(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基体に半導体素子を搭載し、前記半導体素子を囲んで前記金属基体上に金属枠体と、前記金属枠体と絶縁しつつ前記金属枠体の内外を電気的に導通するセラミック端子を接合したメタルウォールパッケージであって、前記セラミック端子の側面に溝部を形成し、前記溝部の中央にバイアホールを形成するとともに、前記バイアホールを覆って前記溝部全域にメタライズ層を形成し、前記金属枠体に形成した切り欠きの端面に、前記溝部の中央に形成したバイアホールを当接してセラミック端子と金属枠体とを接合したことを特徴とするメタルウォールパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属枠体（メタルウォール）内に半導体素子を気密封止したメタルウォールパッケージに関し、特に金属枠体と絶縁しつつ金属枠体の内外を電気的に導通するセラミック端子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体素子を収納する半導体パッケージとして、樹脂封止型パッケージと気密封止型パッケージが知られている。
【０００３】
前者は、リードフレームなどに搭載した半導体素子を樹脂モールドしたものであり、大量生産に向きコストが安いなどの利点から広く採用されている。後者はセラミック基体に搭載した半導体素子を中空で気密封止したものであり、樹脂封止型パッケージに比べてコストは高いが気密性に優れるため、高い信頼性が要求される場合に採用されている。
【０００４】
近年、移動体通信の基地局などに用いるガリウム・ヒ素電界効果トランジスタなどに見られる高周波、高出力用の半導体素子の需要が増えてきている。このような半導体素子は発熱量が大きく、従来のセラミック基体を用いた気密封止型パッケージでは十分な放熱性を得ることができない。このため、放熱体を兼ねた金属基体上に金属枠体を接合し、この金属枠体内に半導体素子を気密封止するメタルウォールパッケージが知られている。
【０００５】
図３は従来のメタルウォールパッケージの斜視図、図４は同パッケージの要部断面図である。
【０００６】
図３に示すように、金属基体１０上に搭載した半導体素子７１を囲んで金属枠体（メタルウォール）２０およびセラミック端子３０を接合している。金属枠体２０には切り欠き２１を形成し、この切り欠き２１内にセラミック端子３０を接合している。セラミック端子３０には、半導体素子７１と結線したボンディングワイヤ７２および外部端子６０を接合し、金属枠体２０の内外を電気的に導通している。金属枠体２０上には金属蓋体８０を接合し、半導体素子７１を気密封止している。
【０００７】
図４に示すように、セラミック端子３０は下段セラミック部材３１と上段セラミック部材３２とを焼結一体化して構成している。下段セラミック部材３１の下面にはメタライズ層４１を形成し、金属ろう材５０を介して金属基体１０と接合している。下段セラミック部材３１の上面には帯状のメタライズ層４２を形成し、金属枠体２０内側にはボンディングワイヤ７２を接続するとともに、金属枠体２０外側には金属ろう材５０を介して外部端子６０を接合することで、金属枠体２０の内外を電気的に導通している。
【０００８】
下段セラミック端子３１上には上段セラミック部材３２を接合しているため、メタライズ層４２と金属枠体２０との絶縁を保っている。上段セラミック部材３２の上面にはメタライズ層４３を形成し、金属ろう材５０を介して金属枠体２０に形成した切り欠き（図示せず）の端面と接合している。図示しないが、セラミック端子の側面にもメタライズ層を形成し、同じく切り欠きの端面と接合している。
【０００９】
図５は上記メタルウォールパッケージに用いるセラミック端子の斜視図である。セラミック端子３０は、平板状の下段セラミック部材３１上にＨ型状の上段セラミック部材３２を焼結一体化している。下段セラミック部材３１の下面全域には金属基体接合用のメタライズ層４１を形成し、下段セラミック部材３１上面には帯状にボンディングワイヤおよびリード端子接続用のメタライズ層４２を形成している。上段セラミック部材３２上面には金属枠体接合用のメタライズ層４３を形成している。セラミック端子３０の側面には溝部３３を形成し、溝部３３には金属枠体接合用のメタライズ層４４を形成している。
【００１０】
このセラミック端子３０を金属枠体の切り欠きに接合する際には、メタライズ層４３，４４を切り欠きの端面と当接して金属ろう材により接合している。セラミック端子３０の側面に設けた溝部３３は、上下段のセラミック部材をグリーンシート（未焼成のセラミック基板）の状態でスルーホールを形成し、スルーホールの内側にメタライズ層を形成することにより形成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明した従来のメタルウォールパッケージに用いるセラミック端子は、グリーンシートの状態でスルーホールを打ち抜いた際に、スルーホールの端面にばりが発生し、その部分にメタライズ層が十分な厚さに付かないといった不都合が発生する。また、スルーホール内のメタライズ層も十分な厚さに付かないといった不都合も発生する。
【００１２】
このため、セラミック端子を組み立てた際に、溝部の端面および側面に十分な厚さのメタライズ層が付いていない場合、切り欠きとセラミック端子との接合部からリークが発生し、半導体パッケージとしての信頼性が低下するという問題がある。
【００１３】
本発明は上記問題を解決するものであり、セラミック端子と金属枠体との接合部からリークが発生することのないメタルウォールパッケージを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
金属基体に半導体素子を搭載し、前記半導体素子を囲んで前記金属基体上に金属枠体と、前記金属枠体と絶縁しつつ前記金属枠体の内外を電気的に導通するセラミック端子を接合したメタルウォールパッケージであって、前記セラミック端子の側面に溝部を形成し、前記溝部の中央にバイアホールを形成するとともに、前記バイアホールを覆って前記溝部全域にメタライズ層を形成し、前記金属枠体に形成した切り欠きの端面に、前記溝部の中央に形成したバイアホールを当接してセラミック端子と金属枠体とを接合したものである。
【００１５】
これによれば、溝部の端面および側面のメタライズ層が十分な厚さに付かない場合でも、溝部の略中央に形成したバイアホールと金属枠体との接合部によりリークの発生を防ぐことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるメタルウォールパッケージについて図面を参照しながら詳しく説明する。
【００１７】
図１は本実施形態によるメタルウォールパッケージのセラミック端子周辺の断面図である。なお、セラミック端子の斜視図は図５で説明した従来のセラミック端子と同一となるため省略する。
【００１８】
セラミック端子３０は、下段セラミック部材３１と上段セラミック部材３２とを焼結一体化して構成している。下段セラミック部材３１の下面全域には金属基体接合用のメタライズ層４１を形成し、下段セラミック部材３１の上面所定領域には、導通用のメタライズ層４２を形成している。メタライズ層４２上には上段セラミック部材を重ねているため、メタライズ層４２と金属枠体２０との絶縁を保っている。上段セラミック部材３２の上面には金属枠体接合用のメタライズ層４３を形成し、これを金属枠体２０に形成した切り欠き２１と金属ろう材５０を介して接合している。
【００１９】
セラミック端子３０の側面には溝部（図示せず）を形成するとともに、この溝部に金属枠体接合用のメタライズ層４４をスルーホールメタライズ法により形成している。メタライズ層４４は切り欠き２１の端面と金属ろう材５０を介して接合している。溝部の略中央には、セラミック端子３０の上面から下面に至るバイアホール３４を形成している。これにより、溝部のメタライズ層４４が十分な厚さに付かない場合でも、セラミック端子３０と金属枠体２０との接合部の気密性を維持することができる。
【００２０】
以下、図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら上記説明したセラミック端子の製造方法について説明する。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示すように、Ｈ型状の上段セラミック端子を多数形成したグリーンシート９０（未焼成のセラミック基板）を用意し、バイアホール３４を形成する。バイアホール３４の形成方法は、スルーホールを形成した後にタングステンなどの金属を充填するといった公知の方法により形成すればよい。
【００２２】
次いで、図２（ｂ）に示すように、個々のセラミック端子に分割後にセラミック端子の溝部となるスルーホール４０を形成する。このとき、スルーホール４０の端面がバイアホール３４と接触するようにしておく。
【００２３】
次いで、図２（ｃ）に示すように、グリーンシート９０上面のスルーホール４０部を含んで帯状にメタライズ層４２を形成する。メタライズ層４２は、例えばタングステンなどの金属材料をスクリーン印刷法やローラ法などにより形成する。このとき、スルーホールの内壁にもスルーホールメタライズ層を形成する。
【００２４】
同様の方法で、下段セラミック部材を多数形成したグリーンシートを形成し、図２（ｄ）のＡ−Ａ’断面図に示すように、上下段グリーンシート９０，９０を重ね合わせた状態で、加湿水素ガス中にて１３００〜１５００℃程度で加熱することにより、上下段グリーンシート９０，９０を焼結一体化するとともに、メタライズ層４１、４２、４３、４４を焼成する。
【００２５】
その後、グリーンシートをあらかじめ形成しておいた分割溝に沿って分割し、個々のセラミック端子を得る。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、セラミック端子の側面に形成したバイアホールにより、セラミック基体と金属枠体との接合部からリークが発生することを防ぐことができ、半導体パッケージとしての信頼性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるメタルウォールパッケージの要部断面図
【図２】本発明によるセラミック端子の製造方法を示す図
【図３】従来のメタルウォールパッケージの斜視図
【図４】従来のメタルウォールパッケージの要部断面図
【図５】従来のセラミック端子の斜視図
【符号の説明】
１０  金属基体
２０  金属枠体
２１  切り欠き
３０  セラミック端子
３１  下段セラミック部材
３２  上段セラミック部材
３３  溝部
３４  バイアホール
４０  スルーホール
４１，４２，４３，４４  メタライズ層
５０  金属ろう材
６０  外部端子
７１  半導体素子
７２  ボンディングワイヤ
８０  金属蓋体
９０  グリーンシート
【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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