(57)【要約】【課題】絶縁基板内部の配線の周囲に発生するクラックを無くし、Ｈｅリークを防止できる素子収納用パッケージを提供する。【解決手段】絶縁層を複数積層してなり、素子が収納される凹部を具備する絶縁基板と、該絶縁基板の内部から前記凹部内に導出された銅配線と、該素子を気密に封止するために前記凹部上に設けられた蓋体と、を具備してなる素子収納用パッケージであって、前記凹部内に導出される前記銅配線の厚みを７〜１５μｍ、幅を５０〜２００μｍとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック絶縁層を複数積層してなり、素子が収納される凹部を具備するセラミック絶縁基板と、該セラミック絶縁基板の内部から前記凹部内に導出されたメタライズ配線層と、前記素子を気密に封止するために前記凹部上に設けられた蓋体と、を具備してなる素子収納用パッケージであって、
前記凹部内に導出される前記メタライズ配線層の厚みが７〜１５μｍ、幅が５０〜２００μｍであることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記セラミック絶縁層の気孔率が１％以下であることを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項３】
セラミック絶縁層が結晶相を９０体積％以上含有することを特徴とする請求項１または２に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記メタライズ配線層のピッチが０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか記載の素子収納用パッケージ。
【請求項５】
２５℃、４．１ＭＰａのＨｅガス中に２時間晒した時、前記絶縁基板内へのＨｅ吸着量が５×１０−８ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか記載の素子収納用パッケージ。
【請求項６】
メタライズ配線層が、銅あるいは銀を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか記載の素子収納用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子収納用パッケージに関し、特に、気密性を向上できる素子収納用パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、携帯電話に代表される通信分野における８００ＭＨｚ帯以上の高周波領域で用いられる半導体素子等の素子を収納するための素子収納用パッケージとして、従来より用いられてきたアルミナ質の絶縁基板から、銅、金、銀など低抵抗金属をメタライズ配線層として用いることができ、しかも、絶縁材料の比誘電率や誘電損失を材料組成によって任意に制御できる低温焼成磁器からなる絶縁基板が多用されている。
【０００３】
このような低温焼成磁器からなる絶縁基板を用いた素子収納用パッケージとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載された素子収納用パッケージは、このパッケージの中央部に形成された凹部に半導体素子などの素子を設置し、この上に蓋体を接合することにより、凹部に設置された素子を気密に封止することができる。
【０００４】
因みに、このような素子収納用パッケージの内部に形成されているメタライズ配線層は、近年、素子収納用パッケージの小型高密度化のために狭ピッチ化が進められているが、一方では、伝送特性の向上が求められていることから配線自体の導電性を確保するために配線の幅を狭くした分だけ厚みを厚くして対応させている。
【０００５】
また、このような素子収納用パッケージにおいて、その気密信頼性の評価方法としては、一般的にはＭＩＬ−ＳＴＡＮＤＡＲＤ：８８３の方法１０１４が用いられている。この方法は、蓋体によって気密封止した素子収納用パッケージを気密チャンバーに入れ、Ｈｅガスで所定条件にて加圧した後、パッケージを取り出し、次にリーク検出器を用いてパッケージ内に圧入されたＨｅガスを真空中で引き出して、引き出されたＨｅガスの濃度を測定することにより、気密性が評価され、その検出されるＨｅガス濃度が低いほど気密性が高いとして評価されるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８６３５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した低温焼成磁器からなる絶縁基板を用いた素子収納用パッケージにおいて、絶縁基板の内部から凹部にメタライズ配線層を導出する場合、メタライズ配線層の焼成収縮率がセラミック絶縁層の焼成収縮率と相違するために、メタライズ配線層の周囲のセラミック絶縁層にクラックが発生するという問題があった。
【０００８】
特に、上記のような素子収納用パッケージは、形状が一般に平板状であり、焼成時には面積の広い面がセッター等に当接されているために平面方向へは摩擦が大きく焼成時の収縮が拘束されやすいが、一方、厚み方向へは、平面方向のような摩擦による拘束力がはたらかないことからメタライズ配線層の収縮率が大きくなる。このためクラックは焼成時にメタライズ配線層の上下の位置に発生しやすくなり、メタライズ配線層付近に発生したクラックにより凹部からのＨｅリークが起こり気密性を保証できないという問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、絶縁基板の凹部の周囲におけるクラックの発生を防止し、Ｈｅリークを防止できる素子収納用パッケージを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の素子収納用パッケージは、セラミック絶縁層を複数積層してなり、素子が収納される凹部を具備するセラミック絶縁基板と、該セラミック絶縁基板の内部から前記凹部内に導出されたメタライズ配線層と、前記素子を気密に封止するために前記凹部上に設けられた蓋体と、を具備してなる素子収納用パッケージであって、前記凹部内に導出される前記メタライズ配線層の厚みが７〜１５μｍ、幅が５０〜２００μｍであることを特徴とする。
【００１１】
素子収納用パッケージの凹部内に導出されるメタライズ配線層の幅と厚みを、上記のような寸法の範囲とすることにより、一般に形状が平板状である素子収納用パッケージを、焼成時に平面方向へは摩擦が大きく焼成の収縮が拘束されやすく、一方、厚み方向へは平面方向のような摩擦による拘束力がはたらかないように面積の大きい面に当接して設置したとしても、メタライズ配線層とセラミック絶縁層との収縮率の相違によるクラックの発生を無くし凹部からのＨｅリークを防止できる。また、セラミック絶縁層の開気孔率が１％以下であることが望ましい。セラミック絶縁層の開気孔率が１％以下であれば、Ｈｅリーク試験時に、このセラミック絶縁層自体にトラップされるＨｅ量を低減でき気密封止性をさらに高めることができる。
【００１２】
上記素子収納用パッケージでは、セラミック絶縁層が結晶相を９０体積％以上含有することが望ましい。セラミック絶縁層中の結晶相の割合を上記したようなレベルまで高めることにより、磁器内部の密度を高めることができ、このため絶縁層中にトラップされるＨｅ量をも低減できる。
【００１３】
また、上記素子収納用パッケージでは、前記メタライズ配線層のピッチが０．８ｍｍ以下であることが望ましい。本発明のメタライズ配線層の幅に対してピッチを大きくとることにより、メタライズ配線層による応力集中を低減でき、クラック防止を高めることができる。
【００１４】
上記のような素子収納用パッケージは、２５℃、４．１ＭＰａのＨｅガス中に２時間晒した時、前記絶縁基板内へのＨｅ吸着量が５×１０−８ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下であることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の素子収納用パッケージの一例についての概略断面図を図１に示す。
【００１６】
本発明の素子収納用パッケージは、セラミック絶縁層１を複数積層してなる絶縁基板３の表面に素子５を収容するための凹部７が形成され、この絶縁基板３の凹部７内の表面、および、セラミック絶縁層１間には、素子５とワイヤ９などによって電気的に接続されるメタライズ配線層１１が凹部７に導出するように被着形成されている。
【００１７】
また、絶縁基板３の裏面側には、この絶縁基板３の内部に形成されたメタライズ配線層１１やスルーホール導体１３を経由して電気的に接続された複数の接続パッド１５が形成されている。この接続パッド１５を介して、外部回路基板と接続される。
【００１８】
さらに、絶縁基板３の表面に形成された凹部７の周囲にはリング状のメタライズ層１７が形成され、この凹部７の上面側に、メタライズ層１７を介して蓋体１９が接合される。
【００１９】
ここで、本発明の素子収納用パッケージを構成するメタライズ配線層１１は、絶縁基板３の内部においてクラックが発生せずかつ高い伝送特性を有するという点で厚みが７〜１５μｍ、幅が５０〜２００μｍであることが重要である。さらに、その厚みは８〜１２μｍ、幅は７５〜１５０μｍであることより望ましい。
【００２０】
即ち、このような寸法関係によって形成されるメタライズ配線層１１のピッチは、パッケージの配線密度を高めるという点で０．８ｍｍ以下であることが望ましいが、隣接するメタライズ配線層１１間の絶縁性を確保でき、かつ、クロストークを抑制でき、さらに、このメタライズ配線層１１と絶縁基板３との間の熱膨張係数の違いを緩和し応力を抑制するという点で、０．５〜０．７ｍｍであることがより望ましい。
【００２１】
一方、メタライズ配線層１１の厚みが１５μｍよりも厚いか、または、幅が２００μｍよりも広いとメタライズ配線層１１と絶縁基板３との焼成収縮差のために、一方、メタライズ配線層１１の厚みが７μｍよりも薄いか、または、幅が５０μｍよりも狭い場合にはメタライズ配線層１１とセラミック絶縁層１との焼成収縮差は低減できるものの電気抵抗が増加する。この場合、メタライズ配線層１１のシート抵抗もしくは全長抵抗が増加する。
【００２２】
そして、このメタライズ配線層１１は、８００ＭＨｚ以上、望ましくは１ＧＨｚ以上、特に２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合、このメタライズ配線層１１は伝送損失を低減するためにストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路および導波管線路のうちの１種にて構成されることが望ましい。
【００２３】
さらに、半導体素子３が実装される絶縁基板３の表面や裏面にパッチアンテナ、平面アンテナ、スロットアンテナ等のアンテナ素子、フィルタ、コンデンサ、共振器等の他の電子部品を実装することもできる。
【００２４】
ここで用いられるメタライズ配線層１１としては、銅、銀、金などの低抵抗金属のうち少なくとも１種の金属を用いることが望ましいが、低抵抗で安価という点で、銅または銀であることがより望ましい。
【００２５】
一方、本発明の絶縁基板３を構成するセラミック絶縁層１は、Ｈｅリーク試験時にセラミック絶縁層１自体にトラップされるＨｅ量を低減でき気密封止性を高めることができるという理由から、セラミック絶縁層１の開気孔率は１％以下であることが望ましく、更に０．５％以下がより望ましい。なお、本発明における上記開気孔率とは、絶縁基板３表面の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）から求められる気孔２０個についての面積比率に基づくものである。
【００２６】
また、本発明のセラミック絶縁層１は、これもＨｅリーク試験時にセラミック絶縁層１自体にトラップされるＨｅ量を低減するという理由から、結晶相が９０体積％以上、特に、９５体積％以上、さらには、９８体積％以上であることが望ましい。
【００２７】
次に、本発明の素子収納用パッケージを構成するセラミック絶縁層１について説明すると、このセラミック絶縁層１は低温焼成磁器からなり、ガラス成分とセラミックフィラー成分との混合物を焼成した磁器から形成される。
【００２８】
ガラス成分は、磁器を緻密化し開気孔率を低くするという点で、ガラス転移点は７４０〜９００℃であることが望ましく、磁器中におけるガラス成分の割合は５０〜９０質量％、特に６５〜８０質量％、対するセラミックフィラー成分は１０〜５０質量％、特に、２０〜３５質量％の割合で含まれることが望ましい。
【００２９】
さらに、ガラス成分は、上述のように結晶性が高いことが望ましく、また、このガラス成分中には、Ｓｉ、アルカリ土類金属以外に、用いるガラス成分やセラミックフィラー成分によって、Ａｌ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、アルカリ金属などの種々の金属元素が酸化物として含まれる場合もあるが、Ｓｉ量、アルカリ土類金属量が上記の範囲を逸脱しなければ、前記他の金属が含まれていても問題はない。ここで、ガラス成分中に含まれるＳｉＯ２含有量は２０〜７０質量％、さらに２６〜６６質量％、特に４４〜５０質量％であることがより望ましい。
【００３０】
さらに、上記の低温焼成磁器の高周波帯での誘電損失を低減するためには、ガラス成分中のＰｂＯ、Ｐ２Ｏ５およびＢ２Ｏ３の含有量は、酸化物換算による総量で４０質量％以下、特に２０質量％以下、さらにＰｂＯの含有量が１０質量％以下、特に５質量％以下、さらに１質量％以下であることが望ましい。
【００３１】
なお、上記低温焼成磁器中には、上記ガラス成分から、例えば、エンスタタイト（ＭｇＳｉＯ３）、スラウソナイト（ＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）、アノーサイト（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）、セルジアン（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ガーナイト（ＺｎＡｌ２Ｏ４）、クォーツ（ＳｉＯ２）、アケーメナイト（Ｓｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸マグネシウム（イルメナイト（ＭｇＴｉＯ３））、フォルステライト（ＭｇＳｉＯ４）、ストロンチウムシリケート（ＳｒＳｉＯ３）、カルシウムシリケート（ＣａＳｉＯ３）、バリウムシリケート（ＢａＳｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３）、リチウムアルミノシリケート、カリウムシリケート（Ｋ２ＳｉＯ３）、カリウムアルミノシリケート、ナトリウムシリケート（Ｎａ２ＳｉＯ３）、ナトリウムアルミノシリケートの群から選ばれる少なくとも１種の結晶相が析出することが望ましく、低誘電損失化、高強度化、誘電率および熱膨張係数の調整が可能となるとの作用効果を有する。
【００３２】
また、上述した結晶相のうち、ミリ波帯での誘電損失が低くメタライズ配線層１１を伝送する高周波信号の伝送損失を低減するために、ガーナイト、クオーツ、スラウソナイト、セルジアン、アケーメナイト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、ストロンチウムシリケート、カルシウムシリケート、バリウムシリケート、アルミナ、チタニア、ジルコニア、アケーメナイトの群から選ばれる少なくとも１種が析出することが望ましく、特に、ガーナイト、クオーツ、スラウソナイト、セルジアン、アケーメナイト、ストロンチウムシリケート、カルシウムシリケート、バリウムシリケート、アルミナ、チタニア、ジルコニア、アケーメナイトの群から選ばれる少なくとも１種が望ましい。
【００３３】
一方、セラミックフィラー成分としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｒＳｉＯ３、エンスタタイト、スラウソナイト、アノーサイト、セルジアン、コージェライト、スピネル、アケーメナイト、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、フォルステライト、ストロンチウムシリケート、カルシウムシリケート、バリウムシリケート、ＣａＺｒＯ３の群から選ばれる少なくとも１種が好適であり、低損失化するという点で、Ａｌ２Ｏ３、エンスタタイト、アノーサイト、セルジアン、コージェライト、スピネル、アケーメナイト、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、フォルステライト、ストロンチウムシリケート、カルシウムシリケート、バリウムシリケート、ＣａＺｒＯ３の群から選ばれる少なくとも１種が望ましく、特に、高強度化するという点で、特に、Ａｌ２Ｏ３が望ましい。このセラミックフィラー成分の平均粒径はガラス粉末との混合分散性並びに作製する絶縁基板の密度を高めるという点で、３μｍ以下、特に、２μｍ以下であることが望ましい。
【００３４】
蓋体１９は、絶縁材料、特に絶縁基板３と同じガラス成分やセラミックフィラーからなる磁器、またはコバー（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ、熱膨張係数５〜６×１０−６／℃）、４２アロイ（熱膨張係数９〜１０×１０−６／℃）、５０アロイ（熱膨張係数６．５〜７．５×１０−６／℃）、銅（熱膨張係数１９×１０−６／℃）等の金属等によって構成されることが望ましい。
【００３５】
この蓋体１９は半田など封止用の接着層２１によって封止されるが、絶縁基板３の熱膨張係数と蓋体１９の熱膨張係数との差は素子５が収納される凹部７の気密封止性を向上する点で１×１０−６／℃以下であることが望ましい。
【００３６】
次に、素子収納用パッケージの製法について説明すると、まず、少なくともＳｉＯ２を含有するガラス粉末、例えば、ＳｉＯ２およびアルカリ土類金属酸化物を含有するガラス粉末を６５〜８０質量％、また、上記したセラミックフィラー成分のうちいずれか１種、例えば、Ａｌ２Ｏ３を２０〜３５質量％の割合で添加混合してガラスセラミック原料粉末を調製する。また、ＳｉＯ２を含有するガラスとしては、特に８００〜１０００℃の温度で焼結可能なホウケイ酸系結晶化ガラスが好適に採用でき、ＳｉＯ２、アルカリ土類金属酸化物以外に、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物、さらにはＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＴｉＯ２などを含有してもよい。
【００３７】
ガラス粉末とセラミックフィラー粉末との配合比率は、素子収納用パッケージ作製時にメタライズ配線層１１を、例えば銅によって構成し、ガラス粉末の軟化点以上の温度で、かつメタライズ配線層１１と同時焼成するに適した温度、例えば、８００〜１０００℃の温度で相対密度９５％以上で、特に開気孔率１％以下に緻密化できるように決定される。
【００３８】
従って、原料であるガラス粉末の平均粒径は、焼結性を向上し、開気孔率を低下させ、ガラス相のＳｉ−Ｏネットワーク中へのアルカリ金属および／アルカリ土類金属の分散性を向上させるために、３μｍ以下、特に２μｍ以下であることが望ましい。
【００３９】
このようにして調製された混合粉末に、成形用の有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合してスラリーを作製する。有機バインダーとしては、低温での熱分解性に優れたメタクリル酸系の樹脂が好適である。また可塑剤にはフタル酸ジブチル、溶剤にはトルエンを使用することが好適である。
【００４０】
次に、得られたスラリーをドクターブレード法でグリーンシートに成形する。このグリーンシートに、適宜パンチング、マイクロドリル、レーザーなどによってビアホールとキャビティなどの加工を行い、ビアホールに銅粉末を含有する導体ペーストを充填した後、同様の導体ペーストを用いて配線パターンをスクリーン印刷法などによって印刷する。この場合、本発明に規定した厚みと幅を有するメタライズ配線層１１は用いるスクリーンの総厚みやパターン寸法および導体ペーストの粘度特性などの条件を適宜調整することにより行われる。
【００４１】
また、絶縁基板３の表層となるグリーンシートには、蓋体１９を接合するための封止用のリング状のメタライズ用パターンが導体ペーストを用いて印刷塗布され、一方、絶縁基板３の裏面側となるグリーンシートに接続パッド用パターンが形成される。
【００４２】
パターン形成に用いられる導体ペースト中には、前記低融点金属粉末に加え、焼成時の反りや導体の接合強度を改善するために軟化点を調整したガラス、さらには有機バインダー、溶媒等の有機成分が添加混合される。銅を導体材料とする場合は非酸化性の雰囲気下での脱バインダーが必要となるため、導体ペーストのバインダーにはグリーンシートと同様に熱分解性に優れたメタクリル酸系の樹脂を使用することが望ましい。金属粉末の平均粒径は導体ペーストの分散性および印刷されたパターン形状の精度を高めるという点で、３μｍ以下、特に、２μｍ以下であることがより望ましい。
【００４３】
上記のようにして作製されたグリーンシートを複数層積層一体化した後、脱脂、焼成を行わう。その工程としては、少なくともガラスの軟化温度より１０℃低い温度、例えば、７００〜８００℃にて脱バインダーを行った後、この脱バインダー温度以上、すなわちガラスの軟化温度より１０℃以上、特に２０℃以上、さらに３０℃以上低い温度以上の昇温速度を１０℃／分以下、特に６℃／分、さらに４℃／分の速度にて８００℃以上、特に８００〜１０５０℃、さらに８５０〜１０００℃の温度で焼成する。なお、焼成は、導体ペーストの銅粉末を用いる場合には還元雰囲気で行い、銀を用いる場合には大気中で行われる。
【００４４】
ここで、上記ガラス粉末の軟化温度より１０℃以上低い温度領域における昇温速度が１０℃／分より速いと、絶縁基板３を構成する低温焼成磁器中にボイドが発生し絶縁基板３の開気孔率が１％を越える結果、絶縁基板３内へのＨｅトラップ量が５×１０−８ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃを越えてしまい、素子収納用パッケージの封止性を正確に評価することができないためである。その後、焼成された基板に設けられている配線１１には、ＮｉやＣｕ等の下地メッキおよびＡｕメッキが施される。
【００４５】
そして、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ等の半導体素子やフィルタ素子等の素子５を絶縁基板３の表面に設けられた凹部７にフリップチップ実装やワイヤーボンディング実装した後、該素子５を覆うように基板表面に蓋体９を接合する。蓋体９の接合は、Ａｕ−ＧｅやＡｕ−Ｓｎ等のＡｕ系ろう材や、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田、またはＰｂ系のガラスを用いて、絶縁基板３表面に予め形成したリング状メタライズ層９に接合することにより、素子５を気密に封止することができる。
【００４６】
【実施例】
表１に示す組成を有するガラス粉末に対して、表２および表３に示すセラミックフィラーとを配合したガラスセラミック原料粉末１００質量部に対して、有機バインダーとしてメタクリル酸イソブチル樹脂を固形分で１２質量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを６質量部添加し、トルエン及び酢酸エチルを溶媒としてボールミルにより４０時間混合しスラリーを調製し、得られたスラリーをドクターブレード法により厚み０．３ｍｍのグリーンシートに成形した。ここで用いたガラス粉末およびセラミックフィラ−の平均粒径は表２、３に示した。
【００４７】
【表１】
2004247599.tif 000003
【００４８】
導体ペーストとしては、銅粉末あるいは銀粉末を用いたものを調製した。導体ペーストの調合比率は、前記金属粉末粉末１００質量部に対して、軟化点８００℃のホウケイ酸亜鉛ガラス２質量部、メタクリル酸イソブチル３質量部、フタル酸ジブチル５質量部、テルピオネール１０質量部とを混合して調製した。
【００４９】
次に、素子収納用パッケージを作製するに際し、導体ペースト中に含まれる金属種により焼成雰囲気が異なることから、まず、銅粉末を用いる場合について説明する。
【００５０】
次に、上記銅粉末を含む導体ペーストを用いて、上記のグリーンシート上にそれぞれメタライズ配線層パターンを形成した、また、絶縁基板の表面側のリング状のメタライズ層パターンおよび裏面側の接続パッドパターンも同時に形成した。尚、メタライズ配線層の厚みおよび幅は、導体ペーストの粘度特性および印刷用スクリーンの総厚とパターン幅の調整により、焼成後に表２、３のようになるように設定した。
【００５１】
そして、これらメタライズ配線層パターン、リング状のメタライズ層パターン、および裏面側の接続パッドパターンが形成されたシートを積層して５ＭＰａの圧力で加圧積層し積層成形体を形成した。
【００５２】
次に、銅のメタライズ配線層を具備する積層成形体を焼成する場合には、この積層成形体中の有機成分（バインダー、可塑剤等）を分解除去するために水蒸気を含んだ窒素雰囲気中で７５０℃、３時間の熱処理を行い成形体中の残留炭素量を２００ｐｐｍ以下に低減した後、表２、３に示す所定の温度で１時間の焼成を行い銅のメタライズ配線層を施した低温焼成磁器の絶縁基板により構成される素子収納用パッケージを得た。このようにして作製した素子収納用パッケージは外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍであった。
【００５３】
次に、銀粉末を含む導体ペーストを用いた場合には、焼成雰囲気は大気中として同様の温度条件にて焼成を行った。
【００５４】
次に、絶縁基板表面のメタライズ配線層およびリング状のメタライズ層および接続パッドの露出部表面にＮｉを無電解メッキを施し、さらに、その表面に０．２μｍのＡｕメッキを施した。次に、この素子収納用パッケージに対して、図１に示すように、メッキ層が施されたリング状メタライズ層に対して、Ａｕ−Ｓｎ合金からなるロウ材を用いて４２アロイからなる厚み０．５ｍｍの金属製の蓋体を接合し、絶縁基板の凹部を気密に封止した。
【００５５】
作製した素子収納用パッケージに対して、その表面の走査電子顕微鏡写真からルーゼックス解析法によって開気孔率を測定した。また、得られたパッケージの絶縁基板の部分のＸ線回折測定を行い、リートベルト法によって磁器中の結晶相の割合を算出した。次に、得られた素子収納用パッケージを４．１ＭＰａのＨｅガス中に２時間晒した後に、真空中に保持しＨｅリークディテクターを用いてパッケージから放出されたＨｅ量を測定した。また、上述したグリーンシートを５枚積層して、上記の同様の焼成条件にて絶縁基板を作製し、３０×３０×１ｍｍ３の形状に切り出して、温度４０〜４００℃における熱膨張係数を測定した。以上の結果を表２および表３に示した。シート抵抗は、他に用意したグリーンシートの表面に長さ１０ｍｍのメタライズパターンを形成したものについて評価した。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
【表３】
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【００５８】
【表４】
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【００５９】
【表５】
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【００６０】
表２〜５の結果から明らかなように、メタライズ配線層の厚みと幅を本発明の範囲とした試料Ｎｏ．２、５、８、９、１２、１３、１６、１９、２０、２２〜２６、３０、３３、３６、４０〜４５、４７、４８、５０、５１、５４、５５、５７〜６０では、いずれのセラミック絶縁層により形成されたパッケージにおいてもＨｅ吸着量が５×１０−８ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下となりパッケージのＨｅリークを改善できた。
【００６１】
特に、セラミック絶縁層の開気孔率が１％以下とした試料Ｎｏ．２、５、８、９、１２、１３、１６、１９、２０、２２〜２６、３０、３３、３６、４０〜４５、４７、４８、５０、５１、５４、５５、５７、５９、６０では、Ｈｅ吸着量を１×１０−８ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下に低減でき、同時に、ガラス相中の結晶相比率を９０体積％とした試料Ｎｏ．１６、１９、２０、２２〜２６、３３、３６、４０〜４５、４７、４８、５０、５１、５４、５５、５７、５９では、Ｈｅ吸着量を８×１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下にさらに低減できた。
【００６２】
一方、メタライズ配線層の厚みと幅を本発明の範囲外とした試料では、メタライズ配線層付近にクラックが発生し、Ｈｅリークが５×１０−８ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃよりも大きいか、もしくはシート抵抗が３ｍΩ以上と大きかった。メタライズ配線層の幅が本発明で規定した寸法よりも狭い場合にはメタライズ配線層の全長抵抗が大きくなった。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の素子収納用パッケージは、絶縁基板の表面に設けられた凹部に導出される銅配線層の厚みを７μｍ〜１５μｍ、また、幅を５０μｍ〜２００μｍとすることにより、絶縁基板の内部に形成した配線を狭ピッチ化しても、配線と絶縁層との間の熱膨張係数の違いによる応力を低減できる。このためリフロー等の熱処理により、この素子収納用パッケージの凹部に導出するように形成されている絶縁基板内部の配線の周囲に発生するクラックを無くし、蓋体によって密閉された凹部からのＨｅリークを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の素子収納用パッケージの一例を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１  絶縁層
３  絶縁基板
５  素子
７  凹部
１１  配線
【図１】
2004247599.tif 000008