(57)【要約】【課題】半導体素子を実装するためのキャビティを放熱基板とともに形成する枠体に樹脂製やガラス製の封止材を用いて蓋体が接合される際に、枠体の表面に形成された導体膜に対して金属端子が放熱基板の長手方向にずれた状態で接合されている場合でも封止材のボイドが発生し難い金属端子接合構造とそれを用いた半導体パッケージを提供する。【解決手段】本発明の金属端子接合構造は、導体膜６２に接合される箇所に一対の切欠き２，２が伸長方向の両側面に軸対称となるように設けられた金属端子１を備えており、切欠き２，２は、少なくとも一部が樹脂製又はガラス製の封止材５５の塗布範囲である箇所に形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に形成されている導体膜に金属端子がろう付けされている構造であって、
前記金属端子は、その伸長方向の両側面に第１の切欠きと第２の切欠きがそれぞれ形成され、
前記第１の切欠きと前記第２の切欠きは、少なくとも一部が樹脂製又はガラス製の封止材の塗布範囲であって、かつ前記金属端子が前記導体膜にろう付けされている箇所に形成されていることを特徴とする金属端子接合構造。
【請求項２】
前記第１の切欠きと前記第２の切欠きは、前記金属端子の前記伸長方向において重複しないように形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属端子接合構造。
【請求項３】
半導体素子の搭載部が上面に設けられている放熱基板と、
前記搭載部を囲繞して前記放熱基板上に形成されている枠体と、
前記枠体を前記基体とする請求項１又は請求項２に記載の金属端子接合構造と、を備えていることを特徴とする半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の電子部品が収納される半導体パッケージに係り、特に、気密性に優れる半導体パッケージとそれに用いられる金属端子接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックは耐熱性、耐食性、絶縁性及び機械的強度に優れることから、携帯電話などの無線基地局用の半導体素子を収納するためのパッケージ（半導体パッケージ）に用いられる。
ここで、従来の半導体パッケージの構造について図５を用いて説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）はそれぞれ従来技術に係る半導体パッケージの平面図及び半導体装置の斜視図である。なお、図５（ａ）では図５（ｂ）に示されているネジについて図示を省略し、図５（ｂ）ではキャビティの内部構造を説明するために蓋体の一部について図示を省略している。
【０００３】
図５（ａ）に示すように、半導体パッケージ５１は、半導体素子５７の搭載部を上面に有し平面視矩形状をなす金属製の放熱基板５２と、この放熱基板５２の上面５２ａに金属ろう材を介して接合されたセラミック製の枠体５３と、この枠体５３の上面５３ａに金属ろう材を介して接合されたＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等からなる金属端子５４を備えている。枠体５３を構成するセラミックとしてはアルミナ、窒化アルミ、ムライトなどが用いられる。
そして、図５（ｂ）に示すように、枠体５３の上面５３ａに樹脂製やガラス製の封止材５５を介して蓋体５６が接合され、この蓋体５６と放熱基板５２によって上下から挟まれるようにして枠体５３の内側に形成されたキャビティ５８の中に、ボンディングワイヤ５９を介して金属端子５４と電気的に接続された状態で半導体素子５７が放熱基板５２上に搭載されて気密状態に封止されたものが半導体装置６０である。なお、半導体装置６０は、放熱基板５２の長手方向の両端部に設けられている取付部５２ｂに挿通されたネジ６１を用いて、外部に放熱させるための基台（図示せず）にネジ止めされる。
【０００４】
次に、従来技術に係る半導体パッケージの課題について、図６を用いて説明する。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図５（ｂ）において金属端子５４の枠体５３に接合された箇所を放熱基板５２の長手方向と厚さ方向のいずれにも平行な面で切断した状態を部分的に拡大して示した図であり、これらは後述の図２（ａ）及び図２（ｂ）にそれぞれ相当する。
図５（ａ）に示した半導体パッケージ５１では、図６（ａ）に示すように、セラミック製の枠体５３の上面５３ａにタングステンやモリブデン、あるいはその両方を含む導体膜６２が形成されており、この導体膜６２に形成されたＮｉめっき被膜と金属端子５４との間はＡｇＣｕろう等の金属ろう材６３によって接合されている。同様の導体膜６２は枠体５３の下面にも形成されており、セラミック製の枠体５３と金属製の放熱基板５２（図５参照）の金属ろう材６３による接合を可能にしている。また、放熱基板５２（図５参照）と枠体５３及び金属端子５４の外部に露出した金属表面にはＮｉとＡｕのめっき被膜が施されている。なお、金属端子５４と導体膜６２の端部には金属ろう材６３によってメニスカス６３ａが形成される。
そして、金属端子５４にボンディングワイヤ５９を介して電気的に接続された状態でキャビティ５８に実装された半導体素子５７（図５参照）を気密状態に封止するために、枠体５３の上面５３ａに樹脂製やガラス製の封止材５５を用いて蓋体５６が接合されている。
【０００５】
図５（ｂ）に示した半導体装置６０において、導体膜６２に対して金属端子５４が放熱基板５２の長手方向へずれた状態で接合されていると、枠体５３の上面５３ａに封止材５５を介して蓋体５６を接合した際に、金属端子５４と枠体５３の間に導体膜６２が形成されていない箇所については、封止材５５が回り込み難くなるため、図６（ｂ）に示すような封止材５５のボイド（充填不良）６４が生じるおそれがある。このように、封止材５５にボイド６４が発生すると、半導体素子５７を十分に気密な状態で封止できないおそれがあるため、半導体装置６０の信頼性が低下してしまう。すわなち、ボイド６４が封止材５５を貫通すると半導体装置６０を取り巻く雰囲気から水分などの異物がキャビティ５８に侵入し、半導体素子５７の正常動作を阻害する。
【０００６】
半導体装置のパッケージを成形する際に、樹脂の充填不足を防ぐ技術については、例えば、特許文献１に「リードフレーム、成形金型、半導体装置及びパッケージ」という名称で、ＬＤ素子やＬＥＤ素子などを搭載した表面実装型の光半導体装置に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明に係る「半導体パッケージ」は、成形金型内において樹脂成形を行うことによりダイパッド及び端子リードと樹脂成形体が一体となったパッケージを形成するためのリードフレームにおいて、樹脂成形体の周辺部に連結して支持する複数の吊りリードを備え、そのうちの少なくとも一つの吊りリードの表面にベント溝が形成されたことを特徴としている。
このような構造によれば、パッケージ成形時に成形金型のキャビティ内のエアーがベント溝から成形金型の外部へ送り出されるため、キャビティ内にエアー溜まりが生じ難くなる。これにより、樹脂の充填不足を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−３０５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された発明は、モールド金型を用いて樹脂モールドにより形成されるパッケージには適用できるものの、枠体に樹脂製やガラス製の封止材を用いて蓋体が接合される構造の半導体パッケージには適用できないものと推測される。
【０００９】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、半導体素子を実装するためのキャビティを放熱基板とともに形成する枠体に樹脂製やガラス製の封止材を用いて蓋体が接合される際に、枠体の表面に形成された導体膜に対して金属端子が放熱基板の長手方向にずれた状態で接合されている場合でも封止材のボイドが発生し難い金属端子接合構造とそれを用いた半導体パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、第１の発明である金属端子接合構造は、基体上に形成されている導体膜に金属端子がろう付けされている構造であって、金属端子は、その伸長方向の両側面に第１の切欠きと第２の切欠きがそれぞれ形成され、第１の切欠きと第２の切欠きは、少なくとも一部が樹脂製又はガラス製の封止材の塗布範囲であって、かつ金属端子が導体膜にろう付けされている箇所に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
上記構造の金属端子接続構造では、第１の切欠きと第２の切欠きは、少なくとも一部が樹脂製又はガラス製の封止材の塗布範囲であって、かつ金属端子が導体膜にろう付けされている箇所に形成されていることから、導体膜に対して金属端子がその幅方向（伸長方向に直交する方向）にずれた状態で接合されている場合でも、基体に封止材を介して蓋体を接合する際に、金属端子の第１の切欠きや第２の切欠きが形成された箇所では導体膜の側面に封止材が回り込み易いという作用を有する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、第１の切欠きと第２の切欠きは、金属端子の伸長方向において重複しないように形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構造の金属端子接続構造においては、第１の発明よりも第１の切欠きや第２の切欠きが形成された箇所における金属端子の幅を広くとることができる。この場合、金属端子と基体との接触面積が局所的に小さくなる部分が減るため、金属端子の基体に対する接合強度の低下が第１の発明よりも少ない状態で第１の発明の作用が同様に発揮される。
【００１４】
第３の発明である半導体パッケージは、半導体素子の搭載部が上面に設けられている放熱基板と、搭載部を囲繞して放熱基板上に形成されている枠体と、枠体を基体とする第１の発明又は第２の発明に記載の金属端子接合構造と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
上記構造の半導体パッケージにおいては、第１の発明又は第２の発明に係る金属端子接合構造を有していることから、導体膜に対して金属端子がその幅方向（伸長方向に直交する方向）にずれた状態で接合されている場合でも、枠体に封止材を介して蓋体を接合する際に、金属端子の第１の切欠きや第２の切欠きが形成された箇所では導体膜の側面に封止材が回り込み易いという第１の発明又は第２の発明と同様の作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
上述のような第１の発明によれば、導体膜に対して金属端子がその幅方向（伸長方向に直交する方向）にずれた状態で接合されている場合でも、基体に封止材を介して蓋体を接合する際に、金属端子の第１の切欠きや第２の切欠きが形成された箇所では導体膜の側面に封止材が回り込み易いため、封止材のボイドが発生し難いという効果を奏する。したがって、第１の発明に係る金属端子接合構造を用いることによれば、半導体素子が気密性の高い状態で封止されるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、第１の発明よりも金属端子の基体に対する接合強度の低下を抑えつつ、第１の発明と同様の効果を発揮させることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、第１の発明又は第２の発明に係る金属端子接合構造を有していることから、導体膜に対して金属端子がその幅方向（伸長方向に直交する方向）にずれた状態で接合されている場合でも、枠体に封止材を介して蓋体を接合する際に、金属端子の第１の切欠きや第２の切欠きが形成された箇所では導体膜の側面に封止材が回り込み易いため、封止材のボイドが発生し難いという第１の発明又は第２の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る金属端子接合構造の実施例１を模式的に示した平面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る金属端子接合構造の実施例２を模式的に示した平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る金属端子接合構造の実施例３を模式的に示した平面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ半導体パッケージの平面図及び半導体装置の斜視図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は従来技術に係る半導体パッケージの課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態に係る金属端子接合構造とそれを用いた半導体パッケージの構造とその作用及び効果について図１乃至図４を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書では、金属端子が放熱基板の鉛直上方側に配置された状態を想定して、「放熱基板の上面」又は「枠体の上面」などの表現を用いている。
【実施例１】
【００２１】
本発明の金属端子接合構造の実施例とその作用及び効果について図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施例の金属端子接合構造の一例を模式的に示した平面図であり、図５（ａ）において、金属端子の枠体に接合された箇所とその周辺を部分的に拡大して示した図に相当する。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、図２（ａ）は導体膜に対し金属端子がその幅方向の一方にずれて接合されている状態を示しており、図２（ｂ）は導体膜に対し金属端子がその幅方向の他方にずれて接合されている状態を示している。また、図５及び図６に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２２】
図１に示すように、本実施例の金属端子接合構造は、図５を用いて説明した従来技術に係る半導体パッケージ５１の枠体５３と金属端子５４の接合構造において、金属端子５４の代わりに、導体膜６２に接合される箇所に一対の切欠き２，２が伸長方向の両側面に軸対称となるように設けられた金属端子１を備えており、切欠き２，２は、少なくとも一部が樹脂製又はガラス製の封止材５５の塗布範囲である箇所に形成されていることを特徴とする。
このような構造によれば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、導体膜６２に対して金属端子１がその幅方向（伸長方向に直交する方向）にずれた状態で接合されている場合でも、金属端子１において切欠き２が側面に形成されている箇所では金属端子１と枠体５３の間に導体膜６２が形成されていない箇所が生じないため、封止材５５が回り込み難くなることはない。この場合、切欠き２が側面に形成されている箇所では図６（ｂ）に示したような封止材５５のボイド６４は発生しない。したがって、切り欠き２が設けられていない「導体膜６２に対する接合箇所」において図６（ｂ）に示したような封止材５５のボイド６４が発生しても、切欠き２が設けられている接合箇所ではボイド６４が発生しないため、ボイド６４が封止材５５を貫通することを防止できる。よって、このような金属端子接合構造を用いることによれば、半導体素子５７（図５（ｂ）参照）が気密性の高い状態で封止されるため、信頼性の高い半導体装置６０を製造することができる。
【実施例２】
【００２３】
図３は本実施例の金属端子接合構造の一例を模式的に示した平面図であり、実施例１の図１に相当する。なお、図５及び図６に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３に示すように、本実施例の金属端子接合構造は、実施例１の金属端子接合構造において、切欠き２，２の代わりに、金属端子１の導体膜６２に接合される箇所において、その伸長方向の両側面に対し、その一部が重複するように切欠き２ａ，２ｂが設けられたことを特徴とする。
実施例１で説明したように両側面に切欠き２，２が設けられた箇所では、切欠き２，２が設けられていない箇所に比べて金属端子１の幅が狭く、金属端子１と枠体５３との接触面積が狭くなっている。そのため、両側面に切欠き２，２が設けられた箇所では、切欠き２，２が設けられていない箇所よりも金属端子１の枠体５３に対する接合強度が局所的に低下する懸念がある。
しかしながら、本実施例の金属端子接合構造では、金属端子１の両側面に切欠き２，２が軸対称に設けられている実施例１の金属端子接合構造と比べると、金属端子１の伸長方向において切欠き２ａ，２ｂが重複して設けられている部分が少なく、金属端子１と枠体５３との接触面積が局所的に小さくなる部分が減るため、実施例１の金属端子接合構造より金属端子１の枠体５３に対する接合強度が低下し難いものと考えられる。
すなわち、本実施例の金属端子接合構造によれば、金属端子１の基体に対する接合強度の低下を抑えつつ、実施例１の金属端子接合構造と同様の効果を発揮させることができる。
【実施例３】
【００２４】
図４は本実施例の金属端子接合構造の一例を模式的に示した平面図であり、実施例１の図１に相当する。なお、図５及び図６に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図４に示すように、本実施例の金属端子接合構造は、実施例２の金属端子接合構造において、金属端子１の導体膜６２に接合される箇所において、その伸長方向の両側面に対し、切欠き２ａ，２ｂが全く重複することがないように設けられたことを特徴とする。
このような構造によれば、金属端子１の両側面に切欠き２ａ，２ｂがその伸長方向において一部が重複するように設けられている実施例２の金属端子接合構造と比べると、金属端子１の伸長方向において切欠き２ａ，２ｂの重複している部分がないため、実施例２の金属端子接合構造より金属端子１の枠体５３（図５参照）に対する接合強度が低下し難いものと考えられる。
したがって、本実施例の金属端子接合構造によれば、金属端子１の基体に対する接合強度の低下をさらに抑えつつ、実施例１の金属端子接合構造と同様の効果を発揮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上説明したように、本発明は半導体素子を実装するためのキャビティを放熱基板とともに形成する枠体に樹脂製やガラス製の封止材を用いて蓋体が接合される構造の半導体パッケージに対して適用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１…金属端子  ２，２ａ，２ｂ…切欠き  ５１…半導体パッケージ  ５２…放熱基板  ５２ａ…上面  ５２ｂ…取付部  ５３…枠体  ５３ａ…上面  ５４…金属端子  ５５…封止材  ５６…蓋体  ５７…半導体素子  ５８…キャビティ  ５９…ボンディングワイヤ  ６０…半導体装置  ６１…ネジ  ６２…導体膜  ６３…金属ろう材  ６３ａ…メニスカス  ６４…ボイド
【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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【図６】
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