(57)【要約】【課題】高温多湿下でもクラックの発生しないセラミックパッケージを提供する。【解決手段】電気素子を表面実装するための基板底部及び該基板底部の外周に一体的に設けられた基板堤部からなる絶縁基板と、該絶縁基板の内部及び／又は表面に設けられた導体層と、前記基板堤部の少なくとも一部に、蓋体を接合するために設けられた金属接合層とを具備し、前記基板底部が前記蓋体側に凸となるように反っていることを特徴とし、特に前記基板堤部の最小高さが０．５ｍｍ以下、前記堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、前記基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍであることが好ましく、また、前記基板底部の反り量Ｘが０<Ｘ≦１５μｍであること、前記金属接合層に蓋体を接合した後の前記基板底部の反り量Ｙが０<Ｙ≦１０μｍであることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気素子を表面実装するための基板底部及び該基板底部の外周に一体的に設けられた基板堤部からなる絶縁基板と、該絶縁基板の内部及び／又は表面に設けられた導体層と、前記基板堤部の少なくとも一部に、蓋体を接合するために設けられた金属接合層とを具備し、前記基板底部が前記蓋体側に凸となるように反っていることを特徴とするセラミックパッケージ。
【請求項２】
前記基板堤部の最小高さが０．５ｍｍ以下、前記堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、前記基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のセラミックパッケージ。
【請求項３】
前記基板底部の反り量Ｘが０<Ｘ≦１５μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のセラミックパッケージ。
【請求項４】
前記金属接合層に前記蓋体を接合した後の前記基板底部の反り量Ｙが０<Ｙ≦１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックパッケージ。
【請求項５】
前記蓋体を接合した後の基板底部の最大残留応力が２５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に電子素子及び／又は半導体素子が搭載され、蓋体などの蓋によって気密に封止するセラミックパッケージ、特に、高さが０．５ｍｍ以下、堤部幅が０．３ｍｍ以下の超小型・超薄型セラミックパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化、電気部品の小型化に伴い、各種電子機器の小型化、高機能化が図られている。特に、携帯電話、モバイルパソコン等の情報形態端末や、ナビゲーションシステム、又はモバイルゲーム機等の小型電子機器に搭載する電子部品を収納するセラミックパッケージは小型化が厳しく要求されている。
【０００３】
これらの要求に対して、例えば、電子素子を収納する、あるいは半導体素子と同時に受動部品を搭載するセラミックパッケージとして、外形サイズ縦３ｍｍ、横２ｍｍ、高さ０．８ｍｍ程度の小型・薄型サイズが要求されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、ＩＣカードに代表される超小型・超薄型の電子機器に搭載するため、さらなるパッケージの小型化が要求されている。このような超小型・超薄型セラミックパッケージでは、電子素子を大気中の水分から保護するため、蓋体で封止して使用されている。
【０００５】
例えば、内部に水晶発振子を搭載し、蓋体で封止し、外気から水晶振動子を保護するためのセラミックパッケージが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
図３はこのようなセラミックパッケージの従来例であり、表面配線導体５２ａ、内部配線導体５２ｂ及び端子電極５２ｃを具備する基板底部５１ａと、金属接合層５３ａを具備する基板堤部５１ｂと、からなる絶縁基板５１の内部に水晶発振子（図示せず）を搭載し、蓋体５９を、ロウ材５６を介して接合してなるものである。
【特許文献１】特開２００１−１９６４８５号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３９２１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、特許文献１に記載のセラミックパッケージは、絶縁基板５１を構成するセラミックスに比べて熱膨張率の大きな金属等で構成される蓋体５９を接合するため、Ｖ方向に蓋体５９が収縮するとともに、基板底部５１ａには、Ｗ方向に引っ張り応力が発生し、蓋体５９の反対側が凸になるように反りが発生し、凸部の頂点であるＡ点では、残留応力が最大となり、クラックが発生しやすくなる。特に、絶縁基板５１が、水に対する耐食性が低い場合には、製造直後では特に問題が顕著ではないものの、梅雨時期のような高温多湿の環境下においては、時間と共に腐食が進み、セラミックパッケージにクラックが発生し、製品寿命が短くなるという問題があった。
【０００８】
従って、本発明は、高温多湿下でもクラックの発生しないセラミックパッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のセラミックパッケージは、電気素子を表面実装するための基板底部及び該基板底部の外周に一体的に設けられた基板堤部からなる絶縁基板と、該絶縁基板の内部及び／又は表面に設けられた導体層と、前記基板堤部の少なくとも一部に、蓋体を接合するために設けられた金属接合層とを具備し、前記基板底部が前記蓋体側に凸となるように反っていることを特徴とするものである。
【００１０】
前記基板堤部の最小高さが０．５ｍｍ以下、前記堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、前記基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍであることが好ましい。
【００１１】
前記基板底部の反り量Ｘが０<Ｘ≦１５μｍであることが好ましい。
【００１２】
前記金属接合層に蓋体を接合した後の前記基板底部の反り量Ｙが０<Ｙ≦１０μｍであることが好ましい。
【００１３】
前記蓋体を接合した後の基板底部の最大残留応力が２５０ＭＰａ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、蓋体をセラミックパッケージに接合した時に熱膨張率差によって生じる残留応力がセラミックパッケージの水腐食及びクラック発生に影響を及ぼす、即ち、水蒸気の存在と残留応力とが相まってクラックの発生とその伸展を助長するとの知見に基づき、予め基板底部に残留応力が加わる方向と反対方向に反りを形成させておき、蓋体を接合した際に発生する残留応力を小さくさせることによってクラック発生を抑制するものである。
【００１５】
パッケージが薄くなれば、残留応力下での水腐食によるクラック発生すると短時間でパッケージが破壊したり、内部の電子部品が故障しやすいため、反りを予め加えておく本発明の手法はこのような超小型・超薄型のパッケージに対して特に有効である。
【００１６】
即ち、本発明のセラミックパッケージは、電気素子を表面実装するための基板底部及び該基板底部の外周に一体的に設けられた基板堤部からなる絶縁基板と、該絶縁基板の内部及び／又は表面に設けられた導体層と、前記基板堤部の少なくとも一部に、蓋体を接合するために設けられた金属接合層とを具備し、前記基板底部が前記蓋体側に凸となるように反っているため、残留応力が発生しても、その応力は反りが戻るために緩和され、パッケージの残留応力を小さくせしめ、クラックの発生とその伸展を阻害し、製品寿命を長くすることができる。
【００１７】
前記基板堤部の最小高さが０．５ｍｍ以下、前記堤部の幅が０．１〜０．３ｍｍ、前記基板底部の厚みが０．１〜０．３ｍｍであるため、比較的小さな残留応力でもクラックが発生して不良品となり、製品の信頼性を低下していたが、本発明は、このような超小型・超薄型のパッケージにおいて特に効果をより発揮することができ、クラックの発生を抑制することが容易になる。
【００１８】
特に、予め基板底部の反り量Ｘを０<Ｘ≦１５μｍに設定しておくと、蓋体が接合されて発生する残留応力を効果的に小さくするとともに、蓋体を接合するまでの取扱いにおいても不良の発生を抑制することが容易になる。
【００１９】
また、前記金属接合層に蓋体を接合した後の前記基板底部の反り量Ｙが０<Ｙ≦１０μｍであるため、接合時の残留応力を効果的に低減でき、且つ反り量が小さいため、使用時においてもクラックの伸展が効果的に抑制され、更なる高寿命化を達成することも可能となる。
【００２０】
さらに、前記蓋体を接合した後の基板底部の最大残留応力が２５０ＭＰａ以下であるため、クラックの発生を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のセラミックパッケージを、図を用いて説明する。
【００２２】
本発明のセラミックパッケージは、例えば図１（ａ）に示したように、基板底部１ａと基板堤部１ｂとからなる絶縁基板１と、基板底部１ａに設けられた配線導体２と、基板堤部１ｂの上にリング状に形成された金属接合層３とを具備し、絶縁基板１は、基板底部１ａの外周に基板堤部１ｂが一体的に設けられてなるものである。
【００２３】
配線導体２は、基板底部１ａの表面に設けられた表面配線導体２ａと、基板底部１ａの内部に形成された内部配線導体２ｂとからなり、外部との電気接続のために裏面に設けられた端子電極２ｃに接続されており、基板底部１ａの反り形状が蓋体側に凸となっている。これは、蓋体を接合する際に蓋体と絶縁部の熱膨張差による基板底部１ａへの引張り応力を凹状に変形することにより、残留応力を低減させることが可能となる。
【００２４】
本発明によれば、超小型・超薄型で破壊しやすいセラミックパッケージであっても、予め基板底部１ａを、蓋体側に凸になるように変形させておくことにより、蓋体を接合する際に基板底部１ａに発生する引張り応力を緩和し、クラックの発生やクラック伸展によるセラミックパッケージの破壊を防止することができる。
【００２５】
また、図１（ｂ）において、絶縁基板１の四隅にはそれぞれ１個の端子電極２ｃが設けられている。これは、構造が単純化し、外部から端子電極２ｃへの接続が容易になるとともに、対称性を有するため、残留応力を分散するために効果があり、応力集中を防止することが容易となる。
【００２６】
本発明によれば、セラミックパッケージの基板底部１ａの反り量Ｘが０<Ｘ≦１５μｍ、特に０<Ｘ≦１３μｍ、０<Ｘ≦１１μｍであることが好ましい。反り量Ｘをこの範囲に設定すると、蓋体の接合までの取扱い時に破壊したり、蓋体の接合後の取扱いや使用時にクラック発生や破壊を防止するのが容易になり、且つ電子素子と表面配線導体２ａの接合信頼性を確保するのが容易になる。
【００２７】
また、Ｘの下限値は０より大きいが、蓋体接合時の応力を考慮すると、接合後に蓋体側に凸になりやすくするため、特に０．５以上、更には１以上であることが好ましい。
【００２８】
絶縁基板１は、アルミナを主成分とし、焼結助剤が４質量％以上、特に６質量％以上、更には８質量％以上含むことが好ましい。このような焼結助剤を十分に加えることで、低温焼成を可能とし、その結果、配線導体２や金属接合層３ａと同時焼成を可能にできる。
【００２９】
主成分のアルミナは、アルミナを９０質量％以上、特に９０〜９６質量％、更には９３〜９６質量％の割合で含有することが好ましい。これにより、絶縁基板１の３点曲げ強度を５００ＭＰａ以上、熱伝導率を１５Ｗ/ｍＫ以上、ヤング率を３２０ＧＰａ以下とすることが容易となる。
【００３０】
第２の成分として、ＭｎをＭｎ２Ｏ３換算で２〜８質量％、特に３〜８質量％、更には３〜６質量％の割合で含むことが好ましい。これは、Ｍｎ成分は焼結助剤として作用するものであり、上記の割合を選定することによって、焼結性が高まり、１２５０〜１４００℃の焼成温度で緻密化の達成が容易になるとともに、ＭｎＡｌ２Ｏ４の析出が適度に行われ易い。このような適量のＭｎＡｌ２Ｏ４結晶析出は、焼結体の曲げ強度を高める効果がある。
【００３１】
また、第３の成分として、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜６質量％、特に２〜５質量％、更には３〜５質量％の割合で含有することが好ましい。ＳｉＯ２は、焼結時の液相生成に関与するため、上記の割合を選定することにより、緻密化が達成し易く、且つ非晶質相の残留も少なく、適度なＭｎＡｌ２Ｏ４の結晶析出により高強度を維持し易い。
【００３２】
また、所望により、第４の成分として、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１種を配線導体との同時焼結性を高める上で、上記第３成分までの組成１００質量％に対して、酸化物換算で３質量％以下の割合で含んでもよい。さらに、所望により、第５の成分として、Ｗ、Ｍｏなどの金属を焼結体を黒色化するための成分として、上記第３成分までの組成１００質量％に対して２質量％以下の割合で含んでも良い。
【００３３】
基板底部１ａの反り形状は、蓋体側、即ち基板堤部１ｂが設けられた側の表面が凸となるように反り、逆に接続端子２ａの設けられた底面は凹となるが、その反り量を０<Ｘ≦１５μｍに設定するための一手法として、焼成前の成形体の基板底部１ａに凸形状の成形治具を押し当てる方法を採用することができ、これにより反り量Ｘを調整することができる。
【００３４】
その際、成形治具の高さ、押し当てる圧力を適宜調整する必要がある。このような形状、反り量にすることにより、残留応力を小さくすることができ、封止後に絶縁基板１が破壊することをより効果的に防止できる。
【００３５】
配線導体２及び金属接合層３ａは、各種金属端子との接続或いは蓋体の封止を可能とし、絶縁基板１との強固な接着力を保持するため、Ｗ及び／又はＭｏを主成分とし、アルミナを１０質量％以下、特に８質量％以下含むことが好ましい。
【００３６】
本発明のセラミックパッケージに電子素子を搭載した状態の一例を図２に示した。図２によれば、絶縁基板１０１の内部空間であるキャビティ１０８に、電気部品１０４ａや半導体素子１０４ｂ等の電子素子１０４を載置し、金属接合層１０３ａとその上に設けられたメッキ層１０３ｂを介して蓋体１０９を密封したものであり、絶縁基板１０１の基板底部１０１ａに設けられた配線導体１０２と接続された電気部品１０４ａ及び半導体素子１０４ｂとを載置することができる。なお、搭載する電子素子１０４の数には特に制限はなく、１個以上であれば良い。
【００３７】
電気部品１０４ａとしては、水晶発振子、誘電体、抵抗体、フィルタ及びコンデンサのうち少なくとも１種を用いることができ、導電性接着剤１０５ａを用いて表面配線導体１０２ａと電気的に接続することが可能である。また、半導体素子１０４ｂも、同様に導電性接着剤１０５ｂを用いて表面配線導体１０２ａと接続される。
【００３８】
本発明によれば、セラミックパッケージが、基板堤部１０１ｂの端部に設けられた金属接合層１０３ａを介して蓋体１０９と接合した後にも、基板底部１０１ａがキャビティ１０８側、又は蓋体１０９側に凸になるように反っていることが好ましい。このように、蓋体１０９を接合した後でも蓋体１０９側に凸となっていれば、クラックの発生と伸展を抑制し、蓋体１０９の接合済みパッケージをプリント配線基板等へ実装する際の押さえ込みによるパッケージ割れを効果的に防止することが容易になる。
【００３９】
そして、基板底部１０１ａの反り量Ｙは、０<Ｙ≦１０μｍ、０<Ｙ≦８μｍ、０<Ｙ≦６μｍであることが好ましい。そのためには蓋体１０９接合前の基板基板１０１ａの反り量Ｘ、蓋体１０９材料、ロウ材１０６及び接合条件等を適宜調整する必要がある。これにより蓋体１０９を接合したパッケージの搬送、実装時の取扱いによる割れを防止することが容易になる。
【００４０】
Ｙの下限値は０より大きいが、よりクラックの発生を抑制するため、特に０．２以上、更には０．５以上であることが好ましい。
【００４１】
蓋体１０９の熱膨張率は、絶縁基板１０１の熱膨張率に近いのが好ましく、この熱膨張率を調整することにより、反り量Ｘ、Ｙを制御することができる。例えば絶縁基板１０１がアルミナ焼結体からなる場合にはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を好適に用いることができる。このような合金を用いることにより、封止時に発生する熱応力を小さくすることができ、封止時に絶縁基板１０１が破壊することをより効果的に防止できる。
【００４２】
従来は、蓋体１０９を接合して得られたセラミックパッケージの絶縁基板１０１の基板底部１０１ａに、接合時の熱収縮により残留応力が発生し、一般には基板底部１０１ａがキャビティ１０８と反対側に凸になるように変形する。従って、この残留応力が大きくなると基板底部１０１ａに大きな引張応力が加わって、クラックが発生し、容易に伸展する。
【００４３】
これに対して本発明においては、蓋体１０９を接合してもキャビティ１０８側に凸になっているため、残留応力は加わっても、絶縁基板１０１にクラックが発生し、伸展するのを抑制しているが、セラミックパッケージの水腐食及びクラック発生をより効果的に防止するため、最大の残留応力（最大残留応力）を２５０ＭＰａ以下、特に２２５ＭＰａ以下、更には２００ＭＰａ以下にすることが好ましい。そのためには、蓋体材料、ロウ材、接合条件等を適宜調整する必要がある。
【００４４】
また、本発明によれば、基板堤部１ｂ、１０１ｂの幅ｄを０．１〜０．３ｍｍに、基板底部１ａ、１０１ａの厚みＤを０．１〜０．３ｍｍに、またパッケージの高さＴを０．３〜０．５ｍｍにすることが好ましい。このような寸法に設定することにより、絶縁基板１、１０１であるアルミナ質焼結体の強度を考慮し、蓋体１０９の封止時の熱応力に対する破壊をより効果的に防止でき、また、セラミックパッケージの容積をより小さくすることができる。
【００４５】
特に、絶縁基板１、１０１の高さＴを０．５ｍｍ以下とすることにより、電子素子１０４を実装した超小型・超薄型セラミックパッケージとしてＩＣカードなどに応用することができる。なお、蓋体１０９は薄い方が低背化を改善できる点で好ましく、例えば、０．３ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ以下、更には０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
次に、本発明のセラミックパッケージを製造する方法について、複数の絶縁基板を連結した連結基板を作製し、その一つを分離して用いる場合について具体的に説明する。
【００４７】
まず、原料粉末として、平均粒子径が０．５〜２．０μｍ、特に１．０〜１．５μｍのアルミナ粉末を準備する。これは、平均粒子径は０．５μｍ以上とすることにより、シート成形性を確保でき、粉末のコスト上昇を容易に防止できる。また、２．０μｍ以下とすることで、１４００℃以下の焼成での緻密化を促進し、焼結を容易にすることができる。
【００４８】
また、第２の成分として純度９９％以上、平均粒子径０．５〜５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末、第３の成分として純度９９％以上、平均粒子径０．５〜３μｍのＳｉＯ２粉末を準備する。なお、Ｍｎ及びＳｉは、上記の酸化物粉末以外に、焼成によって酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等として添加してもよい。
【００４９】
これらの成分は、アルミナ粉末に対して、Ｍｎ２Ｏ３粉末を２〜８質量％、特に３〜８質量％、更には３〜６質量％、ＳｉＯ２粉末を１〜６質量％、特に２〜５質量％、更には３〜５質量％の割合で添加することが、焼結性を高め、緻密化を促進するために好ましい。
【００５０】
なお、所望により、第４の成分として、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１種を酸化物換算で３質量％以下、第５の成分として、Ｗ、Ｍｏ等の遷移金属の金属粉末や酸化物粉末を着色成分として金属換算で２質量％以下の割合で添加しても良い。
【００５１】
さらに、強度、破壊靱性を向上させる周知の手法であるＺｒ、Ｈｆなどを適宜添加しても良い。
【００５２】
上記の混合粉末に対して適宜有機バインダを添加した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法等の周知の成形方法によって、絶縁基板１を形成するためのグリーンシートを作製する。例えば、上記混合粉末に有機バインダや溶媒を添加してスラリーを調製した後、ドクターブレード法によってグリーンシートを形成する。或いはまた、混合粉末に有機バインダを加え、プレス成形、圧延成形等により所定の厚みのグリーンシートを作製できる。
【００５３】
各絶縁基板は形状が小さいため、複数の絶縁基板を一つの連結基板に形成し、それを分離して用いることが生産性を高める上で好ましい。これに対応するように、グリーンシートに対して、配線導体ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷などの方法により各グリーンシート上に、配線導体２の形成のために配線パターン状に、或いは金属接合層３ａの形成のためにリング状に印刷塗布する。
【００５４】
また、所望により、あらかじめグリーンシートに対して、マイクロドリル、レーザー等により直径５０〜２５０μｍのビアホールを形成しておき、上記の配線導体ペーストをビアホール内に充填する。
【００５５】
配線導体ペーストは、配線導体成分としてＷ及び／又はＭｏを用い、これにアルミナ粉末を１０質量％以下、特に８質量％以下の割合で添加したものが良い。これは、配線導体２の導通抵抗を低く維持したままアルミナ焼結体と配線導体２の密着性を高め、メッキ欠けなどの不良の発生を容易に防止することができる。なお、密着性向上のため、アルミナ粉末の代わりに、絶縁基板を形成する酸化物セラミックス成分と同一の組成物粉末を加えても良く、さらにＮｉ等の酸化物を０．０５〜２体積％の割合で添加することも可能である。
【００５６】
その後、配線導体ペーストを印刷塗布したグリーンシートを位置合わせして積層圧着後、積層体を凸形状のカーボン治具上に設置し、加圧を行う。その後、絶縁基板を分離するための切欠き溝を複数形成する。切欠き溝の形成方法としては、カッター刃、金型、レーザー加工等の方法を用いることができ、これらの中でも特に金型、レーザー加工が低コストで量産出来る点で好ましい。
【００５７】
この切欠き溝を形成した積層体を、少なくとも１０００℃から焼成最高温度まで１５０℃／ｈ以上の昇温速度で加熱し、１２５０〜１４００℃の非酸化性雰囲気中で焼成し、１０００℃までの冷却速度を２５０℃／ｈ以下とする条件で焼成することが重要である。
【００５８】
昇温速度が、１０００℃から焼成最高温度までの間において、１５０℃／ｈより小さい場合、昇温時の低温液相領域での液相生成が不均一になり、アルミナの粒成長に偏りが生じるため曲げ強度が低下することがある。特に、強度をより高めるため、昇温速度を１８０℃／ｈ以上、更には２００℃／ｈとすることが好ましい。
【００５９】
また、焼成温度は、充分に緻密化を促進し、５００ＭＰａ以上の曲げ強度を容易に達成し、且つＷ及び／又はＭｏ自体の焼結が進むことによるアルミナとの接着強度の低下及びアルミナの粒成長を抑制し、機械的及び電気的信頼性を改善する点で１２５０〜１４００℃で焼成することが好ましい。
【００６０】
焼成終了直後の保持温度から１０００℃までの冷却速度は、２５０℃／ｈ以下であることが好ましい。ＭｎＡｌ２Ｏ４を容易に結晶化させ、曲げ強度を改善することが容易に可能となる。また、冷却速度は、強度を高める点で、特に２００℃／ｈ以下が好ましい。
【００６１】
また、焼成雰囲気は、金属が酸化されないように、非酸化性雰囲気であることが望ましい。具体的には、窒素、又は窒素と水素との混合ガスを用いることが望ましい。有機バインダの脱脂をする上では、水素及び窒素を含み、露点＋３０℃以下、特に２５℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。なお、雰囲気中には、所望により、アルゴン等の不活性ガスを混入してもよい。
【００６２】
配線導体２には、表面保護及び半田接合のためにＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＡｕおよびＣｕのうち少なくとも１種から成るメッキ層を形成しても良い。
【００６３】
以上のような製法により、金属接合層３ａとの同時焼成が可能で、且つ基板底部が蓋体側に凸となり、さらには強度が５００ＭＰａ以上の小型セラミックパッケージとして好適に用いることができる絶縁基板１を製造することができる。
【００６４】
さらに、得られた絶縁基板１の内部に電子素子４及び／又は半導体素子６を実装し、配線導体２との電気的に接続し、且つリング状の金属接合層３ａの表面にメッキ層８を被覆し、蓋体１０を共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材９等によってシーム溶接等により接合する。このようにしても、基板底部が蓋体側に凸になった状態で、電子素子４が気密に封止された半配線導体装置を得ることができる。
【００６５】
メッキ層８は、ロウ材の拡散を防止し、良好な密着性を得るために、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＡｕおよびＣｕのうち少なくとも１種からなることが好ましい。
【実施例】
【００６６】
純度９９％以上、平均粒子径０．７μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を３．５質量％、純度９９％以上、平均粒子径１．０μｍのＳｉＯ２粉末を３．５質量％、純度９９．９％以上、平均粒子径１．２μｍのＭｏ粉末を０．５質量％、純度９９％以上、平均粒子径１．０μｍのＣｏ３Ｏ４粉末を０．０５質量％、そして純度９９％以上、平均粒子径１．５μｍのアルミナ粉末が残部となるように準備した。
【００６７】
これらの原料粉末を混合した後、成形用有機樹脂（バインダ）としてアクリル系バインダと、トルエンを溶媒として混合してスラリーを調製し、しかる後に、ドクターブレード法にて厚さ１５０μｍのグリーンシートを作製した。
【００６８】
得られたグリーンシートを所定厚みに積層し、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、引き続き、表２に示した昇温速度で１０００℃から焼成最高温度まで昇温し、焼成最高温度にて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて1時間焼成した後、１０００℃までを表２に示した速度で冷却した。
【００６９】
得られた焼結体の強度は厚み３ｍｍ、幅４ｍｍ、長さ４０ｍｍの梁状試料を作成し、ＪＩＳＲ１６０１に基づいて室温にて測定した。ヤング率はＪＩＳ  Ｒ１６０２に基づいて室温のヤング率を測定し、熱伝導率はレーザーフラッシュ法により室温で測定した。
【００７０】
その結果、強度は５５０ＭＰａ、ヤング率は３１５ＧＰａ、熱伝導率は１８Ｗ／ｍＫであった。
【００７１】
一方、平均粒子径１．２μｍのＷ粉末、平均粒子径１．２μｍのＭｏ粉末、平均粒子径１．５μｍのアルミナ粉末に対して、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇ（低抵抗金属）を添加して表１に示す組成に調製した後、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、配線導体ペーストを調製した。
【００７２】
そして、上記と同様にして作製したグリーンシートに対して、打抜き加工を施し、直径が１００μｍのビアホールを形成し、このビアホール内に、上記の配線導体ペーストをスクリーン印刷法によって、充填するとともに、配線パターン状（配線導体）及びリング状（金属接合層）に印刷塗布した。なお、リング状メタライズを形成したグリーンシートは、電子素子収納する部位を打抜き加工によって除去した。
【００７３】
このようにして作製したグリーンシートを位置合わせして積層圧着して積層体を作製した。その後、高さ５μｍの凸形状のカーボン治具上にて表１に示した圧力にて加圧し、この積層体に４ｍｍ幅の切欠き溝を形成し、成形体を露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、引き続き、２００℃／ｈの昇温速度で１０００℃から焼成最高温度まで昇温し、焼成最高温度１４００℃にて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて1時間焼成した後、１０００℃までを１００℃／ｈの速度で冷却した。
【００７４】
得られた焼結体の基板底部反り量はマイクロメーターで測定した。
【００７５】
次に、配線導体及びリング状に形成した金属接合層の表面に電解Ｎｉ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。このようにメッキ層８を形成した配線導体及びリング状の金属接合層に対して、配線導体には球状Ａｕバンプを用いて電子素子を接合し、リング状の金属接合層には共晶Ａｇ−Ｃｕロウ材を用いてＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金からなる厚み０．１ｍｍの蓋体をシーム溶接によって接合し、気密に封止した。
【００７６】
得られた試料は、配線導通確認を裏面端子間で行い、導通しているものには○、導通していないものには×として評価した。
【００７７】
さらに、導通している試料については、湿度１００％において、−６５℃にて５分、１５０℃にて５分保持を１サイクルとして１００サイクルまでの熱サイクル試験を行った後、気密封止性をＨｅリーク法によって封止状態を評価する封止テストを実施した。
【００７８】
なお、Ｈｅリーク法は、０．４１ＭＰａのＨｅ加圧雰囲気中に２時間保持した後に取り出し、真空雰囲気中において検出されるＨｅガス量を測定し、１×１０−１０ＭＰａ・ｃｍ３／ｓｅｃ以下を○を５×１０−９ＭＰａ・ｃｍ３／ｓｅｃを超えるものを×として評価した。
【００７９】
その後、Ｘ線回折により、基板底部の残留応力を測定した。なお、残留応力は、Ｘ線回折によって測定された回折ピーク（２θ）１５２°から並傾法によって算出した。結果を表１に示した。
【表１】
2005101467.tif 000003
本発明の試料Ｎｏ．３〜１４は、基板底部が蓋体側に凸である形状を呈しており、蓋体の接合する前の基板底部の反り量Ｘが０＜Ｘ≦１５μｍ、蓋体を接合した後の基板底部の反り量Ｙが０＜Ｙ≦１０μｍ、蓋体を接合後の残留応力が２５０ＭＰａ以下で、導通テスト及び封止テストでも異常は観察されなかった。
【００８０】
一方、基板底部が蓋体側に凹である形状を呈した本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１、２は、残留応力が２５０ＭＰａを越え、封止テストにて大きなリークが発生しており、クラック発生が原因であると結論した。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明のセラミックパッケージの構造を示すもので、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略裏面端子配置図である。
【図２】本発明のセラミックパッケージに蓋体を接合し、内部に電気素子を搭載した状態を示す概略断面図である。
【図３】従来のセラミックパッケージの構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１、１０１・・・絶縁基板
１ａ、１０１ａ・・・基板底部
１ｂ、１０１ｂ・・・基板堤部
２、１０２・・・配線導体
２ａ、１０２ａ・・・表面配線導体
２ｂ、１０２ｂ・・・内部配線導体
２ｃ、１０２ｃ・・・端子電極
３ａ、１０３ａ・・・金属接合層
３ｂ、１０３ｂ・・・メッキ層
１０４・・・電子素子
１０４ａ・・・電気部品
１０４ｂ・・・半導体素子
１０５ａ、１０５ｂ・・・導電性接着剤
１０６・・・ロウ材
１０８・・・キャビティ
１０９・・・蓋体
Ｔ・・・絶縁基板の高さ
Ｄ・・・基板底部の厚み
ｄ・・・基板堤部の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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