(57)【要約】【課題】外囲器内部に収納して固定したマイクロ波集積回路等の品質及び信頼性を確保した、気密性の良好なマイクロ波集積回路装置の製造方法を得る。【解決手段】外囲器２と封止部材３とを固着するための半田層を高融点のシール半田６と低融点のシール半田７との２層としたことにより、高融点のシール半田６の融点より低い温度で２層の半田を融着できるため、外囲器２内部のマイクロ波集積回路モジュール４への加熱によるストレスが軽減され、マイクロ波集積回路モジュール４の品質及び機械的な信頼性の低下を抑えると共に、半田封止層を厚くすることができ、外囲器２の封止の気密性を良好に保つ。【選択図】　図１
2004111497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する外囲器の内部にマイクロ波集積回路を実装する工程と、
前記外囲器の開口の周縁部に沿って第１のシール半田を接着する工程と、
前記外囲器の開口を封止するための封止部材に、前記第１のシール半田とほぼ同一形状に、前記第１のシール半田より融点の高い第２のシール半田を接着する工程と、
前記封止部材を前記外囲器に被せて前記第１のシール半田と前記第２のシール半田とを密着させる工程と、
前記第１のシール半田と前記第２のシール半田とを融着する工程と
を具備することを特徴とするマイクロ波集積回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波集積回路装置の製造方法に係り、特にマイクロ波集積回路を内部に含む外囲器の封止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波集積回路を外囲器内に実装し封止したマイクロ波集積回路装置は、マイクロ波帯を利用する通信機器等に広く普及している。
【０００３】
外囲器は、例えば金属製で上側が開口した箱形の形状をしており、その底面にはマイクロ波用の能動素子、受動素子、集積回路、伝送線路等が実装され、マイクロ波機能モジュールが構成されている。そして、外囲器の開口に蓋をするように封止部材を固着し外囲器を封止することにより、マイクロ波集積回路装置を形成している。
【０００４】
従来のマイクロ波集積回路装置の構造の一例を図３に示す。図３（ａ）はマイクロ波集積回路装置１１の封止部材を外した状態を示す分解斜視図であり、図３（ｂ）は（ａ）に示すマイクロ波集積回路装置１１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【０００５】
図３において、外囲器１２は例えば銅製で、縦３ｃｍ、横２ｃｍ、高さ２ｃｍ程度の、上面が開口した箱形形状をしており、その側壁面には他の装置との信号授受のための端子１５ａ及び１５ｂが設置されている。外囲器１２の底面にはマイクロ波素子１４ａ等からなる機能モジュール１４が取り付けられている。この機能モジュール１４は、ボンディングワイヤ等による配線１７ａ及び１７ｂで端子１５ａ及び１５ｂに接続されている。封止部材１３は、外囲器１２と同じ材質で、外囲器１２の開口面を覆うように、半田１６により固着されている。
【０００６】
このマイクロ波集積回路装置１１を製造するには、従来、以下に記述する方法によっていた。すなわち、まず外囲器１２の内部にマイクロ波素子１４ａ等を金・錫（Ａｕ・Ｓｎ）半田を用いて実装し、それら素子間を相互接続してマイクロ波機能モジュール１４を形成した上で、端子１５ａ及び１５ｂとの間に配線１７ａ及び１７ｂを施す。次に、外囲器１２の開口した面の周縁部全周に金・錫のシール半田１６を接着する。更に、外囲器１２の開口した面の上方から、この面を覆うように封止部材１３を載せ、封止部材１３をシール半田１６と接触させる。このような状態で、外囲器１２を加熱してシール半田１６を溶融し、冷却することにより、外囲器１２と封止部材１３とを固着させて封止し、マイクロ波集積回路装置１１を形成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した方法では加熱の際に外囲器１２及び封止部材１３が、少なくともシール半田１６の融点以上となるように加熱する必要がある。シール半田１６の融点は、例えばマイクロ波帯で安定した特性を持つ金・錫半田では約摂氏３２０度である。このため、外囲器１２内部の機能モジュール１４にも加熱によるストレスがかかり、マイクロ波素子自体の特性に影響を与えたり、あるいは封止後のマイクロ波素子の取付けやワイヤボンディング接続等の機械的な信頼性が低下して、マイクロ波集積回路装置１１の品質及び信頼性を低下させる要因となっていた。
【０００８】
また、加熱により外囲器１２及び封止部材１３が変形してシール半田１６がそれらの接触部分に十分に行き届かないために、固着面の全周にわたって完全な封止ができず、封止後の気密性を十分に保つことができなかった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、加熱によるマイクロ波素子へのストレスの影響を減らすと共に、外囲器内部に固定したマイクロ波素子等の機械的な信頼性を確保した、気密性の良好なマイクロ波集積回路装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のマイクロ波集積回路装置の製造方法は、開口を有する外囲器の内部にマイクロ波集積回路を実装する工程と、前記外囲器の開口の周縁部に沿って第１のシール半田を接着する工程と、前記外囲器の開口を封止するための封止部材に、前記第１のシール半田とほぼ同一形状に、前記第１のシール半田より融点の高い第２のシール半田を接着する工程と、前記封止部材を前記外囲器に被せて前記第１のシール半田と前記第２のシール半田とを密着させる工程と、前記第１のシール半田と前記第２のシール半田とを融着する工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明のマイクロ波集積回路装置の製造方法によれば、外囲器内にマイクロ波集積回路を固定後に、この外囲器に第１のシール半田を接着し、その後、第１のシール半田より融点の高い第２のシール半田を接着した封止部材を外囲器に固着させているので、外囲器内部に固定したマイクロ波集積回路等の品質及び信頼性を確保し、外囲器の封止による気密性を良好に保つことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るマイクロ波集積回路装置の製造方法の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るマイクロ波集積回路装置の製造方法の実施の形態を工程順に示す断面図である。この実施の形態は、接続用端子を取り付けた箱形の金属外囲器内にマイクロ波集積回路を封止したマイクロ波集積回路装置の製造に適用した例である。
【００１４】
＜工程１＞
先ず、図１（ａ）に示すように、開口２ａを有する外囲器２の側壁には、他の装置との信号授受用の端子５ａ及び５ｂが、貫通するように取り付けられている。外囲器２の底部にマイクロ波モノリシックＩＣやチップ型のトランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等のマイクロ波素子４ａを実装し、伝送線路やボンディングワイヤ等により素子相互間に所望の接続をしてマイクロ波集積回路モジュール４を形成する。更に、端子５ａ及び５ｂとマイクロ波集積回路モジュール４との間に、配線８ａ及び８ｂを施す。
【００１５】
外囲器２は、本実施の形態においては銅系の金属材料からなる箱形の形状で、大きさは縦３ｃｍ、横２ｃｍ、高さ２ｃｍ程度とし、最も広い面積を持つ面を開口させた構造とし、周縁部２ｂを有している。
【００１６】
この工程により、所望する機能を備えたモジュールであるマイクロ波集積回路モジュール４を外囲器２内に収納して固定することができる。
【００１７】
＜工程２＞
次に、図１（ｂ）に示すように、外囲器２の開口の周縁部２ｂの全周に、第１のシール半田として低融点のシール半田７を接着する。
【００１８】
低融点のシール半田７は、本実施の形態においては融点が約摂氏１８５度の鉛・錫半田である。
【００１９】
この工程により、封止に必要な２層の半田層の１層を得ることができる。
【００２０】
＜工程３＞
次に、図１（ｃ）に示すように、蓋となる封止部材３の外囲器２に固着させる面に、第２のシール半田として高融点のシール半田６を接着する。
【００２１】
封止部材３は、本実施の形態においては、外囲器２の側周と同一の形状及び大きさの方形の平板であり、外囲器２と同一の材質である。また、高融点のシール半田６は、本実施の形態においては融点が約摂氏３２０度の金・錫半田であり、外囲器２の開口の周縁部２ｂに対向する封止部材３の部分に接着されて、その周縁部２ｂとほぼ同一形状である。
【００２２】
図２は、この工程におけるマイクロ波集積回路装置１の状態を示す分解斜視図である。この図は、壁面に端子５ａ及び５ｂが設置された外囲器２内にマイクロ波集積回路４モジュールを収納して固定し、この外囲器２の開口２ａの周縁部２ｂの全周に低融点のシール半田７を接着し、更に、封止部材３に高融点のシール半田６を接着した状態を示している。
【００２３】
この工程により、封止に必要な２層の半田層の残り１層を得ることができる。
【００２４】
＜工程４＞
次に、図１（ｄ）に示すように、封止部材３を外囲器２の開口２ａの上方から被せて、高融点のシール半田６と低融点のシール半田７を密着させる。
【００２５】
この工程により、２層のシール半田、すなわち高融点のシール半田６及び低融点のシール半田７を挟んで外囲器２の開口２ａに封止部材３を密着させることができる。
【００２６】
＜工程５＞
次に、図１（ｅ）に示すように、外囲器２側からヒータ等によりシール半田６の融点より低い温度で加熱することにより、シール半田６を低融点のシール半田７側から溶融し、封止部材３を外囲器２の周縁部２ｂに固着させる。
【００２７】
この工程により、封止部分の半田層を２層として厚みを持たせた構造で外囲器２を封止部材３で封止することができ、所望のマイクロ波集積回路装置１を得ることができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施の形態のマイクロ波集積回路装置の製造方法によれば、封止のための半田層を高融点のシール半田６及び低融点のシール半田７の２層とし、更に低融点のシール半田７を外囲器２側に、また高融点のシール半田６を封止部材３側にそれぞれ接着している。これにより、外囲器２と封止部材３とを固着するために外囲器２を加熱する際には、高融点のシール半田６の融点より低い温度で２層の半田層６、７を共晶化により融着することができる。
【００２９】
本実施の形態における金・錫半田と鉛・錫半田との組み合わせにおいては、それぞれの融点が約摂氏３２０度及び摂氏１８５度であるのに対し、加熱温度は約摂氏２６０度に留めることができる。従って、外囲器２を加熱することにより発生する外囲器２内部の特にマイクロ波集積回路モジュール４への熱的なストレスを軽減することができ、外囲器２の封止後におけるマイクロ波集積回路モジュール４を構成するマイクロ波素子の取付及び素子相互間の接続の機械的な信頼性の低下を抑えることができる。
【００３０】
また、高融点のシール半田６と低融点のシール半田７との２層の半田で外囲器２を封止することにより、封止部分の全体としての半田層を厚くすることができる。従って、加熱により比較的変形が起こりやすい大型の外囲器を封止する場合においても封止のための半田層が確実に形成され、外囲器２と封止部材３との封止の気密性を良好に保つことができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、外囲器２の開口２ａの周縁部２ｂの全周に低融点のシール半田７を接着する工程（工程２）を、封止部材３に高融点のシール半田６を接着する工程（工程３）に先行させているが、これを入れ替えて工程３を工程２に先行させても、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱によるマイクロ波素子へのストレスの影響を減らすと共に、外囲器内部に固定したマイクロ波素子等の機械的な信頼性を確保した、気密性の良好なマイクロ波集積回路装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロ波集積回路装置の製造方法の実施の形態を工程順に示す断面図。
【図２】図１の＜工程３＞におけるマイクロ波集積回路装置の状態を示す分解斜視図。
【図３】従来のマイクロ波集積回路装置の構造の一例を示す分解斜視図及び断面図。
【符号の説明】
１…マイクロ波集積回路装置
２…外囲器
２ａ…開口
２ｂ…周縁部
３…封止部材
４…マイクロ波集積回路モジュール
４ａ…マイクロ波素子
５ａ、５ｂ…端子
６…高融点のシール半田
７…低融点のシール半田
８ａ、８ｂ…配線
【図１】
2004111497.tif 000003
【図２】
2004111497.tif 000004
【図３】
2004111497.tif 000005