(57)【要約】  【課題】  電子部品の発した熱を外部や大気中に良好に放散させることができ、かつ電子部品を放熱部材に強固に接合させることが可能な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提供すること。  【解決手段】  電子部品収納用パッケージ８は、上面に電子部品11の搭載部10を有する平板状の放熱部材１と、放熱部材１の上面に搭載部10を取り囲んで取着され、複数の配線導体６を有する枠体５とを具備しており、放熱部材１は、枠状の基体２の中央部の上面から下面にかけて、銅または銅を主成分とする合金から成る貫通金属体３がその上面中央部に設けられた突出部３ａが基体２の上面から突出するようにして埋設されているとともに、基体２の上下面と貫通金属体３の下面と突出部３ａを除く貫通金属体３の上面とを覆うように銅層４が形成されている。貫通金属体３および銅層４によって電子部品の発した熱を良好に放散させることができる。【選択図】  図１
2006041287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の中央部に電子部品の搭載部を有する平板状の放熱部材と、該放熱部材の上面に前記搭載部を取り囲んで取着された、内面から外面に導出される複数の配線導体を有する枠体とを具備しており、前記放熱部材は、枠状の基体の中央部の上面から下面にかけて、銅または銅を主成分とする合金から成る貫通金属体がその上面中央部に設けられた突出部が前記基体の上面から突出するようにして埋設されているとともに、前記基体の上下面と前記貫通金属体の下面と前記突出部の上面を除く前記貫通金属体の上面とを覆うように銅層が形成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２】
前記貫通金属体はセラミック粉末を含有していることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項３】
前記基体は、側面に側面金属層が被着されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記電子部品と、前記枠体の上面に前記電子部品を覆うように取着された蓋体または前記枠体の内側に前記電子部品を覆うように充填された封止樹脂とを具備していることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は良好な放熱特性の放熱構造を有する、半導体素子などの電子部品を収納するための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関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子や圧電振動子、発光素子などの電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージは、一般に酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成る枠体と、電子部品が搭載されてその動作時に発生する熱を外部もしくは大気中に良好に放散させるための放熱部材とから構成されており、放熱部材の上面の電子部品の搭載部を取り囲むように枠体が配置されているとともに、これら枠体および放熱部材によって形成される凹部の内側から外側にかけて、タングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀等から成る複数の配線導体が枠体に被着され導出されている。
【０００３】
そして、放熱部材の上面の搭載部に電子部品をガラス，樹脂，ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに、この電子部品の各電極をボンディングワイヤを介して配線導体に電気的に接続し、しかる後、枠体に蓋体をガラス，樹脂，ロウ材等から成る封止材を介して接合し、放熱部材と枠体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を収容することによって製品としての電子装置となる。
【０００４】
具体的な電子装置として、図４に示すように、第１の金属材料102の上下両面に第１の金属材料102よりも熱伝導率の高い第２の金属材料104ａ，104ｂをろう付け接合して形成するとともに、第２の金属材料104ａの上面に搭載された電子部品111のほぼ直下の第１の金属材料102に貫通孔が形成され、貫通孔に第１の金属材料102よりも熱伝導率の高い第３の金属材料103が挿入された金属放熱体101と、金属放熱体101の上面に電子部品111が搭載され、電子部品111を包囲するように、金属放熱体101の上面に装着された枠体105と、枠体105の上面に載せた蓋体とを備えた電子装置114が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この電子装置114の第１の金属材料102はモリブデン，タングステン，鉄合金等から成り、第２の金属材料104ａ，104ｂは銅等から成り、第３の金属材料103は銅，銀，アルミニウム，ダイヤモンド等から成る。
【０００６】
第１の金属材料102と枠体105および電子部品111との熱伝導率が近似することによって、金属放熱体101に接合する枠体105に割れが生じたり金属放熱体101が反ったりすることのない、良好な放熱性を備えた電子装置114を得ることができる。
【特許文献１】特許第3336982号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の電子装置では、第２の金属材料104ａおよび第３の金属材料103は、第１の金属材料102および枠体105との熱膨張差により金属放熱体101が下に凸の方向に反るように変形し易く、特に第３の金属材料103が第１の金属材料102の貫通孔内で伸びようとするため、第３の金属材料103が貫通孔から上下方向にはみ出すように大きく変形して金属放熱体101が大きく変形することがあり、電子部品111の搭載部を平坦にするのが困難であった。このために、電子部品111が搭載部から剥離しやすかった。
【０００８】
その結果、電子部品111を放熱部材101に強固に接合することが維持できなくなり、電子部品111の作動時に発した熱を放熱部材101を介して良好に外部に放散できなくなって電子部品111が温度上昇したり、電子部品111に放熱部材101との熱膨張差による熱応力が大きく作用してクラック等の破損等が生じたりして、電子部品111を正常に作動させることができなくなるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、電子部品を放熱部材に強固に接合させ、電子部品の発した熱を外部や大気中に良好に放散させることができ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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面の中央部に電子部品の搭載部を有する平板状の放熱部材と、この放熱部材の上面に前記搭載部を取り囲んで取着された、内面から外面に導出される複数の配線導体を有する枠体とを具備しており、前記放熱部材は、枠状の基体の中央部の上面から下面にかけて、銅または銅を主成分とする合金から成る貫通金属体がその上面中央部に設けられた突出部が前記基体の上面から突出するようにして埋設されているとともに、前記基体の上下面と前記貫通金属体の下面と前記突出部の上面を除く前記貫通金属体の上面とを覆うように銅層が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子部品収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、貫通金属体はセラミック粉末を含有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の電子部品収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、前記基体は、側面に側面金属層が被着されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記電子部品と、前記枠体の上面に前記電子部品を覆うように取着された蓋体または前記枠体の内側に前記電子部品を覆うように充填された封止樹脂とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、上面の中央部に電子部品の搭載部を有する平板状の放熱部材と、放熱部材の上面に搭載部を取り囲んで取着された、内面から外面に導出される複数の配線導体を有する枠体とを具備しており、放熱部材は、枠状の基体の中央部の上面から下面にかけて銅または銅を主成分とする合金から成る貫通金属体がその上面中央部に設けられた突出部が基体の上面から突出するようにして埋設されているとともに、基体の上下面と貫通金属体の下面と突出部の上面を除く貫通金属体の上面とを覆うように銅層が形成されていることから、貫通金属体の突出部が電子部品の搭載部となり、突出部は基体から突出して基体に拘束されず基体との熱膨張差の影響を受けにくいことから、電子部品の搭載部をより平坦なものとすることができる。従って、電子部品が搭載部から剥離せず強固な接合が維持される。
【００１５】
また、貫通金属体は、貫通金属体の下方の突出部を除く残部の幅が上面中央部に設けられた突出部の幅よりも広く体積が大きい形状となるので、電子部品の発した熱を貫通金属体の下方に速やかに放散させ、貫通金属体の下面から基体の下面に形成された大面積の銅層へ放散させることができる。その結果、電子部品の発した熱を外部や大気中に極めて良好に放散させることができ、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる電子部品収納用パッケージとすることができる。
【００１６】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、貫通金属体はセラミック粉末を含有していることから、貫通金属体の剛性が増すとともに、貫通金属体の熱膨張係数が基体や枠体の熱膨張係数に近づき、貫通金属体と基体や枠体との熱膨張差により電子部品収納用パッケージが変形するのを抑制することができる。また、熱膨張係数が電子部品の熱膨張係数に近似するようになるので、貫通金属体の上方の電子部品との強固な接合を保つことができる。その結果、電子部品を放熱部材の搭載部に強固に接合させ、電子部品の発した熱を外部や大気中に良好に放散させることができ、基体や枠体が変形せず封止性が良好な、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる電子部品収納用パッケージとすることができる。
【００１７】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、基体は、側面に側面金属層が被着されていることから、電子部品から発生した熱のうち放熱部材の上面に形成された銅層の中央部から外周部に伝わった熱を基体の側面で放熱部材の下面側に伝導させて放熱させることができ、上面側の銅層の中央部と外周部との温度差を大きくすることができるので、上面側の銅層の熱伝導を効率的に行なわせることができる。そして、放熱部材を外部電気回路基板等に載置固定することによって、電子部品から発せられた熱を放熱部材の下面の外部電気回路基板等に効率良く放散させることができる。その結果、電子部品を効率的に冷却し、長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１８】
本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、搭載部に搭載されるとともに電極が配線導体に電気的に接続された電子部品と、枠体の上面に電子部品を覆うように取着された蓋体または枠体の内側に電子部品を覆うように充填された封止樹脂とを具備していることから、電子部品の放熱特性が良好な本発明の電子部品収納用パッケージの特徴を備え、長期にわたって安定して電子部品が作動する電子装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。  
図１は本発明の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実施の形態の一例を示す断面図であり、１は上面の中央部に電子部品11の搭載部10を有する放熱部材、２は放熱部材１の枠状の基体、３は枠状の基体２の中央部の上面から下面にかけて埋設されている貫通金属体、３ａは貫通金属体３の上面中央部に設けられた突出部、４は基体２の上下面と貫通金属体３の下面と突出部３ａを除く貫通金属体３の上面を覆うように形成されている銅層（４ａは上面側の銅層，４ｂは下面側の銅層）、５は放熱部材１の上面に搭載部10を取り囲んで取着された枠体、６は枠体５の内面から外面に導出されている複数の配線導体である。
【００２０】
これら放熱部材１と枠体５とで電子部品11を収納する電子部品収納用パッケージ８が構成される。また、この放熱部材１の搭載部10に電子部品11を搭載し、電子部品11の電極を配線導体６に電気的に接続した後に、放熱部材１と枠体５とからなる凹部５ａに電子部品11を覆うように封止樹脂13を充填して電子部品11を封止することにより、または、枠体５の上面に電子部品11を覆うように蓋体（図示せず）を取着して電子部品11を封止することにより、本発明の電子装置14が構成される。
【００２１】
枠体５は、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等から成り、銀ロウ，銀−銅ロウ等のロウ材を介して放熱部材１の上面に搭載部10を取り囲んで接着固定されることにより取着される。なお、このロウ材による接着固定に際しては、ロウ付け用の金属層（図示せず）が枠体５の放熱部材１との接合部に形成されてもよい。また、枠体５は金属から構成されていてもよく、その場合、配線導体６を枠体５を構成する金属と絶縁させるために配線導体６の周囲をセラミックスや樹脂、ガラス等の絶縁体で覆えばよい。
【００２２】
また、放熱部材１には、その上面の中央部の搭載部10に電子部品11が樹脂，ガラス，ロウ材等の接着剤を介して固定される。なお、接着剤としてロウ材を用いる場合には、ロウ付け用の金属層（図示せず）が放熱部材１の電子部品11の搭載部10に形成されてもよい。ただし、放熱部材１の上面の搭載部10に接合された銅層４ａにより十分なロウ付けができる場合には、ロウ付け用の金属層は特に必要ではない。接着剤は、これら接着剤のうち、電子部品11と搭載部10との間で熱的，機械的に強固な接合を実現できるものから選択される。
【００２３】
枠体５は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を混合添加して泥漿状と成すとともに、これにドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる後に、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、タングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀，ニッケル，パラジウム，金等の金属材料粉末に適当な有機バインダ，溶剤を混合してなる導電性ペーストをグリーンシートに予めスクリーン印刷法等により所定の配線導体６のパターンに印刷塗布した後に、このグリーンシートを複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することによって作製される。
【００２４】
また、枠体５には、放熱部材１と枠体５とで構成される凹部５ａの内面（搭載部10周辺）から枠体５の外面にかけて導出される配線導体６が形成されており、配線導体６の凹部５ａの内側の一端には電子部品11の各電極がボンディングワイヤ12を介して電気的に接続される。また、枠体５の外側の配線導体６の他端には外部電気回路基板との接続用のリード端子７が接続される。
【００２５】
配線導体６はタングステン，モリブデン等の高融点金属から成り、タングステン，モリブデン等の金属粉末に適当な有機バインダ，溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを枠体５となるセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法等によって所定のパターンに印刷塗布しておくことによって、放熱部材１および枠体５による凹部５ａの内面から枠体５の外面にかけて被着形成される。
【００２６】
また、配線導体６はその露出する表面にニッケル，金等の耐食性に優れ、かつボンディングワイヤ12のボンディング性に優れる金属を１〜20μｍの厚みにメッキ法によって被着させておくと、配線導体６の酸化腐食を有効に防止できるとともに配線導体６へのボンディングワイヤ12の接続を強固となすことができる。従って、配線導体６は、その露出する表面にニッケル，金等の耐食性に優れ、かつボンディング性に優れる金属を１〜20μｍの厚みに被着させておくことが望ましい。
【００２７】
本発明の放熱部材１は、枠状の基体２の中央部の上面から下面にかけて、銅または銅を主成分とする合金から成る貫通金属体３がその上面中央部に設けられた突出部３ａが基体２の上面から突出するようにして埋設されているとともに、基体２の上下面と貫通金属体３の下面と突出部３ａの上面を除く貫通金属体３の上面とを覆うように銅層４ａ，４ｂが形成されている。貫通金属体３は、上面中央部に設けられた突出部３ａの幅が貫通金属体３の基体２に埋設されている残部３ｂの幅よりも狭くなっている
放熱部材１は、電子部品11の作動に伴い発生する熱を伝導するとともに、大気中に放散させたり、外部放熱板（図示せず）に伝導させたりする機能を有する。このような放熱部材１は、例えば、タングステン，モリブデン等の金属の板体から成る基体２の中央部に形成された貫通穴に貫通金属体３を嵌め込んで形成される。その際、突出部３ａが基体２の上面から突出するようにし、残部３ｂが基体２に嵌め込まれるようにする。そして、基体２の下面と貫通金属体３の下面とを覆う銅層４ｂとなる銅板の上に貫通金属体３が嵌め込まれた基体２を載せ、さらに突出部３ａを除く貫通金属体３の上面と基体２の上面とを覆う銅層４ａとなる銅板を載せ、銅板，基体２および貫通金属体３を銀ロウ，銀−銅ロウ等を用いてロウ付け接合することによって形成される。これらの基体２，銅層４ａ，４ｂは、金属のインゴットに圧延加工，打ち抜き加工，切削加工等の従来周知の金属加工を施すことによって形成される。
【００２８】
基体２の材料は、その熱膨張係数が枠体５の熱膨張係数（４×10-6〜９×10-6）に近似し、熱伝導率が良好なものから選択されるのがよく、タングステン（熱膨張係数：約4.5×10-6，熱伝導率：約177Ｗ／ｍ・Ｋ），モリブデン（熱膨張係数：約５×10-6，熱伝導率：約139Ｗ／ｍ・Ｋ）の他に、例えば、銅−タングステン（熱膨張係数：約７×10-6，熱伝導率：約200Ｗ／ｍ・Ｋ），銅−モリブデン（熱膨張係数：約9.1×10-6，熱伝導率：約260Ｗ／ｍ・Ｋ），鉄（熱膨張係数：約11.8×10-6，熱伝導率：約83.5Ｗ／ｍ・Ｋ）等が採用可能である。
【００２９】
このような基体２から成る放熱部材１を具備した電子部品収納用パッケージ８は、放熱部材１の熱膨張係数が、電子部品11としての半導体素子の構成材料であるシリコン，ガリウム砒素や枠体５の構成材料として使われるセラミック材料等とも熱膨張係数が近似することから、パワーＩＣや高周波トランジスタ等の高発熱半導体素子を搭載する電子部品収納用パッケージ８として好適である。
【００３０】
また好ましくは、先ず平均粒径が５〜40μｍのタングステン粉末またはモリブデン粉末を、電子部品11の搭載部10となる部位に貫通穴が形成されるように加圧成形し、これを1300〜1600℃の雰囲気中で焼結することにより、電子部品11の搭載部10に上面から下面にかけて形成された貫通穴を持つ多孔体を予め作製し、そして、この多孔体に水素雰囲気下において約1200℃で10〜50質量％の銅を含浸させることにより、タングステンまたはモリブデンから成る焼結体に銅を含浸させて成る（タングステンまたはモリブデンと銅とのマトリクスから成る）平板状の基体２を作製し、次に、この基体２の中央部に形成された貫通穴に、基体２の上面から下面にかけて貫通金属体３を埋設し、さらに、この基体２および突出部３ａの上面を除く貫通金属体３の上面を覆うように銅層４ａならびに基体２および貫通金属体３の下面を覆うように銅層４ｂを被着することによって形成されてもよい。
【００３１】
ここで、基体２はタングステンまたはモリブデンから成る焼結体に銅を含浸させて成る場合、タングステン単体またはモリブデン単体からなる場合に比べて熱伝導率が向上し、放熱部材１の放熱特性をより優れたものとさせることができる。また、熱膨張係数も７×10-6〜11.5×10-6となり、基体２の材料として好適である。なお、タングステンの焼結体に銅を含浸させて成る材料を銅−タングステン、モリブデンの焼結体に銅を含浸させて成る材料を銅−モリブデンという。
【００３２】
貫通金属体３は、銅または銅を主成分とする合金から成り、基体２に嵌め込まれる残部３ｂと、基体２の上面から突出する突出部３ａとから成る。このような貫通金属体３は、金属のインゴットに圧延加工，打ち抜き加工，切削加工等の従来周知の金属加工を施すことによって形成される。
【００３３】
突出部３ａの上面は、銅層４ａの上面より上へ突出しているのが突出部３ａの上面から基体２までの距離が適度に大きなものとなるとともに、突出部３ａの上面が銅層４ａに拘束されない状態になることから、基体２との熱膨張差の影響を受け難くし、電子部品11の搭載部10をより平坦なものとすることができる点で好ましく、突出部３ａの高さは銅層４ａの上面より0.05ｍｍ〜0.5ｍｍ突出させるのがよい。高さを0.05ｍｍ未満とすると、銅層４ａの上面と突出部３ａの上面とがほぼ同一面となり、突出部３ａの上面が銅層４ａの上面の変形の影響を受け易くなる傾向があり、0.5ｍｍを越えると突出部３ａが凹部５ａに突出する量が大きくなりすぎ、電子部品収納用パッケージ８が大きくなる傾向にある。
【００３４】
貫通金属体３は、突出部３ａの上面が電子部品11の搭載部10となり、突出部３ａは、残部３ｂより小面積で基体２から突出していて周囲を基体２に拘束されていないことから貫通金属体３と基体２との熱膨張差の影響を受けにくく、電子部品11の搭載部10が反ったりしない平坦なものとすることができる。従って、電子部品11が搭載部10から剥離せず強固な接合が維持される。
【００３５】
また、貫通金属体３の残部３ｂは、その幅が突出部３ａの幅よりも広くその体積が突出部３ａの体積より大きいことから、電子部品11の発した熱を貫通金属体３の残部３ｂに速やかに放散させ、貫通金属体３の残部３ｂから基体２の下面に形成された大面積の銅層４ｂへ放散させることができる。その結果、電子部品11の発した熱を外部や大気中に極めて良好に放散させることができ、電子部品11を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができるようになる。
【００３６】
貫通金属体３の残部３ｂの幅は、好ましくは、凸部３ａの幅より基体２の厚みＴの２倍以上大きくなっているのがよい（図２参照）。これにより、電子部品11で発生した熱を放熱部材１の上面の電子部品11の搭載部10から放熱部材１の下面へと垂直な方向に多く伝えることができるとともに、貫通金属体３内においても電子部品11の外周から外側へ放熱部材１の主面に平行な方向への熱の広がりを持たせることが可能となり、放熱性をより向上させることができる。
【００３７】
なお、貫通金属体３の残部３ｂの幅は、凸部３ａの幅に対して基体２の厚みＴの２倍よりも大きくなると、貫通金属体３の残部３ｂの熱膨張が大きくなって搭載部10が歪みやすくなる。その結果、電子部品11が剥離しやすくなる。
【００３８】
また好ましくは、貫通金属体３の突出部３ａの外周は、電子部品11の外周と同じ寸法以下であるのがよく、突出部３ａの面積が大きくなりすぎるのを防止し、突出部３ａの上面が広くなりすぎて変形し平坦性が保てなくなるのを防止する。また、突出部３ａの上面は、電子部品11の下面外周より小さな寸法とし、電子部品11の発熱部の直下に配置されるようにしてもよい。
【００３９】
好ましくは、貫通金属体３は、銅または銅を主成分とする合金にセラミック粉末を含有しているのがよい。この場合、貫通金属体３には、銅または銅を主成分とする合金にアルミナ質セラミックス，窒化アルミニウム質セラミックス，炭化珪素質セラミックス，窒化珪素質セラミックス等のセラミック粉末が含有されている。
【００４０】
貫通金属体３がセラミック粉末を含有することにより、貫通金属体３の剛性が増すとともに、貫通金属体３の熱膨張係数が基体２や枠体５等の熱膨張係数より大きくなりすぎるのを抑制でき、貫通金属体３と基体２や枠体５との熱膨張差による熱応力が小さくなり、放熱部材１等が変形するのを抑制することができる。従って、電子部品11の搭載部10を平坦に保つことができ、電子部品11が放熱部材１に強固に接合されて剥離せず、電子部品11の発した熱を電子部品収納用パッケージ８の外部や大気中に良好に放散させることができ、電子部品11を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００４１】
また、貫通金属体３がセラミック粉末を含有することにより、貫通金属体３の熱膨張係数が、銅の熱膨張係数である18×10-6〜20×10-6から14×10-6〜17×10-6と低くできたり、セラミック粉末の含有率の増加に応じてさらに低くしたりすることができ、貫通金属体３の熱膨張係数が電子部品11の熱膨張係数（４×10-6〜６×10-6）に近づくようになるので、貫通金属体３の上方の電子部品11が搭載部10から剥離しにくく、搭載部10と強固な接合を保つことができる。その結果、電子部品11を放熱部材１の搭載部10に強固に接合させ、電子部品11の発した熱を外部や大気中に良好に放散させることができ、基体２や枠体５が変形せず封止性が良好な、電子部品11を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる電子部品収納用パッケージ８とすることができる。なお、セラミック粉末を含有する貫通金属体３の熱伝導率は、320Ｗ／ｍ・Ｋ〜360Ｗ／ｍ・Ｋであり、電子部品11を良好に冷却することができる。
【００４２】
このような貫通金属体３は、例えば、アルミナ質セラミックスを含有して成る場合は、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を混合添加して顆粒状の混合物と成し、約1600℃で焼成して得られたセラミック粉末の表面に金属層を被着させた後に、これを加圧成形して貫通金属体３の所定形状にしたセラミック多孔体を得、しかる後に、このセラミックス多孔体に非酸化雰囲気下において約1100℃で銅または銅を主成分とする合金を含浸させることによって、基体１の銅または銅を主成分とする合金が５〜70質量％の基体１を得ることができる。
【００４３】
このようなセラミック粉末を含有する貫通金属体３は、セラミック粒子同士が接合されて成るセラミック多孔体に銅が含浸されている構造となるので、貫通金属体３の硬度を硬いものとすることができるとともに、貫通金属体３に熱が加わっても変形し難くさせることができるようになる。
【００４４】
または、約1600℃で焼成して得られたセラミックス粉末と、銅または銅を主成分とする合金の金属粉末と、有機バインダおよび溶剤とを混練させ、これを加圧成形して基体１の所定形状にしたものを得、しかる後に、非酸化雰囲気下において約800℃で有機バインダおよび溶剤とを熱分解させて除去し、その後に、非酸化雰囲気下において約1100℃で銅または銅を主成分とする合金を溶融させて有機バインダおよび溶剤を除去することによって形成された空孔を埋めこむことで、基体１の銅または銅を主成分とする合金の質量比が70〜99.9質量％の基体１を得ることができる。
【００４５】
貫通金属体３がその他のセラミック粉末を含有して成る場合も同様にして得ることができる。
【００４６】
銅層４は、基体２の貫通穴へ貫通金属体３を埋設した後、基体２の上下面に上下の銅層４となる銅板を銀ロウ，銀−銅ロウ，金ロウ，金−銅ロウ等のロウ材を用いてロウ付けしたり、超音波接合したりすることによって接合してもよい。なお、超音波接合によって接合すると、基体２と銅層４となる銅板に高温を加えることなく接合でき、基体２と銅層４との間に大きな熱膨張差を発生させることがない点で好ましい。また、銅層４の被着方法は、その他にも、基体２に銅めっきする方法、銅粉末を含む金属ペーストを印刷塗布した後、焼成する方法、あるいは、基体２となるタングステンまたはモリブデンから成る焼結体と所定量の銅とを同時に加熱して銅を溶融させ、毛細管現象によって多孔質の焼結体に銅を含浸させてタングステン−銅またはモリブデン−銅を得ると同時に、基体２の貫通穴に貫通金属体３および基体２の上下面に銅層４を形成する方法等であってもよい。
【００４７】
好ましくは、銅層４は、上面側、即ち、電子部品11の搭載部10側の銅層４ａの厚みが、下面側の銅層４ｂの厚みより厚いのがよい。これにより、放熱部材１の上下に形成された銅層４により、電子部品11が発生した熱を放熱部材１の主面に平行な方向にもより多く伝えることができ、特に上面側の銅層４ａが厚いので電子部品11から発せられた熱を即時に、放熱部材１の主面に直角な方向と平行な方向の両方に良好に伝達することができ、電子部品11の放熱性を極めて向上させることができる。その結果、電子部品11を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００４８】
銅層４ａ，４ｂの厚みは、それぞれ800μｍより厚くなると基体２と銅層４ａ，４ｂとの熱膨張差によって発生する応力が大きくなり十分な接合強度が得られない傾向があることから、800μｍ以下としておくことが望ましい。また、銅層４ａ，４ｂの厚みが50μｍ以上であれば、電子部品11の作動に伴い発生する熱が銅層４ａ，４ｂの平面方向に十分広がるので、放熱部材１の熱放散性はさらに向上することから50μｍ以上としておくことが望ましい。
【００４９】
また、好ましくは、放熱部材１の上面側の銅層４ａと下面側の銅層４ｂとの厚みの差が100μｍ乃至200μｍであるのがよい。これにより、電子部品11から発せられた熱を即時に、放熱部材１の主面に直角な方向と平行な方向の両方に非常に良好に伝達して電子部品11の放熱性を極めて向上させることができるとともに、放熱部材１の上下の銅層４の厚さの差によって生じる熱膨張差で放熱部材１が歪もうとしても、枠体５で放熱部材１を良好に拘束することができ、電子部品収納用パッケージ８の気密信頼性を良好に維持することができる。
【００５０】
また、放熱部材１を約780℃に加熱することにより銅層４を焼鈍してもよい。銅層４を焼鈍することにより、銅層４の延性が大きくなり、上面側の銅層４ａと下面側の銅層４ｂとの厚さの差によって生じる熱応力が小さくなるので、放熱部材１に生じる歪みを抑制できる。なお、銅層４を焼鈍することにより熱伝導率が損なわれることはほとんどない。
【００５１】
また、放熱部材１の下面側、即ち、電子部品11が搭載される搭載部10とは反対側の銅層４ｂの表面の算術平均粗さＲａは、Ｒａ≦30（μｍ）であることが好ましい。通常、電子部品収納用パッケージ８は、アルミニウムや銅等の金属体あるいは、高熱伝導を有するセラミック体から成る支持基板へネジ止めにより、またははんだ等の溶融金属やロウ材を用いて接続される。このとき、基体２の下面の銅層４ｂの下面の算術平均粗さＲａがＲａ＞30（μｍ）の場合には、電子部品収納用パッケージ８と支持基板とを十分に密着させることが困難となり、両者の間に空隙やボイドが発生しやすくなり、その結果、電子部品11で発生した熱を電子部品収納用パッケージ８からこの支持基板へ効率良く伝達させることができなくなるおそれがある。従って、下面の銅層４ｂの外側表面となる下面は、支持基板との良好な密着性が得られるように、Ｒａ≦30（μｍ）の平滑面であることが望ましい。
【００５２】
なお、放熱部材１の基体２の上下面に接合される銅層４（４ａ，４ｂ）の材料は、純銅に限られるものではなく、熱伝導性が良好で基体２の材料、例えば、タングステンまたはモリブデンと銅とのマトリックスである基体２と十分な接合強度が得られるものであれば、銅を主成分とする各種の銅合金であっても構わない。これは、銅から成る貫通金属体３についても同様である。
【００５３】
また、放熱部材１の基体２の上下面に接合される銅層４（４ａ，４ｂ）は、少なくとも放熱部材１と枠体５とからなる凹部５ａの底面と同じ面積で上下面に形成されれば十分であり、必ずしも図１に示すように放熱部材１の上下面の全面を覆うように形成される必要はない。
【００５４】
好ましくは、図３に示すように、基体２は、側面に側面金属層４ｃが被着されているのがよい。この構成により、電子部品11から発生した熱のうち放熱部材１の上面に形成された銅層４ａの中央部から外周部に伝わった熱を基体２の側面で側面金属層４ｃを通じて放熱部材１の下面側に伝導させて放熱させることができ、上面側の銅層４ａの中央部と外周部との温度差を大きくすることができるので、上面側の銅層４ａの熱伝導を効率的に行なわせることができる。そして、放熱部材１を外部電気回路基板等に載置固定することによって、電子部品11から発せられた熱を放熱部材１の下面の外部電気回路基板等に効率良く放散させることができる。その結果、電子部品11を効率的に冷却し、長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００５５】
なお、側面金属層４ｃは、基体２の側面の全周にわたって被着されている必要はなく、一部分でも上面側の銅層４ａと下面側の銅層４ｂとに接している側面金属層４ｃが被着されていればよい。例えば、放熱部材１が四角形である場合、少なくとも対向する２辺の側面で、上面側の銅層４ａと下面側の銅層４ｂとに接している側面金属層４ｃが被着されていればよい。この構成においても、電子部品11から発生する熱を下面側の銅層４ｂから十分効率良く放散させることができる。
【００５６】
側面金属層４ｃは、銅，銀，銀−銅合金等の熱伝導率が高く熱伝達性に優れた材料からなるのがよい。また、側面金属層４ｃの基体２への被着方法は、上面側の銅層４ａと下面側の銅層４ｂと同様の方法によって被着させたり、放熱部材１と枠体５との接着固定用のロウ材が銀ロウ，銀−銅ロウ等のロウ材である場合には、このロウ材を基体２の側面に垂れ込ませたりすることによって形成されるロウ材層により実現してもよい。
【００５７】
かくして、上述の電子部品収納用パッケージ８によれば、放熱部材１の搭載部10上に電子部品11をガラス，樹脂，ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定するとともに、電子部品11の各電極をボンディングワイヤ12を介して所定の配線導体６に電気的に接続し、しかる後に、放熱部材１と枠体５とからなる凹部５ａの内側に電子部品11を覆うようにエポキシ樹脂等の封止樹脂13を充填して電子部品11を封止することによって、あるいは、樹脂や金属，セラミックス等から成る蓋体を枠体５の上面に凹部５ａを覆うように取着して電子部品11を封止することによって製品としての電子装置14となる。
【００５８】
なお、本発明は上記の実施の形態の例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であれば種々の変更が可能である。例えば、電子部品11で発生した熱を放熱部材１から大気中に効率良く放散させるために、放熱部材１の基体２および貫通金属体３の下面に接合される銅層４ｂの下面が放熱フィンの形状に成形されたり、銅層４ｂに放熱フィンを接合して放熱フィンが放熱部材１の銅層４ｂと一体化した形状としたりしてもよく、これによって、電子部品11の作動に伴い発生する熱を放熱部材１により吸収するとともに大気中に放散させる作用をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の電子部品収納用パッケージの貫通金属体の拡大平面図である。
【図３】本発明の電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】従来の電子装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：放熱部材
２：基体
３：貫通金属体
３ａ：突出部
３ｂ：残部
４、４ａ、４ｂ：銅層
４ｃ：側面金属層
５：枠体
６：配線導体
８：電子部品収納用パッケージ
10：搭載部
11：電子部品
14：電子装置
【図１】
2006041287.tif 000003
【図２】
2006041287.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006041287.tif 000006