(57)【要約】【課題】低価格化や信頼性に優れた高周波用途のパッケージ構造を得ること。【解決手段】高周波を発生する電子部品３を実装するセラミック多層基板１の封止面１ａに取り付けることにより封止面１ａの所定の範囲の電磁波を遮断するキャップと、セラミック多層基板１の封止面１ａに形成され、はんだによってキャップと接合する金属パターン６ａと、金属パターン６ａを複数の区画に分割するガラスレジスト１３と、を備える。これにより、キャップを金属パターン６ａにはんだ付けした際における、はんだの濡れ広がり領域を限定することができ、過度のはんだの濡れ広がりやはんだの不足を抑制することができる。したがって、キャップと金属パターン６ａとの接合部分のはんだの均一化を図ることができ、より確実に所望の電磁シールド効果を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の封止面に取り付けることにより前記封止面の所定の範囲の電磁波を遮断する電磁波遮断手段と、
前記セラミック基板の封止面に形成され、はんだによって前記電磁波遮断手段と接合する接合手段と、
前記接合手段を複数の区画に分割する分割手段と、
を備えることを特徴とするパッケージ構造。
【請求項２】
前記セラミック基板の封止面における前記電磁波遮断手段によって前記電磁波を遮断する部分には、前記電磁波を発生する電磁波発生回路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ構造。
【請求項３】
前記分割手段は、前記電磁波発生回路から発生する前記電磁波の波長の１／４以下となって配設されていることを特徴とする請求項２に記載のパッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波用途の電子部品を収容するパッケージ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波回路を収容するパッケージは、高周波回路から発生する電磁波のパッケージ外部への漏洩および外部からの電磁波を遮断する必要がある。また、１つのパッケージに複数個の高周波回路を収める場合、回路動作を安定させるために高周波回路間のアイソレーションが必要となる。そのため、従来のセラミックパッケージでは、例えば、特許文献１に記載の高周波パッケージおよび高周波装置のように、セラミック多層基板のキャビティを囲むようにして金属フレームがセラミック多層基板上にろう材やはんだ材により接合され、金属フレームと金属リッドをシーム溶接法により封止することで、電磁シールドを形成していた。また、この構成より安価なセラミックパッケージを提供するため、金属フレームと金属リッドを一体化とした金属キャップによる封止構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の構成では、セラミック基板上に高周波回路を覆うように設けられたリング状の導体パターンに、リフロー法等によりキャップをはんだ付けしている。しかし、リフロー法等によりはんだ付けを行った場合、はんだ付けの際に、キャップの表面酸化等により局所的にはんだ濡れ性のバラツキが存在すると、導体パターンがリング状に形成されているため、濡れやすい箇所にはんだが移動し易くなる。その結果、はんだフィレットが過大な部位と不足する部位が発生し、はんだフィレットが不均一となり、所望の電磁シールド効果が得られず不良が発生することがある。
【０００５】
このような課題の解決策としては、還元剤であるフラックスを用いて酸化膜を除去し、はんだ付けを行う手法があるが、パッケージ内部にフラックスが残留して内部の電子部品を汚染する場合があるため、フラックスによる酸化膜の除去は困難なものとなっている。また、それ以外の解決策として、はんだ付けに使用する炉内に水素ガスを混入することで、水素ガスによる還元作用で酸化膜を除去する手法があるが、安全面から専用の排ガス処理の設備を設ける必要があり、大規模な設備投資が必要となる。このため、炉内に水素ガスを混入することによる酸化膜の除去は、製造コストの上昇につながるため、酸化膜の除去に水素ガスを用いることは困難なものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低価格化や信頼性に優れた高周波用途のパッケージ構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるパッケージ構造は、セラミック基板の封止面に取り付けることにより前記封止面の所定の範囲の電磁波を遮断する電磁波遮断手段と、前記セラミック基板の封止面に形成され、はんだによって前記電磁波遮断手段と接合する接合手段と、前記接合手段を複数の区画に分割する分割手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分割手段によって接合手段を複数の区画に分割するので、電磁波遮断手段をはんだによって接合手段に接合する際に、はんだの均一化を図ることができ、低価格化や信頼性に優れ、長期使用可能な高周波用途のパッケージ構造を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるパッケージ構造の要部断面図である。
【図２】図２は、キャップを接合する前の状態を表すパッケージ構造の上面図である。
【図３】図３は、図２に示す金属パターンの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、従来の封止構造の一例を示す側面図である。
【図５】図５は、図１に示すパッケージ構造の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるパッケージ構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態にかかるパッケージ構造の要部断面図である。本実施の形態にかかるパッケージ構造は、図１に示すように、電子部品３を実装するキャビティ２が形成されたセラミック基板であるセラミック多層基板１を備えている。このように、セラミック多層基板１に形成されるキャビティ２は、セラミック多層基板１の上面、或いはセラミック多層基板１における一方の面に開口していると共に、この開口している面から凹んで形成されている。セラミック多層基板１は、このように電子部品３を実装する実装面として機能している。また、セラミック多層基板１に実装される電子部品３は、半導体素子やその他の回路素子で構成されており、ボンディングワイヤ４によってセラミック多層基板１と電気的に接続されている。
【００１２】
また、セラミック多層基板１におけるキャビティ２が開口している側の面は、セラミック多層基板１の封止面１ａとなっており、このセラミック多層基板１の封止面１ａには、キャビティ２の周囲を囲むように、キャップ５が取り付けられている。このキャップ５は、セラミック多層基板１の封止面１ａにおける所定の範囲から外部に向かう電磁波、または外部からこの所定の範囲に向かう電磁波を遮断する電磁波遮断手段として設けられており、セラミック多層基板１におけるキャップ５の内側に位置する範囲が、この所定の範囲になっている。
【００１３】
また、このキャップ５は、セラミックと線膨張が近いコバール等の金属材料で構成されており、このように金属材料で構成されることにより、電磁波の遮断を行うことが可能になっている。また、キャップ５の表面には、はんだ付けが可能なＮｉめっきやＡｕめっきが施されている。このように、ＮｉめっきやＡｕめっきが施されているキャップ５は、セラミック多層基板１の封止面１ａに形成され、キャップ５と接合する接合手段として設けられた金属パターン６ａに、ＳｎＰｂやＳｎＡｇＣｕの鉛フリーはんだ等のはんだ材７によって接合される。これにより、キャップ５は金属パターン６ａ上に取り付けられており、キャップ５におけるセラミック多層基板１側の面と、セラミック多層基板１におけるキャップ５側の面のうちキャップ５の内側に位置する部分とで構成される空間は、キャップ５やセラミック多層基板１の外部から遮蔽された空間になっている。
【００１４】
また、セラミック多層基板１の下面、即ち、セラミック多層基板１におけるキャビティ２が取り付けられている側の面の反対側の面には、金属パターン６ｂが設けられており、金属パターン６ｂは、電気的な接地面として機能している。また、金属パターン６ｂには、セラミックと線膨張が近いコバール等の材料で形成されたキャリア９が、接着剤やはんだ材等の接合材８により接合されている。これにより、セラミック多層基板１等により構成されるパッケージのねじ固定が可能になっている。
【００１５】
また、金属パターン６ａと、セラミック基板の電気的な接地面である金属パターン６ｂとは、導体が充填されたバイアホールを介して接続されており、さらに、金属パターン６ａには、電子部品３を覆うようにキャップ５が接合されている。これにより、キャップ５と金属パターン６ａと金属パターン６ｂとは電気的に接続された状態になり、電子部品３で発生する電磁波の外部への漏洩および外部からの電子部品３への電磁波を遮断する電磁シールドを形成している。また、電子部品３は、電磁波を発生する電磁波発生回路となっており、キャビティ２に実装される電子部品３は、セラミック多層基板１の封止面１ａにおける、キャップ５によって電磁波を遮断する部分に設けられている。
【００１６】
図２は、キャップを接合する前の状態を表すパッケージ構造の上面図である。図３は、図２に示す金属パターンの構成を示す断面図である。図２に示すようにキャビティ２の周辺には、キャビティ２の開口部分の全周を囲むように、セラミック多層基板１上に金属パターン６ａが施されている。このため、金属パターン６ａに接合されるキャップ５と当該金属パターン６ａとの接合部分は、キャビティ２の開口部分の全周を囲むように形成されている。
【００１７】
このように、キャビティ２の周辺に施される金属パターン６ａは、図３に示すように、ＷやＡｇまたは、Ａｇ／Ｐｄ等からなる導電材料をセラミック多層基板１に焼結したもので下層パターン１０が形成され、さらには、はんだ付けが可能なＮｉめっき１１やＡｕめっき１２が施されている。また、下層パターン１０上には、はんだ材７のレジストとして機能するガラスレジスト１３が形成されており、このガラスレジスト１３は、Ｎｉめっき１１やＡｕめっき１２を、複数の区画に分割するように形成されている。このように、下層パターン１０上に、少なくとも金属パターン６ａにおけるキャップ５との接合部分を複数の区画に分割する分割手段であるガラスレジスト１３を形成することにより、金属パターン６ａにおけるキャップ５との接合部分であるＮｉめっき１１やＡｕめっき１２は、複数のパッド状に分割されている。
【００１８】
ガラスレジスト１３は、このように金属パターン６ａにおけるキャップ５との接合部分を複数のパッド状に分割することができるように設けられているため、金属パターン６ａには、キャビティ２の開口部分の全周方向に見た場合、ガラスレジスト１３が設けられている部分に隙間が形成されている。詳しくは、ガラスレジスト１３が設けられている部分は、金属パターン６ａのＮｉめっき１１やＡｕめっき１２が存在しないので、金属パターン６ａをキャビティ２の開口部分の全周方向に見た場合におけるガラスレジスト１３が設けられている部分は、Ｎｉめっき１１やＡｕめっき１２の隙間部分になっている。このように、Ｎｉめっき１１やＡｕめっき１２の隙間を形成するガラスレジスト１３は、配置する間隔が、電子部品３等の高周波回路から発生する電磁波を遮断することができるような間隔になっている。具体的には、ガラスレジスト１３におけるＮｉめっき１１やＡｕめっき１２の隙間を形成する部分は、配置する間隔が、高周波回路から発生する電磁波の波長（λ）の１／４以下に設定して配置されている。ここで波長（λ）は、電子部品３等の高周波回路から発生する電磁波のうち、空気中またはセラミック中における最も波長が短いものである。
【００１９】
また、キャップ５は金属パターン６ａに接合されるため、キャップ５で電磁波を遮断する上記所定の範囲は、換言すると、セラミック多層基板１上にキャビティ２の開口部分の全周を囲むように施された、セラミック多層基板１における金属パターン６ａの内側の範囲となっている。
【００２０】
図４は、従来の封止構造の一例を示す側面図である。ここで、従来の封止構造について説明すると、従来の封止構造では、図４に示すように、キャップ５を取り付けるための金属パターン６ａを、連続して形成している。このため、キャップ５のはんだ付け時に、キャップ５の表面酸化等が影響して、はんだの濡れ広がりにばらつきが発生した際に、濡れ易い部分に溶融したはんだが過剰に濡れ広がる部位であるはんだ過剰部１４が生じる場合があり、この場合、はんだが不足する部位であるはんだ不足部１５が生じる。このように、はんだの不足部位が生じると、所望の電磁シールド効果が得られない、また、長期に渡るシールド効果の保持が困難になる。
【００２１】
図５は、図１に示すパッケージ構造の側面図である。上述したような従来の封止構造に対し、実施の形態にかかるパッケージ構造では、図５に示すように、金属パターン６ａがガラスレジスト１３に区切られているため、キャップ５のはんだ付け時に、はんだの濡れ広がる領域を限定することができる。つまり、キャップ５を金属パターン６ａにはんだ付けする際には、キャップ５と金属パターン６ａとの間に位置するはんだ材７により双方が接合されるが、金属パターン６ａはガラスレジスト１３により区切られてパッド状に形成されており、これに伴い、はんだ材７もパッド状に区切られた状態になる。即ち、ガラスレジスト１３は、金属パターン６ａを分割するのみでなく、キャップ５と金属パターン６ａとの接合に用いるはんだ材７も分割する。このため、キャップ５を金属パターン６ａにはんだ付けした際に、はんだ材７は、それぞれの区切られたはんだ材７ごとに濡れ広がるため、はんだの濡れ広がる領域を限定することができる。これにより、過度のはんだの濡れ広がりやはんだの不足が発生し難い構造にすることができる。
【００２２】
また、ガラスレジスト１３が設けられた部位は金属パターン６ａが存在しておらず、また、はんだが濡れないことから隙間ができるが、ガラスレジスト１３を配置する間隔は、電子部品３等の高周波回路から発生する電磁波を遮断することができるような間隔になっているため、隙間があいている場合でも電磁シールド効果を得ることができる。つまり、電磁シールド効果は、隙間があいている場合でも、この隙間同士の間隔が電子部品３等の高周波回路から発生する電磁波を遮断することができるような間隔であれば効果を得ることができ、隙間を形成するガラスレジスト１３は、このような間隔になっている。このため、ガラスレジスト１３を配設することにより金属パターン６ａやはんだに隙間を設けた場合でも、電磁シールド効果を得ることができる。
【００２３】
これらにより、キャップ５を金属パターン６ａにはんだ付けした際に、過度のはんだの濡れ広がりやはんだの不足が抑制されるため、キャップ５と金属パターン６ａとの接合部分のはんだの均一化を図ることができ、より確実に、所望の電磁シールド効果を得ることができる。したがって、この構造によると安定した組立ができ、なおかつ、長期に渡って信頼性が高く、長期使用可能なパッケージを提供できる。
【００２４】
また、セラミック多層基板１の封止面１ａに形成されたキャビティ２に、高周波の電磁波を発生する電子部品３を実装しているので、電子部品３を実装で発生する高周波の外部への漏洩を、より確実に、かつ、長期に渡って遮断することができる。
【００２５】
また、ガラスレジスト１３を配置する間隔を、高周波回路から発生する電磁波の波長の１／４以下に設定することにより、キャップ５と金属パターン６ａとの接合部分に隙間を設けた場合でも、所望の電磁シールド効果を得ることができる。
【００２６】
また、金属パターン６ａを複数のパッド状に区切るガラスレジスト１３を設けるのみで、キャップ５と金属パターン６ａとの接合部分のはんだの均一化を図ることができるため、新たな生産設備を設ける必要がなく、はんだの均一化を図る際における製造コストの上昇を抑えることができる。これにより、低価格化を図ることができる。また、キャップ５をはんだによって金属パターン６ａに接合する際に、はんだの均一化を図ることができるので、キャップ５を金属パターン６ａに接合する際における確実性を向上させることができ、製造時における歩留りを向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかるパッケージ構造は、セラミック基板にキャップをはんだ付けすることにより電磁波を遮断するパッケージ構造に有用であり、特に、高周波用途のパッケージ構造に適している。
【符号の説明】
【００２８】
１  セラミック多層基板、１ａ  封止面、２  キャビティ、３  電子部品、４  ボンディングワイヤ、５  キャップ、６ａ  金属パターン、６ｂ  金属パターン、７  はんだ材、８  接合材、９  キャリア、１０  下層パターン、１１  Ｎｉめっき、１２  Ａｕめっき、１３  ガラスレジスト、１４  はんだ過剰部、１５  はんだ不足部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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