(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載するための搭載領域を上面に有する、平面視したときの形状が矩形状の基体と、
前記搭載領域を囲むように前記基体の上面に設けられた枠体と、
前記基体の上面のうち前記枠体の内側から下面にかけて設けられた、前記半導体素子が電気的に接続される接続導体と、
前記基体の下面に設けられた、一方の端部が前記接続導体に電気的に接続されるとともに、他方の端部が前記基体の第１の側面から側方に引き出された回路導体と、
前記基体の下面に接合された、前記基体の前記第１の側面と隣接する第２の側面から側方に引き出されて実装基板に取り付けられる取付け領域および前記回路導体に平行となるように前記基体の前記第１の側面から側方に引き出された接地導体領域を有する金属板とを備え、
該金属板は、平面視した場合に、前記基体の外周に沿って、前記接地導体領域から前記取付け領域にかけて前記基体の前記第１の側面および前記第２の側面から側方に引き出された外周領域をさらに有することを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記金属板が、前記取付け領域に、前記実装基板にネジ止めするための貫通孔を備えていることを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記金属板の厚みが前記回路導体の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記回路導体を複数備えるとともに、前記金属板が複数の前記回路導体の間に位置する補助接地導体領域をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の素子収納用パッケージと、該素子収納用パッケージが前記取付け領域によって取り付けられた実装基板とを備えた半導体装置用部品。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置用部品と、
該半導体装置用部品の前記素子収納用パッケージの前記搭載領域に搭載された半導体素子と、
前記枠体の上面に接合された、前記半導体素子を封止する蓋体とを備えた半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージならびにこれを備えた半導体装置用部品および半導体装置に関する。このような半導体素子収納用パッケージは各種電子機器に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を収納する素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）としては、例えば、特許文献１に記載されたパッケージが知られている。特許文献１に記載されたパッケージは、パッケージ基板（基体）と、パッケージ基板の上面から下面にかけて設けられたバイアホール（接続導体）と、パッケージ基板の下面に設けられた信号線金属薄膜（回路導体）とを備えている。特許文献１に記載のパッケージは、実装基板に取り付けられることによって用いられる。【０００３】
パッケージの実装基板への実装方法としては、ロウ材のような接合部材を介してパッケージを実装基板に押圧をしながら接合固定する方法が挙げられる。また、特許文献２に記載されているように、パッケージの基体の四隅あるいは下面にネジ止め用の取付け部材を設けて、ネジ止めによって電子部品収納用パッケージを実装基板に固定する方法も挙げられる。【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のパッケージのように、回路導体が基体の下面に設けられている場合においては、パッケージを実装基板へ実装する際に、回路導体に位置ずれが生じてしまう場合があった。【０００５】
具体的には、パッケージの製造工程において基体にわずかな反りが生じている場合があった。このように、基体に反りが生じた状態でパッケージを実装基板に押しつけることによって基板が変形する場合があった。そのため、基体の下面に取り付けられている回路導体が所望の位置と異なる位置にずれてしまう場合があった。その結果、パッケージと実装基板との間でインピーダンスのマッチングが困難になる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３３６７０２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８３２２号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一つの態様に基づく素子収納用パッケージは、半導体素子を搭載するための搭載領域を有する、平面視したときの形状が矩形状の基体と、前記搭載領域を囲むように前記基体の上面に設けられた枠体と、前記基体の上面から下面にかけて設けられた接続導体と、前記基体の下面に設けられた、一方の端部が前記接続導体に電気的に接続されるとともに、他方の端部が前記基体の第１の側面から側方に引き出された回路導体と、前記基体の下面に接合された、前記基体の前記第１の側面と隣接する第２の側面から側方に引き出されて実装基板に取り付けられる取付け領域および前記回路導体に平行となるように前記基体の前記第１の側面から側方に引き出された接地導体領域を有する金属板とを備えている。該金属板は、平面視した場合に、前記基体の外周に沿って、前記接地導体領域から前記取付け領域にかけて前記基体の側方に引き出された外周領域をさらに有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態にかかる素子収納用パッケージならびにこれを備えた半導体装置用部品および半導体装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す素子収納用パッケージの平面図である。
【図３】図１に示す素子収納用パッケージの底面図である。
【図４】図３に示す素子収納用パッケージをＸ−Ｘ’線で切った断面図である。
【図５】第２の実施形態にかかる素子収納用パッケージを示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態にかかる素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）ならびにこれを備えた半導体装置用部品および半導体装置について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係るパッケージ、半導体装置用部品および半導体装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。
【００１０】
図１〜４に示すように、本実施形態にかかる素子収納用パッケージ１は、半導体素子３を搭載するための搭載領域５ａを有する基体５と、搭載領域５ａを囲むように基体５の上面に設けられた枠体７と、基体５の上面のうち枠体７の内側から下面にかけて設けられた半導体素子３が電気的に接続される接続導体９と、それぞれ基体５の下面に設けられた回路導体２１および２つの金属板３５とを備えている。接続導体９は、基体５の上面に位置する部分においてボンディングワイヤ３１を介して半導体素子３に電気的に接続されている。
【００１１】
回路導体２１は、一方の端部が接続導体９に電気的に接続されるとともに、他方の端部が基体５の第１の側面５１から側方に引き出されている。２つの金属板３５は、それぞれ、基体５の下面に接合された接合領域３５ａ、基体５の第２の側面５２から側方に引き出されて実装基板１７に取り付けられる取付け領域３５ｂおよび回路導体２１に平行となるように基体５の第１の側面５１から側方に引き出された接地導体領域３５ｃ、平面視した場合に、接地導体領域３５ｃから取付け領域３５ｂにかけて基体５の側方に引き出された外周領域３５ｄを有している。言い換えると、外周領域３５ｄは、第１の側面および第２の側面から側方に引き出されている。ここでいう、「第２の側面５２」とは、基体５の側面のうち１つの側面のみを意味するものではなく第１の側面５１と隣り合う２つの側面を意味している。
【００１２】
このように、接地導体領域３５ｃと取付け領域３５ｂと外周領域３５ｄとが一体的に形成されていることによって、金属板３５の強度を向上させることができる。強度が向上した金属板３５が基体５の下面に設けられていることによって、基体５を変形しにくくすることができる。これにより、パッケージ１を実装基板１７に押しつけたとしても、基体５が変形する可能性を抑制できる。そのため、基体５の下面に取り付けられている回路導体２１が所望の位置と異なる位置にずれてしまう可能性を抑制できる。その結果、パッケージ１と実装基板１７との間でインピーダンスのマッチングを行ないやすくすることができる。
【００１３】
さらに、金属板３５のうち取付け領域３５ｂと外周領域３５ｄとが連続している。これにより、パッケージ１を実装基板１７に実装する際に基体５の一部分に応力が集中する可能性を抑制できる。具体的には、仮に外周領域３５ｄと取付け領域３５ｂとの間に隙間がある場合であれば、取付け領域３５ｂと実装基板１７とをねじ止めしたときに、基板５の周縁部分のうち取付け領域３５ｂが引き出されている領域に応力が集中する。しかし、本実施形態にかかるパッケージ１においては、取付け領域３５ｂと実装基板１７とをねじ止めしたときに、取付け領域３５ｂと外周領域３５ｄとの境界部分と、基板５の周縁部分のうち取付け領域３５ｂが引き出されている領域との２つの領域に応力が分散される。これにより、基板５が変形する可能性を抑制できる。
【００１４】
本実施形態における基体５は、四角板形状であって、主面上に半導体素子３が載置される搭載領域５ａを有している。なお、本実施形態において搭載領域５ａとは、基体５を平面視した場合に半導体素子３と重なり合う領域を意味している。基体５が平板形状である場合、その大きさを、例えば一辺５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定することができる。また、基体５の厚みとしては、例えば、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定することができる。
【００１５】
本実施形態においては搭載領域５ａが主面の中央部に形成されているが、半導体素子３が載置される領域を搭載領域５ａとしていることから、例えば、基体５の主面の端部に搭載領域５ａが形成されていても何ら問題ない。また、本実施形態の基体５は一つの搭載領域５ａを有しているが、基体５が複数の搭載領域５ａを有し、それぞれの搭載領域５ａに半導体素子３が載置されていてもよい。
【００１６】
基体５の主面における搭載領域５ａには半導体素子３が配設されている。入出力端子などを介して半導体素子３と外部電気回路（不図示）との間で信号の入出力を行うことができる。このように、基体５の主面には半導体素子３が配設されることから、基体５としては、少なくとも半導体素子３が配設される部分には高い絶縁性を有していることが求められる。本実施形態にかかる基体５は、複数の絶縁性部材を積層することにより作製される。そして、この基体５の搭載領域５ａに半導体素子３が載置される。絶縁性部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、又はガラスセラミック材料を用いることができる。
【００１７】
これらのガラス粉末およびセラミック粉末を含有する原料粉末、有機溶剤並びにバインダを混ぜることにより混合部材を作製する。この混合部材をシート状に成形することにより複数のセラミックグリーンシートを作製する。作製された複数のセラミックグリーンシートを積層することにより複数の積層体を作製する。複数の積層体をそれぞれ約１６００度の温度で一体焼成することにより基体５が作製される。なお、基体５としては、複数の絶縁性部材が積層された構成に限られるものではない。一つの絶縁性部材により基体５が構成されていてもよい。
【００１８】
また、半導体素子３が直接に基体５の上面に実装されても良いが、本実施形態のパッケージ１のように、基体５の搭載領域５ａ上に配設された、半導体素子３を載置するための載置基板１９を備えて、この載置基板１９上に半導体素子３が搭載されていても良い。載置基板１９としては、絶縁性部材と同様に絶縁性の良好な部材を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、又はガラスセラミック材料を用いることができる。
【００１９】
本実施形態のパッケージ１は、基体５の上面であって搭載領域５ａを囲むように配設された枠体７を備えている。枠体７としては、例えば、基体５と同様に、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、又はガラスセラミック材料を用いることができる。また、絶縁性の良好な部材の他にも、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト及びタングステンのような金属部材、或いはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属部材のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって枠体７を構成する金属部材を作製することができる。また、枠体７は、一つの部材からなっていてもよいが、複数の部材の積層構造であってもよい。
【００２０】
本実施形態の素子収納用パッケージ１は、基体５および枠体７の間に位置して、基体５および枠体７を接合する接合部材（図示せず）を備えている。接合部材としては、例えばロウ材を用いることができる。例示的なロウ材としては、銀ロウが挙げられる。
【００２１】
本実施形態のパッケージ１は、基体５の上面から下面にかけて設けられた複数の接続導体９を備えている。接続導体９は、半導体素子３が発した電気信号を基体５の上面から下面に伝送する機能を、もしくは外部から入力された電気信号を基体５の下面から上面に伝送する機能を有している。複数の接続導体９のそれぞれの一方の端部は基体５の上面に露出している。また、複数の接続導体９のそれぞれの他方の端部は基体５の下面に露出している。
【００２２】
本実施形態における接続導体９は、ボンディングワイヤ３１を介して半導体素子３に電気的に接続されているが、これに限られるものではない。例えば、実装領域に基体５の上面における搭載領域５ａに接続導体９を引き回して、ボンディングワイヤ３１を用いることなく、半導体素子３と直接に接続されていても良い。
【００２３】
接続導体９としては、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、タングステン、モリブデン、ニッケル、マンガン、銅、銀および金のような金属材料を接続導体９として用いることができる。上記の金属材料を単一で用いてもよく、また、合金として用いてもよい。
【００２４】
接続導体９の形成方法としては、基体５の上面および下面の間を貫通する貫通孔を形成するとともに、この貫通孔に金属ペーストを配設する方法が挙げられる。貫通孔に金属ペーストを配設する方法としては、周知の吸引法等を用いればよい。接続導体９は、金属材料が貫通孔の内部全体に充填されるようにして形成されてもよい。また、貫通孔の内壁を覆うように形成されて内周側に空洞が形成されるように配設されてもよい。
【００２５】
基体５の下面には、回路導体２１、金属板３５および取付け部材１３がそれぞれ設けられている。
【００２６】
本実施形態における金属板３５は、接合領域３５ａと取付け領域３５ｂと接地導体領域３５ｃと外周領域３５ｄとを有している。金属板３５としては、板状の金属部材を用いることができる。この金属部材を構成する金属材料としては、銅等の金属材料を用いることができる。金属板３５の厚みとしては、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定することができる。
【００２７】
本実施形態のパッケージ１は、回路導体２１および回路導体２１を間に挟むように位置する一対の接地導体領域３５ｃを有している。回路導体２１は、一方の端部が接続導体９に電気的に接続されるとともに、他方の端部が基体５の側方に引き出されている。回路導体２１は、接続導体９と実装基板１７上に配設された配線回路２５とを電気的に接続するために設けられている。一対の接地導体領域３５ｃは、実装基板１７上に配設されたグランド配線２７と電気的に接続されている。一対の接地導体領域３５ｃは第１の側面５１から回路導体２１と同方向に引き出されている。回路導体２１と一対の接地導体領域３５ｃと共にコプレーナ線路を形成している。
【００２８】
なお、ここでいう「接地」および「グランド」とは、いわゆるアース電位としての外部の基準電位（図示せず）に電気的に接続されていることを意味しており、基準電位としては必ずしも電位が０Ｖである必要はない。
【００２９】
本実施形態においては、回路導体２１として帯状の金属部材を用いている。回路導体２１は、例えば銅等の金属材料によって形成されている。回路導体２１の基体５の下面への取付けは、接続導体９および回路導体２１をロウ材等によって接合することによって行なわれる。回路導体２１の厚みとしては、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定することができる。
【００３０】
本実施形態における取付け領域３５ｂは、それぞれ平面視した場合の形状が長方形状である。取付け領域３５ｂは、実装基板１７にネジ止めするための貫通孔（ネジ止め孔２９）を有している。このネジ止め孔２９によってパッケージ１を実装基板１７にネジ止めすることにより、パッケージ１を実装基板１７に固定することができる。このとき、パッケージ１を実装基板１７に強固に固定するため、パッケージ１には、実装基板１７に向かって押圧力が加わる。
【００３１】
金属板３５の接合領域３５ａの基体５の下面への接合は、基体５の下面に金属膜をメタライズ法によって別途形成して、その金属膜に金属板３５の接合領域３５ａを、ロウ材等を用いて接合することによって行なわれる。
【００３２】
取付け部材１３は、それぞれ平面視した場合の形状が長方形状である。取付け部材１３は、実装基板１７にネジ止めするための貫通孔（ネジ止め孔２９）を有している。このネジ止め孔２９によってパッケージ１を実装基板１７にネジ止めすることにより、パッケージ１を実装基板１７に固定することができる。このとき、パッケージ１を実装基板１７に強固に固定するため、パッケージ１には、実装基板１７に向かって押圧力が加わる。
【００３３】
取付け部材１３の基体５の下面への接合は、基体５の下面に金属膜をメタライズ法によって別途形成して、その金属膜に取付け部材１３を、ロウ材等を用いて接合することによって行なわれる。取付け部材１３としては、板状の金属部材を用いることができる。この金属部材を構成する金属材料としては、回路導体２１および金属板３５と同様に、銅等の金属材料を用いることができる。取付け部材１３の厚みとしては、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定することができる。
【００３４】
また、本実施形態のパッケージ１においては、取付け領域３５ｂおよび取付け部材１３が有するネジ止め孔２９によって、パッケージ１を実装基板１７に固定しているがこれに限られるものではない。例えば、ロウ材等を用いて取付け領域３５ｂの下面を実装基板１７の上面に接合してもよい。
【００３５】
また、金属板３５の厚みが、回路導体２１の厚みよりも大きいことが好ましい。具体的には、金属板３５の厚みが、回路導体２１の厚みの１．５〜３倍であることが好ましい。また、金属板３５の厚みと回路導体２１の厚みとの差が０．０５〜０．５ｍｍであることが好ましい。金属板３５の厚みが回路導体２１の厚みよりも大きいことによって、回路導体２１の下面の高さ位置が金属板３５の下面の高さ位置よりも上に位置することになる。その結果、パッケージ１を実装基板１７に実装するときに回路導体２１に加わる力を低減することができる。
【００３６】
また、外周領域３５ｄにおける側方に引き出される方向の幅が、取付け領域３５ｂおよび接地導体領域３５ｃにおけるそれぞれ側方に引き出される方向の幅よりも小さい。外周領域３５ｄにおける側方に引き出される方向の幅が、取付け領域３５ｂにおけるそれぞれ側方に引き出される方向の幅よりも小さいことによって、取付け領域３５ｂを実装基板１７に取り付ける際に外周領域３５ｄが邪魔になるのを防ぐことができる。
【００３７】
また、外周領域３５ｄにおける側方に引き出される方向の幅が、接地導体領域３５ｃにおけるそれぞれ側方に引き出される方向の幅よりも小さいことによって、接地導体領域３５ｃを実装基板１７上に配設されたグランド配線２７にロウ材を介して電気的に接続する際に、ロウ材が外周領域３５ｄの広範囲に広がることを抑制できるので、安定して接地導体領域３５ｃをグランド配線２７に電気的に接続することができる。
【００３８】
本実施形態にかかる半導体装置用部品１００は、上記の実施形態に代表されるパッケージ１と、パッケージ１が取付け領域３５ｂによって取り付けられた実装基板１７とを備えている。既に示したように、取付け領域３５ｂおよび取付け部材１３が有するネジ止め孔２９によって、パッケージ１が実装基板１７に固定されている。
【００３９】
また、本実施形態にかかる半導体装置１０１としては、半導体装置用部品１００と、この半導体装置用部品１００におけるパッケージ１の搭載領域５ａに搭載された半導体素子３と、枠体７の上面に接合された、半導体素子３を封止する蓋体３３とを備えている。
【００４０】
本実施形態の半導体装置１０１においては、基板の載置領域に半導体素子３が載置されている。また、半導体素子３および回路導体２１それぞれボンディングワイヤ３１により接続されている。この半導体素子３に接続導体９などを介して外部信号を入力することにより、半導体素子３から所望の出力を得ることができる。半導体素子３としては、例えば、ＬＤ素子に代表される、光ファイバに対して光を出射する発光素子、ＰＤ素子に代表される、光ファイバに対して光を受光する受光素子が挙げられる。
【００４１】
蓋体３３は、枠体７と接合され、半導体素子３を封止するように設けられている。蓋体３３は、枠体７の上面に接合されている。そして、基体５、枠体７および蓋体３３で囲まれた空間において半導体素子３を封止している。このように半導体素子３を封止することによって、長期間のパッケージ１の使用による半導体素子３の劣化を抑制することができる。蓋体３３としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト及びタングステンのような金属部材、或いはこれらの金属からなる合金を用いることができる。また、枠体７と蓋体３３は、例えばシーム溶接法によって接合することができる。また、枠体７と蓋体３３は、例えば、金−錫ロウを用いて接合してもよい。
【００４２】
次に、第２の実施形態の素子収納用パッケージ１ならびにこれを備えた半導体装置用部品１００および半導体装置１０１について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
図１〜４に示すパッケージ１においては、２つの取付け部材１３と２つの金属板３５とが別々に設けられているが、これに限られない。たとえば、図５に示すように取付け部材１３と金属板３５とが一体的に形成されていてもよい。
【００４４】
第２の実施形態に係るパッケージ１では、取付け部材１３と金属板３５とが一体的に形成されていることによって、金属板３５の強度をさらに向上させることができる。これにより、パッケージ１を実装基板１７に押しつけたとしても、基体５が変形する可能性をさらに抑制できる。そのため、基体５の下面に取り付けられている回路導体２１が所望の位置と異なる位置にずれてしまう可能性をさらに抑制できる。
【００４５】
また、第２の実施形態に係るパッケージ１は、回路導体２１を複数備えている。さらに、第２の実施形態に係るパッケージ１は、金属板３５が複数の回路導体２１の間に位置する補助接地導体領域３５eをさらに有する。これにより、複数の回路導体２１の間のアイソレーション特性を向上させることができる。また、金属板３５が補助接地導体領域３５eを有することによって、金属板３５と基体５とが接している領域の面積を増やすことができる。これにより、基体５が変形する可能性をさらに抑制できる。
【００４６】
また、補助接地導体領域３５ｅは、第１の側面５１から側方に引き出されている。これにより、複数の回路導体２１の間のアイソレーション特性をさらに向上させることができる。
【００４７】
なお、第２の実施形態に係るパッケージ１においては、補助接地導体領域３５ｅが、第１の側面５１から側方に引き出されているが、これに限られない。具体的には、回路導体２１のうち基体５の下面に接合されている領域の間にのみ補助接地導体領域３５ｅが設けられていてもよい。
【００４８】
以上、本発明の各実施形態にかかる素子収納用パッケージおよびこれを備えた光半導体装置について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・素子収納用パッケージ（パッケージ）
３・・・半導体素子
５・・・基体
５ａ・・・搭載領域
７・・・枠体
９・・・接続導体
１３・・・取付け部材
１７・・・実装基板
１９・・・載置基板
２１・・・回路導体
２５・・・配線回路
２７・・・グランド配線
２９・・・ネジ止め孔
３１・・・ボンディングワイヤ
３３・・・蓋体
３５・・・金属板
１００・・・半導体装置用部品
１０１・・・半導体装置
【図１】
0005518260.tif 000002
【図２】
0005518260.tif 000003
【図３】
0005518260.tif 000004
【図４】
0005518260.tif 000005
【図５】
0005518260.tif 000006