記第１金属板の金属よりも熱膨張率が小さい金属からなる第２金属板と、
該第２金属板の上面に気孔を含む第２金属接合部材を介して接合された、上面に電子部品実装領域を有する、前記第２金属板の金属よりも熱膨張率が大きい金属からなる第３金属板と
を含んだ積層構造体を備え、
前記第１金属接合部材の気孔率が前記第２金属接合部材の気孔率よりも大きいことを特徴とする電子部品収納用パッケージ。

【請求項2】

請求項１に記載の電子部品収納用パッケージにおいて、
前記第３金属板が嵌め込まれたセラミック枠体をさらに備えていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。

【請求項3】

請求項２に記載の電子部品収納用パッケージにおいて、
前記第２金属板および前記第３金属板の外縁は、前記第１金属板の上面が露出するように、それぞれ前記第１金属板の外縁よりも内側に位置しており、
前記セラミック枠体は、前記第３金属板とともに前記第２金属板が嵌め込まれて、前記第１金属板の露出した上面に接合されていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージと、
該電子部品収納用パッケージの前記電子部品実装領域に実装された電子部品とを備える電子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子部品を収納することが可能な電子部品収納用パッケージおよびそれに電子部品を収納してなる電子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光通信用の半導体などの電子部品を実装することが可能な電子部品収納用パッケージが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなパッケージでは、電子部品から発生する熱を放熱するために、放熱板として、銅とモリブデンと銅との３層構造の接合板からなり、上面に電子部品が実装される積層構造体が用いられる。なお、銅の熱膨張率は１７ｐｐｍ／℃程度であり、モリブデンの熱膨張率は５．１ｐｐｍ／℃程度であることが知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−３２４８６５号公報

【特許文献2】特開２００５−３１７６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の電子部品収納用パッケージにおいて、積層構造体は、一般的に半導体材料からなる電子部品に比べると熱膨張率が高いが、低熱膨張率の金属材料であるモリブデンが積層されていることから、高熱膨張率の金属材料である銅からなるヒートシンクよりは、低い熱膨張率を有している。それゆえ、例えば電子部品の発熱によって、電子部品、積層構造体およびヒートシンクが熱膨張した際に、電子部品の熱膨張量と積層構造体の熱膨張量との差、および積層構造体の熱膨張量とヒートシンクの熱膨張量との差がいずれも大きいことから、電子部品と積層構造体との間および積層構造体とヒートシンクとの間に熱応力が加わり、電子部品が積層構造体から剥離しやすく、また積層構造体とヒートシンクとが剥離しやすい。その結果、電子部品が発生した熱が放出されにくくなり、電子部品が高温になって誤動作するなどの不具合が生じることがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一実施形態にかかる電子部品収納用パッケージは、下面にヒートシンク接続領域を有する金属からなる第１金属板と、該第１金属板の上面に気孔を含む第１金属接合部材を介して接合された、前記第１金属板の金属よりも熱膨張率が小さい金属からなる第２金属板と、該第２金属板の上面に気孔を含む第２金属接合部材を介して接合された、上面に電子部品実装領域を有する、前記第２金属板の金属よりも熱膨張率が大きい金属からなる第３金属板とを含んだ積層構造体を備え、前記第１金属接合部材の気孔率が前記第２金属接合部材の気孔率よりも大きいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、積層構造体が上記の構成を有していることから、電子部品と積層構造体との接続信頼性、および積層構造体とヒートシンクとの接続信頼性を向上させることができる。その結果、実装された電子部品の電気的信頼性を確保することが可能な電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の一実施形態にかかる電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置の斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した電子部品収納用パッケージの平面図である。

【図3】図３は、図１に示した電子部品収納用パッケージをＩ―Ｉ’断面で切断した断面図である。

【図4】図４は、図３に示した電子部品収納用パッケージのＡ部を拡大した拡大図である。

【図5】図５は、図１に示した電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置の一製造工程を説明する斜視図である。

【図6】図６は、図１に示した電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置の一製造工程を説明する斜視図である。

【図7】図７は、図１に示した電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置の一製造工程を説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置）
以下、本発明の一実施形態にかかる電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置について、図１および２を参照しながら説明する。なお、図１は、電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置を示す概観斜視図であって、蓋体を外した電子部品収納用パッケージを示している。図２は、図１に示した蓋体を外した電子部品収納用パッケージを上面から示した平面図である。図３は、図１に示した蓋体を外した電子部品収納用パッケージをＩ―Ｉ’断面にて切断した断面図であり、電子部品およびヒートシンクを取り除き、積層構造体の構造および積層構造体とセラミック枠体との位置関係を詳細に示している。図４は、図３に示した電子部品収納用パッケージのＡ部を拡大した拡大図であり、第１金属板とセラミック枠体との位置関係について詳細に示している。

【0009】

電子装置１は、電子部品収納用パッケージ２と電子部品収納用パッケージ２内に収納された電子部品３とを含んでいる。この電子装置１は、例えば光通信用の光送信モジュールまたは光受信モジュールなどに組み込まれて、電子装置１の外部に向けて光信号を送信したり、電子装置１の外部からの光信号を受信したりする。

【0010】

電子部品収納用パッケージ２は、電子部品３を収納して保護するものであり、ヒートシンク４上に配されている。この電子部品収納用パッケージ２は、電子部品３が実装される電子部品実装領域を有する積層構造体５と、積層構造体５の電子部品実装領域を取り囲むように位置しているとともに、側部に形成された貫通孔Ｖおよび切欠き部Ｈを有するセラミック枠体６と、セラミック枠体６の上面に配された蓋体７と、セラミック枠体６を内側から外側にかけて貫通して形成され、上面視にて一部が切欠き部Ｈに位置している信号配線８Ａおよびグランド層８Ｂと、信号配線８Ａ上に配されたリード端子９とを含んでいる。

【0011】

この電子部品収納用パッケージ２は、例えば、貫通孔Ｖに光ファイバが挿入固定され、この光ファイバからの光が受光素子などの電子部品３によって電気信号に変換された後に、この電気信号を信号配線８Ａおよびリード端子９を介して外部回路（不図示）に伝達する。

【0012】

電子部品３は、積層構造体５の上面に実装されているとともにボンディングワイヤなどを介して信号配線８Ａと接続され、光信号や電気信号を相互に変換するなどの処理を行なう。具体的には、電子部品３は、例えば上面のみに電極を有し積層構造体５の上面にはんだなどの低融点金属材料を介して、積層構造体５の上面に接合される。電子部品３は、例えば、フォトダイオード、ＩＣ、ＬＳＩ、発光ダイオードまたはレーザダイオードなどの半導体素子であり、例えばシリコンまたは窒化ガリウムなどの半導体材料からなる。一般
的に電子部品３の熱膨張率は、電子部品収納用パッケージ２の積層構造体５の熱膨張率よりも小さく、例えば３ｐｐｍ／℃以上８ｐｐｍ／℃以下に設定されている。なお、熱膨張率は、例えば、市販のＴＭＡ（熱機械分析）装置を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１９７−１９９１に準じた測定方法によって測定される。

【0013】

ヒートシンク４は、電子部品収納用パッケージ２の下面に配されて、電子部品収納用パッケージ２を介して、電子部品３から発生した熱を放出する。具体的には、ヒートシンク４は、はんだなどの低融点金属材料や伝熱性の樹脂材料を介して、積層構造体５の下面に接合される。ヒートシンク４は、例えば銅またはアルミニウムなどの金属材料からなり、熱膨張率は、電子部品収納用パッケージ２の積層構造体５よりも大きい。ヒートシンク４の熱膨張率は、例えば１２ｐｐｍ／℃以上３５ｐｐｍ／℃以下に設定されている。

【0014】

積層構造体５は、上面中央部に電子部品３が実装されて電子部品３を支持するとともに、ヒートシンク４の上面に配されて電子部品３から発生した熱をヒートシンク４に伝達する。積層構造体５は、平板状に形成されており、上面中央部に電子部品３が実装される電子部品実装領域を有し、下面にヒートシンク接続領域を有する。効果的な放熱の観点から、積層構造体５の下面全体がヒートシンク接続領域となっていることが好ましい。

【0015】

具体的には、図３に示したように、積層構造体５は、第１金属板５１１、第２金属板５１２および第３金属板５１３が下から順に積層されて形成されている。第１金属板５１１は下面にヒートシンク接続領域を有し、第３金属板５１３は上面に電子部品実装領域を有している。第１金属板５１１と第２金属板５１２とは第１金属接合部材５２１を介して接合されており、第２金属板５１２と第３金属板５１３とは第２金属接合部材５２２を介して接合されている。なお、各金属板同士を確実に接合させるという観点から、第１接合部材５２１および第２接合部材５２２は、対応する金属板が重ね合わされた領域全体に配されていることが望ましい。

【0016】

第１金属板５１１は、上面視にて、矩形状に形成されている。第１金属板５１１の横の長さ（Ｘ軸方向の長さ）は、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。第１金属板５１１の縦の長さ（Ｙ軸方向の長さ）は、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。第１金属板５１１の厚み（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。

【0017】

第１金属板５１１は、例えば銅または銀などの金属材料からなる。第１金属板５１１の熱膨張率は、例えば１２ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下に設定されている。第１金属板５１１の熱伝導率は、例えば３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。第１金属板５１１のヤング率は、例えば８０ＧＰａ以上１５０ＧＰａ以下に設定されている。なお、熱伝導率は、例えばレーザフラッシュ法を用いて測定される。ヤング率は、ナノインデンターを用いて、ＩＳＯ５２７−１：１９９３に準じた測定方法によって測定される。

【0018】

第２金属板５１２は、上面視にて、矩形状に形成されている。第２金属板５１２の横の長さ（Ｘ軸方向の長さ）は、例えば４ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定されている。第２金属板５１２の縦の長さ（Ｙ軸方向の長さ）は、例えば４ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定されている。第２金属板５１２の厚み（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。

【0019】

第２金属板５１２は、例えばモリブデンまたはタングステンなどの金属材料からなり、熱膨張率が第１金属板５１１よりも小さい。第２金属板５１２の熱膨張率は、例えば３．５ｐｐｍ／℃以上７ｐｐｍ／℃以下に設定されている。第２金属板５１２の熱伝導率は、
例えば１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。第２金属板５１２のヤング率は、例えば３００ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下に設定されている。

【0020】

第３金属板５１３は、上面視にて、矩形状に形成されている。第３金属板５１３の横の長さ（Ｘ軸方向の長さ）は、例えば４ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定されている。第３金属板５１３の縦の長さ（Ｙ軸方向の長さ）は、例えば４ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定されている。第３金属板５１３の厚み（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。

【0021】

第３金属板５１３は、例えば銅または銀などの金属材料からなり、熱膨張率が第２金属板５１２よりも大きい。第３金属板５１３の熱膨張率は、例えば１２ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下に設定されている。第３金属板５１３の熱伝導率は、例えば３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。第３金属板５１３のヤング率は、例えば８０ＧＰａ以上１５０ＧＰａ以下に設定されている。なお、第３金属板５１３は、第１金属板５１１と同じ材料であってもよい。

【0022】

第１金属接合部材５２１は、例えば銀および銅などを主成分とする合金からなる銀ロウを用いることができ、気孔を含んでいる。第１金属接合部材５２１の気孔率は、例えば５％以上４０％以下に設定されている。なお、気孔率は、例えば超音波探傷検査法によって測定される。第１金属接合部材５２１の熱伝導率は、例えば１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。

【0023】

第２金属接合部材５２２は、例えば銀および銅などを主成分とする合金からなる銀ロウを用いることができ、気孔を含んでいる。ここで、第２金属接合部材５２２の気孔率は、第１金属接合部材５２１の気孔率よりも小さく、例えば１％以上３０％以下に設定されている。第２金接合部材５２２の熱伝導率は、例えば１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。

【0024】

このような気孔率の調整は、例えば、ロウ付けで接合する際の加熱時間の調整によって行なうことができる。具体的には、第１金属板５１１と第２金属板５２２との接合時の第１金属接合部材５２１の加熱時間を、第２金属板５２２と第３金属板５２３との接合時の第２金属接合部材５２２の加熱時間よりも短くする。これにより、第１金属接合部材５２２から抜ける気泡の量を少なくし、第２金属接合部材５２２から抜ける気泡の量を多くすることができる。その結果、第２金属接合部材５２２の気孔率を、第１金属接合部材５２２の気孔率よりも小さくすることができる。

【0025】

以上のように、第１金属板５１１と第２金属板５１２とを接合する第１金属接合部材５２１の気孔率は、第２金属板５１２と第３金属板５１３とを接合する第２金属接合部材５２２の気孔率よりも大きい。その結果、熱膨張率が低い第２金属板５１２による第１金属板５１１の拘束力が小さくなるので、第１金属板５１１の熱膨張量を大きくすることができる。その一方で、第２金属板５１２による第３金属板５１３の拘束力が大きくなるので、第３金属板５１３の熱膨張量を小さくすることができる。これにより、積層構造体５の下側の第１金属板５１１の熱膨張量は、熱膨張率の高いヒートシンク４の熱膨張量との差が小さくなる。また、積層構造体５の上側の第３金属板５１３の熱膨張量は、熱膨張率が低い電子部品３の熱膨張量との差が小さくなる。

【0026】

以上説明した作用によって、電子部品３と積層構造体５との剥離、および積層構造体５とヒートシンク４との剥離が起こりにくくなる。その結果、電子部品３と積層構造体５との接続信頼性、および積層構造体５とヒートシンク４との接続信頼性を向上させることができる。したがって、電子部品３から発生した熱の放出を維持できることから、電子部品
３の電気的信頼性を確保することができ、ひいては電子装置１の電気的信頼性を向上させることができる。

【0027】

第２金属板５１２のヤング率は、第１金属板５１１および第３金属板５１３のそれぞれのヤング率よりも大きいことが望ましい。その結果、第１金属板５１１の熱膨張量と第３金属板５１３の熱膨張量の違いから、第２金属板５１２の上下面にて熱膨張量が異なる場合でも、第１金属板５１１および第３金属板５１３の熱膨張による第２金属板５１２の変形への影響を小さくすることができることから、第２金属板５１２の平坦度を保持することができ、積層構造体５の反りを抑制することができる。それゆえ、電子部品３と積層構造体５との接続、または積層構造体５とヒートシンク４との接続を確保することができ、ひいては電子装置１の電気的信頼性を向上させることができる。

【0028】

第１金属接合部材５２１の気孔は、上面透視して第１金属接合部材５２１の外縁部よりも中央部に多く分布していることが望ましい。その結果、電子部品３の直下の領域における熱伝導率が小さくなることから、電子部品３から発生した熱を積層構造体５の平面方向に伝えやすくなり、電子部品３から発生した熱を積層構造体５の下面全体からヒートシンク４に伝えることができるからである。それゆえ、電子部品３から発生した熱の放熱効率を向上させることができることから、電子部品３の電気的信頼性を向上させることができ、ひいては電子装置１の電気的信頼性を向上させることができる。なお、第１金属接合部材５２１の気孔の分布の調整は、第１金属接合部材５２１の加熱時間を調整することによって行なう。第１金属接合部材５２１に含まれる気泡は、第１金属接合部材５２１の外縁部の気泡から抜けていくので、第１金属接合部材５２１の中央部の気泡が抜ける前に加熱を止めることにより、中央部の気泡を残存させることができる。

【0029】

第２金属接合部材５２２の気孔は、上面透視して第２金属接合部材５２２の外縁部よりも中央部に多く分布していることが望ましい。その結果、電子部品３の直下の領域における熱伝導率が小さくなることから、電子部品３から発生した熱を積層構造体５の平面方向に伝えやすくなり、電子部品３の直下の領域において、積層構造体５が局所的に大きく熱膨張することを防止することができるからである。それゆえ、積層構造体５と電子部品３との接続信頼性を向上させることができる。なお、第２金属接合部材５２２の気孔の分布の調整は、第１金属接合部材５２１の気孔の分布の調整と同様に行なう。

【0030】

第１金属板５１１の熱伝導率は、第２金属板５１２の熱伝導率よりも大きいことが望ましい。その結果、電子部品３から発生して第２金属板５１２に伝達した熱が、第１金属板５１１に伝達しやすくなることから、第２金属板５１２に熱が滞留することを低減することができる。それゆえ、第２金属板５１２の熱膨張量を低減することができ、第３金属板５１３の熱膨張量を抑制することができる。したがって、第１金属板５１１がない場合と比較して、積層構造体４の熱膨張量とヒートシンク４の熱膨張量との差を低減することができるだけでなく、さらに電子部品３の熱膨張量と積層構造体４の熱膨張量との差を良好に低減することができる。

【0031】

第３金属板５１３の熱伝導率は、第２金属板５１２の熱伝導率よりも大きいことが望ましい。その結果、電子部品３から発生する熱が第３金属板５１３に伝達しやすくなり、積電子部品３からの熱が積層構造体５の上面にて滞留することを低減することができる。それゆえ、電子部品３に熱が蓄積することを抑制することができることから、電子部品３の電気的信頼性を確保することができ、ひいては電子装置１の電気的信頼性を向上させることができる。

【0032】

セラミック枠体６は、積層構造体５の電子部品実装領域を取り囲むように位置し、電子部品実装領域に実装された電子部品３を保護する。セラミック枠体６は、例えば酸化アル
ミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体などのセラミックスからなる。また、セラミック枠体６は、複数の焼結体からなるセラミック層の積層体で構成されている。なお、セラミック枠体６の熱膨張率は、例えば３ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下に設定されている。セラミック枠体６の熱伝導率は、例えば５Ｗ／ｍ・Ｋ以上５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。セラミック枠体６のヤング率は、例えば２００ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下に設定されている。

【0033】

セラミック枠体６は、上下面を有する枠状に形成されているとともに、セラミック枠体６の内縁は矩形形状に形成されている。

【0034】

なお、セラミック枠体６の内縁の横の長さ（Ｘ軸方向の長さ）は、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。セラミック枠体６の内縁の縦の長さ（Ｙ軸方向の長さ）は、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。セラミック枠体６の厚みは（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。

【0035】

また、セラミック枠体６には、図３に示したように、第３金属板５１３が嵌め込まれていることが望ましい。その結果、セラミック枠体６は、セラミック枠体６に嵌め込まれた第３金属板５１３の平面方向への熱膨張を抑制することができることから、第３金属板５１３の熱膨張量と電子部品３の熱膨張量との差を低減することができる。したがって、積層構造体５の熱膨張量と電子部品３の熱膨張量との差を小さくすることができ、電子装置１の電気的信頼性を向上することができる。

【0036】

セラミック枠体６の内縁の角部は、上面視にて、曲線であることが望ましい。その結果、第３金属板５１３が嵌め込まれている場合に、第３基板５１３の熱膨張量によってセラミック枠体５の角部に熱応力が集中することを低減し、セラミック枠体６におけるクラックの発生を抑制することができる。

【0037】

第２金属板５１２および第３金属板５１３の外縁は、第１金属板５１１の上面が露出するように、それぞれ第１金属板５１１の外縁よりも内側に位置させることが望ましい。そして、セラミック枠体６には、第３金属板５１３とともに第２金属板５１２が嵌め込まれて、第１金属板５１１の露出した上面に接合されていることが望ましい。その結果、セラミック枠体６によって第３金属板５１３の熱膨張量を低減することができるとともに、セラミック枠体６を通じて第１金属板５１１まで、電子部品３から発生した熱を伝達することができ、電子部品収納用パッケージ２の放熱効率を向上させることができる。

【0038】

さらに、図４に示したように、第１金属板５１１の上面には、第２金属板５１２を取り囲むように溝状の凹部Ｔが形成されており、セラミック枠体６の下端部は、凹部Ｔに入り込んでいることが望ましい。その結果、セラミック枠体６がくさびのように機能し、第２金属板５１２の直下における第１金属板５１１の上面側の熱膨張量を低減することから、第１金属板５１１と第２金属板５１２との剥離を抑制することができる。なお、凹部の深さは、第１金属板の厚みの３０％以下に設定されている。

【0039】

第１金属板５１１の外縁は、セラミック枠体６の内縁と外縁との間に位置することが望ましい。すなわち、セラミック枠体６の下端が第１金属板５１１の外縁を押さえつけるように、セラミック枠体６が第１金属板５１１上に配置されている。その結果、第２金属板５１２と接合していない第１金属板５１１の外縁部が反ることを抑制することができる。それゆえ、第１金属板５１１の下面、ひいては積層構造体５の下面全体とヒートシンク４の上面とが良好に接触することから、電子部品３から発生した熱の放熱効率を向上させることができる。

【0040】

蓋体７は、セラミック枠体６の上面に配されており、セラミック枠体６とともに電子部品３を保護する。蓋体７は、セラミック枠体６の上面に配されたシールリング１０を介して、セラミック枠体６に接合されている。また、蓋体７およびシールリング１０のそれぞれは、例えば鉄、銅、銀、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンなどの金属材料、あるいはこれらの金属材料を複数組み合わせた合金または積層体からなる。

【0041】

信号配線８Ａは、セラミック枠体６の内部に、セラミック枠体６の内側から外側にかけて配されており、電子部品３が電気的に接続される。この信号配線８Ａは、例えば銅、金、銀、白金、ニッケル、モリブデンまたはマンガンなどの金属材料からなる。そして、例えばボンディングワイヤなどを介して電子部品３と電気的に接続される。なお、信号配線８Ａの熱伝導率は、例えば、２５℃において６０Ｗ/ｍ・Ｋ以上４００Ｗ/ｍ・Ｋ以下に設定されている。

【0042】

グランド層８Ｂは、信号配線８Ａを挟んで両側に位置し、信号配線８Ａの電気的特性を向上させる。グランド層８Ｂは、信号配線８Ａと同様の材料からなる。

【0043】

リード端子９は、信号配線８Ａ上に配されて、外部基板に電気的に接続されることで、電子部品３と外部基板とを電気的に接続する。このリード端子９は、例えば、鉄、銅、銀、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンなどの金属材料からなる。

【0044】

本発明は上述の形態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において種々の変更、改良などが可能である。

【0045】

例えば、上述した本発明の実施形態は、セラミック枠体６に第２金属板５１２および第３金属板５１３が嵌め込まれている構成を例に説明したが、セラミック枠体６は第３金属板５１３の上面に配されていてもよい。この場合、第３金属板５１３の熱膨張によるセラミック枠体６に加わる応力を小さくすることができ、セラミック枠体６におけるクラックの発生を抑制することができる。

【0046】

上述した本発明の実施形態は、電子部品３が、はんだなどを介して積層構造体５の上面に接合されている構成を例に説明したが、電子部品３は、例えば、セラミック基板またはペルチェ素子などを介して、積層構造体５上に配されていてもよい。この場合においても、積層構造体５の熱膨張量を小さくすることによって、積層構造体５とセラミック基板またはペルチェ素子などとの接続信頼性を向上させることができ、ひいては電子部品３の電気的信頼性を向上させることができる。

【0047】

上述した本発明の実施形態は、ヒートシンク４が、はんだなどを介して積層構造体５の下面に接合されている構成を例に説明したが、ヒートシンク４は、例えばネジなどによって積層構造体５に固定されていてもよい。この場合においても、積層構造体５の熱膨張量とヒートシンク４の熱膨張量との差を小さくすることによって、ネジに加わるせん断応力を低減し、ネジの破断などの問題を防止することができることから、積層構造体５とヒートシンク４との接続信頼性を向上させることができる。

【0048】

（電子装置の製造方法）
以下、図１に示す電子装置１の製造方法について、図５−図７を参照しながら説明する。なお、図５は、第１グリーンシートおよび第２グリーンシートのそれぞれの形状を示している。図６は、第１グリーンシートと第２グリーンシートとを積層して、グリーンシート積層体を形成する様子を示している。図７は、第１金属板５１１、第２金属板５１２お
よび第３金属板５１３から積層構造体５を形成する様子を示している。

【0049】

（１）セラミック枠体６の形成方法を以下に説明する。まず、複数のグリーンシートを形成する。具体的には、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化ケイ素、炭化ケイ素または酸化ベリリウムなどのセラミック粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得て、混合物を層状に形成して複数のグリーンシートを作製する。次いで、図５に示したように、後に切欠き部Ｈが形成される窪みを有する第１グリーンシート１１と、配線形成部１２を有する第２グリーンシート１３とを準備する。

【0050】

（２）タングステンまたはモリブデンなどの高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤などを添加混合して金属ペーストを準備する。次いで、図５に示したように、第２グリーンシート１３の配線形成部１２に、金属ペーストを所定のパターンに印刷する。

【0051】

（３）図６に示したように、第１グリーンシート１１と第２グリーンシート１３とを積層する。このとき、第２グリーンシート１３に形成された後に切欠き部Ｈとなる窪みを除いて第１グリーンシート１１の外形と第２グリーンシート１３の外形とが一致するように、複数の第１グリーンシート１１と第２グリーンシート１３とを積層して、グリーンシート積層体１４を形成する。

【0052】

（４）グリーンシート積層体１４を焼成することによって、セラミック枠体６とし、配線形成部１２に所定のパターンに印刷された金属ペーストを信号配線８Ａおよびグランド層８Ｂとする。

【0053】

（５）積層構造体５の形成方法を以下に説明する。まず、図７に示したように、銅からなる第１金属板５１１、モリブデンからなる第２金属板５１２、銅からなる第３金属板５１３を準備する。そして、第２金属板５１２と第３金属板５１３とを、銀ロウからなる第２金属接合部材５２２によって接合する。第２金属板５１２と第３金属板５１３との接合は、第２金属板５１２の上面に第２金属接合部材５２２を介して第３金属板５１３を配した後、第２金属接合部材５２２の融点以上沸点以下の温度で、第２金属接合部材５２２を加熱することによって行なう。具体的には、第２金属接合部材５２２の加熱温度は、例えば７８０℃以上９００℃以下に、第２金属接合部材５２２の加熱時間は、例えば１０分以上２０分以下に設定されている。

【0054】

次いで、第１金属部材５１１の上面に、銀ロウからなる第１金属接合部材５２１を介して第２金属板５１２を接合する。第１金属板５１１と第２金属板５１２との接合は、第１金属板５１１の上面に第１金属接合部材５２１を介して第２金属板５１２を配した後、第１金属接合部材５２１の融点以上沸点以下の温度で、第１金属接合部材５２１を加熱することによって行なう。具体的には、第１金属接合部材５２１の加熱温度は、例えば７８０℃以上９００℃以下に、第１金属接合部材５２１の加熱時間は、例えば５分以上１０分以下に設定されている。以上のように積層構造体５を形成する。

【0055】

（６）セラミック枠体６の下面に積層構造体５を接合する。そして、その積層構造体５の上面に電子部品３を実装した後、セラミック枠体６の上面に蓋体７を接合することによって、電子部品収納用パッケージ２およびそれを用いた電子装置１を作製することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ 電子装置
２ 電子部品収納用パッケージ
３ 電子部品
４ ヒートシンク
５ 積層構造体
５１１ 第１金属板
５１２ 第２金属板
５１３ 第３金属板
５２１ 第１金属接合部材
５２２ 第２金属接合部材
６ セラミック枠体
７ 蓋体
８Ａ 信号配線
８Ｂ グランド層
９ リード端子
１０ シールリング
１１ 第１グリーンシート
１２ 配線形成部
１３ 第２グリーンシート
１４ グリーンシート積層体
Ｈ 切欠き部
Ｔ 凹部
Ｖ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】