(57)【要約】【課題】回路基板の割れが抑制可能な高周波半導体用パッケージ、および放熱性が高められた高周波半導体装置を提供する。【解決手段】高周波半導体用パッケージは、銅ベースと、枠体と、端子部と、ロウ材と、緩衝板と、金属粒子層と、を有する。前記枠体は、上面と下面とを有しかつ金属からなる。前記枠体は、前記下面の側から開口され前記上面までは到達しない開口部を有する。前記端子部は、セラミック部材と導電部とを含む。前記ロウ材は、前記開口部の内壁と前記端子部との間、前記端子部の下面と前記銅ベースの上面との間、および枠体の前記下面と前記銅ベースの前記上面の外周部との間、を接合する。前記緩衝板は、前記銅ベースの線膨張率よりも小さい線膨張率を有しかつ金属からなる。前記金属粒子層は、前記銅ベースの前記上面のうち前記外周部の内側領域と前記緩衝板とを接合する。【選択図】図４
2018037564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅ベースと、
上面と下面とを有しかつ金属からなる枠体であって、前記下面の側から開口され前記上面までは到達しない開口部を有する、枠体と、
セラミック部材と導電部とを含む端子部と、
前記開口部の内壁と前記端子部との間、前記端子部の下面と前記銅ベースの上面との間、および枠体の前記下面と前記銅ベースの前記上面の外周部との間、を接合するロウ材と、
前記銅ベースの線膨張率よりも小さい線膨張率を有しかつ金属からなる緩衝板と、
前記銅ベースの前記上面のうち前記外周部の内側領域と前記緩衝板とを接合する金属粒子層と、
を備えた高周波半導体用パッケージ。
【請求項２】
前記緩衝板は、モリブデンまたはタングステンを含む請求項１記載の高周波半導体用パッケージ。
【請求項３】
前記銅ベースの前記内側領域の中央部には、第１の直線に沿って延在する凸部が設けられ、
前記端子部は、第１端子部と、前記第１の直線に関して前記第１端子部とは反対の位置に配置された第２端子部と、を有し、
前記緩衝板は、前記銅ベースの前記内部領域のうち、前記第１端子部と前記凸部との間に設けられた第１緩衝板と、前記凸部と前記第２端子部との間に設けられた第２緩衝板と、を有する請求項１または２に記載の高周波半導体用パッケージ。
【請求項４】
請求項３記載の高周波半導体用パッケージと、
高周波半導体増幅素子と、
前記高周波半導体増幅素子と前記凸部の上面とを接合する第１金錫半田材と、
前記枠体の前記上面に接合された蓋部と、
第１セラミック板と前記第１セラミック板の上面に設けられた第１導電部とを含む入力回路と、
第２セラミック板と前記第２セラミック板の上面に設けられた第２導電部とを含む出力回路と、
前記入力回路と前記第１緩衝板との間、および前記出力回路と前記第２緩衝板との間を接合する第２金錫半田材と、
を備え、
前記高周波半導体増幅素子は、前記枠体と前記銅ベースと前記蓋部とで構成される内部空間内に封止された高周波半導体装置。
【請求項５】
前記第１金錫半田材の組成と、前記第２金錫半田材の組成と、は、同一である請求項４記載の高周波半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波半導体用パッケージおよび高周波半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置やマイクロ波通信機器には、放熱性が良好な高周波半導体装置が用いられる。
【０００３】
端子部はセラミック部材と導電部とからなり、枠体との接合時に過剰な応力が端子部にかからないように枠体はセラミックと線膨張率が近いＦｅＮｉＣｏ材などを用いる。高周波半導体増幅素子を銅ベースのパッケージに搭載すると、放熱性が良好な高周波半導体装置とすることができる。
【０００４】
しかしながら、高周波整合回路を含む入出力回路を搭載したセラミック基板を銅ベースに直接接合すると、線膨張率の違いによりパッケージに反りを生じる。パッケージや基板が大きくなり、かつ反り量が大きいとセラミック基板に割れを生じることがある。割れを回避するためにセラミック基板と銅ベースの間に、銅ベースの線熱膨張率よりも小さい線熱膨張率を有しかつ金属からなる緩衝板を挟む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セラミック基板と銅ベースの間に緩衝板を挟むことでセラミック基板の割れは回避できるが、ＦｅＮｉＣｏなどの枠体と銅ベースには線膨張率差があるとともに、ＦｅＮｉＣｏの枠体は剛性が高いために、銅ベースには引っ張り応力が残留している。この結果、反り量の温度依存性は複雑な挙動を示す。とくに緩衝板の接合温度とセラミック基板の接合温度が同じ場合、セラミック基板の接合時に緩衝板と銅ベースの接合材が再溶融し、緩衝板と銅ベースとが一度剥離すると、割れが生じやすくなる。セラミック基板の接合時に緩衝板と銅ベースの接合材が再溶融しないためには、緩衝板と銅ベースの接合に、セラミック基板と緩衝板の接合材よりも融点が高い接合材を用いればよい。しかしながら、緩衝板と銅ベースの接合温度を高くすると銅ベースの反りが大きくなり、パッケージと外部の筐体との間に隙間を生じ放熱性が損なわれる。本発明は、セラミック基板の割れが抑制可能であり、かつ反り量が小さい高周波半導体用パッケージ、および放熱性が高められた高周波半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の高周波半導体用パッケージは、銅ベースと、枠体と、端子部と、ロウ材と、緩衝板と、金属粒子層と、を有する。前記枠体は、上面と下面とを有しかつ金属からなる。前記枠体は、前記下面の側から開口され前記上面までは到達しない開口部を有する。前記端子部は、セラミック部材と導電部とを含む。前記ロウ材は、前記開口部の内壁と前記端子部との間、前記端子部の下面と前記銅ベースの上面との間、および枠体の前記下面と前記銅ベースの前記上面の外周部との間、を接合する。前記緩衝板は、前記銅ベースの線膨張率よりも小さい線膨張率を有しかつ金属からなる。前記金属粒子層は、前記銅ベースの前記上面のうち前記外周部の内側領域と前記緩衝板とを接合する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態にかかる高周波半導体用パッケージの製造プロセスを説明する模式斜視図、図１（ｂ）は枠体の模式側面図、図１（ｃ）は端子部の模式斜視図、図１（ｄ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図２】図２（ａ）は銅ベースの上面に金属ナノ粒子ペーストを塗布したのちの模式斜視図、図２（ｂ）は第１の実施形態にかかる高周波半導体用パッケージの模式斜視図、である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、実施形態にかかる高周波半導体装置の組み立てプロセスを説明する模式図であり、図３（ａ）は緩衝板の上に入出力回路を接合した模式斜視図、図３（ｂ）は高周波半導体増幅素子と入出力回路との間、および入出力端子と入出力回路とをワイヤボンディングした模式斜視図、図３（ｃ）は蓋部と枠体と接合するプロセスを説明する模式斜視図、である。
【図４】Ｃ−Ｃ線に沿った部分模式断面図である。
【図５】パッケージの変形例の模式断面図である。
【図６】図６（ａ）は第１の実施形態の高周波半導体用パッケージの模式斜視図、図６（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った反り量を説明する模式断面図、である。
【図７】図７（ａ）は入出力回路および高周波半導体増幅素子をＡｕＳｎ半田材で接合中の模式斜視図、図７（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った反り量を説明する模式断面図、である。
【図８】図８（ａ）は入出力回路および高周波半導体増幅素子をＡｕＳｎ半田材で接合したのちの模式斜視図、図８（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った反り量を説明する模式断面図、である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる高周波半導体用パッケージの製造プロセスを説明する模式斜視図、図１（ｂ）は枠体の模式側面図、図１（ｃ）は端子部の模式斜視図、図１（ｄ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
図１（ａ）〜（ｄ）に表すように、高周波半導体用パッケージは、枠体２０と、銅ベース３０と、端子部４０と、ロウ材３４と、を少なくとも有する。
【００１０】
図１（ｂ）に表すように、枠体２０は、下面２０ａと上面２０ｂとを有しかつ金属からなる。枠体２０は、開口部２０ｃを有する。開口部２０ｃは、下面２０ａの側から開口されるが上面２０ｂまでは到達しない。
【００１１】
図１（ｃ）に表すように、端子部４０は、セラミック部材４２と、セラミック部材４２に設けられた導電部４４と、を含む。導電部４４には、パッケージの外側に向かって突出するリード４５が接合可能である。
【００１２】
図１（ｄ）に表すようにロウ材３４は、開口部２０ｃの内壁２０ｄと端子部４０ａ、４０ｂとの間、端子部４０ａ、４０ｂの下面４０ｃと銅ベース３０の上面との間、および枠体２０の下面２０ａと銅ベース３０の上面の外周部ＯＰとの間、を接合する。
【００１３】
ロウ材３４としては、銀ロウなどを用いることができる。たとえば、Ａｇ（５０％）、Ｃｕ（１５．５％）、Ｚｎ（１６．５％、Ｃｄ（１８％）の成分とすると、ロウ付け温度を６３５〜７６０℃などとすることができる。また、Ａｇ（７２％）、Ｃｕ（２８％）などの成分とすると、ロウ付け温度は７８０〜９００℃などの共晶合金とすることができる。
【００１４】
銅ベース３０の中央部には、凸部３０ａが設けられてもよい。図１（ａ）に表すように、凸部３０ａは、銅ベース３０の上面の内側領域の中央部に、第１の直線３２に沿って延在して設けられる。
【００１５】
図２（ａ）は銅ベースの上面に金属ナノ粒子ペーストを塗布したのちの模式斜視図、図２（ｂ）は第１の実施形態にかかる高周波半導体用パッケージの模式斜視図、である。
端子部４０は、入力端子部４０ａと、第１の直線３２に関して入力端子部４０ａとは反対の位置に配置された出力端子部４０ｂと、を含むことができる。
【００１６】
図２（ａ）に表すように、液状の金属ナノ粒子ペースト５０は、銅ベース３０の内部領域のうち、入力端子部４０ａと凸部３０ａとの間、および凸部３０ａと出力端子部４０ｂとの間に、ディスペンサで走査するか、インクジェットを用いるなどにより塗布される。
【００１７】
金属ナノ粒子ペースト５０は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）などの金属ナノ粒子と、エステルアルコールなどの有機溶剤とを所望の比率で混合して調整される。金属ナノ粒子の粒径は、数ｎｍ〜１μｍなどとされる。金属ナノ粒子の割合は、たとえば、８５〜９３重量％などとされる。また、有機溶媒の割合は、５〜１５重量％などとされる。
【００１８】
塗布された液状の金属ナノ粒子ペースト５０は、たとえば１２０℃で加熱されると、有機溶媒が揮発して厚さが減少するが、金属ナノ粒子間の反応は生じない。
【００１９】
図２（ｂ）に表すように、緩衝板６０（第１緩衝板６０ａ、および第２緩衝板６０ｂを含む）を金属ナノ粒子ペースト５０の上に載置し、たとえば、１８０〜２５０℃で加熱（必要に応じてさらに加圧）すると、金属ナノ粒子間で反応が進み互いに焼結され、一回り大きな粒径がつながった状態の金属粒子層となる。このようにして生じた金属粒子層は、その金属の融点近傍まで溶融しない。このため、半導体の接合時や蓋部の接合時にＡｕＳｎなどの高い温度に晒しても、金属粒子層が再溶融することがなく、緩衝板と同ベース間の接合を保つことができる。このあと、洗浄を行い有機溶媒の残渣を除去する。このため、封止されたパッケージ内部の高周波半導体増幅素子の表面などが有機物により汚染することが抑制され、信頼性を高めることができる。また、高周波半導体増幅素子のマウントやワイヤボンディングなどの組み立てプロセスの作業性を高めることができる。
【００２０】
緩衝板６０の線膨張率は、Ａｌ２Ｏ３などのセラミック板の線膨張率に近い。このため、線膨張率の大きい銅ベース３０と線膨張率が小さいセラミック板とを直接接合すると、降温過程で生じる応力により脆性破壊を生じセラミック板が割れる。第１の実施形態では、緩衝板６０は、モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）などとすることができる。
【００２１】
緩衝板６０の厚さは、０．１５〜０．３ｍｍなどとすることができる。薄すぎると、熱膨張に対する緩衝効果が不十分となり銅ベース３０の反り量を十分には抑制できない。第１の実施形態にかかる高周波半導体装置では、緩衝板６０により降温時のパッケージの反り量が抑制される。
【００２２】
図３（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態にかかる高周波半導体装置の組み立てプロセスを説明する模式斜視図である。すなわち、図３（ａ）は緩衝板の上に入出力回路を接合したのちの模式斜視図、図３（ｂ）は高周波半導体増幅素子と入出力回路との間、および入出力端子と入出力回路とをワイヤボンディングしたのちの模式斜視図、図３（ｃ）は蓋部と枠体と接合するプロセスを説明する模式斜視図、である。
また、図４は、Ｃ−Ｃ線に沿った部分模式断面図である。
【００２３】
第１の実施形態にかかる高周波半導体装置は、高周波半導体用パッケージ５と、高周波半導体増幅素子８０と、高周波半導体増幅素子８０と銅ベース３０の凸部３０ａの上面３０ｄとを接合する第１ＡｕＳｎ半田材５３と、枠体２０の上面２０ｂと接合される蓋部９０と、を有する。また、高周波半導体装置は、第１緩衝板６０ａに接合された入力回路７０ａと、第２緩衝板６０ｂに接合された出力回路７０ｂと、をさらに有することができる。
【００２４】
高周波半導体増幅素子８０は、ＨＥＭＴ（High  Electron  Mobility  Transistor)やＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor  Field Effect  Transistor)などとすることができる。
【００２５】
図４に表すように、高周波半導体増幅素子８０は、第１ＡｕＳｎ半田材５３を用いて銅ベース３０の凸部３０ａの上面３０ｄに接合される。たとえば、ＡｕＳｎ（Ｓｎ：２０重量％）の共晶点である約２８０℃またはそれよりも少し高い温度で接合ができる。この場合、入力回路７０ａおよび出力回路７０ｂと、第１および第２の緩衝板６０ａ、６０ｂと、は第２ＡｕＳｎ半田材５２で接合される。第１ＡｕＳｎ半田材５３と第２ＡｕＳｎ半田材５２とを同一の組成とすると、同一接合プロセスとすることができるのでより好ましい。
【００２６】
図４に表すように、入力回路７０ａ、出力回路７０ｂは、Ａｌ２Ｏ３などのセラミック板７２ａ（第１セラミック板）、７２ｂ（第２セラミック板）と、セラミック板７２ａ、７２ｂの表面に設けられ厚膜などを含む導電部７１ａ（第１導電部）、７１ｂ（第２導電部）と、を含むことができる。
【００２７】
入力回路７０ａは、図３（ａ）に表すようにマイクロストリップ分配器７３などを含むことができる。出力回路７０ｂは、図３（ａ）に表すように、マイクロストリップ合成器７５などを含むことができる。セラミック板７２ａとセラミック板７２ｂとは異なる材料であってもよい。
【００２８】
入力端子部４０ａと入力回路７０ａとの間は、ボンディングワイヤで接続される。入力回路７０ａと高周波半導体増幅素子８０との間はボンディングワイヤ８４で接続される。高周波半導体増幅素子８０と出力回路７０ｂとの間、はボンディングワイヤ８５で接続される。また、出力回路７０ｂと出力端子部４０ｂとの間はボンディングワイヤで接続される。
【００２９】
さらに、枠体２０の上面２０ｂと蓋部９０とをＡｕＳｎなどの接合材で接合する。この結果、パッケージ内部において気密性が良好に保たれる。
【００３０】
たとえば、銅ベース３０の下面３０ｅと凸部３０ａの上面３０ｄとの間の厚さＴ１は、０．８〜１．５ｍｍなどとする。入力回路７０ａを構成するセラミック板７２ａおよび出力回路７０ｂを構成するセラミック板７２ｂの厚さＴ３は、０．２５ｍｍなどとする。高周波半導体増幅素子８０の厚さＴ４は、５０μｍなどとする。
【００３１】
図５は、パッケージの変形例の模式断面図である。
銅ベース３０の凸部３０ａは、高周波半導体増幅素子８０が配置される第１領域３０ｂと、第１領域３０ｂの両側に設けられ高さが低い第２領域３０ｃと、を有する。第１領域３０ｂには高周波半導体増幅素子８０が配置され、第２領域３０ｃには強誘電体基板７６ａ、７６ｂが配置される。強誘電体基板７６ａ、７６ｂの比誘電率は、たとえば、４０〜１４０などとされる。
【００３２】
強誘電体基板７６ａ、７６ｂの上面に導電体層（図示せず）を設けるとキャパシタとなる。たとえば、強誘電体基板７６ａ、７６ｂの厚さＴ５を１００μｍなどとすることにより、マイクロ波において、インピーダンス整合が容易になる。１００μｍと薄い強誘電体基板７６ａ、７６ｂはパッケージの反り量が大きいと割れやすくなる。本変形例のパッケージを用いると、パッケージの反り量が低減されるので、強誘電体基板７６ａ、７６ｂの割れが抑制される。
【００３３】
次に、高周波半導体増幅素子の組み立てプロセスにおいて生じるパッケージの反りについて説明する。
図６（ａ）は高周波半導体用パッケージの模式斜視図、図６（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った反り量を説明する模式断面図、である。
【００３４】
無酸素銅（Ｃｕが９９．９６重量％、ＪＩＳ  Ｎｏ．１０２０）の線膨張率（３００Ｋ）は約１７．７×１０−６／Ｋ、熱伝導率（３００Ｋ）は約３９１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。Ｃｕは、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｉなどと混合され合金となる。たとえば、Ｃｕを９５重量％、Ｚｎを５重量％とした合金（ＪＩＳ  Ｎｏ．２１００）において、線膨張率（３００Ｋ）は約１８．１×１０−６／Ｋであり、熱伝導率（３００Ｋ）は約２３４Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。すなわち、Ｃｕの重量％が低下するに従って、概ね熱伝導度が低下する。本実施形態において、熱伝導率を３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とし、高周波半導体増幅素子８０から熱放散を高めることが好ましい。本願明細書において、銅ベース３０のＣｕ重量％は、９９．６以上であるものとする。また、本願明細書において、線膨張率は、熱膨張率（または熱膨張係数）のうち物体の長さが熱膨張する割合を表すものとする。
【００３５】
枠体２０はＦｅＮｉＣｏからなるものとする（線膨張率：約７×１０−６／Ｋ）。モリブデン（Ｍｏ）の線膨張率（２０〜１００℃）は３．７〜５．３×１０−６／Ｋである。９６％Ａｌ２Ｏ３の線膨張率は、約６．４×１０−６／Ｋであり、ＦｅＮｉＣｏの線膨張率に近い。
【００３６】
以下において、緩衝板６０をモリブデンとするがタングステンであってもよい。銅ベース３０とモリブデン板６０とが、ＡｕＳｎ（２０重量％のＳｎの融点：約２８０℃）、ＡｕＳｉ（３．１５重量％のＳｉの融点は約３６３℃）、で接合されるものとする。なお、ＡｕＳｉに代えて、ＡｕＧｅ（１２重量％のＧｅの融点は約３５６℃）でもよい。銅ベース３０の平面サイズは、１０ｍｍ×１０ｍｍなどとする。
【００３７】
銅ベース３０とモリブデン板６０とは、界面がＡｇ粒子層５０ａ、ＡｕＳｎ半田材、ＡｕＳｉ半田材で、それぞれ接合された構造が比較されるものとする。
【００３８】
加圧・加熱（２５０℃）された銀粒子層（図示せず）により接合が終了したのち、２５０℃から室温（約２７℃）までの温度降下過程で、線膨張率が大きい銅ベース３０は線膨張率が小さいモリブデン板６０よりも収縮量が大きい。このため、接合されたパッケージは、曲率中心Ｏ１の円弧の一部となるように上方に凸となるように反る（反り量Ｓ１１）。反り量Ｓ１１は、たとえば、３０μｍである。
【００３９】
銅ベース３０とモリブデン板６０とがＡｕＳｎ（接合温度：約３００℃）で接合されたパッケージは、曲率中心Ｏ２の円弧の一部となるように上方に凸となるように反る（反り量Ｓ１２）。反り量Ｓ１２は、たとえば、５０μｍである。
【００４０】
銅ベースと３０とモリブデン板６０とがＡｕＳｉ（接合温度：約３８０℃）で接合されたパッケージは、曲率中心Ｏ３の円弧の一部となるように上方に凸となるように反る（反り量Ｓ１３）。反り量Ｓ１３は、たとえば、８０μｍとなる。反り量が５０μｍ以上になると、サーマルシートなどを挟んでも高周波半導体装置と筐体との間に生じた隙間を埋めきれず熱抵抗が高くなる。
【００４１】
図７（ａ）は入出力回路および高周波半導体増幅素子をＡｕＳｎ半田材で接合する過程での模式斜視図、図７（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った反り量を説明する模式断面図、である。
接合温度が３００℃でＡｕＳｎ半田材が溶融している期間、モリブデン板と銅ベース間の接合層も３００℃に晒される。
【００４２】
銀ナノ粒子を加圧、加熱してモリブデン板が接合されたパッケージの場合は、一旦接合された銀粒子層は、銀粒子の融点近傍までは溶融しない（銀の融点：約９６２℃）ので、銅ベース３０とモリブデン板６０とは分離しない。このため、室温では上に凸状態から、接合温度２５０℃付近で平坦となったのち、３００℃付近では銅ベース３０は曲率中心Ｏ１の円弧の一部となるように下に凸となるように反った状態となる（反り量Ｓ２１）。
【００４３】
ＡｕＳｎ半田材でモリブデン板が接合されたパッケージの場合は、ＡｕＳｎの再溶融により、銅ベース３０とモリブデン板６０とが分離する。分離するので反り量Ｓ２２は約ゼロとなるが、銅ベース３０とモリブデン板６０とが一度分離したため、降温時にセラミック基板の割れが生じやすくなる。
【００４４】
ＡｕＳｉ半田材を用いてモリブデン板が接合温度３８０℃で接合されたパッケージは、３００℃ではＡｕＳｉが再溶融しないので分離しない。室温から３００℃までの温度上昇に対応して銅ベース３０側が伸びようとする。しかし、線膨張率の小さいモリブデン板６０により銅ベース３０の伸びが抑制され、平坦に近づくが接合温度の３８０℃よりもまだ低いので、わずかにパッケージが上に向かって凸となるように反った状態を保つ（反り量Ｓ２３）。その円弧は、たとえば、曲率中心Ｏ３の円の一部のようになる。
【００４５】
図８（ａ）は入出力回路および高周波半導体増幅素子をＡｕＳｎ半田材で接合したのちの模式斜視図、図８（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った反り量を説明する模式断面図、である。
銀ナノ粒子を加圧、加熱してモリブデン板が接合されたパッケージは、ＡｕＳｎ半田材の融点である３００℃から室温に降温する過程で、図７（ｂ）に表すような下に凸である状態から平坦な状態を経て図８（ｂ）表すように上に凸である状態に戻る。
【００４６】
室温に降温したのち反り量Ｓ３１は、昇温前の室温での反り量Ｓ１１の近傍に戻る。なお、モリブデンなどの金属は、脆性破壊を生じる応力レベルは、弾性限界の応力レベルよりも十分に高い。このため、熱膨張や熱収縮により応力が加わって反りを生じても、破壊は生じにくい。  
【００４７】
他方、ＡｕＳｎ半田材でモリブデン板が接合されたパッケージの場合も、降温過程において、再溶融していたＡｕＳｎ（図７（ｂ））が再凝固する。この場合、降温後のパッケージの反り量Ｓ３２は、図６（ｂ）に表す反り量Ｓ１２にほぼ戻る。また、ＡｕＳｉ半田材を用いて３８０℃で接合されたパッケージの反り量Ｓ３３は、３００℃から室温までの降温過程において、線膨張率の差により反りが増え、図６（ｂ）の状態の反り量Ｓ１３に近づく。
【００４８】
銅ベース３０とモリブデン板６０とをＡｕＳｎ半田材で接合すると銅ベース３０とセラミック板とを直接に接合する場合よりもパッケージの反り量を低減できる。しかしながら入出力回路および高周波半導体増幅素子をＡｕＳｎ半田材で接合する過程で、銅ベース３０とモリブデン板６０とが分離する。銅ベース３０とモリブデン板６０とが一度分離したため、降温時にセラミック基板の割れが生じやすくなる。銅ベース３０とモリブデン板６０とをＡｕＳｉ半田材などで接合すると、銅ベース３０とセラミック板とを直接に接合する場合よりもパッケージの反り量を低減でき、入出力回路および高周波半導体増幅素子８０をＡｕＳｎ半田材で接合する過程で、銅ベース３０とモリブデン板６０とが分離することもない。しかしながら反り量を５０μｍよりも小さくすることは困難であり、サーマルシートなどを挟んでも高周波半導体装置と筐体との間に生じた隙間を埋めきれず、熱抵抗が高くなる。
【００４９】
これに対して、第１の実施形態の高周波半導体用パッケージでは、銅ベースと線膨張率が低い金属からなる緩衝板とを金属ナノ粒子ペーストを用いて、２５０℃などと低い温度で接合できる。このため、高周波半導体装置の反り量を低減し、セラミック基板、強誘電体基板、高周波半導体増幅素子の割れを抑制できる。また、反りがサーマルシートなどで吸収できる程度に小さいので、高周波半導体装置と、取り付ける筐体と、の間の熱抵抗を低減できる。
【００５０】
本実施形態によれば、回路基板の割れが抑制可能な高周波半導体用パッケージ、および放熱性が高められた高周波半導体装置が提供される。本実施形態にかかる高周波半導体装置は、レーダ装置やマイクロ波通信機器に広く使用される。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
５  高周波半導体用パッケージ、２０  枠体、２０ａ  下面、２０ｂ  上面、２０ｃ  開口部、２０ｄ  側壁、３０  銅ベース、３０ａ  凸部、３２  第１の直線、３４  ロウ材、４０、４０ａ、４０ｂ  端子部、５０  金属ナノ粒子ペースト、５０ａ  金属粒子層、５２  第２ＡｕＳｎ半田材、５３  第１ＡｕＳｎ半田材、６０、６０ａ、６０ｂ  緩衝板、７０ａ  入力回路、７０ｂ  出力回路、７２ａ  第１セラミック板、７２ｂ  第２セラミック板、９０  蓋部、ＯＰ  外周部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月3日(2016.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
しかしながら、高周波整合回路を含む入出力回路を搭載したセラミック基板を銅ベースに直接接合すると、線熱膨張率の違いによりパッケージに反りを生じる。パッケージや基板が大きくなり、かつ反り量が大きいとセラミック基板に割れを生じることがある。割れを回避するためにセラミック基板と銅ベースの間に、銅ベースの線熱膨張率よりも小さい線熱膨張率を有しかつ金属からなる緩衝板を挟む。