(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップあるいは圧電体チップを表面に搭載する金属ベースを有する表面実装型の高周波装置において、
前記金属ベースは中央の板厚の厚い領域と、その周辺の板厚の薄い領域を有し、
前記板厚の薄い領域は少なくとも裏面側から厚さが減じられ、
前記板厚の厚い領域の表面には前記半導体チップあるいは圧電体チップが搭載され、
前記板厚の薄い領域には複数のスルーホールを備え、
前記スルーホールの内壁面と前記金属ベースの前記板厚の薄い領域の表面の一部および裏面の一部に連続して形成された絶縁層を備え、
前記板厚の薄い領域の表面の一部に形成された前記絶縁層の表面上にメタライズ層を備え、
前記メタライズ層の表面にコンデンサ、インダクタ、抵抗等のチップ部品が搭載され、
前記メタライズ層と前記金属ベースはマイクロストリップラインを形成することを特徴とする高周波装置。
【請求項２】
前記スルーホール上部を覆う形に、前記絶縁層上に端子電極を有することを特徴とする請求項１に記載した高周波装置。
【請求項３】
半導体チップあるいは圧電体チップを表面に搭載する金属ベースを有する表面実装型の高周波装置の製造方法において、
前記金属ベースの一部の領域を、少なくとも裏面側からハーフエッチングし、板厚の厚い領域と薄い領域を形成する工程と、
前記板厚の薄い領域に、スルーホールとなる箇所を穿孔する工程と、
前記スルーホールの内壁面と、前記金属ベースの前記板厚の薄い領域の表面の一部および裏面の一部に連続して絶縁層を形成する工程と、
前記スルーホールにある前記絶縁層の中心部に前記スルーホールの寸法よりも小さい孔を穿孔する工程と、
前記金属ベース全面にスルーホールメッキを行う工程と、
前記スルーホールメッキの上にメタライズ層を形成する工程と、
不要な部分の前記メタライズ層を含むメッキ金属を除去し所望のパターンを形成する工程を備え、
前記メタライズ層と前記金属ベースはマイクロストリップラインを形成することを特徴とする高周波装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属ベース全面にスルーホールメッキを行う工程の後に、前記スルーホールの前記スルーホールメッキで埋まっていない部分に絶縁体を充填する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の高周波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波装置に関し、特に、モジュール、ＭＣＭ、半導体チップ、モノリシック集積回路、圧電体チップ等を用いるマイクロ波以上の高周波に適した高周波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
信号処理の高速化に伴い、数１００ＭＨｚから更には１０ＧＨｚを越える周波数帯域までを使用する高周波装置が実用化されてきているが、この種の高周波装置を実現するためには、半導体チップを搭載する高周波帯域で使用可能な、小型で低価格、且つシステムの組立自動化しやすい表面実装タイプの高周波装置が必要となる。
【０００３】
従来、この種の高周波装置(特開平０６−３３４４４９や特開平０６−１６９０２８や特開平０６−０５３６８２）はセラミックをベースとした多層の基板が使われている（図１０乃至図１２）。ここで使用されるセラミック使用の高周波装置は製造工程が長く価格も高い。特に多層の場合、製造工程での歩留まりも悪く高価なものとなっていたし、表面実装タイプの高周波装置ではなかった。
【０００４】
そこで高周波装置用としては、使用されていないが金属ベースの表面実装タイプの装置(特開昭６１−２８７１２８や特開昭６２−１５８８２）を使用出来れば、金属材料自体がセラミックに比較して安価で、製造工程も短いことからパッケージとして安価であるから、この問題が解決する（図１３及び図１４）。
【０００５】
しかしセラミックの場合は、セラミック自体が絶縁体であるために絶縁性については、問題なかったが、金属の場合には、表面に絶縁層を形成した上で、スルーホールの下側に被実装側の配線と接続させるためにスルーホール径に比較して寸法的に十分大きな端子電極用のメタライズが必要である。
【０００６】
前記金属ベースの従来例では、スルーホール上部には端子電極のメタライズが存在せず空洞となつており、十分な接触面積が得られなかったり又接続ロー材が多いとスルーホールを通して金属ベースの反対面に盛り上がる等の不具合があった。
【０００７】
又スルーホール径が小さい場合は、金属と絶縁層との接触面積が少なくて密着性が悪く、外力により剥離しスルーホール端子が抜ける等の不具合があった。
【０００８】
一方絶縁層を薄くしようとする場合、セラミックでは製法上割れ等の問題から２００μｍから３００μｍが限界で特性上必要な６０μｍ以下の厚さには出来なかった。
【０００９】
これを解決するために、フィルムキァリアタイプの装置（特開平５−２９１３４７）の使用も考えられるが、フィルムはプラスチックで出来ているため強度がない点で問題があった（図１５）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、セラミックを使用した高周波装置では、高価格のものとなり、又高周波特性も十分には満たすことができない。そこで金属ベースを使用しようとして、端子電極寸法を十分大きくするとショートをしてしまったりスルーホールでの絶縁層が剥離したりするという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、表面実装できると共に小型で低価格で信頼性の高い高周波装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の高周波装置は、半導体チップあるいは圧電体チップを表面に搭載する金属ベースを有する表面実装型の高周波装置において、金属ベースは中央の板厚の厚い領域と、その周辺の板厚の薄い領域を有し、板厚の薄い領域は少なくとも裏面側から厚さが減じられ、板厚の厚い領域の表面には半導体チップあるいは圧電体チップが搭載され、板厚の薄い領域には複数のスルーホールを備え、スルーホールの内壁面と金属ベースの板厚の薄い領域の表面の一部および裏面の一部に連続して形成された絶縁層を備え、板厚の薄い領域の表面の一部に形成された絶縁層の表面上にメタライズ層を備え、メタライズ層の表面にコンデンサ、インダクタ、抵抗等のチップ部品が搭載され、メタライズ層と金属ベースはマイクロストリップラインを形成することを特徴とする。
【００１７】
あるいはスルーホール上部を覆う形にスルーホール形成領域の絶縁層上に端子電極を有することを特徴とする。
【００１９】
次に本発明の高周波装置の製造方法は、半導体チップあるいは圧電体チップを表面に搭載する金属ベースを有する表面実装型の高周波装置の製造方法において、金属ベースの一部の領域を、少なくとも裏面側からハーフエッチングし、板厚の厚い領域と薄い領域を形成する工程と、板厚の薄い領域に、スルーホールとなる箇所を穿孔する工程と、スルーホールの内壁面と、金属ベースの板厚の薄い領域の表面の一部および裏面の一部に連続して絶縁層を形成する工程と、スルーホールにある絶縁層の中心部に前記スルーホールの寸法よりも小さい孔を穿孔する工程と、金属ベース全面にスルーホールメッキを行う工程と、スルーホールメッキの上にメタライズ層を形成する工程と、不要な部分のメタライズ層を含むメッキ金属を除去し所望のパターンを形成する工程を備え、メタライズ層と金属ベースはマイクロストリップラインを形成することを特徴とする。
【００２１】
あるいは上記に加えて金属ベース全面にスルーホールメッキを行う工程の後に、スルーホールのスルーホールメッキで埋まっていない部分に絶縁体を充填する工程を有することを特徴とする。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を示す添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例に係る高周波装置の斜視図及び展開図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ断面図である。
【００２３】
図２に示す高周波装置は、半導体チップ９が載置された金属ベース１と、金属ベース１のハーフエッチングされた表裏面に形成された絶縁層２と、金属ベース１に開口された複数のスルーホール３と、スルーホール３の側面全面に形成された絶縁層２と、絶縁層２の表面を含む金属ベース１の半導体チップ９を載置する側の反対側の表面に形成されたスルーホールメッキ層４と、スルーホールの中心部に充填された絶縁体５と、スルーホールメッキ層４と絶縁体５の表面に形成されたメタライズ層６と、半導体チップ９の電極とメタライズ層６とを結線するボンディングワイヤ７と、半導体チップ９を含む金属ベース１の表側を覆う樹脂８と、被実装側の配線と接続させるための端子電極１０とから成っている。
【００２４】
次に第１の実施例の構造に到る製造方法を図３に従って説明する。
【００２５】
まず、銅合金や鉄ニッケル合金等の金属から成る金属ベース（厚さ１００μｍ以上）の表面の所望のパターンの感光性樹脂を形成し、スルーホール形成領域をハーフエッチング（２５μｍ〜６０μｍ程度）して板厚を薄くする（図３ａ）。
次にスルーホールとなる箇所にドリル加工等の手段により複数のスルーホール（０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度）を形成する（図３ｂ）。尚図３ａと図３ｂの工程は、入れ替えてもかまわない。
その後スクリーン印刷法で金属ベースを両面からエポキシ樹脂等の絶縁物を刷込みハーフエッチングしたスルーホール形成領域及びスルーホールを絶縁物で充填する（図３ｃ）。
次にスルーホールの中心部にドリル等により先のスルーホールの寸法よりも小さい孔（０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度）を形成する（図３ｄ）。
その後無電界銅メッキ（厚さ１５μｍ程度）等により金属ベース全面にスルーホールメッキを行う（図３ｅ）。次にスルーホールの中心部の空間にエポキシ樹脂等の絶縁体５を充填し（図３ｆ）、その後スルーホールメッキと絶縁体との上にメタライズ層（厚さ１５μｍ程度）を形成する（図３ｇ）。
次に金属ベースの表裏面に所望のパターンの感光性樹脂を形成し不要な部分のメッキ金属を除去し配線パターンを形成する（図３ｈ）。
【００２６】
その上に金属ベースの表面に半導体チップ９を導電性ペースト又は樹脂接着剤又は金属ロー材により接着し、次に半導体チップ上の電極と金属ベース上のメタライズ層とを金線あるいはアルミ線等のボンディングワイヤで結線し（図３ｉ）  、最後に樹脂注入金型で金属ベースを表裏両面から挟みエポキシ樹脂等の絶縁物を注入し金属ベースの表面を絶縁物で覆い本発明の第１の実施例の構造ができ上がる（図２）。
【００２７】
本実施例の構造にすれば、高価なセラミックの多層基板に代えて安価な単層の金属ベースを使用でき、且つ板厚が薄くても十分な装置強度を得ることができ更にスルーホール近傍の板厚を他の部分よりも薄く形成したことにより絶縁膜を形成することができ、その上に端子電極の寸法として十分大きなものが金属ベースとショートすることなく形成でき又スルーホール側面の絶縁層との密着性を、その接触面積を増加し抵抗に強い形状にしたことにより剥離を防止できシールド性も高く信頼性の高い高周波装置を実現できる。
【００２８】
次に本発明の第２の実施例を示す添付図面を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施例に係る高周波装置のＡ−Ａ断面図である。
【００２９】
図４に示す高周波装置は、半導体チップ９及び抵抗やコンデンサ等のチップ部品１１が載置された金属ベース１と、半導体チップ９等を載置する面の反対側の表面のみがハーフエッチングされた金属ベース１の表裏面に形成された絶縁層２と、金属ベース１に開口された複数のスルーホール３と、スルーホール３の側面全面に形成された絶縁層２と、絶縁層２の表面を含む任意の表面に形成されたスルーホールメッキ層７と、スルーホールの中心部に充填された絶縁体５と、スルーホールメッキ層４と絶縁体５の表面に形成されたメタライズ層６と、半導体チップ９の電極とメタライズ層６とを結線するボンディングワイヤ７と、半導体チップ９を含む金属ベース１の表面を覆う樹脂８と、被実装側の配線と接続させるための端子電極１０とから成っている。
【００３０】
次に第２の実施例の構造に到る製造方法を図５に従って説明する。
【００３１】
まず、銅合金や鉄ニッケル合金等の金属から成る金属ベース（厚さ１００μｍ以上）の表面の所望のパターンの感光性樹脂を形成し、スルーホール形成領域をハーフエッチングして板厚を薄くする（図５ａ）。本実施例の場合は、金属ベース１の裏面片面のみハーフエッチング（２５μｍ〜６０μｍ程度）している。次にスルーホールとなる箇所にドリル加工等の手段により複数のスルーホール（０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度）を形成する（図５ｂ）。尚図５ａと図５ｂの順序は、前後してもかまわない。
その後スクリーン印刷法で金属ベースを両面からエポキシ樹脂等の絶縁物を刷込みハーフエッチングしたスルーホール形成領域及びスルーホールを絶縁物で充填する（図５ｃ）。
この時金属ベースの表面の絶縁層の厚さを６０μｍ以下とし、後で付けるメタライズとの間で所望の箇所にマイクロストリップラインを形成する。次にスルーホールの中心部にドリル等により先のスルーホールの寸法（０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度）よりも小さい孔を形成する（図５ｄ）。
その後無電界銅メッキ（厚さ１５μｍ程度）等により金属ベース全面にスルーホールメッキを行う（図５ｅ）。次にスルーホールの中心部の空間にエポキシ樹脂等の絶縁体を充填し（図５ｆ）、その後スルーホールメッキ層と絶縁体との上にメタライズ層を形成する（図５ｇ）。次に金属ベースの表面に所望のパターンの感光性樹脂を形成し不要な部分のメッキ金属を除去し配線パターンを形成する（図５ｈ）。次にチップ部品をメタライズ層と導電性ペースト又は樹脂接着剤又は金属ロー材等により接続し、更に金属ベースの表面に半導体チップを導電性ペースト又は樹脂接着剤又は金属ロー材あるいは、樹脂ペーストにより接着する。次に半導体チップ上の電極と金属ベース上のメタライズとを金線あるいはアルミ線等のボンディングワイヤで結線し、最後に樹脂注入金型で金属ベースを両面から挟みエポキシ樹脂等の絶縁物を注入し金属ベースの表面を絶縁物で覆い本発明の第２の実施例の構造ができ上がる（図４）。
【００３２】
本実施例の構造にすれば、高価なセラミックの多層基板に代えて安価な単層の金属ベースを使用でき、且つ板厚が薄くても十分な装置強度を得ることができ更にスルーホール近傍の板厚を他の部分よりも薄く形成したことにより絶縁層を形成することができ、その上に端子電極の寸法として十分大きなものが金属ベースとショートすることなく形成でき、又スルーホール側面の絶縁層との密着性の低下による剥離を防止でき加えて十分薄い絶縁層でマイクロストリップラインも形成できシールド性も高く信頼性の高い高周波装置を実現できる。
【００３３】
次に本発明の第３の実施例を示す添付図面を参照しながら説明する。図６は本発明の第３の実施例に係る高周波装置の断面図である。
【００３４】
図６に示す高周波装置は、図１の実施例における半導体チップ９をバンプ１２を有するものとしてボンディングワイヤを使用せずフェイスダウンで接続したものです。
【００３５】
次に本発明の第４の実施例を示す添付図面を参照しながら説明する。図７は本発明の第４の実施例に係る高周波装置の断面図である。
【００３６】
図７に示す高周波装置は、図４の実施例における半導体チップ９をバンプ１２を有するものとしてボンディングワイヤを使用せずフェイスダウンで接続したものである。
【００３７】
次に本発明の第５の実施例を示す添付図面を参照しながら説明する。図８は本発明の第５の実施例に係る高周波装置の断面図である。
【００３８】
図８に示す高周波装置は、図２の実施例における樹脂８による封止に代えて金属キァップ１３による中空封止の高周波装置としたものである。
【００３９】
第５の実施例は、第２の実施例の効果に加えて気密性を要求する半導体チップ等に有効な高周波装置となっている。
又次に本発明の第６の実施例を示す添付図面を参照しながら説明する。図９は本発明の第５の実施例に係る高周波装置の断面図である。
【００４０】
図９に示す高周波装置は、図４の実施例における金属ベース１の一部分に二層のメタライズ層を設けたものである。
【００４１】
このように高周波装置の特徴に応じて種々の変更が可能であり、以上の例に限定されることなく本願の主旨を含むものであれば自由に変更可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波装置は、安価で強度が強く信頼性の高い表面実装できる高周波装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の実施例の高周波装置の概要を示す斜視図及び展開図である。
【図２】本願第１の実施例を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本願第１の実施例の高周波装置の工程図である。
【図４】本願第２の実施例を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本願第２の実施例の高周波装置の工程図である。
【図６】本願第３の実施例を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本願第４の実施例を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図８】本願第５の実施例を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本願第６の実施例を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】従来例を示す断面図である。
【図１１】従来例を示す断面図である。
【図１２】従来例を示す断面図である。
【図１３】従来例を示す断面図である。
【図１４】従来例を示す断面図である。
【図１５】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  金属ベース
２  絶縁層
３  スルーホール
４  スルーホールメッキ層
５  絶縁体
６  メタライズ層
７  ボンディングワイヤ
８  樹脂
９  半導体チップ
１０  端子電極
１１  チップ部品
１２  バンプ
１３  キァップ
（尚従来例における番号とは関係ありません）
【図１】
0003920109.tif 000002
【図２】
0003920109.tif 000003
【図３】
0003920109.tif 000004
【図４】
0003920109.tif 000005
【図５】
0003920109.tif 000006
【図６】
0003920109.tif 000007
【図７】
0003920109.tif 000008
【図８】
0003920109.tif 000009
【図９】
0003920109.tif 000010
【図１０】
0003920109.tif 000011
【図１１】
0003920109.tif 000012
【図１２】
0003920109.tif 000013
【図１３】
0003920109.tif 000014
【図１４】
0003920109.tif 000015
【図１５】
0003920109.tif 000016