特開 2023-82392 パッケージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023082392

(43)【公開日】2023-06-14

(54)【発明の名称】パッケージ

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20230607BHJP

   H01L 23/08 20060101ALI20230607BHJP

   H01L 23/06 20060101ALI20230607BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20230607BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 Z

H01L23/08 C

H01L23/06 B

H01L23/12 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021196136

(22)【出願日】2021-12-02

(71)【出願人】

【識別番号】391039896

【氏名又は名称】ＮＧＫエレクトロデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100134991

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 和樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148507

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 弘行

(72)【発明者】

【氏名】河村 卓

(72)【発明者】

【氏名】山口 哲平

【テーマコード（参考）】

5F136

【Ｆターム（参考）】

5F136BA30

5F136FA03

5F136FA05

5F136FA14

5F136GA02

(57)【要約】

【課題】枠体が接合される際に大きな温度変化にさらされるヒートシンク中の熱応力に起因しての層間界面での剥離の発生を抑制することができるパッケージを提供する。
【解決手段】ヒートシンク１０の第１の層１１ａは、厚み方向において互いに反対の第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２を有しており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる第１の側部Ｈ１ａをなしている。ヒートシンク１０の第２の層１２ａは、第１の面Ｓ１に積層されており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる第２の側部Ｈ２ａをなしている。ヒートシンク１０の第３の層１２ｂは、第２の面Ｓ２に積層されており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる第３の側部Ｈ２ｂをなしている。第１の面Ｓ１は、ヒートシンク１０の側面Ｈ３から離れた第１の平坦部ＳＦ１と、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に達し、第２の層１２ａへ食い込むように第１の平坦部ＳＦ１から傾斜した第１の端部ＳＧ１とを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓋体によって封止されることになるキャビティを有するパッケージであって、
絶縁体からなり、平面視において前記キャビティを囲む枠体と、
前記枠体を支持する支持面と、前記平面視に垂直な厚み方向において前記支持面と反対の底面と、前記支持面と前記底面とを互いにつなぐ側面と、を有するヒートシンクと、
前記枠体と前記ヒートシンクとを互いに接合する第１の接合材と、
を備え、
前記ヒートシンクは、
前記厚み方向において互いに反対の第１の面および第２の面を有し、前記ヒートシンクの前記側面に含まれる第１の側部をなし、第１の金属材料からなる第１の層と、
前記第１の層の前記第１の面に直接に積層され、前記ヒートシンクの前記側面に含まれる第２の側部をなし、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料からなる第２の層と、
前記第１の層の前記第２の面に直接に積層され、前記ヒートシンクの前記側面に含まれる第３の側部をなし、前記第１の金属材料とは異なる第３の金属材料からなる第３の層と、を含み、
前記第１の層の前記第１の面は、前記厚み方向に平行な断面視において、
前記厚み方向に垂直であって前記ヒートシンクの前記側面から離れた第１の平坦部と、
前記ヒートシンクの前記側面に達し、前記第２の層へ食い込むように前記第１の平坦部から傾斜した第１の端部と、を含む、パッケージ。

【請求項2】

前記第１の層の前記第２の面は、前記断面視において、
前記厚み方向に垂直であって前記ヒートシンクの前記側面から離れた第２の平坦部と、
前記ヒートシンクの前記側面に達し、前記第３の層へ食い込むように前記第２の平坦部から傾斜した第２の端部と、を含む、請求項１に記載のパッケージ。

【請求項3】

前記ヒートシンクの前記側面において、前記第１の層の前記第１の側部は、前記第２の層の前記第２の側部および前記第３の層の前記第３の側部に対して凹んだ凹部分を有している、請求項１または２に記載のパッケージ。

【請求項4】

前記第１の層の前記第１の側部の前記凹部分は、前記断面視における前記厚み方向に垂直な方向において、前記第１の層の前記第１の平坦部の外にのみ位置している、請求項３に記載のパッケージ。

【請求項5】

前記第１の金属材料は、前記第２の金属材料および前記第３の金属材料よりも硬い、請求項１から４のいずれか１項に記載のパッケージ。

【請求項6】

前記第２の金属材料と前記第３の金属材料とは同じである、請求項１から５のいずれか１項に記載のパッケージ。

【請求項7】

前記第１の層は、前記第２の層および前記第３の層の各々よりも薄い、請求項１から６のいずれか１項に記載のパッケージ。

【請求項8】

前記枠体の前記絶縁体はセラミック絶縁体である、請求項１から７のいずれか１項に記載のパッケージ。

【請求項9】

前記第１の接合材は、ろう材からなる、請求項１から８のいずれか１項に記載のパッケージ。

【請求項10】

前記枠体に支持された、前記キャビティの内部と外部との間での電気的接続を得るための金属リードと、
前記枠体と前記金属リードとを互いに接合する第２の接合材と、
をさらに備える、請求項１から９のいずれか１項に記載のパッケージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パッケージに関し、特に、蓋体によって封止されることになるキャビティを有するパッケージに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電力用半導体素子などの電子部品を収納するために、キャビティを有するパッケージがしばしば用いられる。パッケージのキャビティ中へ電子部品が搭載された後、パッケージに蓋体が接合されることによって、キャビティが気密に封止される。これにより、外部環境から保護された電子部品を有する電子装置が得られる。電力半導体素子用のパッケージは、多くの場合、ヒートシンク（放熱板）を有している。ヒートシンクの底面（電子部品が搭載された面と反対の面）は、通常、それを支持する支持部材へ取り付けられることになる。支持部材は、例えば、実装ボードまたは放熱部材である。支持部材は、ヒートシンクの底面へ熱的に接触させられる。ヒートシンクを介することによって電子部品からの熱が効率的にパッケージの外部へ（典型的には支持部材へ）と排出される。これにより、電子部品の温度上昇が、例えば１５０℃程度までに抑えられる。

【0003】

特開２００３－２８２７５１号公報（特許文献１）に開示された技術によれば、ヒートシンクとしてＣｕまたはＣｕ系金属板が用いられる。Ｃｕは、安価でありながら、３００Ｗ／ｍ・Ｋを超える高い熱伝導率を有している。よって、ヒートシンクの材料コストを抑えつつ、ヒートシンクの放熱性能を高めることができる。この技術によれば、まず、ヒートシンク上に半導体素子が、ろう付けによって実装される。次に、予め外部接続端子が接合されている枠体がヒートシンク上に、半導体素子を囲むように接合される。この接合に低融点接合材を用いることによって、半導体素子のろう付け温度未満の温度で枠体が接合される。次に、枠体の上面側に蓋体が接合されることによって、キャビティが封止される。これにより電子装置が得られる。

【0004】

特開２００５－２４３８１９号公報（特許文献２）によれば、ヒートシンクにクラッド材が用いられていること、具体的にはＣＰＣ（登録商標）が用いられること、が開示されている。ＣＰＣは、Ｃｕ－Ｍｏ合金層と、その上下に設けられたＣｕ層と、を有する複合金属板（複合材料）である。ＣＰＣの線膨張係数は、Ｃｕの線膨張係数に比して低い。よって、ヒートシンク材料として、Ｃｕに代わってＣＰＣを用いることによって、ヒートシンクの線膨張係数をセラミックの線膨張係数に近づけることができる。

【0005】

特開２０１０－２１９４４１号公報（特許文献３）によれば、電子部品収納用パッケージは、クラッド材からなる放熱板と、枠体と、外部接続端子とを有している。枠体は、アルミナまたは窒化アルミニウムなどのセラミックからなる。枠体の両面には、タングステンまたはモリブデンなどからなるメタライズ膜が形成されている。Ａｇ－Ｃｕろうなどのろう材を用いて、放熱板と外部接続端子とが、枠体の両面にメタライズ膜を介してそれぞれ接合されている。クラッド材は、銅層と、厚さ０．２ｍｍ以下のモリブデン層とが交互に合計で５層以上積層されることによって構成されており、銅層が最表層を構成している。放熱板に対するモリブデン層の厚さの比率は合計で１０～１４％である。上記公報によれば、この構成は、放熱板の熱伝導率は大きく低下せず、熱膨張係数のみが小さくなるという作用を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３－２８２７５１号公報

【特許文献2】特開２００５－２４３８１９号公報

【特許文献3】特開２０１０－２１９４４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

パッケージの製造方法は、通常、枠体をヒートシンクに接合材を用いて接合する工程を含む。この工程は、通常、加熱を要するものであり、特に、接合材がろう材の場合は、例えば、８００℃程度の高温を要する。よってヒートシンクは、接合材が形成される際に、大きな温度変化にさらされる。その結果、ヒートシンク中に大きな熱応力が加わる。クラッド材からなるヒートシンクのように、層間界面を有するヒートシンクに対して、上記の大きな熱応力が加わると、層間界面の端を起点とした剥離が生じやすい。この剥離がヒートシンクにとっての許容できないダメージとなることがある。

【0008】

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、枠体が接合される際に大きな温度変化にさらされるヒートシンク中の熱応力に起因しての層間界面での剥離の発生を抑制することができるパッケージを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

パッケージは、蓋体によって封止されることになるキャビティを有している。パッケージは、枠体と、ヒートシンクと、第１の接合材とを含む。枠体は、絶縁体からなり、平面視においてキャビティを囲んでいる。ヒートシンクは、枠体を支持する支持面と、平面視に垂直な厚み方向において支持面と反対の底面と、支持面と底面とを互いにつなぐ側面と、を有している。第１の接合材は枠体とヒートシンクとを互いに接合している。ヒートシンクは、第１の金属材料からなる第１の層と、第１の金属材料とは異なる第２の金属材料からなる第２の層と、第１の金属材料とは異なる第３の金属材料からなる第３の層と、を含む。第１の層は、厚み方向において互いに反対の第１の面および第２の面を有しており、ヒートシンクの側面に含まれる第１の側部をなしている。第２の層は、第１の層の第１の面に直接に積層されており、ヒートシンクの側面に含まれる第２の側部をなしている。第３の層は、第１の層の第２の面に直接に積層されており、ヒートシンクの側面に含まれる第３の側部をなしている。第１の層の第１の面は、厚み方向に平行な断面視において、厚み方向に垂直であってヒートシンクの側面から離れた第１の平坦部と、ヒートシンクの側面に達し、第２の層へ食い込むように第１の平坦部から傾斜した第１の端部と、を含む。

【発明の効果】

【0010】

一実施の形態のパッケージによれば、第１の層の第１の面は、第２の層へ食い込むように第１の平坦部から傾斜した第１の端部を含む。これにより、第１の層の第１の平坦部と第２の層との間の界面の端が面内方向において第１の層に覆われる。よって、第１の接合材が形成される際に大きな温度変化にさらされるヒートシンク中の熱応力に起因しての第１の層と第２の層との間の界面での剥離の発生を抑制することができる。

【0011】

第１の層の第２の面は、断面視において、厚み方向に垂直であってヒートシンクの側面から離れた第２の平坦部と、ヒートシンクの側面に達し、第３の層へ食い込むように第２の平坦部から傾斜した第２の端部と、を含んでよい。その場合、第１の層の第２の平坦部と第３の層との間の界面の端が面内方向において第１の層に覆われる。よって、ヒートシンク中の熱応力に起因しての第１の層と第３の層との間の界面での剥離の発生を抑制することができる。

【0012】

ヒートシンクの側面において、第１の層の第１の側部は、第２の層の第２の側部および第３の層の第３の側部に対して凹んだ凹部分を有していてよい。その場合、第１の層のうち第１の層の第１の平坦部と第２の層との間の界面の端を面内方向において覆う部分を、凹部分にあった材料を用いて形成することができる。

【0013】

第１の層の第１の側部の凹部分は、断面視における厚み方向に垂直な方向において、第１の層の第１の平坦部の外にのみ位置していてよい。その場合、凹部分に起因してのヒートシンクの破壊を十分に避けることができる。

【0014】

第１の金属材料は、第２の金属材料および第３の金属材料よりも硬くてよい。その場合、第１の層のうち第１の層の第１の平坦部と第２の層との間の界面の端を面内方向において覆う部分が、硬い材料からなる。よって、ヒートシンク中の熱応力に起因しての第１の層と第２の層との間の界面での剥離の発生を、より抑制することができる。

【0015】

第２の金属材料と第３の金属材料とは同じであってよい。その場合、ヒートシンクの材料構成を簡素化することができる。

【0016】

第１の層は、第２の層および第３の層の各々よりも薄くてよい。その場合、ヒートシンクの層間界面を面内方向において覆う層として、相対的に薄い層を用いることができる。

【0017】

枠体の絶縁体はセラミック絶縁体であってよい。その場合、枠体は、高い耐熱性を有する。よって、第１の接合材を高温で形成することができる。それにともなってヒートシンクへ大きな熱応力が加わっても、上述した理由によって、第１の層と第２の層との間の界面での剥離の発生を抑制することができる。

【0018】

第１の接合材は、ろう材からなっていてよい。その場合、第１の接合材の形成には、高温が必要である。それにともなってヒートシンクへ大きな熱応力が加わっても、上述した理由によって、第１の層と第２の層との間の界面での剥離の発生を抑制することができる。

【0019】

パッケージは、キャビティの内部と外部との間での電気的接続を得るための金属リードと、第２の接合材とをさらに含んでよい。金属リードは枠体に支持されている。第２の接合材は枠体と金属リードとを互いに接合している。この場合、第２の接合材が形成される際の温度変化にヒートシンクがさらされたとしても、上述した理由によって、ヒートシンク中の熱応力に起因しての第１の層と第２の層との間の界面での剥離の発生を抑制することができる。

【0020】

この発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一実施の形態に係る電子装置の構成を、キャビティ内部が見えるようにその一部の図示を省略して示す概略斜視図である。

【図2】図１の電子装置の線ＩＩ－ＩＩに沿う概略断面図である。

【図3】図２の電子装置の部品としてのパッケージの構成を示す概略断面図である。

【図4】図３の一部拡大図であり、ヒートシンクの構成を概略的に示す部分断面図である。

【図5】図４の一部拡大図である。

【図6】図５に対応した顕微鏡写真の一例である。

【図7】ヒートシンクの側面の形成方法を概略的に示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図面間での方向関係を理解しやすくするために、いくつかの図にはｘｙｚ直交座標が示されている。なお本明細書において、金属は、特段の記載がない限り、純金属および合金のいずれをも意味し得る。また平面視は、厚み方向に垂直な平面への射影を意味する。言い換えれば、厚み方向は、平面視に垂直な方向である。上記ｘｙｚ座標系によれば、厚み方向はｚ方向に対応し、厚み方向に垂直な平面はｘｙ平面に対応する。

【0023】

図１は、本実施の形態に係る電子装置９０の構成を示す概略斜視図である。図２は、図１の電子装置９０の線ＩＩ－ＩＩに沿う概略断面図である。電子装置９０は、パッケージ５０と、蓋体８０と、電子部品８とを有している。また電子装置９０は接着層７０を有していてよい。また電子装置９０は、ワイヤ９（配線部材）を有していてよい。なお図１においては、パッケージ５０が有するキャビティＣＶの内部が部分的に見えるように、蓋体８０および接着層７０の図示が部分的に省略されている。電子部品８はパワー半導体素子であってよく、この場合、電子装置９０はパワーモジュールである。パワー半導体素子は高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）用であってよく、この場合、電子装置９０はＲＦパワーモジュールである。なお、図１および図２においては１つの電子部品８が図示されているが、パッケージ５０へは複数の電子部品８が搭載されていてよい。

【0024】

図３は、電子装置９０（図２）の部品としてのパッケージ５０の構成を示す概略断面図である。電子装置９０の製造のためにパッケージ５０が準備された時点では、図３に示されているように、電子部品８は未だ実装されていない。パッケージ５０は、蓋体８０（図２）によって封止されることになるキャビティＣＶを有している。パッケージ５０は、枠体２０と、ヒートシンク１０と、第１の接合材２１とを含む。またパッケージ５０は、本実施の形態においては、金属リード３０（金属端子）と、第２の接合材２２とをさらに含む。

【0025】

枠体２０は、平面視においてキャビティＣＶを囲んでいる。枠体２０は、絶縁体からなる。この絶縁体は、具体的にはセラミック絶縁体であり、例えば、実質的にアルミナである。セラミック絶縁体はジルコニアであってもよい。枠体２０の表面の、第１の接合材２１および第２の接合材２２に面する部分には、第１の接合材２１および第２の接合材２２との接合を容易とするために、メタライズ膜（図示せず）が設けられていてよい。枠体２０の外縁は、図１に示されているように矩形形状を有していてよく、その各辺の大きさは、例えば、１０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下である。枠体２０の厚みは、例えば、０．２５ｍｍ以上、１．２５ｍｍ以下である。枠体２０の厚みが０．２５ｍｍ未満であると、キャビティＣＶの高さが不足する可能性が高い。枠体２０の厚みが１．２５ｍｍより大きいと、枠体２０上の金属リード３０への接続が必要なワイヤ９（図２）の長さも大きくなり、その結果、ワイヤ９のインダクタンスも大きくなる。ワイヤ９のインダクタンスの増大は、電気特性上、通常は望まれないことである。

【0026】

ヒートシンク１０は、枠体２０を支持する支持面Ｈ１と、ｚ方向（平面視に垂直な厚み方向）において支持面Ｈ１と反対の底面Ｈ２と、支持面Ｈ１と底面Ｈ２とを互いにつなぐ側面Ｈ３と、を有している。ヒートシンク１０の構造の詳細は後述する。

【0027】

第１の接合材２１は枠体２０とヒートシンク１０とを互いに接合している。第１の接合材２１は、ろう材からなる。このろう材は、銀を含有したろう材、すなわち銀ろう材であってよく、その融点は、例えば、６５０℃以上、９５０℃以下である。第１の接合材２１の厚みは、枠体２０およびヒートシンク１０の各々の厚みよりも小さくてよい。

【0028】

金属リード３０は、キャビティＣＶの内部と外部との間での電気的接続を得るためのものである。金属リード３０は枠体２０に支持されている。金属リード３０の材料は、例えば、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｃｕ、またはＣｕ合金である。Ｆｅ－Ｎｉ合金は、例えば、４２アロイである。４２アロイは、主成分としてＦｅ原子を含有しており、かつ約４２ｗｔ％（重量パーセント）のＮｉ原子を含有している。

【0029】

第２の接合材２２は枠体２０と金属リード３０とを互いに接合している。第２の接合材２２は、ろう材からなる。このろう材は、銀を含有したろう材、すなわち銀ろう材であってよく、その融点は、例えば、６５０℃以上、９５０℃以下である。第２の接合材２２の材料は、第１の接合材２１の材料と同じであってよい。第２の接合材２２の厚みは、枠体２０および金属リード３０の各々の厚みよりも小さくてよい。

【0030】

図４は、図３の一部拡大図であり、ヒートシンク１０の構成を概略的に示す部分断面図である。図５は、図４の一部拡大図である。図６は、図５に対応した顕微鏡写真の一例である。

【0031】

ヒートシンク１０は、少なくとも３層以上の積層構造を有するクラッド材である。本実施の形態においては、ヒートシンク１０は、５層の積層構造を有するクラッド材であり、具体的には、第１の層１１ａと、第２の層１２ａと、第３の層１２ｂと、第４の層１１ｂと、第５の層１２ｃとを含む。

【0032】

上記のようにヒートシンク１０に含まれる第１の層１１ａと第２の層１２ａと第３の層１２ｂとのそれぞれは、第１の金属材料と第２の金属材料と第３の金属材料とからなる。第２の金属材料および第３の金属材料の各々は、第１の金属材料とは異なっている。第１の金属材料は、第２の金属材料および第３の金属材料よりも硬くてよい。第２の金属材料と第３の金属材料とは同じであってよい。本実施の形態においては、第１の金属材料は実質的にＭｏ（モリブデン）であり、第２の金属材料および第３の金属材料の各々は実質的にＣｕ（銅）である。よって、以下において、第１の層１１ａと第２の層１２ａと第３の層１２ｂとのそれぞれを、Ｍｏ層１１ａとＣｕ層１２ａとＣｕ層１２ｂと称することがある。Ｍｏ層１１ａは、Ｃｕ層１２ａおよびＣｕ層１２ｂの各々よりも薄くてよい。本実施の形態においては、Ｃｕ層１２ａは、ヒートシンク１０の支持面Ｈ１をなしている。

【0033】

また上記のように、ヒートシンク１０に含まれる第４の層１１ｂと第５の層１２ｃとのそれぞれは、第４の金属材料と第５の金属材料とからなる。第３の金属材料および第５の金属材料の各々は、第４の金属材料とは異なっている。第４の金属材料は、第３の金属材料および第５の金属材料よりも硬くてよい。第３の金属材料と第５の金属材料とは同じであってよい。本実施の形態においては、第４の金属材料は実質的にＭｏであり、第５の金属材料は実質的にＣｕである。よって、以下において、第４の層１１ｂと第５の層１２ｃとのそれぞれを、Ｍｏ層１１ｂとＣｕ層１２ｃと称することがある。Ｍｏ層１１ｂは、Ｃｕ層１２ｂおよびＣｕ層１２ｃの各々よりも薄くてよい。本実施の形態においては、Ｃｕ層１２ｃは、ヒートシンク１０の底面Ｈ２をなしている。

【0034】

Ｍｏ層１１ａは、ｚ方向において互いに反対の面Ｓ１（第１の面）および面Ｓ２（第２の面）を有しており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる側部Ｈ１ａ（第１の側部）をなしている。Ｃｕ層１２ａは、Ｍｏ層１１ａの面Ｓ１に直接に積層されており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる側部Ｈ２ａ（第２の側部）をなしている。図４および図５の断面視において、側部Ｈ２ａは実質的に、ｚ方向に平行な直線部とみなされてよい。Ｃｕ層１２ｂは、Ｍｏ層１１ａの面Ｓ２に直接に積層されており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる側部Ｈ２ｂ（第３の側部）をなしている。図４および図５の断面視において、側部Ｈ２ｂは実質的に、ｚ方向に平行な直線部とみなされてよい。この直線部は、図６のような写真に対して、必要に応じて、ｚ方向に平行な直線部をフィッティングすることによって定められてよい。Ｍｏ層１１ａの面Ｓ１は、図４および図５（ｚ方向に平行な断面視）において、ｚ方向に垂直であってヒートシンク１０の側面Ｈ３から離れた平坦部ＳＦ１（第１の平坦部）と、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に達し、Ｃｕ層１２ａへ食い込むように平坦部ＳＦ１から傾斜した端部ＳＧ１（第１の端部）と、を含む。Ｍｏ層１１ａの面Ｓ２は、断面視において、ｚ方向に垂直であってヒートシンク１０の側面Ｈ３から離れた平坦部ＳＦ２（第２の平坦部）と、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に達し、Ｃｕ層１２ｂへ食い込むように平坦部ＳＦ２から傾斜した端部ＳＧ２（第２の端部）と、を含む。ｚ方向における端部ＳＧ１および端部ＳＧ２の各々の寸法（図４および図５における縦方向における寸法）は、例えば、５μｍ以上、１００μｍ以下である。

【0035】

ヒートシンク１０の側面Ｈ３において、Ｍｏ層１１ａの側部Ｈ１ａは、Ｃｕ層１２ａの側部Ｈ２ａおよびＣｕ層１２ｂの側部Ｈ２ｂに対して凹んだ凹部分を有している。言い換えれば、Ｍｏ層１１ａの側部Ｈ１ａは、側部Ｈ２ａおよび側部Ｈ２ｂを含む仮想平面ＶＦ（図５）に対して凹んだ凹部分を有している。Ｍｏ層１１ａの側部Ｈ１ａの凹部分は、ｘ方向において、Ｍｏ層１１ａの平坦部ＳＦ１の外にのみ位置している。ここで、ｘ方向は、図４および図５に示された断面視（ｚｘ面の視野）における厚み方向（ｚ方向）に垂直な方向である。ｘ方向におけるこの凹部分の深さは、例えば１μｍ以上、１０μｍ未満である。

【0036】

Ｍｏ層１１ｂ（図４）は、ｚ方向において互いに反対の面Ｓ３および面Ｓ４を有しており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる側部Ｈ１ｂをなしている。Ｃｕ層１２ｂは、Ｍｏ層１１ｂの面Ｓ３に直接に積層されている。Ｃｕ層１２ｃは、Ｍｏ層１１ｂの面Ｓ４に直接に積層されており、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に含まれる側部Ｈ２ｃをなしている。断面視（図４）において、側部Ｈ２ｃは実質的に、ｚ方向に平行な直線部とみなされてよい。この直線部は、図６のような写真に対して、必要に応じて、ｚ方向に平行な直線部をフィッティングすることによって定められてよい。Ｍｏ層１１ｂの面Ｓ３は、図４（ｚ方向に平行な断面視）において、ｚ方向に垂直であってヒートシンク１０の側面Ｈ３から離れた平坦部ＳＦ３と、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に達し、Ｃｕ層１２ｂへ食い込むように平坦部ＳＦ３から傾斜した端部ＳＧ３と、を含む。Ｍｏ層１１ｂの面Ｓ４は、断面視において、ｚ方向に垂直であってヒートシンク１０の側面Ｈ３から離れた平坦部ＳＦ４と、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に達し、Ｃｕ層１２ｃへ食い込むように平坦部ＳＦ４から傾斜した端部ＳＧ４と、を含む。ｚ方向における端部ＳＧ３および端部ＳＧ４の各々の寸法（図４における縦方向における寸法）は、例えば、５μｍ以上、１００μｍ以下である。Ｍｏ層１１ｂの端部ＳＧ３は、Ｍｏ層１１ａの端部ＳＧ２から離れていてよい。

【0037】

ヒートシンク１０の側面Ｈ３において、Ｍｏ層１１ｂの側部Ｈ１ｂは、Ｃｕ層１２ｂの側部Ｈ２ｂおよびＣｕ層１２ｃの側部Ｈ２ｃに対して凹んだ凹部分を有している。Ｍｏ層１１ｂの側部Ｈ１ｂの凹部分は、ｘ方向において、Ｍｏ層１１ｂの平坦部ＳＦ３の外にのみ位置している。ここで、ｘ方向は、図４に示された断面視（ｚｘ面の視野）における厚み方向（ｚ方向）に垂直な方向である。ｘ方向におけるこの凹部分の深さは、例えば１μｍ以上、１０μｍ未満である。

【0038】

断面視（図５）において、面Ｓ１は平坦部ＳＦ１と端部ＳＧ１との間に境界点ＢＮ１を有しており、また、面Ｓ２は平坦部ＳＦ２と端部ＳＧ２との間に境界点ＢＮ２を有している。図５においては、面Ｓ１および面Ｓ２のそれぞれが境界点ＢＮ１および境界点ＢＮ２において局所的に屈曲している例が示されている。言い換えれば、端部ＳＧ１および端部ＳＧ２の各々が、ｚ方向から傾いたおおよそ平坦な面である例が示されている。平坦部ＳＦ１と端部ＳＧ１とが境界点ＢＮ１においてなす角度は１００°～１７５°であってよい。平坦部ＳＦ２と端部ＳＧ２とが境界点ＢＮ２においてなす角度も１００°～１７５°であってよい。しかしながら、端部ＳＧ１および端部ＳＧ２は、平坦な面に限定されるものではなく、ｚ方向から傾いた曲面であってよい。この曲面は、凸状であってもよいし凹状であってもよい。

【0039】

また断面視（図５）において、平坦部ＳＦ１の端は点ＶＬ１から１０μｍ以内に位置してよい。ここで、点ＶＬ１は、Ｃｕ層１２ａの側部Ｈ２ａをｚ方向に沿って延長した線と、平坦部ＳＦ１をｘ方向に沿って延長した線との交点である。同様に、平坦部ＳＦ２の端は点ＶＬ２から１０μｍ以内に位置してよい。ここで、点ＶＬ２は、Ｃｕ層１２ｂの側部Ｈ２ｂをｚ方向に沿って延長した線と、平坦部ＳＦ２をｘ方向に沿って延長した線との交点である。Ｍｏ層１１ａの側部Ｈ１ａの凹部分は、境界点ＢＮ１と点ＶＬ１との間に位置している。またＭｏ層１１ａの側部Ｈ１ａの凹部分は、境界点ＢＮ２と点ＶＬ２の間に位置している。

【0040】

図７は、ヒートシンク１０の側面Ｈ３の形成方法を概略的に示す部分断面図である。まず、ヒートシンク１０の材料としてのクラッド材１０Ｐが形成される。ヒートシンク１０（図４）は、二点鎖線（図７）で示すようにクラッド材１０Ｐ（図７）から切り出されることによって形成される。よって、ｘｙ面内方向（厚み方向に垂直な面内方向）において、クラッド材１０Ｐのサイズはヒートシンク１０よりも大きい。クラッド材１０Ｐが十分に大きい場合、１つのクラッド材１０Ｐから複数のヒートシンク１０を切り出すことができる。クラッド材１０Ｐが有する積層構造は、ヒートシンク１０（図４）における、側面Ｈ３から十分に離れた領域での積層構造と同じである。

【0041】

クラッド材１０Ｐを、二点鎖線（図７）に沿って切断する際に、切断方法を適宜選択することによって、矢印（図７）で示されているように、Ｍｏ層１１ａからＣｕ層１２ａおよびＣｕ層１２ｂへの物質移動を十分に発生させることができる。この物質移動を十分に発生させるために、例えば、ダイシング加工（言い換えれば、高速回転する回転刃を押し付けることによる切断方法）を採用しつつ、回転刃の形状、材料、回転数などの加工条件が適宜調整される。ダイシング加工の加工条件は、一般には切断面での物質移動がなるべく抑制されるように調整されるのが通常であるが、本実施の形態では切断面での物質移動が積極的に発生するように調整される。

【0042】

上記切断の結果、図５に示されているように、ヒートシンク１０の側面Ｈ３において、Ｍｏ層１１ａの側部Ｈ１ａに、前述した凹部分が形成され、かつ、Ｃｕ層１２ａおよびＣｕ層１２ｂのそれぞれへ食い込む端部ＳＧ１および端部ＳＧ２が形成される。よって、クラッド材１０Ｐのうち切断後にヒートシンク１０の凹部分となる領域を、ヒートシンク１０においてＭｏ層１１ａがＣｕ層１２ａおよびＣｕ層１２ｂへと食い込むための材料として用いることができる。

【0043】

なお、変形例として、ダイシング加工に代わってプレス加工（言い換えれば、固定刃を押し付ける切断方法）を採用しつつ、固定刃の形状、材料、速度などの加工条件を適宜調整してよい。この場合、Ｍｏ層１１ａには、端部ＳＧ１および端部ＳＧ２の一方のみが形成される。例えば、図７において下から上へと固定刃が移動する場合、端部ＳＧ１（図５）は形成されるが、端部ＳＧ２（図５）は形成されず、端部ＳＧ２に代わって、平坦部ＳＦ２と同一平面上に延びる端部が形成される。よって、端部ＳＧ１および端部ＳＧ２の両方を形成する必要があるときは、プレス加工よりもダイシング加工が好ましい。

【0044】

次に、電子装置９０の製造方法の例について、以下に説明する。

【0045】

パッケージ５０（図３）が準備される。パッケージ５０のヒートシンク１０の支持面Ｈ１上に電子部品８が搭載される。この搭載は、はんだ付けによって行われてよい。言い換えれば、電子部品８の搭載のための実装材として、はんだ材が用いられてよい。次に、電子部品８が金属リード３０に、ワイヤ９によって電気的に接続される。ワイヤ９はワイヤボンディングによって形成されてよい。

【0046】

蓋体８０（図１および図２）が準備される。蓋体８０は、セラミック材料からなっていてよく、このセラミック材料は主成分としてアルミナを含んでいてよく、例えば、実質的にアルミナである。あるいは、蓋体８０は樹脂を含んでいてよい。樹脂は、例えば、液晶ポリマーである。なお当該樹脂中に無機フィラーが分散されていてもよく、無機材フィラーは、例えばシリカ粒である。樹脂中に無機フィラーが分散されていることによって、蓋体８０の強度および耐久性を高めることができる。

【0047】

次に、金属リード３０が設けられた枠体２０上に、蓋体８０が接着層７０を介して載置される。接着層７０は、本例においては熱硬化性樹脂を含み、当該載置の時点では半硬化状態にある。接着層７０は、枠体２０上にキャビティＣＶを囲むように設けられる。接着層７０は、図２に示されているように、枠体２０上に金属リード３０を介して設けられる部分を有していてよい。接着層７０の、蓋体８０とパッケージ５０との間での厚みは、例えば、１００μｍ以上、３６０μｍ以下である。蓋体８０（図２）は、キャビティＣＶに面する内面８１ｉと、その反対の外面８１ｏとを有していてよく、また典型的には、内面８１ｉ上には、枠体２０の枠形状におおよそ対応した枠形状を有する突起である枠部８１ｐが設けられている。この場合、接着層７０は枠部８１ｐに接する。

【0048】

次に、蓋体８０が枠体２０へ所定の荷重で押し付けられる。適切な荷重は、パッケージ５０の寸法設計に依存するが、例えば５００ｇ以上、１ｋｇ以下程度である。荷重での押し付けが行われながら、接着層７０が加熱される。加熱された接着層７０は、まず軟化状態へと変化する。これにより接着層７０の粘度が低下する。その結果、接着層７０が濡れ広がる。その後、加熱による硬化反応の進行にともなって、接着層７０は硬化状態へと変化し、その結果、接着層７０は蓋体８０と枠体２０とを互いに接着する。

【0049】

接着層７０は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシリコーン(silicone)樹脂の少なくともいずれかを主成分として含んでいてよい。特にエポキシ樹脂は、耐熱性、機械的強度および耐薬品性をバランス良く備えている点で好ましい。これら特性を好適に有するためには、主成分としてのエポキシ樹脂の含有量が２０～４０ｗｔ％であることが好ましく、残部は硬化剤などの副成分からなってよい。具体的には、この副成分は、例えば、１～１０ｗｔ％の硬化剤と、５０～７０ｗｔ％の無機フィラーと、０．５～２ｗｔ％のカップリング剤と、０．５～２ｗｔ％の触媒と、０．１～５ｗｔ％の低応力剤とであってよい。硬化剤としてはフェノキシ樹脂化合物が用いられてよい。無機フィラーとしてはシリカが用いられてよい。触媒としては有機リンまたはホウ素塩が用いられてよい。低応力剤としてはシリコーンが用いられてよい。接着層７０は、蓋体８０の曲げ弾性率よりも小さな曲げ弾性率を有していてよい。

【0050】

以上により、図１および図２に示されているように、蓋体８０がキャビティＣＶを封止する構成が得られる。言い換えれば、電子装置９０（図１および図２）が得られる。なお、電子装置９０のヒートシンク１０の底面Ｈ２（図２）は、支持部材（図示せず）に取り付けられることになる。支持部材は、例えば、実装ボードまたは放熱部材である。ヒートシンク１０は、支持部材への取り付けのための固定具（例えば、ねじ）が通る貫通部（図示せず）を有していてよい。

【0051】

本実施の形態によれば、Ｍｏ層１１ａの面Ｓ１（図５）は、Ｃｕ層１２ａへ食い込むように平坦部ＳＦ１から傾斜した端部ＳＧ１を含む。これにより、Ｍｏ層１１ａの平坦部ＳＦ１とＣｕ層１２ａとの間の界面の端（図５においては境界点ＢＮ１）が面内方向（図５においてはｘ方向）においてＭｏ層１１ａに覆われる。よって、第１の接合材２１（図３）が形成される際に大きな温度変化にさらされるヒートシンク１０中の熱応力に起因してのＭｏ層１１ａとＣｕ層１２ａとの間の界面での剥離の発生を抑制することができる。

【0052】

Ｍｏ層１１ａの面Ｓ２は、断面視（図５）において、厚み方向に垂直であってヒートシンク１０の側面Ｈ３から離れた平坦部ＳＦ２と、ヒートシンク１０の側面Ｈ３に達し、Ｃｕ層１２ｂへ食い込むように平坦部ＳＦ２から傾斜した端部ＳＧ２と、を含む。これにより、Ｍｏ層１１ａの平坦部ＳＦ２とＣｕ層１２ｂとの間の界面の端（図５においては境界点ＢＮ２）が面内方向（図５においてはｘ方向）においてＭｏ層１１ａに覆われる。よって、ヒートシンク１０中の熱応力に起因してのＭｏ層１１ａとＣｕ層１２ｂとの間の界面での剥離の発生を抑制することができる。

【0053】

ヒートシンク１０の側面Ｈ３において、Ｍｏ層１１ａの側部Ｈ１ａ（図５）は、Ｃｕ層１２ａの側部Ｈ２ａおよびＣｕ層１２ｂの側部Ｈ２ｂに対して凹んだ凹部分を有している。これにより、Ｍｏ層１１ａのうちＭｏ層１１ａの平坦部ＳＦ１とＣｕ層１２ａとの間の界面の端（境界点ＢＮ１）を面内方向（図５においてはｘ方向）において覆う部分を、凹部分にあった材料を用いて形成することができる。また、Ｍｏ層１１ａのうちＭｏ層１１ａの平坦部ＳＦ２とＣｕ層１２ｂとの間の界面の端（境界点ＢＮ２）を面内方向（図５においてはｘ方向）において覆う部分を、凹部分にあった材料を用いて形成することができる。

【0054】

Ｍｏ層１１ａの側部Ｈ１ａの凹部分は、断面視（図５）における厚み方向（ｚ方向）に垂直な方向、すなわちｘ方向、において、Ｍｏ層１１ａの平坦部ＳＦ１の外にのみ位置している。これにより、凹部分に起因してのヒートシンク１０の破壊を十分に避けることができる。

【0055】

第１の層（Ｍｏ層）１１ａをなす第１の金属材料は、第２の層（Ｃｕ層）１２ａおよび第３の層（Ｃｕ層）１２ｂのそれぞれをなす第２の金属材料および第３の金属材料よりも硬い。これにより、第１の層（Ｍｏ層）１１ａのうち第１の層１１ａ（Ｍｏ層）の平坦部ＳＦ１と第２の層（Ｃｕ層）１２ａとの間の界面の端（境界点ＢＮ１）を面内方向（図５においてはｘ方向）において覆う部分が、硬い材料からなる。よって、ヒートシンク１０中の熱応力に起因しての第１の層（Ｍｏ層）１１ａと第２の層（Ｃｕ層）１２ａとの間の界面での剥離の発生を、より抑制することができる。また、第１の層（Ｍｏ層）１１ａのうち第１の層１１ａ（Ｍｏ層）の平坦部ＳＦ２と第３の層（Ｃｕ層）１２ｂとの間の界面の端（境界点ＢＮ２）を面内方向（図５においてはｘ方向）において覆う部分が、硬い材料からなる。よって、ヒートシンク１０中の熱応力に起因しての第１の層（Ｍｏ層）１１ａと第３の層（Ｃｕ層）１２ｂとの間の界面での剥離の発生を、より抑制することができる。上述した硬さの関係をビッカース硬さを用いて表現するならば、次のようになる。第１の層（Ｍｏ層）１１ａをなす第１の金属材料は、第２の層（Ｃｕ層）１２ａおよび第３の層（Ｃｕ層）１２ｂのそれぞれをなす第２の金属材料および第３の金属材料よりも大きなビッカース硬さを有している。なお典型的なビッカース硬さを例示すると、Ｍｏのビッカース硬さは１５３０ＭＰａであり、Ｃｕのビッカース硬さは３６９ＭＰａであり、前者の方が大きい。

【0056】

第２の金属材料と第３の金属材料とは同じであり、例えば、両方とも実質的にＣｕである。これにより、ヒートシンク１０の材料構成を簡素化することができる。

【0057】

Ｍｏ層１１ａは、Ｃｕ層１２ａおよびＣｕ層１２ｂの各々よりも薄い。これにより、ヒートシンク１０の層間界面を面内方向（図５においてはｘ方向）において覆う層として、相対的に薄い層を用いることができる。さらに、Ｍｏの熱伝導率がＣｕの熱伝導率よりも低いので、上記のようにＭｏ層１１ａがＣｕ層１２ａおよびＣｕ層１２ｂの各々よりも薄いことによってヒートシンク１０の放熱性能を高めることができる。

【0058】

枠体２０の絶縁体はセラミック絶縁体である。これにより枠体２０は、高い耐熱性を有する。よって、第１の接合材２１を高温で形成することができる。それにともなってヒートシンク１０へ大きな熱応力が加わっても、上述した理由によって、Ｍｏ層１１ａとＣｕ層１２ａとの間の界面での剥離の発生を抑制することができる。また、他の同様の界面での剥離の発生も抑制することができる。

【0059】

第１の接合材２１は、ろう材からなる。これにより、第１の接合材２１の形成には、高温が必要である。それにともなってヒートシンク１０へ大きな熱応力が加わっても、上述した理由によって、Ｍｏ層１１ａとＣｕ層１２ａとの間の界面での剥離の発生を抑制することができる。また、他の同様の界面での剥離の発生も抑制することができる。

【0060】

パッケージ５０は、キャビティＣＶの内部と外部との間での電気的接続を得るための金属リード３０と、第２の接合材２２とをさらに含む。第２の接合材２２が形成される際の温度変化にヒートシンク１０がさらされたとしても、上述した理由によって、ヒートシンク１０中の熱応力に起因してのＭｏ層１１ａとＣｕ層１２ａとの間の界面での剥離の発生を抑制することができる。また、他の同様の界面での剥離の発生も抑制することができる。

【符号の説明】

【0061】

８ ：電子部品
９ ：ワイヤ
１０ ：ヒートシンク
１０Ｐ ：クラッド材
１１ａ ：Ｍｏ層（第１の層）
１１ｂ ：Ｍｏ層（第４の層）
１２ａ ：Ｃｕ層（第２の層）
１２ｂ ：Ｃｕ層（第３の層）
１２ｃ ：Ｃｕ層（第５の層）
２０ ：枠体
２１ ：第１の接合材
２２ ：第２の接合材
３０ ：金属リード
５０ ：パッケージ
７０ ：接着層
８０ ：蓋体
９０ ：電子装置
ＣＶ ：キャビティ
Ｈ１ ：支持面
Ｈ１ａ ：側部（第１の側部）
Ｈ１ｂ ：側部
Ｈ２ ：底面
Ｈ２ａ ：側部（第２の側部）
Ｈ２ｂ ：側部（第３の側部）
Ｈ２ｃ ：側部
Ｈ３ ：側面
Ｓ１ ：面（第１の面）
Ｓ２ ：面（第２の面）
Ｓ３ ：面
Ｓ４ ：面
ＳＦ１ ：平坦部（第１の平坦部）
ＳＦ２ ：平坦部（第２の平坦部）
ＳＦ３ ：平坦部
ＳＦ４ ：平坦部
ＳＧ１ ：端部（第１の端部）
ＳＧ２ ：端部（第２の端部）
ＳＧ３ ：端部
ＳＧ４ ：端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】