JP2012138436A

JP2012138436A - Electronic component housing package

Info

Publication number: JP2012138436A
Application number: JP2010289078A
Authority: JP
Inventors: Tomoyasu Yamamoto; 智康山本
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Current assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive electronic component housing package capable of efficiently radiating heat from electronic components.SOLUTION: An electronic component housing package includes: a rectangular-shaped bottom plate 13 made of clad steel about which each side of a Fe-Ni-Co-based alloy metal plate 11 is bonded with a Cu plate 12; a ring-shaped frame body 14 which is a rectangular window frame form made of Fe-Ni-Co-based alloy joined to the upper surface of the bottom plate 13; a frame body 18 comprising a ceramic sidewall body 16 which comprises a metalized pattern 15 for input and output joined to a pair of facing upper surfaces in the longitudinal direction of the ring-shaped frame body 14, and a metallic sidewall body 17 which is joined and concatenated to the side of the ceramic sidewall body 16, joined to a pair of facing upper surfaces in the shorter-side direction of the ring-shaped frame body 14 and made of Fe-Ni-Co-based alloy or Fe-Ni-based alloy; and a seal ring 20 joined to the upper surface of the frame body 18 and made of Fe-Ni-Co-based alloy. The frame body 18 is sandwiched between the ring-shaped frame body 14 and the seal ring 20 from upper and lower sides.

Description

本発明は、光通信用の電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージに係り、より詳細には励起光源用のレーザー光を高出力で発することができる電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージに関する。 The present invention relates to an electronic component storage package for storing an electronic component for optical communication, and more specifically, an electronic component for storing an electronic component capable of emitting a laser beam for an excitation light source at a high output. It relates to a storage package.

レーザーダイオード等の光通信用の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージには、セラミックと金属を組み合わせて形成されているものがある。例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来の電子部品収納用パッケージ５０には、金属製からなる底板体５１に、熱伝導性が高く放熱性に優れたＣｕ−Ｗ（タングステン）や、Ｃｕ−Ｍｏ（モリブデン）といった材料からなる金属板が用いられている。一方、この電子部品収納用パッケージ５０には、底板体５１に接合される枠体５２に、セラミックと熱膨張係数が近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金や、Ｆｅ−Ｎｉ系合金からなる筒状金属板が用いられ、この金属板に設ける窓枠状の切り欠き５３にＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等からなるセラミックフィードスルー基板５４が接合されるようになっている。また、このセラミックフィードスルー基板５４には、外部と電気的導通状態を形成するためのリードフレーム５５が接合されるようになっている。更に、上記の電子部品収納用パッケージ５０は、枠体５２を構成する金属板にレーザー光からなる光信号を通すための貫通孔５６を穿孔して有し、この貫通孔５６に金属製固定部材５７が接合されるようになっている。また、上記の電子部品収納用パッケージ５０は、セラミックフィードスルー基板５４が接合される枠体５２の上面に、セラミックフィードスルー基板５４の上面も含めて、シールリング５８が接合されるようになっている。そして、電子部品収納用パッケージ５０は、底板体５１と枠体５２で形成されるキャビティ部５９に、光通信用の電子部品を収納することができるようになっている。 2. Description of the Related Art Some electronic component storage packages for storing optical communication electronic components such as laser diodes are formed by combining ceramic and metal. For example, as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), a conventional electronic component storage package 50 includes a Cu-W (having high heat conductivity and excellent heat dissipation properties) on a bottom plate 51 made of metal. A metal plate made of a material such as tungsten) or Cu—Mo (molybdenum) is used. On the other hand, in the electronic component storage package 50, the frame 52 joined to the bottom plate 51 has a tubular shape made of an Fe—Ni—Co alloy or a Fe—Ni alloy whose thermal expansion coefficient approximates that of a ceramic. A metal plate is used, and a ceramic feedthrough substrate 54 made of Al ₂ O ₃ (alumina) or the like is joined to a window frame-shaped notch 53 provided on the metal plate. In addition, a lead frame 55 for forming an electrical continuity with the outside is joined to the ceramic feedthrough substrate 54. Further, the electronic component storage package 50 has a through hole 56 for passing an optical signal made of laser light in a metal plate constituting the frame body 52, and a metal fixing member is provided in the through hole 56. 57 is joined. In the electronic component storage package 50, the seal ring 58 is bonded to the upper surface of the frame 52 to which the ceramic feedthrough substrate 54 is bonded, including the upper surface of the ceramic feedthrough substrate 54. Yes. The electronic component storage package 50 can store an electronic component for optical communication in a cavity 59 formed by the bottom plate 51 and the frame 52.

上記の電子部品収納用パッケージ５０には、キャビティ部５９にペルチェ等の放熱構造体（図示せず）が設けられ、この上面に電子部品の一つである励起光源用のレーザーダイオードが接着されるようになっている。そして、この電子部品収納用パッケージ５０は、レーザーダイオードと、セラミックフィードスルー基板５４に設けるメタライズパターン（図示せず）の接続用パッドとをボンディングワイヤ等で接続するようになっている。これにより、この電子部品収納用パッケージ５０は、リードフレーム５５を連結させて支持しているタイバー部６０を取り除いた端子部６１と、レーザーダイオードが電気的に接続した状態となるようにしている。更に、この電子部品収納用パッケージ５０は、金属製固定部材５７に光ファイバー部材がＡｕ−Ｓｎ等の低温ろう材や、ＹＡＧ等のレーザーを使用して溶接して接合されるようになっている。そして、電子部品収納用パッケージ５０は、シールリング５８の上面に、金属製の蓋体（図示せず）がろう材で接合されキャビティ部５９が気密に封止されることで、半導体モジュールが形成され、取り付け用孔６２を介してボード等にねじ止め固定されるようになっている。 In the electronic component storage package 50, a heat dissipation structure (not shown) such as a Peltier is provided in the cavity 59, and a laser diode for an excitation light source, which is one of the electronic components, is bonded to the upper surface. It is like that. In the electronic component storage package 50, the laser diode and a connection pad of a metallized pattern (not shown) provided on the ceramic feedthrough substrate 54 are connected by a bonding wire or the like. As a result, the electronic component storage package 50 is configured such that the laser diode is electrically connected to the terminal portion 61 from which the tie bar portion 60 supporting the lead frame 55 is connected and supported. Further, in the electronic component storage package 50, an optical fiber member is welded to a metal fixing member 57 by welding using a low temperature brazing material such as Au-Sn or a laser such as YAG. In the electronic component storage package 50, a metal lid (not shown) is joined to the upper surface of the seal ring 58 with a brazing material, and the cavity 59 is hermetically sealed, thereby forming a semiconductor module. The screw is fixed to the board or the like via the mounting hole 62.

従来の電子部品収納用パッケージには、底板体からの放熱性を向上させるために、底板体を厚み方向に配列した炭素繊維を炭素で結合した一方向性複合材料からなる芯体の上下両面にＣｒ−Ｆｅ合金層、Ｃｕ層、Ｆｅ−Ｎｉ合金層もしくはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金層の３層構造を有する金属層が拡散接合により被着されて形成されており、且つＣｒ−Ｆｅ合金層、Ｃｕ層、Ｆｅ−Ｎｉ合金層もしくはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金層の各々の厚みが略同一厚みであるとするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In the conventional electronic component storage package, in order to improve the heat dissipation from the bottom plate body, the upper and lower surfaces of the core made of a unidirectional composite material in which carbon fibers in which the bottom plate body is arranged in the thickness direction are bonded with carbon are provided. A metal layer having a three-layer structure of a Cr-Fe alloy layer, a Cu layer, a Fe-Ni alloy layer or a Fe-Ni-Co alloy layer is formed by diffusion bonding, and a Cr-Fe alloy layer, It has been proposed that the thickness of each of the Cu layer, the Fe—Ni alloy layer, or the Fe—Ni—Co alloy layer be substantially the same (see, for example, Patent Document 1).

また、従来の電子部品収納用パッケージには、セラミック製容器の外表面からの放熱性を向上させるために、半導体素子を収納するセラミック製容器の外表面の金属層上にコバール金属板の両主面に銅板を接合させた複合金属体をろう付けしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, in the conventional electronic component storage package, in order to improve the heat dissipation from the outer surface of the ceramic container, both main parts of the Kovar metal plate are placed on the metal layer on the outer surface of the ceramic container storing the semiconductor elements. The thing which brazed the composite metal body which joined the copper plate to the surface is proposed (for example, refer patent document 2).

更に、従来の電子部品収納用パッケージには、放熱性がよく、高周波特性に優れ、且つ簡便に製造できるために、側面部の入出力用回路パターンを設ける部分をメタライズしたセラミックで形成し、他の側面部と半導体素子を搭載するベース基板を金属で形成し、これらを接合して電子部品収納用パッケージを構成するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。 Furthermore, the conventional electronic component storage package has good heat dissipation, excellent high frequency characteristics, and can be easily manufactured. A base substrate on which the side surface portion and the semiconductor element are mounted is formed of metal, and these are joined to constitute an electronic component storage package (for example, see Patent Document 3).

特開２０００−１５６４３１号公報JP 2000-156431 A 実開平２−４７０５４号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-47054 特開平４−２８７９５０号公報JP-A-4-287950

しかしながら、前述したような従来の電子部品収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）従来の電子部品収納用パッケージは、金属製からなる底板体にＣｕ−Ｗや、Ｃｕ−Ｍｏといった材料からなる金属板を用いているので、熱伝導率が１７０〜２４０Ｗ／ｍＫ程度と高く、電子部品からの発熱の放熱性に優れるものの、Ｃｕ−Ｗや、Ｃｕ−Ｍｏからなる金属板が非常に高価なものであり、電子部品収納用パッケージのコストアップとなっている。また、従来の電子部品収納用パッケージは、枠体に筒状の金属板が用いられ、しかも切り欠きを切削加工して設けているので、作製に時間と手間がかかり高価なものとなって、電子部品収納用パッケージのコストアップとなっている。
（２）特開２０００−１５６４３１号公報で開示されるような電子部品収納用パッケージは、底板体が、炭素繊維を用いた芯体の両面にＣｒ−Ｆｅ合金層、Ｃｕ層、Ｆｅ−Ｎｉ合金層もしくはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金層の３層構造を有する金属層が拡散接合により被着されて形成されたものであるので、非常に高価なものであり、電子部品収納用パッケージのコストアップとなっている。また、この電子部品収納用パッケージは、枠体に筒状の金属板が用いられ、しかも切り欠きを切削加工して設けているので、作製に時間と手間がかかり高価なものとなって、電子部品収納用パッケージのコストアップとなっている。
（３）実開平２−４７０５４号公報で開示されるような電子部品収納用パッケージは、底板体となる部分が、セラミック製容器の外表面の金属層上にコバール金属板、すなわちＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金金属板の両主面に銅板を接合させた複合金属体をろう付けしたものとしているが、電子部品からの発熱がセラミック製容器を介して放熱させる構造であるので、放熱効率の低いパッケージとなっている。
（４）特開平４−２８７９５０号公報で開示されるような電子部品収納用パッケージは、底板体と枠体を同一の金属板で形成し、この金属板がＣｕ−Ｗからなる場合には、金属板が非常に高価なものであり、電子部品収納用パッケージのコストアップとなっている。また、底板体と枠体を同一の金属板で形成し、この金属板がコバール、すなわちＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなる場合の電子部品収納用パッケージは、コバール製の金属板が安価であり、パッケージのコストアップを防止することができるものの、コバール、すなわちＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金の熱伝導率が低いので、底板体に用いたコバールが電子部品からの発熱を効率よく放熱させることができなくなっている。 However, the conventional electronic component storage package as described above has the following problems.
(1) Since the conventional electronic component storage package uses a metal plate made of a material such as Cu-W or Cu-Mo for the bottom plate made of metal, the thermal conductivity is about 170 to 240 W / mK. The metal plate made of Cu-W or Cu-Mo is very expensive although it is high and excellent in heat dissipation of heat generated from the electronic component, which increases the cost of the electronic component storage package. In addition, the conventional electronic component storage package uses a cylindrical metal plate for the frame body, and is provided by cutting a notch, so it takes time and labor to produce, and is expensive. The cost of the electronic component storage package is increased.
(2) An electronic component storage package as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-156431 has a bottom plate having a Cr—Fe alloy layer, a Cu layer, and an Fe—Ni alloy on both sides of a core body using carbon fibers. Layer or a metal layer having a three-layer structure of an Fe—Ni—Co alloy layer is formed by being deposited by diffusion bonding, which is very expensive and increases the cost of the electronic component storage package. It has become. In addition, this electronic component storage package uses a cylindrical metal plate for the frame and is provided with a cut-out cut, so that it takes time and labor to manufacture, and is expensive. The cost of the component storage package is increased.
(3) In the electronic component storage package as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-47054, the portion serving as the bottom plate is a Kovar metal plate on the metal layer on the outer surface of the ceramic container, that is, Fe—Ni—. Although it is assumed that a composite metal body in which a copper plate is bonded to both main surfaces of a Co-based alloy metal plate is brazed, the heat dissipation from the electronic component is dissipated through a ceramic container, so the heat dissipation efficiency is low It is a package.
(4) An electronic component storage package as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-287950 has a bottom plate and a frame made of the same metal plate, and when this metal plate is made of Cu-W, Metal plates are very expensive, increasing the cost of electronic component storage packages. In addition, when the bottom plate and the frame are formed of the same metal plate and the metal plate is made of Kovar, that is, an Fe-Ni-Co alloy, the Kovar metal plate is inexpensive. Although the cost of the package can be prevented, the thermal conductivity of Kovar, that is, the Fe—Ni—Co alloy, is low, so that Kovar used for the bottom plate can efficiently dissipate heat generated from the electronic component. I can't.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、電子部品からの発熱を効率的に放熱させることができる安価な電子部品収納用パッケージを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an inexpensive electronic component storage package that can efficiently dissipate heat generated from an electronic component.

前記目的に沿う本発明に係る電子部品収納用パッケージは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金金属板の両面にＣｕ板を貼り合わせるクラッド鋼からなる長方形状の底板体と、底板体の上面に接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなる長方形窓枠状のリング状枠体と、リング状枠体の長手方向の対向する１対の上面に接合される入出力用メタライズパターンを備えるセラミック製側壁体、及びセラミック製側壁体の側面に接合されて連接すると共に、リング状枠体の短手方向の対向する１対の上面に接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、又はＦｅ−Ｎｉ系合金からなる金属製側壁体とで構成される枠体と、枠体の上面に接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなるシールリングを有し、枠体がリング状枠体とシールリングで上下から挟み込まれている。 An electronic component storage package according to the present invention that meets the above-mentioned object is joined to a rectangular bottom plate body made of clad steel in which a Cu plate is bonded to both sides of an Fe-Ni-Co alloy metal plate, and to the upper surface of the bottom plate body. A rectangular window frame-shaped ring-shaped frame made of an Fe-Ni-Co-based alloy, and a ceramic side wall having a metallized pattern for input / output bonded to a pair of upper surfaces facing each other in the longitudinal direction of the ring-shaped frame And an Fe—Ni—Co alloy or Fe—Ni alloy joined to and connected to the side surfaces of the ceramic side wall body and joined to a pair of opposing upper surfaces in the short direction of the ring-shaped frame body And a seal ring made of an Fe-Ni-Co alloy bonded to the upper surface of the frame body, and the frame body from above and below with the ring-shaped frame body and the seal ring. Sandwiched

上記の電子部品収納用パッケージは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金金属板の両面にＣｕ板を貼り合わせるクラッド鋼からなる長方形状の底板体と、底板体の上面に接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなる長方形窓枠状のリング状枠体と、リング状枠体の長手方向の対向する１対の上面に接合される入出力用メタライズパターンを備えるセラミック製側壁体、及びセラミック製側壁体の側面に接合されて連接すると共に、リング状枠体の短手方向の対向する１対の上面に接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、又はＦｅ−Ｎｉ系合金からなる金属製側壁体とで構成される枠体と、枠体の上面に接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなるシールリングを有し、枠体がリング状枠体とシールリングで上下から挟み込まれているので、底板体がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金金属板の両面にＣｕ板を貼り合わせたクラッド鋼からなり、Ｃｕの高い熱伝導率によって底板体としての熱伝導率が高く、電子部品からの発熱を効率的に放熱させることができる。また、この電子部品収納用パッケージは、底板体にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金金属板の両面にＣｕ板を貼り合わせたクラッド鋼からなる安価な底板体を用いているので、パッケージを安価にすることができる。更に、この電子部品収納用パッケージは、枠体の相対向する辺毎にセラミック製側壁体と、金属製側壁体とで構成しているので、パッケージとしての作製が容易で安価にすることができる。また、この電子部品収納用パッケージは、リング状枠体によって、底板体と枠体との熱膨張係数の差を緩和でき、接合時の反りの発生を小さく抑えることができる。また、更に、この電子部品収納用パッケージは、枠体がリング状枠体とシールリングで上下から挟み込まれているので、接合時の変形の少ないパッケージを形成することができ、蓋体を接合して気密信頼性の高いパッケージにすることができる。 The electronic component storage package includes a rectangular bottom plate body made of clad steel in which a Cu plate is bonded to both sides of a Fe-Ni-Co alloy metal plate, and a Fe-Ni-Co bonded to the upper surface of the bottom plate body. Ceramic side wall body including a rectangular window frame-shaped ring-shaped frame body made of an alloy and a metallized pattern for input / output joined to a pair of upper surfaces facing each other in the longitudinal direction of the ring-shaped frame body, and ceramic side wall body And a metal side wall body made of Fe—Ni—Co alloy or Fe—Ni alloy joined to a pair of opposing upper surfaces in the short direction of the ring-shaped frame body. And a seal ring made of an Fe-Ni-Co alloy bonded to the upper surface of the frame body, and the frame body is sandwiched from above and below by the ring-shaped frame body and the seal ring, The bottom plate is Fe- It is made of clad steel with Cu plates bonded to both sides of the i-Co alloy metal plate, and the high thermal conductivity of Cu has high thermal conductivity as a bottom plate body, and efficiently dissipates heat generated from electronic components. Can do. In addition, this electronic component storage package uses an inexpensive bottom plate body made of clad steel in which a Cu plate is bonded to both sides of an Fe-Ni-Co alloy metal plate to the bottom plate body. be able to. Furthermore, since this electronic component storage package is composed of a ceramic side wall and a metal side wall for each opposite side of the frame, it can be easily manufactured as a package and can be made inexpensive. . In addition, the electronic component storage package can reduce the difference in thermal expansion coefficient between the bottom plate body and the frame body by the ring-shaped frame body, and can suppress the occurrence of warpage during joining. In addition, since the frame body is sandwiched from above and below by the ring-shaped frame body and the seal ring, this electronic component storage package can form a package with little deformation at the time of joining, and the lid body can be joined. And airtight and reliable package.

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用パッケージの斜視図、展開図である。(A), (B) is the perspective view and expansion | deployment figure of the electronic component storage package which concern on one embodiment of this invention, respectively. （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の電子部品収納用パッケージの斜視図、展開図である。(A) and (B) are a perspective view and a developed view of a conventional electronic component storage package, respectively.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用パッケージ１０は、セラミックと金属を組み合わせて形成されている。この電子部品収納用パッケージ１０は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金（通称：ＫＶ、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）からなる金属板１１の両面のそれぞれにＣｕ板１２を圧着して貼り合わせたクラッド鋼からなり、これを所定の大きさの長方形状に加工した底板体１３を有している。また、電子部品収納用パッケージ１０は、底板体１３の上面にＡｇ−Ｃｕろう材等でろう付け接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなり、これを所定の大きさの長方形窓枠状に加工したリング状枠体１４を有している。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
As shown in FIGS. 1A and 1B, an electronic component storage package 10 according to an embodiment of the present invention is formed by combining ceramic and metal. The electronic component storage package 10 has a Cu plate 12 bonded to each of both surfaces of a metal plate 11 made of an Fe—Ni—Co alloy (common name: KV, trade name “Kovar”). It has a bottom plate 13 made of clad steel and processed into a rectangular shape of a predetermined size. The electronic component storage package 10 is made of an Fe—Ni—Co alloy that is brazed and joined to the upper surface of the bottom plate 13 with an Ag—Cu brazing material or the like, and is formed into a rectangular window frame having a predetermined size. A processed ring-shaped frame 14 is provided.

上記の底板体１３は、３層構造であるＣｕ板１２と、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなる金属板１１と、Ｃｕ板１２との厚み比率が１：１：１〜１：８：１程度の範囲のものを用いることができる。そして、底板体１３は、Ｃｕ板１２の厚み比率を上げることで、熱伝導率を大きくすることができる。この底板体１３の３層構造の厚み比率は、熱伝導率をＣｕ−Ｗ（Ｃｕ：１０％、Ｗ：９０％）の１７０Ｗ／ｍＫと同等程度以上を達成させるために、１：３：１の比率以上にＣｕ板１２の厚み比率を大きくすることが好ましい。また、底板体１３の３層構造の厚み比率は、１：１：１の厚み比率よりＣｕ板１２の厚み比率を大きくする場合には、熱膨張率が１０×１０^−６／℃を超えるようになり、Ｃｕ：１０％、Ｗ：９０％のＣｕ−Ｗの熱膨張率である、６．５×１０^−６／℃や、Ｃｕ：２０％、Ｗ：８０％のＣｕ−Ｗの熱膨張率である、８．３×１０^−６／℃より大きくなる。このような大きな熱膨張率を有する底板体１３に、直接後述する枠体１８をろう付け接合場合には、Ａｌ_２Ｏ_３からなるセラミック製側壁体１６の熱膨張率である７．２×１０^−６／℃ より大きな熱膨張率の底板体１３に直接ろう付け接合されるので、接合部に大きな歪みを残すこととなる。しかしながら、上記の電子部品収納用パッケージ１０は、底板体１３の上面にＡｇ−Ｃｕろう材等でろう付け接合される熱膨張率が５．０×１０^−６／℃のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなる長方形窓枠状に加工したリング状枠体１４を有しているので、底板体１３と、セラミック製側壁体１６との組み立て時の歪みを緩衝させることができるように作用している。リング状枠体１４は、厚みが厚いほど組み立て時の歪みの緩衝効果が大きいが、一般的にプレス打ち抜きが可能な、０．３〜１．０ｍｍ厚であれば十分な効果を得ることができる。 In the bottom plate 13, the thickness ratio of the Cu plate 12 having a three-layer structure, the metal plate 11 made of an Fe—Ni—Co alloy, and the Cu plate 12 is 1: 1: 1 to 1: 8: 1. The thing of the range of a grade can be used. The bottom plate 13 can increase the thermal conductivity by increasing the thickness ratio of the Cu plate 12. The thickness ratio of the three-layer structure of the bottom plate 13 is 1: 3: 1 in order to achieve a thermal conductivity equal to or higher than 170 W / mK of Cu-W (Cu: 10%, W: 90%). It is preferable to make the thickness ratio of the Cu plate 12 larger than this ratio. Further, the thickness ratio of the three-layer structure of the bottom plate 13 is such that the thermal expansion coefficient exceeds 10 × 10 ⁻⁶ / ° C. when the thickness ratio of the Cu plate 12 is larger than the thickness ratio of 1: 1: 1. Cu: 10%, W: 90% Cu-W thermal expansion coefficient of 6.5 × 10 ⁻⁶ / ° C., Cu: 20%, W: 80% Cu—W thermal expansion The rate is greater than 8.3 × 10 ⁻⁶ / ° C. In the case of brazing and joining the frame 18 described later directly to the bottom plate 13 having such a large coefficient of thermal expansion, the coefficient of thermal expansion of the ceramic side wall 16 made of Al ₂ O ₃ is 7.2 × 10. Since it is brazed directly to the bottom plate 13 having a coefficient of thermal expansion greater than ⁻⁶ / ° C., a large strain remains in the joint. However, the electronic component storage package 10 is a Fe—Ni—Co system having a thermal expansion coefficient of 5.0 × 10 ⁻⁶ / ° C. brazed to the upper surface of the bottom plate 13 with an Ag—Cu brazing material or the like. Since it has the ring-shaped frame 14 processed into the rectangular window frame shape which consists of an alloy, it acts so that the distortion at the time of the assembly of the baseplate body 13 and the ceramic side wall body 16 can be buffered. . The thicker the ring-shaped frame body 14, the greater the distortion buffering effect during assembly. However, a sufficient effect can be obtained if the thickness is 0.3 to 1.0 mm, which is generally capable of press punching. .

この電子部品収納用パッケージ１０は、長方形窓枠状のリング状枠体１４の長手方向の対向する１対の上面に入出力用メタライズパターン１５を備えるセラミックフィードスルー基板からなるセラミック製側壁体１６がＡｇ−Ｃｕろう材等でろう付け接合されるようになっている。また、この電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック製側壁体１６の側面にＡｇ−Ｃｕろう材等でろう付け接合されて連接すると共に、長方形窓枠状のリング状枠体１４の短手方向の対向する１対の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、又はＦｅ−Ｎｉ系合金からなる金属製側壁体１７がＡｇ−Ｃｕろう材等でろう付け接合されるようになっている。そして、電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック製側壁体１６と、金属製側壁体１７とで構成される枠体１８を有している。 The electronic component storage package 10 includes a ceramic side wall 16 made of a ceramic feedthrough substrate having an input / output metallization pattern 15 on a pair of upper surfaces facing each other in the longitudinal direction of a ring-shaped frame 14 having a rectangular window frame shape. It is brazed and joined with an Ag-Cu brazing material or the like. The electronic component storage package 10 is connected to the side surface of the ceramic side wall body 16 by brazing with an Ag-Cu brazing material or the like, and is connected in the short direction of the ring-shaped frame body 14 having a rectangular window frame shape. A metal side wall 17 made of an Fe—Ni—Co alloy or an Fe—Ni alloy is brazed and joined with an Ag—Cu brazing material or the like on a pair of opposing upper surfaces. The electronic component storage package 10 includes a frame body 18 including a ceramic side wall body 16 and a metal side wall body 17.

上記のセラミック製側壁体１６であるセラミックフィードスルー基板は、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等のセラミックからなり、断面視して凸状の段差部分にパッケージの内側と外側を連通するＷ（タングステン）や、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属からなる入出力用メタライズパターン１５がセラミックグリーンシートと同時焼成されて設けられている。そして、パッケージの外側となる部分の入出力用メタライズパターン１５の上表面には、一方の端部側を接合して他方の端部側を水平に大気中に延設するバタフライ型にリードフレーム１９をろう付け接合するようになっている。また、セラミックフィードスルー基板の入出力用メタライズパターン１５は、パッケージの内側となる部分の上表面に延設させて電子部品を搭載させた後に電子部品とボンディングワイヤを介して接続し、電気的に導通状態とするために設けられている。更に、セラミックフィードスルー基板には、リング状枠体１４、金属製側壁体１７、及び後述するシールリング２０と当接する部分にメタライズ膜が設けられている。このメタライズ膜は、通常、リング状枠体１４と当接する部分を、セラミックグリーンシートにＷや、Ｍｏ等の高融点金属ペーストでパターンを形成してからセラミックグリーンシートと同時焼成して設け、金属製側壁体１７、及びシールリング２０と当接する部分を、焼成済のセラミックにＭｏ−Ｍｎ（モリブデン−マンガン）ペーストでパターンを形成して再度焼成して設けている。なお、セラミックフィードスルー基板に形成された入出力用メタライズパターン１５や、Ｍｏ−Ｍｎメタライズパターンにろう付け接合する場合には、メタライズ膜上にＮｉや、ＮｉＣｏからなるＮｉめっき被膜を形成することが必要となっている。 The ceramic feedthrough substrate as the ceramic side wall body 16 is made of ceramic such as Al ₂ O ₃ (alumina), and W (tungsten) communicates the inner side and the outer side of the package with the projecting step portion when viewed in cross section. In addition, an input / output metallized pattern 15 made of a refractory metal such as Mo (molybdenum) is provided by being simultaneously fired with the ceramic green sheet. The lead frame 19 is a butterfly type lead frame 19 in which one end side is joined to the upper surface of the input / output metallization pattern 15 at the outer part of the package and the other end side is horizontally extended into the atmosphere. Brazing and joining. Further, the input / output metallization pattern 15 of the ceramic feedthrough substrate is electrically connected to the electronic component via a bonding wire after being extended on the upper surface of the portion to be the inside of the package and mounting the electronic component. It is provided to make it conductive. Further, the ceramic feedthrough substrate is provided with a metallized film on the ring-shaped frame body 14, the metal side wall body 17, and a portion that comes into contact with a seal ring 20 described later. This metallized film is usually formed by forming a portion in contact with the ring-shaped frame body 14 by forming a pattern on the ceramic green sheet with a high melting point metal paste such as W or Mo and then simultaneously firing the ceramic green sheet. The side wall body 17 and the portion in contact with the seal ring 20 are provided by forming a pattern with a Mo—Mn (molybdenum-manganese) paste on the fired ceramic and firing again. In addition, when brazing and joining the input / output metallization pattern 15 formed on the ceramic feedthrough substrate or the Mo-Mn metallization pattern, a Ni plating film made of Ni or NiCo may be formed on the metallization film. It is necessary.

上記の金属製側壁体１７の一側壁には、レーザー光からなる光信号を通すための貫通孔２１が設けられ、この貫通孔２１に筒状に形成された金属製固定部材２２がろう付け接合され、光ファイバー部材（図示せず）が接続できるように形成されている。また、底板体１３には、長手方向両端部に、光通信用の電子部品を底板体１３の上面と、枠体１８の内周側壁面とで形成されるキャビティ部２３に搭載し、蓋体（図示せず）で気密に封止した後、ボード等に取り付けるための取り付け孔２４が設けられている。 A through hole 21 for passing an optical signal made of laser light is provided on one side wall of the metal side wall body 17, and a metal fixing member 22 formed in a cylindrical shape in the through hole 21 is brazed and joined. It is formed so that an optical fiber member (not shown) can be connected. Further, the bottom plate body 13 is mounted with an electronic component for optical communication at both ends in the longitudinal direction in a cavity portion 23 formed by the upper surface of the bottom plate body 13 and the inner peripheral side wall surface of the frame body 18. After hermetically sealing with (not shown), an attachment hole 24 for attaching to a board or the like is provided.

上記のセラミックフィードスルー基板を形成するためのアルミナ等のセラミックは、例えば、先ず、アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練し、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製する。次いで、スラリーからは、ドクターブレード法等によって、例えば、厚み０．２５ｍｍのシートを形成し、適当な寸法に切断した矩形状のセラミックグリーンシートを作製する。セラミックフィードスルー基板は、複数枚のセラミックグリーンシートにＷや、Ｍｏ等の高融点金属ペーストを用いて入出力用メタライズパターン１５用等のメタライズ印刷パターンをスクリーン印刷で形成し、各セラミックグリーンシートを積層し、所定の形状に切断形成した後、焼成して焼成体を形成している。更に、焼成体には、Ｍｏ−Ｍｎペーストを用いて所定箇所にメタライズ印刷パターンをスクリーン印刷で形成した後、焼成することでセラミックフィードスルー基板を作製している。 The ceramic such as alumina for forming the ceramic feedthrough substrate is, for example, firstly a powder obtained by adding an appropriate amount of a sintering aid such as magnesia, silica, and calcia to alumina powder, and a plasticizer such as dioctyl phthalate. Then, a binder such as an acrylic resin and a solvent such as toluene, xylene, and alcohols are added, kneaded sufficiently, and defoamed to prepare a slurry having a viscosity of 2000 to 40000 cps. Next, from the slurry, for example, a sheet having a thickness of 0.25 mm is formed by a doctor blade method or the like, and a rectangular ceramic green sheet cut to an appropriate size is produced. A ceramic feedthrough substrate is formed by screen-printing a metallized printing pattern for input / output metallized pattern 15 using a high-melting point metal paste such as W or Mo on a plurality of ceramic green sheets. After being laminated and cut and formed into a predetermined shape, firing is performed to form a fired body. Furthermore, a ceramic feedthrough substrate is manufactured by forming a metallized print pattern on a fired body using a Mo—Mn paste at a predetermined location by screen printing and then firing.

電子部品収納用パッケージ１０は、枠体１８の上面にＡｇ−Ｃｕろう材等でろう付け接合されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなり、これを所定の大きさの長方形窓枠状に加工したシールリング２０を有している。このシールリング２０は、特に、形状を限定するものではないが、リング状枠体１４と同一形状でもよく、形状は略同じで、厚みが異なるものであってもよい。そして、電子部品収納用パッケージ１０は、枠体１８がリング状枠体１４と、シールリング２０で上下から挟み込まれるようになっている。この上下からの挟み込みによって、電子部品収納用パッケージ１０は、セラミック製側壁体１６と、金属製側壁体１７が強固に接合する枠体１８を得ることができると共に、底板体１３と枠体１８との熱膨張率差を緩衝させることができ、接合信頼性を向上させることができる。 The electronic component storage package 10 is made of an Fe—Ni—Co alloy that is brazed and joined to the upper surface of the frame 18 with an Ag—Cu brazing material or the like, and this is processed into a rectangular window frame having a predetermined size. A seal ring 20 is provided. The seal ring 20 is not particularly limited in shape, but may be the same shape as the ring-shaped frame 14, the shape may be substantially the same, and the thickness may be different. In the electronic component storage package 10, the frame 18 is sandwiched from above and below by the ring-shaped frame 14 and the seal ring 20. By sandwiching from above and below, the electronic component housing package 10 can obtain the ceramic side wall body 16 and the frame body 18 to which the metal side wall body 17 is firmly joined, and the bottom plate body 13 and the frame body 18. The difference in thermal expansion coefficient can be buffered, and the joining reliability can be improved.

ここで、本発明者は、実施例として、底板体に３層構造であるＣｕ板と、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなる金属板と、Ｃｕ板との厚み比率が１：３：１＝０．３ｍｍ：０．９ｍｍ：０．３ｍｍを用いた本発明の電子部品収納用パッケージを作製し、キャビティ部に試験用のヒーターチップを実装し、放熱性の確認を行った。併せて、比較例として、底板体に１．５ｍｍ厚みのＣｕ：１０％、Ｗ：９０％のＣｕ−Ｗ板を用いた従来の電子部品収納用パッケージを作製し、キャビティ部に試験用のヒーターチップを実装し、放熱性の確認を行った。測定は、ヒーターチップに同じ電流の付加を掛け、時間と共に変化するヒーターチップの熱抵抗値を測定した。その結果、Ｃｕ板と、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなる金属板と、Ｃｕ板の３層構造からなる底板体上のヒーターチップの熱抵抗値は、Ｃｕ：１０％、Ｗ：９０％のＣｕ−Ｗ板からなる底板体上のヒーターチップの熱抵抗値と同等以上であることが確認できた。また、実施例の電子部品収納用パッケージは、信頼性試験においても、熱衝撃試験の０℃〜１００℃の１５サイクル試験、温度サイクル試験の−４０℃〜８５℃の１０００サイクル試験を満足し、接合信頼性でも問題がないことが確認できた。 Here, as an example, the inventor has a thickness ratio of a Cu plate having a three-layer structure on a bottom plate body, a metal plate made of an Fe—Ni—Co-based alloy, and a Cu plate as 1: 3: 1 = The electronic component storage package of the present invention using 0.3 mm: 0.9 mm: 0.3 mm was produced, and a test heater chip was mounted in the cavity portion, and heat dissipation was confirmed. In addition, as a comparative example, a conventional electronic component storage package using a Cu-W plate having a thickness of 1.5 mm Cu: 10% and W: 90% as a bottom plate is manufactured, and a test heater is formed in the cavity portion. A chip was mounted and heat dissipation was confirmed. The measurement was performed by applying the same current to the heater chip and measuring the thermal resistance value of the heater chip that changed with time. As a result, the thermal resistance value of the heater chip on the bottom plate body having a three-layer structure of the Cu plate, the Fe-Ni-Co alloy, and the Cu plate is Cu: 10%, W: 90%. It was confirmed that the thermal resistance value of the heater chip on the bottom plate body made of the Cu-W plate was equal to or higher than that. In addition, the electronic component storage package of the example also satisfies the 15 cycle test of 0 ° C. to 100 ° C. of the thermal shock test and the 1000 cycle test of −40 ° C. to 85 ° C. of the temperature cycle test in the reliability test, It was confirmed that there was no problem with the bonding reliability.

本発明の電子部品収納用パッケージは、内部に光通信用のレーザーダイオード、フォトダイオード等の電子部品を搭載して、励起光源用のレーザー光を高出力で発することができる電子部品収納用パッケージに用いることができる。 The electronic component storage package of the present invention is an electronic component storage package in which electronic components such as a laser diode for optical communication and a photodiode are mounted inside, and can emit laser light for an excitation light source at high output. Can be used.

１０：電子部品収納用パッケージ、１１：Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金金属板、１２：Ｃｕ板、１３：底板体、１４：リング状枠体、１５：入出力用メタライズパターン、１６：セラミック製側壁体、１７：金属製側壁体、１８：枠体、１９：リードフレーム、２０：シールリング、２１：貫通孔、２２：金属製固定部材、２３：キャビティ部、２４：取り付け孔 10: Electronic component storage package, 11: Fe—Ni—Co alloy metal plate, 12: Cu plate, 13: Bottom plate, 14: Ring frame, 15: Metallization pattern for input / output, 16: Ceramic side wall Body: 17: Metal side wall body, 18: Frame body, 19: Lead frame, 20: Seal ring, 21: Through hole, 22: Metal fixing member, 23: Cavity part, 24: Mounting hole

Claims

A rectangular bottom plate body made of clad steel in which a Cu plate is bonded to both surfaces of a Fe-Ni-Co alloy metal plate, and a rectangular window frame made of the Fe-Ni-Co alloy bonded to the upper surface of the bottom plate body A ring-shaped ring-shaped frame body, a ceramic side wall body having an input / output metallization pattern bonded to a pair of upper surfaces facing each other in the longitudinal direction of the ring-shaped frame body, and bonded to the side surface of the ceramic side wall body And a metal side wall made of the Fe-Ni-Co alloy or Fe-Ni alloy joined to a pair of opposing upper surfaces in the short direction of the ring-shaped frame. And a seal ring made of the Fe-Ni-Co alloy bonded to the upper surface of the frame, and the frame is sandwiched from above and below by the ring-shaped frame and the seal ring Electricity characterized by Package for the component housing.