(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略四角形の金属板から成り、上面に半導体素子が載置される載置部を有するとともに対向する辺部に貫通孔または上下面を貫通する切欠から成るネジ取付部が設けられた基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するようにロウ付けされた、前記対向する辺部側に位置する側壁の外面にメタライズ層が形成されているとともに他の側壁に内外を導通する入出力部が設けられている絶縁体から成る枠体とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記ネジ取付部は前記側壁の外面よりも外側に突出しており、前記メタライズ層の前記ネジ取付部に最も近接した部位に、前記基体と前記枠体との接合部から前記ネジ取付部に向かうロウ材の広がりを防ぐための非形成部が設けられていることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を収容し外部電気回路基板にネジ止め用の貫通孔や切欠を介してネジ止めされる半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、外部電気回路基板（図示せず）にネジ止め用の貫通孔や切欠を介してネジ止めされる半導体素子収納用パッケージ（以下、半導体パッケージという）の例を図３に示す。
【０００３】
同図に示すように、半導体パッケージは一般に、略四角形の金属板から成り、上面に半導体素子１７が載置される載置部１１ａと、対向する辺部に形成されたネジ取付部１１ｂとを有する、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る基体１１を有する。また、１対の対向する側壁の内外の一部を切り欠いて形成された取付部１２ａ、およびこの内外を導出するように形成されたメタライズ層１２ｂから成り、内外を電気的に導通する入出力部１２を有するとともに、他の１対の対向する側壁の外面に形成されたメタライズ層１３を有し、載置部１１ａを囲繞するようにして基体１１の上面に銀ロウ等のロウ材を介して取着される、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等の絶縁体から成る枠体１４を具備している。
【０００４】
この枠体１４のメタライズ層１３は、基体１１の上面に枠体１４を銀ロウ等のロウ材で接合した際に、その接合部位にメニスカスを形成することにより接合を強固なものとするため、及び外部からの電磁波をシールドする所謂電磁シールド層として機能させるために設けられている。
【０００５】
また、メタライズ層１２ｂは、半導体パッケージ内外を導出するように設けられており、この表層に外部電気回路基板と電気的に接続される、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成るリード端子１６が銀ロウ等のロウ材で接合される。
【０００６】
このような半導体パッケージに半導体素子１７を樹脂接着剤，ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに、半導体素子１７の電極をボンディングワイヤ（図示せず）を介して、半導体パッケージ内部のメタライズ層１２ｂに接続し、しかる後、枠体１４上面に蓋体（図示せず）を金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）等の低融点ロウ材で接合することにより、製品としての半導体装置となる。
【０００７】
このような半導体装置は、外部電気回路基板にネジ取付部１１ｂを介してネジ止め固定され、外部電気回路基板から供給される駆動信号により半導体素子１７を作動させ、大容量の情報を高速に伝送できる装置として機能する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体パッケージにおいて、その小型化のために枠体１４のメタライズ層１３とネジ取付部１１ｂとは数ｍｍ以下と近接しており、基体１１とメタライズ層１３との間に形成されるフィレット（メニスカス）が非常に大きくなる場合、即ちフィレットがネジ取付部１１ｂ周辺部にまで形成された不要なロウ材溜まりと成る場合、ネジがロウ材溜まりを介してネジ取付部１１ｂに挿通固定されることと成る。その結果、基体１１上面のネジ取付部１１ｂ周辺部をネジで強固に固定できない。従って、半導体パッケージを外部電気回路基板にネジで強固に固定できないため、基体１１下面が外部電気回路基板に完全に密着せず、半導体素子１７の作動時に発する熱を効率良く外部電気回路基板に伝えることができない。そのため、半導体素子１７は作動性が損なわれたり、熱により破損したりする等の問題点を有していた。
【０００９】
上記問題点を解決する手段として、ネジ取付部１１ｂと枠体１４との間隔を大きくすることも考えられるが、この場合、半導体パッケージが大型化することとなり、近時の小型化，軽量化の動向から外れることとなる。
【００１０】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、ネジ取付部の周辺部にロウ材溜まりの発生を有効に防止することにより、半導体パッケージを外部電気回路基板に強固にネジで固定できるようにし、半導体素子の発する熱を効率良く外部電気回路基板に伝え、半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、略四角形の金属板から成り、上面に半導体素子が載置される載置部を有するとともに対向する辺部に貫通孔または上下面を貫通する切欠から成るネジ取付部が設けられた基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するようにロウ付けされた、前記対向する辺部側に位置する側壁の外面にメタライズ層が形成されているとともに他の側壁に内外を導通する入出力部が設けられている絶縁体から成る枠体とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記ネジ取付部は前記側壁の外面よりも外側に突出しており、前記メタライズ層の前記ネジ取付部に最も近接した部位に、前記基体と前記枠体との接合部から前記ネジ取付部に向かうロウ材の広がりを防ぐための非形成部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、このような構成により、ネジ取付部の周辺部にロウ材溜まりの発生を有効に防止でき、半導体パッケージの下面を外部電気回路基板の上面に完全に密着できる。そのため、半導体素子の発する熱を効率良く外部電気回路基板に伝えることができ、半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は、本発明の半導体パッケージについて実施の形態の一例を示す斜視図、図２は枠体とネジ取付部の周辺部の拡大斜視図である。
【００１４】
これらの図において、１は基体、４は枠体、７は半導体素子である。これら基体１，枠体４とで半導体素子７を収容するための容器が構成される。
【００１５】
基体１は、略四角形の金属板から成り、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属材料から成る。また、その上面の略中央部に半導体素子７を載置固定するための載置部１ａを有するとともに、対向する辺部に外部電気回路基板にネジ止めされるネジ取付部１ｂを有する。ネジ取付部１ｂは、枠体４の側壁の外面よりも外側に突出している。
【００１６】
この基体１は半導体素子７の作動時に発する熱を効率良く外部電気回路基板に伝熱する、所謂放熱板として機能するとともに、半導体素子７を支持する支持部材として、さらには外部電気回路基板に固定される固定基板として機能する。
【００１７】
この基体１は、その金属材料のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。また、基体１の表面には、耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層と、厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのがよい。その場合、基体１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体１上面に半導体素子７を強固に接着固定できる。
【００１８】
また、基体１はその上面に半導体素子７が載置される載置部１ａを囲繞するように、1対の対向する側壁の内外の一部を切り欠いて形成された取付部２ａに、この内外を導出するように形成されたメタライズ層２ｂを有する。また、ネジ取付部１ｂが設けられた基体１の対向する辺部側に位置する、一対の側壁の外面に、メタライズ層３およびその非形成部５を有する枠体４が、銀ロウ等のロウ材で接合されており、枠体４の内側に半導体素子７を収容するための空所が形成される。
【００１９】
枠体４は、Ａｌ2Ｏ3セラミックスやＡｌＮセラミックス等の絶縁材料から成り、その原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しスラリーと成すとともに、このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートと成し、しかる後セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層し約１６００℃の高温で焼成することによって作製される。
【００２０】
メタライズ層２ｂは、半導体素子７と外部電気回路基板との電気的接続を行う手段として機能しており、その表面に、ボンディングワイヤやリード端子６との接合を容易かつ強固なものとするための、厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層と厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層が順次メッキ法により被着されている。そのため、半導体素子７はボンディングワイヤを介して、さらに外部電気回路基板はリード端子６を介して強固に接合され、駆動信号の伝達が良好なものとなる。
【００２１】
また、メタライズ層３は、基体１上面に枠体４を銀ロウ等のロウ材で接合した際に、その接合部位にメニスカスを形成することにより接合を強固なものとするため、及び外部からの電磁波をシールドする所謂電磁シールド層として機能させるために設けられている。
【００２２】
これらメタライズ層２ｂ，３は、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等で形成されており、例えば、Ｗ等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、枠体４用のセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって枠体４に形成される。
【００２３】
また、本発明の非形成部５は、メタライズ層３のネジ取付部１ｂに最も近接した部位に形成され、基体１と枠体４との接合部からネジ取付部１ｂに向かってロウ材が広がるのを防ぐ。即ち、メタライズ層３と基体１上面により形成されるフィレットが、ロウ材過多等により非常に大きくなり不要なロウ材溜まりと成るのを有効に防止できる。その結果、半導体パッケージの下面を外部電気回路基板の上面に完全に密着させ得る。従って、半導体素子７の発する熱を効率良く外部電気回路基板に伝えることができ、半導体素子７を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００２４】
この非形成部５は、枠体４の、ネジ取付部１ｂを枠体４に向かって延長させた側壁外面の部位に形成されている。また、非形成部５は、その中心部が、貫通孔または基体１の上下面を貫通する切欠から成るネジ取付部１ｂの先端（基体１の中心部側の端）の位置に対向するように形成されているのが好ましい。また、その１つの幅は、ネジ取付部１ｂの最大幅の１／５〜ネジ頭（略円板状の膨大部）の直径の２．５倍であることが好ましい。
【００２５】
非形成部５の１つの幅が、ネジ取付部１ｂの最大幅の１／５未満の場合、ロウ材過多の際にネジ取付部１ｂ周辺にロウ材溜まりが発生し易くなる。一方、ネジ頭の直径の２．５倍を超える場合、基体１と枠体４との接合を強固なものとするフィレットが少なくなり、それらの接合が損なわれ易くなるとともに、電磁シールド性が大きく損なわれることとなる。
【００２６】
また、非形成部５の基体１上面からの高さは、０．１５ｍｍ以上あることが好ましく、０．１５ｍｍ未満の場合、非形成部５上面のメタライズ層３と基体１上面とでロウ材によるブリッジが発生し易くなり、このブリッジがロウ材溜まりとなり、ネジ止めした際の問題点を誘発させることとなる。
【００２７】
また、非形成部５の形状は、多角形，円形，楕円形等、種々の形状とし得、多角形の場合は角部にＲ（円弧状部）があっても良い。また、基体１と枠体４との接合部にフィレットが形成されるのを防ぐためには、少なくとも非形成部５の下部が上記の幅（ネジ取付部１ｂの最大幅の１／５〜ネジ頭（略円板状の膨大部）の直径の２．５倍）を有しており、非形成部５の上部は下部よりも幅が小さくなっていてもよい。その場合、非形成部５の下部は、基体１上面からの高さが０．１５ｍｍ以上あればよい。例えば、非形成部５の形状は、下部が一定の幅で上部が下部の幅よりもは狭い一定の幅を有する段状のもの、下部が一定の幅で上部が上方に向かって先細りとなったもの、下部から上部に向かって全体的に先細りとなったもの等とし得る。
【００２８】
このように、非形成部５を設けることにより、ロウ材溜まりの発生を防止し、半導体パッケージと外部電気回路基板との密着を完全なものとしたり、半導体パッケージが大型化するのを回避できる。
【００２９】
また、枠体４の側壁外面のメタライズ層３に非形成部５を設けることにより、従来の場合に比し、メタライズ層３の厚さをほぼ均一にすることができ、基体１と枠体４との接合を安定なものとできる。即ち、従来のように枠体４の一つの側壁の外面の全域に金属ペーストを印刷した場合、枠体４の側壁の長さに起因して金属ペーストの厚さにばらつきが生じる。具体的にはその高低差は５〜２０μｍ程度もあるため、枠体４の側壁外面に完全に金属ペーストを印刷できない場合もある。そのため、印刷されない部位があるまま焼結しメタライズ層３と成し、基体１とロウ材で接合した場合、メタライズ層３が形成されていない面積によっては、それらの接合が不完全なものとなり、基体１と枠体４との接合を安定なものとすることができない。
【００３０】
一方、非形成部５を設けることにより、金属ペーストを印刷する枠体４の側壁外面の長さが短くなるため、金属ペーストの厚さのばらつき、即ちその高低差を非常に小さくでき、ほぼ一定の厚さのメタライズ層３を形成することができる。そのため、基体１と枠体４との接合を常に安定なものとし得る。
【００３１】
このような枠体４上面には、蓋体がＡｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材で接合され、半導体素子７の酸化等による作動性の劣化を有効に防止し、半導体素子７を気密に封止する。
【００３２】
本発明の半導体パッケージは、金属材料から成りネジ取付部１ｂを有する基体１上面に、半導体素子７の載置部１ａを囲繞するように、対向する側壁の外面に形成されたメタライズ層３を有するとともにセラミックス等から成り他の対向する側壁の内外を導出するように形成されたメタライズ層２ｂを有する枠体４をロウ付けした半導体パッケージに関し、ネジ取付部１ｂは側壁の外面よりも外側に突出しており、メタライズ層３のネジ取付部１ｂに最も近接した部位に、基体１と枠体４の接合部からネジ取付部１ｂに向かうロウ材の広がりを防ぐための非形成部５が設けられていることを特徴としている。
【００３３】
このような半導体パッケージに半導体素子７を樹脂接着剤，ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに、半導体素子７の電極をボンディングワイヤを介して、半導体パッケージ内部のメタライズ層２ｂに接続し、しかる後、枠体４上面に蓋体をＡｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材で接合することにより、製品としての半導体装置となる。
【００３４】
かくして、本発明は、ネジ取付部１ｂ周辺部にロウ材溜まりの発生を有効に防止できるため、外部電気回路基板と半導体パッケージとの密着固定を良好なものとし、半導体素子７を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を行うことは何等支障無い。例えば、半導体素子７は、ＬＤ（半導体レーザ），ＰＤ（フォトダイオード）等の光信号により作動する光半導体素子であっても良く、この場合、光半導体素子を収納する容器は、光ファイバや光アイソレータ等の光学部品を実装するための光半導体パッケージとなる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、略四角形の金属板から成り、上面に半導体素子が載置される載置部を有するとともに対向する辺部に貫通孔または上下面を貫通する切欠から成るネジ取付部が設けられた基体と、基体の上面に載置部を囲繞するようにロウ付けされた、対向する辺部側に位置する側壁の外面にメタライズ層が形成されているとともに他の側壁に内外を導通する入出力部が設けられている絶縁体から成る枠体とを具備し、ネジ取付部は側壁の外面よりも外側に突出しており、メタライズ層のネジ取付部に最も近接した部位に、基体と枠体との接合部からネジ取付部に向かうロウ材の広がりを防ぐための非形成部が設けられていることにより、ロウ材溜まりの発生を防止し、半導体パッケージと外部電気回路基板との密着を完全なものとしたり、半導体パッケージが大型化するのを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体パッケージについて実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の枠体とネジ取付部の周辺部の拡大斜視図である。
【図３】従来の半導体パッケージの斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：ネジ取付部
２ｂ：メタライズ層
３：メタライズ層
４：枠体
５：非形成部
７：半導体素子
【図１】
0003652257.tif 000002
【図２】
0003652257.tif 000003
【図３】
0003652257.tif 000004