(57)【要約】【課題】熱伝導性基板の反りを抑制した高出力用半導体パッケージおよびその作製方法を提供する。【解決手段】ヒートシンク１１１上に配置され、高周波半導体装置２４を搭載する熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板上に配置され、高周波半導体装置を囲む枠体１６と、枠体の上部開口を封止するキャップ１０と、枠体の外側の熱伝導性基板に対して垂直方向にヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴５ａ〜５ｄと、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄにおいて、枠体と反対方向の外側に形成されたテーパー状のネジ穴開口面７ａ〜７ｄと、複数のネジ穴に挿入されるネジ３０とを備え、ネジ穴にネジを挿入し、熱伝導性基板とヒートシンクの間を締め付けることによって、ネジ穴開口面にネジの頭部が接触し、テネジ穴開口面に垂直方向に圧力を加え、熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えた高出力用半導体パッケージおよびその作製方法。【選択図】図６
2011238648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンク上に配置され、高周波半導体装置を搭載する熱伝導性基板と、
前記熱伝導性基板上に配置され、前記高周波半導体装置を囲む枠体と、
前記枠体の上部開口を封止するキャップと、
前記枠体の外側の前記熱伝導性基板に対して垂直方向に前記ヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴と、
前記ネジ穴のネジ穴開口部において、前記枠体と反対方向の外側に形成されたテーパー状のネジ穴開口面と、
前記複数のネジ穴に挿入されるネジと
を備え、前記ネジ穴に前記ネジを挿入し、前記熱伝導性基板と前記ヒートシンクの間を締め付けることによって、前記ネジ穴開口面に前記ネジの頭部が接触し、前記ネジ穴開口面に垂直方向に圧力を加え、前記熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えたことを特徴とする高出力用半導体パッケージ。
【請求項２】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンク上に配置され、高周波半導体装置を搭載する熱伝導性基板と、
前記熱伝導性基板上に配置され、前記高周波半導体装置を囲む枠体と、
前記枠体の上部開口を封止するキャップと、
前記枠体の外側の前記熱伝導性基板に対して垂直より傾いた方向に、前記枠体と反対方向の外側方向に前記ヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴と、
前記複数のネジ穴に挿入されるネジと
を備え、前記ネジ穴に前記ネジを挿入し、前記熱伝導性基板と前記ヒートシンクの間を締め付けることによって、前記熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えたことを特徴とする高出力用半導体パッケージ。
【請求項３】
前記ネジ穴のネジ穴開口部において、斜め加工により形成されたテーパー状のネジ穴開口面をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の高出力用半導体パッケージ。
【請求項４】
前記枠体は、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高出力用半導体パッケージ。
【請求項５】
前記熱伝導性基板は、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高出力用半導体パッケージ。
【請求項６】
前記熱伝導性基板は、枠体の外形形状と同一の形状を有することを特徴とする請求項４に記載の高出力用半導体パッケージ。
【請求項７】
前記熱伝導性基板上に前記高周波半導体装置に隣接して配置される入力回路基板および出力回路基板と、
前記枠体の入出力部において、前記熱伝導性基板上に配置された絶縁層と、
前記絶縁層上に配置された入力ストリップラインおよび出力ストリップラインと、
前記入力回路基板上に配置され、前記入力ストリップラインに接続された入力整合回路と、
前記出力回路基板上に配置され、前記出力ストリップラインに接続された出力整合回路と、
前記高周波半導体装置と前記入力整合回路および前記出力整合回路を接続するボンディングワイヤと
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高出力用半導体パッケージ。
【請求項８】
前記多角形は、六角形または八角形のいずれかであることを特徴とする請求項４または５に記載の高出力用半導体パッケージ。
【請求項９】
ヒートシンク上に載置された熱伝導性基板上に、高周波半導体装置を形成する工程と、
前記熱伝導性基板上に、前記高周波半導体装置を囲む枠体を形成する工程と、
前記枠体の上部に開口を封止するキャップを形成する工程と、
前記枠体の外側の前記熱伝導性基板に対して垂直方向に前記ヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴を形成する工程と、
前記ネジ穴のネジ穴開口部において、前記枠体と反対方向の外側にテーパー状のネジ穴開口面を形成する工程と、
前記複数のネジ穴にネジを挿入し、前記熱伝導性基板と前記ヒートシンクの間を締め付ける工程と
を有し、前記ネジ穴開口面に前記ネジの頭部を接触させ、前記テネジ穴開口面に垂直方向に圧力を加え、前記熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えたことを特徴とする高出力用半導体パッケージの作製方法。
【請求項１０】
ヒートシンク上に載置された熱伝導性基板上に、高周波半導体装置を形成する工程と、
前記熱伝導性基板上に、前記高周波半導体装置を囲む枠体を形成する工程と、
前記枠体の上部に開口を封止するキャップを形成する工程と、
前記枠体の外側の前記熱伝導性基板に対して垂直より傾いた方向に、前記枠体と反対方向の外側方向に前記ヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴を形成する工程と、
前記複数のネジ穴にネジを挿入し、前記熱伝導性基板と前記ヒートシンクの間を締め付ける工程と
を有し、前記熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えたことを特徴とする高出力用半導体パッケージの作製方法。
【請求項１１】
前記ネジ穴のネジ穴開口部において、斜め加工によりテーパー状のネジ穴開口面形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の高出力用半導体パッケージの作製方法。
【請求項１２】
前記枠体は、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を有することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の高出力用半導体パッケージの作製方法。
【請求項１３】
前記熱伝導性基板は、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を有することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の高出力用半導体パッケージの作製方法。
【請求項１４】
前記熱伝導性基板は、枠体の外形形状と同一の形状を有することを特徴とする請求項１３に記載の高出力用半導体パッケージの作製方法。
【請求項１５】
前記熱伝導性基板上に前記高周波半導体装置に隣接して入力回路基板および出力回路基板を形成する工程と、
前記枠体の入出力部において、前記熱伝導性基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に入力ストリップラインおよび出力ストリップラインを形成する工程と、
前記入力回路基板上に前記入力ストリップラインに接続される入力整合回路を形成する工程と、
前記出力回路基板上に前記出力ストリップラインに接続される出力整合回路を形成する工程と、
前記高周波半導体装置と前記入力整合回路および前記出力整合回路をボンディングワイヤにより接続する工程と
を有することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の高出力用半導体パッケージの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高出力用半導体パッケージおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージは、主に半導体素子が設置される熱伝導性基板と、この熱伝導性基板の一面上に半導体素子を囲うように設けられる枠体と上部開口を封止する蓋などから構成されている。また、熱伝導性基板には、ネジ穴が開いており、ネジによって半導体パッケージを放熱板に取り付ける。
【０００３】
この種の半導体パッケージは、取扱過程において、半導体素子、非導電性基板および枠体を熱伝導性基板側へろう付けにより取り付けるため、ろう付けの際に生じる高温度がパッケージ全体に加えられる。
【０００４】
ろう付け時に高熱が加わることにより、熱伝導性基板の熱膨張により、この熱膨張する側に向けた反りが発生する。この熱伝導性基板の反りの発生により、非導電性基板と熱伝導性基板との面接触状態が悪くなり、半導体素子の通電時に発する熱の外部への放熱が著しく妨げられる要因となっていた。従って、半導体装置に用いる半導体素子の高出力化に大きな障害となっていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来のパッケージでは、半導体に通電することで、パッケージに温度が加わると長方向への膨張は、ネジがあるため膨張が妨げられ、短方向への膨張は自由に行われる。その結果、半導体パッケージには熱伝導性基板が放熱板に対して凹となるような反りが発生する。この反りの発生によって、放熱板と熱伝導基板の間で空間ができる。それにより、熱伝導性が低下し、熱伝導性基板から放熱板への熱抵抗が高くなってしまうという問題がある。
【０００６】
また、放熱特性が悪いと、半導体パッケージにかかる熱が高くなるため、熱伝導性基板の反りが大きくなるため、熱伝導性基板上にある半導体素子が割れてしまうという問題もある。
【０００７】
熱伝導性基板の反り具合が安定せず、延いては、熱伝導性基板上に設けられる半導体素子に発生する熱の放熱特性が改善されず高出力用半導体パッケージを用いた半導体装置としての半導体素子の放熱性について悪影響を及ぼしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２２６５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の半導体パッケージでは、半導体に通電することで、半導体パッケージに温度が加わると長方向への膨張は、ネジがあるため膨張が妨げたれ、短方向への膨張は自由に行われる。すると、熱伝導性基板が一方向で反ってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様によれば、ヒートシンクと、前記ヒートシンク上に配置され、高周波半導体装置を搭載する熱伝導性基板と、前記熱伝導性基板上に配置され、前記高周波半導体装置を囲む枠体と、前記枠体の上部開口を封止するキャップと、前記枠体の外側の前記熱伝導性基板に対して垂直方向に前記ヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴と、前記ネジ穴のネジ穴開口部において、前記枠体と反対方向の外側に形成されたテーパー状のネジ穴開口面と、前記複数のネジ穴に挿入されるネジとを備え、前記ネジ穴に前記ネジを挿入し、前記熱伝導性基板と前記ヒートシンクの間を締め付けることによって、前記ネジ穴開口面に前記ネジの頭部が接触し、前記ネジ穴開口面に垂直方向に圧力を加え、前記熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えた高出力用半導体パッケージが提供される。
【００１１】
他の態様によれば、ヒートシンクと、前記ヒートシンク上に配置され、高周波半導体装置を搭載する熱伝導性基板と、前記熱伝導性基板上に配置され、前記高周波半導体装置を囲む枠体と、前記枠体の上部開口を封止するキャップと、前記枠体の外側の前記熱伝導性基板に対して垂直より傾いた方向に、前記枠体と反対方向の外側方向に前記ヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴と、前記複数のネジ穴に挿入されるネジとを備え、前記ネジ穴に前記ネジを挿入し、前記熱伝導性基板と前記ヒートシンクの間を締め付けることによって、前記熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えた高出力用半導体パッケージが提供される。
【００１２】
他の態様によれば、ヒートシンク上に載置された熱伝導性基板上に、高周波半導体装置を形成する工程と、前記熱伝導性基板上に、前記高周波半導体装置を囲む枠体を形成する工程と、前記枠体の上部に開口を封止するキャップを形成する工程と、前記枠体の外側の前記熱伝導性基板に対して垂直方向に前記ヒートシンクまで貫通する複数のネジ穴を形成する工程と、前記ネジ穴のネジ穴開口部において、前記枠体と反対方向の外側にテーパー状のネジ穴開口面を形成する工程と、前記複数のネジ穴にネジを挿入し、前記熱伝導性基板と前記ヒートシンクの間を締め付ける工程とを有し、前記ネジ穴開口面に前記ネジの頭部を接触させ、前記テネジ穴開口面に垂直方向に圧力を加え、前記熱伝導性基板に外側方向に引っ張り応力を加えた高出力用半導体パッケージの作製方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージを説明する模式的鳥瞰図であって、（ａ）キャップ、（ｂ）メタルシールリング、（ｃ）枠体、（ｄ）熱伝導性基板および絶縁層上に配置された入力ストリップラインおよび出力ストリップラインの模式的構成図。
【図２】ヒートシンク上に搭載した第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的鳥瞰図。
【図３】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図４】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的断面構成であって、図３のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。
【図５】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的断面構成であって、図３ＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図６】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的断面構成であって、図５の構成で、ネジ締めを行った状態の模式的断面構造図。
【図７】第１の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図８】第１の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージの模式的断面構成であって、図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図９】第１の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージの模式的断面構成であって、図８の構成で、ネジ締めを行った状態の模式的断面構造図。
【図１０】第１の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図１１】第１の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージの模式的断面構成であって、図１０のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。
【図１２】第１の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージの模式的断面構成であって、図１１の構成で、ネジ締めを行った状態の模式的断面構造図。
【図１３】（ａ）第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置の模式的平面パターン構成図、（ｂ）図１３（ａ）のＪ部分の拡大図。
【図１４】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置の構成例１であって、図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図。
【図１５】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置の構成例２であって、図１３（ｂ）のＶ−Ｖに沿う模式的断面構造図。
【図１６】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置の構成例３であって、図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図。
【図１７】第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置の構成例４であって、図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図。
【図１８】第２の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図１９】第２の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図２０】第２の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図２１】第３の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図２２】第３の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図２３】第４の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【図２４】第４の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１５】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
（第１の実施の形態）
（高周波半導体装置）
（高出力用半導体パッケージ構造）
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージを説明する模式的鳥瞰図は、図１に示すように表される。図１（ａ）はキャップ１０、図１（ｂ）はメタルシールリング１４ａ、図１（ｃ）は枠体１６、図１（ｄ）は熱伝導性基板２００、および絶縁層２０上に配置された入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂの模式的構成をそれぞれ表す。また、ヒートシンク１１１上に搭載した第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１の模式的鳥瞰構成は、図２に示すように表される。
【００１７】
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージは、図１に示すように、キャップ１０と、メタルシールリング１４ａと、枠体１６と、熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板２００上の絶縁層２０上に配置された入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂとを備え、熱伝導性基板２００は、ネジ穴５ａ〜５ｄを介してヒートシンク１１１にネジ止めされる。
【００１８】
（熱伝導性基板）
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの熱伝導性基板２００は、例えば、モリブデン、銅モリブデン合金などの導電性金属によって形成されている。さらに、熱伝導性基板２００の表面には、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金などのメッキ導体を形成してもよい。
【００１９】
熱伝導性基板２００は、例えば、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を備える。
【００２０】
また、熱伝導性基板２００は、枠体１６の外形形状と同一の形状を有していても良い。
【００２１】
（枠体）
枠体１６の材質としては、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）などから形成可能である。
【００２２】
枠体１６の上面には、メタルシールリング１４ａを介して、半田付けのためのハンダメタル層（図示省略）が形成される。ハンダメタル層としては、例えば、金ゲルマニウム合金、金錫合金などから形成可能である。
【００２３】
また、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージにおいて、枠体（セラミック壁）１６は、絶縁性若しくは導電性の接着剤を介して、熱伝導性基板２００上に配置される。絶縁性の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、ガラスなどから形成可能であり、導電性の接着剤としては、例えば、金ゲルマニウム合金、金錫合金などから形成可能である。尚、セラミック製の枠体１６の代わりに金属製の枠体を適用することも可能である。
【００２４】
枠体１６は、例えば、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を備える。
【００２５】
（キャップ）
キャップ１０は、平板形状を備え、枠体１６上にメタルシールリング１４ａを介して配置される。なお、キャップ１０の材質としては、金属、若しくは、セラミックを適用しても良い。
【００２６】
結果として、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１は、図１〜図４に示すように、枠体１６と、枠体１６上に配置されたメタルシールリング１４ａと、枠体１６上にメタルシールリング１４ａを介して配置されたキャップ１０とを備える。
【００２７】
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージは、３ＧＨｚ以上の高周波特性を有する。このため、高周波数（すなわち３ＧＨｚを越える周波数）のデバイス及び構成部品用のパッケージとして適用可能である。
【００２８】
（平面パターン構成）
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１の模式的平面パターン構成は、図３に示すように表される。また、図３のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４に示すように表される。
【００２９】
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１は、図３〜図４に示すように、熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板２００上に配置された高周波半導体装置２４と、高周波半導体装置２４の入力部に配置され、入力整合回路１７を搭載する入力回路基板２６と、高周波半導体装置２４の出力部に配置され、出力整合回路１８を搭載する出力回路基板２８と、絶縁層２０上に配置された入力ストリップライン１９ａと、絶縁層２０上に配置された出力ストリップライン１９ｂと、高周波半導体装置２４、入力整合回路１７、出力整合回路１８、入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂの一部を内包する枠体１６とを備え、熱伝導性基板２００は、ネジ穴５ａ〜５ｄを介してヒートシンク１１１にネジ止めされる。
【００３０】
また、図３〜図４に示すように、入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂには、それぞれ入力端子Ｐ１となる端子電極２１ａおよび出力端子Ｐ２となる端子電極２１ｂが接続されている。
【００３１】
また、図４に示すように、枠体１６上にメタルシールリング１４ａを介してキャップ１０が配置されるが、図３では、図示を省略している。
【００３２】
高周波半導体装置２４と入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１２が接続され、高周波半導体装置２４と出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１４が接続されている。また、入力ストリップライン１９ａと入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１１が接続され、出力ストリップライン１９ｂと出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１５が接続されている。
【００３３】
（ネジ止め機構）
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１の模式的断面構成であって、図３のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５に示すように表され、図５の構成で、ネジ締めを行った状態の模式的断面構造は、図６に示すように表される。なお、枠体１６内部には、入力回路基板２６、入力整合回路１７、高周波半導体装置２４、出力回路基板２８、および出力整合回路１８などが含まれるため、図３のＩＩ―ＩＩ線に沿う断面構造は、複雑な構造となるため、図５および図６においては、簡単化して示している。
【００３４】
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１は、図５〜図６に示すように、ヒートシンク１１１と、ヒートシンク１１１上に配置され、高周波半導体装置２４を搭載する熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板２００上に配置され、高周波半導体装置２４を囲む枠体１６と、枠体１６の上部開口を封止するキャップ１０と、枠体１６の外側の熱伝導性基板２００に対して垂直方向にヒートシンク１１１まで貫通する複数のネジ穴５ａ〜５ｄと、ネジ穴５ａ〜５ｄのネジ穴開口部６ａ〜６ｄにおいて、枠体１６と反対方向の外側に形成されたテーパー状のネジ穴開口面７ａ〜７ｄと、複数のネジ穴５ａ〜５ｄに挿入されるネジ３０とを備え、ネジ穴５ａ〜５ｄにネジ３０を挿入し、熱伝導性基板２００とヒートシンク１１１の間を締め付けることによって、ネジ穴開口面７ａ〜７ｄにネジ３０の頭部が接触し、ネジ穴開口面７ａ〜７ｄに垂直方向に圧力を加え、熱伝導性基板２００に外側方向に引っ張り応力を加えている。
【００３５】
図５に示すように、熱伝導性基板２００のネジ穴５ａ〜５ｄの上部のネジ穴開口部６ａ〜６ｄの外側を斜めに切り欠き加工することによって、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄにテーパー状のネジ穴開口面７ａ〜７ｄを形成している。
【００３６】
図６に示すように、ネジ穴５ａ〜５ｄにネジ３０を挿入し、熱伝導性基板２００とヒートシンク１１１の間を締め付けることによって、テーパー状のネジ穴開口面７ａ〜７ｄにネジ３０の頭部が接触し、ネジ穴開口面７ａ〜７ｄに対して、実質的に垂直方向に、圧力が加わる。熱伝導性基板２００には高出力用半導体パッケージ１の外側方向に引っ張り応力が加わり、熱伝導性基板２００は外側方向に引き延ばされる。
【００３７】
結果として、熱伝導性基板２００の反りは低減され、熱伝導性基板２００とヒートシンクとの間の接触面積が増大し、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【００３８】
―ネジ止め機構の変形例１―
第１の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成は、図７に示すように表され、図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図８に示すように表され、図８の構成で、ネジ締めを行った状態の模式的断面構造は、図９に示すように表される。なお、枠体１６内部には、入力回路基板２６、入力整合回路１７、高周波半導体装置２４、出力回路基板２８、および出力整合回路１８などが含まれるため、図７のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う断面構造は、複雑な構造となるため、図８および図９においては、簡単化して示している。
【００３９】
第１の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージは、ヒートシンク１１１と、ヒートシンク１１１上に配置され、高周波半導体装置２４を搭載する熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板２００上に配置され、高周波半導体装置２４を囲む枠体１６と、枠体１６の上部開口を封止するキャップ１０と、枠体１６の外側の熱伝導性基板２００に対して垂直より傾いた方向に、枠体１６と反対方向の外側方向にヒートシンク１１１まで貫通する複数のネジ穴５ａ〜５ｄと、複数のネジ穴５ａ〜５ｄに挿入されるネジ３０とを備え、ネジ穴５ａ〜５ｄにネジ３０を挿入し、熱伝導性基板２００とヒートシンク１１１の間を締め付けることによって、熱伝導性基板２００に外側方向に引っ張り応力を加えている。
【００４０】
図８に示すように、熱伝導性基板２００のネジ穴開口部６ａ〜６ｄより、ネジ穴５ａ〜５ｄを斜めに、熱伝導性基板２００を貫通するように形成している。また、ヒートシンク１１１に対しても、ネジ穴を斜めに形成している。
【００４１】
図９に示すように、ネジ穴５ａ〜５ｄにネジ３０を挿入し、熱伝導性基板２００とヒートシンク１１１の間を締め付けることによって、熱伝導性基板２００には高出力用半導体パッケージ１の外側方向に引っ張り応力が加わり、熱伝導性基板２００は外側方向に引き延ばされる。
【００４２】
結果として、熱伝導性基板２００の反りは低減され、熱伝導性基板２００とヒートシンクとの間の接触面積が増大し、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【００４３】
―ネジ止め機構の変形例２―
第１の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成は、図１０に示すように表され、図１０のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造は、図１１に示すように表され、図１１の構成で、ネジ締めを行った状態の模式的断面構造は、図１２に示すように表される。なお、枠体１６内部には、入力回路基板２６、入力整合回路１７、高周波半導体装置２４、出力回路基板２８、および出力整合回路１８などが含まれるため、図１０のＩＶ―ＩＶ線に沿う断面構造は、複雑な構造となるため、図１１および図１２においては、簡単化して示している。
【００４４】
第１の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージは、変形例１の構成に加えて、ネジ穴５ａ〜５ｄのネジ穴開口部６ａ〜６ｄにおいて、斜め加工により形成されたテーパー状のネジ穴開口面８ａ〜８ｄをさらに備える。
【００４５】
図１１に示すように、熱伝導性基板２００のネジ穴開口部６ａ〜６ｄより、ネジ穴５ａ〜５ｄを斜めに、熱伝導性基板２００を貫通するように形成している。また、ヒートシンク１１１に対しても、ネジ穴を斜めに形成している。さらにネジ穴５ａ〜５ｄの上部のネジ穴開口部６ａ〜６ｄを斜め加工することによって、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄにテーパー状のネジ穴開口面８ａ〜８ｄを形成している。
【００４６】
図１２に示すように、ネジ穴５ａ〜５ｄにネジ３０を挿入し、熱伝導性基板２００とヒートシンク１１１の間を締め付けることによって、熱伝導性基板２００には高出力用半導体パッケージ１の外側方向に引っ張り応力が加わり、熱伝導性基板２００は外側方向に引き延ばされる。また、ネジ３０の頭部は、斜め加工されたネジ穴開口部６ａ〜６ｄに接触し、熱伝導性基板２００に高出力用半導体パッケージ１の外側方向に引っ張り応力を加え、熱伝導性基板２００は外側方向に引き延ばされる。
【００４７】
結果として、変形例１よりもさらに、熱伝導性基板２００の反りは低減され、熱伝導性基板２００とヒートシンクとの間の接触面積が増大し、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【００４８】
（高出力用半導体パッケージの作製方法）
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの作製方法は、図１〜図６に示すように、ヒートシンク１１１上に載置された熱伝導性基板２００上に、高周波半導体装置２４を形成する工程と、熱伝導性基板２００上に、高周波半導体装置２４を囲む枠体１６を形成する工程と、枠体１６の上部に開口を封止するキャップ１０を形成する工程と、枠体１６の外側の熱伝導性基板２００に対して垂直方向にヒートシンク１１１まで貫通する複数のネジ穴５ａ〜５ｄを形成する工程と、ネジ穴５ａ〜５ｄのネジ穴開口部６ａ〜６ｄにおいて、枠体１６と反対方向の外側にテーパー状のネジ穴開口面７ａ〜７ｄを形成する工程と、複数のネジ穴５ａ〜５ｄにネジ３０を挿入し、熱伝導性基板２００とヒートシンク１１１の間を締め付ける工程とを有する。ここで、ネジ穴開口面７ａ〜７ｄにネジ３０の頭部を接触させ、ネジ穴開口面７ａ〜７ｄに垂直方向に圧力を加え、熱伝導性基板２００に外側方向に引っ張り応力を加えている。
【００４９】
すなわち、熱伝導性基板２００に対して、図５に示すように、熱伝導性基板２００のネジ穴５ａ〜５ｄの上部のネジ穴開口部６ａ〜６ｄの外側を斜めに切り欠き加工することによって、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄにテーパー状のネジ穴開口面７ａ〜７ｄを形成する工程を有する。
【００５０】
第１の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージの作製方法は、図７〜図９に示すように、ヒートシンク１１１上に載置された熱伝導性基板２００上に、高周波半導体装置２４を形成する工程と、熱伝導性基板２００上に、高周波半導体装置２４を囲む枠体１６を形成する工程と、枠体１６の上部に開口を封止するキャップ１０を形成する工程と、枠体１６の外側の熱伝導性基板２００に対して垂直より傾いた方向に、枠体１６と反対方向の外側方向にヒートシンク１１１まで貫通する複数のネジ穴５ａ〜５ｄを形成する工程と、複数のネジ穴５ａ〜５ｄにネジ３０を挿入し、熱伝導性基板２００とヒートシンク１１１の間を締め付ける工程とを有し、熱伝導性基板２００に外側方向に引っ張り応力を加えている。
【００５１】
すなわち、図８に示すように、熱伝導性基板２００のネジ穴開口部６ａ〜６ｄより、ネジ穴５ａ〜５ｄを斜めに、熱伝導性基板２００を貫通するように形成し、かつヒートシンク１１１に対しても、ネジ穴を斜めに形成する工程を有していても良い。
【００５２】
第１の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージの作製方法は、図１０〜図１２に示すように、変形例１に係る高出力用半導体パッケージの作製方法に加えて、ネジ穴５ａ〜５ｄのネジ穴開口部６ａ〜６ｄにおいて、斜め加工によりテーパー状のネジ穴開口面８ａ〜８ｄを形成する工程をさらに有する。
【００５３】
すなわち、図１１に示すように、熱伝導性基板２００のネジ穴開口部６ａ〜６ｄより、ネジ穴５ａ〜５ｄを斜めに、熱伝導性基板２００を貫通するように形成し、かつヒートシンク１１１に対しても、ネジ穴を斜めに形成する工程に加えて、さらにネジ穴５ａ〜５ｄの上部のネジ穴開口部６ａ〜６ｄを斜め加工することによって、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄにテーパー状のネジ穴開口面８ａ〜８ｄを形成する工程を有していても良い。
【００５４】
ここで、枠体１６は、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を有する。
【００５５】
熱伝導性基板２００は、円形、楕円形、若しくは多角形の形状を有する。
【００５６】
熱伝導性基板２００は、枠体１６の外形形状と同一の形状を有していても良い。
【００５７】
さらに、熱伝導性基板２００上に高周波半導体装置２４に隣接して入力回路基板２６および出力回路基板２８を形成する工程と、枠体１６の入出力部において、熱伝導性基板２００上に絶縁層２０を形成する工程と、絶縁層２０上に入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂを形成する工程と、入力回路基板２６上に入力ストリップライン１９ａに接続される入力整合回路１７を形成する工程と、出力回路基板２８上に出力ストリップライン１９ｂに接続される出力整合回路１８を形成する工程と、高周波半導体装置２４と入力整合回路１７および出力整合回路１８をボンディングワイヤ（１２、１４）により接続する工程とを有する。
【００５８】
（半導体素子構造）
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４の模式的平面パターン構成は、図１３（ａ）に示すように表され、図１３（ａ）のＪ部分の拡大図は、図１３（ｂ）に示すように表される。また、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４の構成例１〜４であって、図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構成例１〜４は、それぞれ図１４〜図１７に示すように表される。
【００５９】
第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４において、複数のＦＥＴセルＦＥＴ１〜ＦＥＴ１０は、図１３〜図１７に示すように、半絶縁性基板１１０と、半絶縁性基板１１０の第１表面に配置され、それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極１２４、ソースフィンガー電極１２０およびドレインフィンガー電極１２２と、半絶縁性基板１１０の第１表面に配置され、ゲートフィンガー電極１２４、ソースフィンガー電極１２０およびドレインフィンガー電極１２２ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成した複数のゲート端子電極Ｇ１〜Ｇ１０、複数のソース端子電極Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，…，Ｓ１０１，Ｓ１０２およびドレイン端子電極Ｄ１〜Ｄ１０と、ソース端子電極Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，…，Ｓ１０１，Ｓ１０２の下部に配置されたＶＩＡホールＳＣ１１，ＳＣ１２，ＳＣ２１，ＳＣ２２，…，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２と、半絶縁性基板１１０の第１表面と反対側の第２表面に配置され、ソース端子電極Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，…，Ｓ１０１，Ｓ１０２に対してＶＩＡホールＳＣ１１，ＳＣ１２，ＳＣ２１，ＳＣ２２，…，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２を介して接続された接地電極（図示省略）とを備える。
【００６０】
ゲート端子電極Ｇ１〜Ｇ１０には、ボンディングワイヤ１２が接続され、ドレイン端子電極Ｄ１〜Ｄ１０には、ボンディングワイヤ１４が接続され、ソース端子電極Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，…，Ｓ１０１，Ｓ１０２の下部には、ＶＩＡホールＳＣ１１，ＳＣ１２，ＳＣ２１，ＳＣ２２，…，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２が形成され、ＶＩＡホールＳＣ１１，ＳＣ１２，ＳＣ２１，ＳＣ２２，…，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２の内壁に形成された電極層（図示省略）を介してソース端子電極Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，…，Ｓ１０１，Ｓ１０２を接地電極に接続している。
【００６１】
半絶縁性基板１１０は、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板上にＧａＮエピタキシャル層を形成した基板、ＳｉＣ基板上にＧａＮ／ＡｌＧａＮからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかである。
【００６２】
（構造例１）
図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構成として、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４のＦＥＴセルの構成例１は、図１４に示すように、半絶縁性基板１１０と、半絶縁性基板１１０上に配置された窒化物系化合物半導体層１１２と、窒化物系化合物半導体層１１２上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８と、アルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８上に配置されたソースフィンガー電極（Ｓ）１２０、ゲートフィンガー電極（Ｇ）１２４およびドレインフィンガー電極（Ｄ）１２２とを備える。窒化物系化合物半導体層１１２とアルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８との界面には、２次元電子ガス（２ＤＥＧ：Two Dimensional Electron Gas）層１１６が形成されている。図１４に示す構成例１では、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）が示されている。
【００６３】
（構造例２）
図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構成として、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４のＦＥＴセルの構成例２は、図１５に示すように、半絶縁性基板１１０と、半絶縁性基板１１０上に配置された窒化物系化合物半導体層１１２と、窒化物系化合物半導体層１１２上に配置されたソース領域１２６およびドレイン領域１２８と、ソース領域１２６上に配置されたソースフィンガー電極（Ｓ）１２０、窒化物系化合物半導体層１１２上に配置されたゲートフィンガー電極（Ｇ）１２４およびドレイン領域１２８上に配置されたドレインフィンガー電極（Ｄ）１２２とを備える。窒化物系化合物半導体層１１２とゲートフィンガー電極（Ｇ）１２４との界面には、ショットキーコンタクト（Schottky Contact）が形成されている。図１５に示す構成例２では、金属−半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ：Metal Semiconductor Field Effect Transistor）が示されている。
【００６４】
（構造例３）
図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構成として、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４のＦＥＴセルの構成例３は、図１６に示すように、半絶縁性基板１１０と、半絶縁性基板１１０上に配置された窒化物系化合物半導体層１１２と、窒化物系化合物半導体層１１２上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８と、アルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８上に配置されたソースフィンガー電極（Ｓ）１２０およびドレインフィンガー電極（Ｄ）１２２と、アルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８上のリセス部に配置されたゲートフィンガー電極（Ｇ）１２４とを備える。窒化物系化合物半導体層１１２とアルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８との界面には、２ＤＥＧ層１１６が形成されている。図１６に示す構成例３では、ＨＥＭＴが示されている。
【００６５】
（構造例４）
図１３（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構成として、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４のＦＥＴセルの構成例４は、図１７に示すように、半絶縁性基板１１０と、半絶縁性基板１１０上に配置された窒化物系化合物半導体層１１２と、窒化物系化合物半導体層１１２上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８と、アルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８上に配置されたソースフィンガー電極（Ｓ）１２０およびドレインフィンガー電極（Ｄ）１２２と、アルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８上の２段リセス部に配置されたゲートフィンガー電極１２４とを備える。窒化物系化合物半導体層１１２とアルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１１８との界面には、２ＤＥＧ層１１６が形成されている。図１７に示す構成例４では、ＨＥＭＴが示されている。
【００６６】
また、上記の実施形態においては、活性領域以外の窒化物系化合物半導体層１１２を電気的に不活性な素子分離領域として用いている。ここで、活性領域とは、ソースフィンガー電極１２０、ゲートフィンガー電極１２４およびドレインフィンガー電極１２２の直下の２ＤＥＧ層１１６、ソースフィンガー電極１２０とゲートフィンガー電極１２４間およびドレインフィンガー電極１２２とゲートフィンガー電極１２４間の２ＤＥＧ層１１６からなる。上記の実施形態においては、この活性領域以外の窒化物系化合物半導体層１１２を電気的に不活性な素子分離領域として用いている。
【００６７】
素子分離領域の他の形成方法としては、アルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）１８および窒化物系化合物半導体層１１２の深さ方向の一部まで、イオン注入により形成することもできる。イオン種としては、例えば、窒素（Ｎ）、アルゴン（Ａｒ）などを適用することができる。また、イオン注入に伴うドーズ量は、例えば、約１×１０14（ｉｏｎｓ／ｃｍ2）であり、加速エネルギーは、例えば、約１００ｋｅＶ〜２００ｋｅＶである。
【００６８】
素子分離領域上およびデバイス表面上には、パッシベーション用の絶縁層（図示省略）が形成されている。この絶縁層としては、例えば、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法によって堆積された窒化膜、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜、酸化膜（ＳｉＯ2）、酸窒化膜（ＳｉＯＮ）などで形成することができる。
【００６９】
ソースフィンガー電極１２０およびドレインフィンガー電極１２２は、例えば、Ｔｉ／Ａｌなどで形成される。ゲートフィンガー電極１２４は、例えばＮｉ／Ａｕなどで形成することができる。
【００７０】
なお、第１の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージに適用する高周波半導体装置２４において、ゲートフィンガー電極１２４、ソースフィンガー電極１２０およびドレインフィンガー電極１２２の長手方向のパターン長は、マイクロ波／ミリ波／サブミリ波と動作周波数が高くなるにつれて、短く設定される。例えば、ミリ波帯においては、パターン長は、約２５μｍ〜５０μｍである。
【００７１】
また、ソースフィンガー電極１２０の幅は、例えば、約４０μｍ程度であり、ソース端子電極Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，…，Ｓ１０１，Ｓ１０２の幅は、例えば、約１００μｍ程度である。また、ＶＩＡホールＳＣ１１，ＳＣ１２，ＳＣ２１，ＳＣ２２，…，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２の形成幅は、例えば、約１０μｍ〜４０μｍ程度である。
【００７２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成は、図１８に示すように表される。また、図１８のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４と同様に表される。また、図１８のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５〜図６と同様に表される。
【００７３】
第２の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの構成は、図１８に示すように、熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板２００上に配置された高周波半導体装置２４と、高周波半導体装置２４の入力部に配置され、例えば、入力整合回路１７を搭載する入力回路基板２６と、高周波半導体装置２４の出力部に配置され、出力整合回路１８を搭載する出力回路基板２８と、絶縁層２０上に配置された入力ストリップライン１９ａと、絶縁層２０上に配置された出力ストリップライン１９ｂと、高周波半導体装置２４、入力回路基板２６、出力回路基板２８、入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂの一部を内包する円形の枠体形状を有する枠体１６とを備える。
【００７４】
また、図１８に示すように、入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂには、それぞれ入力端子Ｐ１となる端子電極２１ａおよび出力端子Ｐ２となる端子電極２１ｂが接続されている。
【００７５】
また、図４と同様に、円形の枠体形状を有する枠体１６上にメタルシールリング１４ａを介して円形の板形状を有するキャップ１０が配置されるが、図１８では、図示を省略している。
【００７６】
高周波半導体装置２４と入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１２が接続され、高周波半導体装置２４と出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１４が接続されている。また、入力ストリップライン１９ａと入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１１が接続され、出力ストリップライン１９ｂと出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１５が接続されている。
【００７７】
熱伝導性基板２００は、例えばＣｕで形成され、入力回路基板２６および出力回路基板２８はアルミナで形成されている。
【００７８】
第２の実施の形態においても、図３および図５〜図６と同様のネジ穴５ａ〜５ｄ、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄおよびネジ穴開口面７ａ〜７ｄの構成を備え、ヒートシンク１１１と熱伝導性基板２００との間をネジ止めすることによって、熱伝導性基板２００を外に伸ばす方向に力を掛けて熱伝導性基板２００の反りを低減させることができる。結果として、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【００７９】
また、第２の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの構成においては、枠体１６を円形の枠体形状とすることで、枠体１６の応力が緩和され、熱伝導性基板２００の反りを低減化して大面積化可能で、信頼性が向上し、かつマイクロ波／ミリ波／サブミリ波帯の高周波に適用可能な高出力用半導体パッケージを提供することができる。
【００８０】
（変形例１）
第２の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージ１の模式的平面パターン構成は、図１９に示すように表される。また、図１９のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４と同様に表される。また、図１９のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５〜図６と同様に表される。
【００８１】
第２の実施の形態の変形例１に係る高出力用半導体パッケージ１の構成は、図１９に示すように、熱伝導性基板２００が、円形の板形状を有する。変形例１に係る高出力用半導体パッケージ１の構成は、熱伝導性基板２００の構造が異なるのみであって、その他の構成は第２の実施の形態と同様であるため、重複した説明は省略する。また、変形例１に係る高出力用半導体パッケージの作製方法も第１の実施の形態と同様であるため、重複した説明は省略する。
【００８２】
変形例１においても、第１の実施の形態の図５〜図６と同様のネジ穴５ａ〜５ｄ、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄおよびネジ穴開口面７ａ〜７ｄの構成を備え、ヒートシンク１１１と熱伝導性基板２００との間をネジ止めすることによって、熱伝導性基板２００を外に伸ばす方向に力を掛けて熱伝導性基板２００の反りを低減させることができる。結果として、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【００８３】
変形例１においては、円形の熱伝導性基板２００を採用して、複数のネジによって、熱伝導性基板２００をヒートシンク１１１に対して対称に締め付けることで、一方向とその直角方向において、高周波半導体装置２４に通電を行い、高出力用半導体パッケージ１に温度が加わったことによる熱伝導性基板２００の膨張とネジによる膨張の妨げが等しくなるために、熱伝導性基板２００の面内の反りを一定にすることができる。反りが一定になることで、放熱特性を一定にすることができる。
【００８４】
変形例１に係る高出力用半導体パッケージ１の構成例においては、熱伝導性基板２００の構造を円形の板形状とすることで、熱伝導性基板２００の応力が緩和され、熱伝導性基板２００の反りを低減化して大面積化可能で、信頼性が向上し、かつマイクロ波／ミリ波／サブミリ波帯の高周波に適用可能な高出力用半導体パッケージを提供することができる。
【００８５】
（変形例２）
第２の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージ１の模式的平面パターン構成は、図２０に示すように表される。また、図２０のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４と同様に表される。また、図２０のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５〜図６と同様に表される。
【００８６】
第２の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージ１においては、ネジ穴の数を増加し、かつ熱伝導性基板２００の構造を円形の板形状とすることで、熱伝導性基板２００の応力が緩和され、反りを低減化して大面積化可能で、信頼性が向上し、かつマイクロ波／ミリ波／サブミリ波帯の高周波に適用可能な高出力用半導体パッケージを提供することができる。
【００８７】
第２の実施の形態の変形例２に係る高出力用半導体パッケージ１においては、ネジ穴の数を増加し、４箇所より多くネジ止めすることで、熱伝導性基板２００の反りを一定にして、放熱特性を一定にすることができ、また、熱伝導性基板２００の取り付け面の接触面積が増え、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。また、熱伝導性基板２００を円型することで、高出力用半導体パッケージを取り付けるための放熱板の加工が容易となる。
【００８８】
また、第２の実施の形態およびその変形例においては、枠体１６は、円形の例を示したが、円形は、真円に限定されるものでは無く、楕円形、長円形、或いは、多角形の角部分が、丸みを持った構成などを採用することも可能である。
【００８９】
尚、第２の実施の形態およびその変形例に係る高出力用半導体パッケージの構成においても、図７〜図９に示したようなネジ止め構成、或いは図１０〜図１２に示したようなネジ止め構成を採用しても良い。
【００９０】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１の模式的平面パターン構成は、図２１に示すように表される。また、図２１のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４と同様に表される。また、図２１のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５〜図６と同様に表される。
【００９１】
第３の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１の構成は、図２１に示すように、熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板２００上に配置された高周波半導体装置２４と、高周波半導体装置２４の入力部に配置され、例えば、入力整合回路１７を搭載する入力回路基板２６と、高周波半導体装置２４の出力部に配置され、例えば、出力整合回路１８を搭載する出力回路基板２８と、絶縁層２０上に配置された入力ストリップライン１９ａと、絶縁層２０上に配置された出力ストリップライン１９ｂと、高周波半導体装置２４、入力回路基板２６、出力回路基板２８、入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂの一部を内包する六角形の枠体形状を有する枠体１６とを備える。
【００９２】
また、図２１に示すように、入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂには、それぞれ入力端子Ｐ１となる端子電極２１ａおよび出力端子Ｐ２となる端子電極２１ｂが接続されている。
【００９３】
また、六角形の枠体形状を有する枠体１６上にメタルシールリング１４ａを介して六角形の板形状を有するキャップ１０が配置されるが、図２１では、図示を省略している。
【００９４】
高周波半導体装置２４と入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１２が接続され、高周波半導体装置２４と出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１４が接続されている。また、入力ストリップライン１９ａと入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１１が接続され、出力ストリップライン１９ｂと出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１５が接続されている。
【００９５】
熱伝導性基板２００は、例えばＣｕで形成され、入力回路基板２６および出力回路基板２８はアルミナで形成されている。
【００９６】
また、第３の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの作製方法も第１の実施の形態と同様である。
【００９７】
第３の実施の形態においても、第１の実施の形態の図５〜図６と同様に、ネジ穴５ａ〜５ｄ、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄおよびネジ穴開口面７ａ〜７ｄの構成を備え、ヒートシンク１１１と熱伝導性基板２００との間をネジ止めすることによって、熱伝導性基板２００を外に伸ばす方向に力を掛けて熱伝導性基板２００の反りを低減させることができる。結果として、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【００９８】
また、第３の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの構成においては、枠体１６を六角形の枠体形状とすることで、枠体１６の応力が緩和され、熱伝導性基板２００の反りを低減化して大面積化可能で、信頼性が向上し、かつマイクロ波／ミリ波／サブミリ波帯の高周波に適用可能な高出力用半導体パッケージを提供することができる。
【００９９】
（変形例）
第３の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージ１の模式的平面パターン構成は、図２２に示すように表される。また、図２２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４と同様に表される。また、図２２のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５〜図６と同様に表される。
【０１００】
第３の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージ１の構成は、図２２に示すように、熱伝導性基板２００が、六角形状を有する。第３の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージの構成は、熱伝導性基板２００の構造が異なるのみであって、その他の構成は第３の実施の形態と同様であるため、重複した説明は省略する。
【０１０１】
第３の実施の形態の変形例においても、第１の実施の形態の図５〜図６と同様に、ネジ穴５ａ〜５ｄ、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄおよびネジ穴開口面７ａ〜７ｄの構成を備え、ヒートシンク１１１と熱伝導性基板２００との間をネジ止めすることによって、熱伝導性基板２００を外に伸ばす方向に力を掛けて熱伝導性基板２００の反りを低減させることができる。結果として、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【０１０２】
第３の実施の形態の変形例によれば、熱伝導性基板２００の構造を六角形状とすることで、熱伝導性基板２００の応力が緩和され、熱伝導性基板２００の反りを低減化して大面積化可能で、信頼性が向上し、かつマイクロ波／ミリ波／サブミリ波帯の高周波に適用可能な高出力用半導体パッケージを提供することができる。
【０１０３】
尚、第３の実施の形態およびその変形例に係る高出力用半導体パッケージ１の構成においても、図７〜図９に示したようなネジ止め構成、或いは図１０〜図１２に示したようなネジ止め構成を採用しても良い。
【０１０４】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成は、図２３に示すように表される。また、図２３のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４と同様に表される。また、図２３のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５〜図６と同様に表される。
【０１０５】
第４の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージ１の構成は、例えば、図２３に示すように、熱伝導性基板２００と、熱伝導性基板２００上に配置された高周波半導体装置２４と、高周波半導体装置２４の入力部に配置され、例えば、入力整合回路１７を搭載する入力回路基板２６と、高周波半導体装置２４の出力部に配置され、例えば、出力整合回路１８を搭載する出力回路基板２８と、絶縁層２０上に配置された入力ストリップライン１９ａと、絶縁層２０上に配置された出力ストリップライン１９ｂと、高周波半導体装置２４，入力整合回路１７，出力整合回路１８，入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂの一部を内包する八角形の枠体形状を有する枠体１６とを備える。
【０１０６】
また、図２３に示すように、入力ストリップライン１９ａおよび出力ストリップライン１９ｂには、それぞれ入力端子Ｐ１となる端子電極２１ａおよび出力端子Ｐ２となる端子電極２１ｂが接続されている。
【０１０７】
また、八角形の枠体形状を有する枠体１６上にメタルシールリング１４ａを介して八角形の板形状を有するキャップ１０が配置されるが、図２３では、図示を省略している。
【０１０８】
高周波半導体装置２４と入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１２が接続され、高周波半導体装置２４と出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１４が接続されている。また、入力ストリップライン１９ａと入力整合回路１７間には、ボンディングワイヤ１１が接続され、出力ストリップライン１９ｂと出力整合回路１８間には、ボンディングワイヤ１５が接続されている。
【０１０９】
熱伝導性基板２００は、例えばＣｕで形成され、入力回路基板２６および出力回路基板２８はアルミナで形成されている。
【０１１０】
また、第４の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージの作製方法も第１の実施の形態と同様である。
【０１１１】
第４の実施の形態においても、第１の実施の形態の図５〜図６同様に、ネジ穴５ａ〜５ｄ、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄおよびネジ穴開口面７ａ〜７ｄの構成を備え、ヒートシンク１１１と熱伝導性基板２００との間をネジ止めすることによって、熱伝導性基板２００を外に伸ばす方向に力を掛けて熱伝導性基板２００の反りを低減させることができる。結果として、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【０１１２】
第４の実施の形態に係る高出力用半導体パッケージにおいては、枠体１６を八角形の枠体形状とすることで、枠体１６の応力が緩和され、熱伝導性基板２００の反りを低減化して大面積化可能で、信頼性が向上し、かつマイクロ波／ミリ波／サブミリ波帯の高周波に適用可能な高出力用半導体パッケージを提供することができる。
【０１１３】
（変形例）
第４の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージの模式的平面パターン構成は、図２４に示すように表される。また、図２４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図４と同様に表される。また、図２４のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図５〜図６同様に表される。
【０１１４】
第４の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージの構成は、図２４に示すように、熱伝導性基板２００が、八角形状を有する。第４の実施の形態の変形例に係る高出力用半導体パッケージの構成は、熱伝導性基板２００の構造が異なるのみであって、その他の構成は第４の実施の形態と同様であるため、重複した説明は省略する。
【０１１５】
第４の実施の形態の変形例においても、第１の実施の形態の図５〜図６と同様に、ネジ穴５ａ〜５ｄ、ネジ穴開口部６ａ〜６ｄおよびネジ穴開口面７ａ〜７ｄの構成を備え、ヒートシンク１１１と熱伝導性基板２００との間をネジ止めすることによって、熱伝導性基板２００を外に伸ばす方向に力を掛けて熱伝導性基板２００の反りを低減させることができる。結果として、高周波半導体装置２４に発生する熱の放熱特性を改善することができる。
【０１１６】
第４の実施の形態の変形例によれば、熱伝導性基板２００の構造を八角形状とすることで、熱伝導性基板２００の応力が緩和され、反りを低減化して大面積化可能で、信頼性が向上し、かつマイクロ波／ミリ波／サブミリ波帯の高周波に適用可能な高出力用半導体パッケージを提供することができる。
【０１１７】
尚、第４の実施の形態およびその変形例に係る高出力用半導体パッケージの構成においても、図７〜図９に示したようなネジ止め構成、或いは図１０〜図１２に示したようなネジ止め構成を採用しても良い。
【０１１８】
[その他の実施の形態]
上記のように、第１〜第４の実施の形態およびその変形例によって記載したが、この開示はその中の如何なる論述若しくは図面であってもこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例または運用技術が容易に連想されるであろう。
【０１１９】
半導体パッケージを適用する高周波半導体装置としては、ＦＥＴ、ＨＥＭＴに限らず、ＬＤＭＯＳ（Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）やヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Hetero-junction Bipolar Transistor）などの増幅素子、メムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）素子なども適用できることは言うまでもない。
【０１２０】
このように、ここでは記載していない様々な実施例を含む。技術的範囲は上記の説明から特許請求の範囲に係る発明特定事項によって定められる。
【符号の説明】
【０１２１】
１…高出力用半導体パッケージ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…ネジ穴
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…ネジ穴開口部
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…ネジ穴開口面
１０…キャップ
１１，１２，１４，１５…ボンディングワイヤ
１４ａ…メタルシールリング
１６…枠体（セラミック壁）
１７…入力整合回路
１８…出力整合回路
１９ａ…入力ストリップライン
１９ｂ…出力ストリップライン
２０…絶縁層
２１ａ，２１ｂ…端子電極
２４…高周波半導体装置
３０…ネジ
１１０…半絶縁性基板
１１１…ヒートシンク
１１２…窒化物系化合物半導体層（ＧａＮエピタキシャル成長層）
１１６…２次元電子ガス（２ＤＥＧ）層
１１８…アルミニウム窒化ガリウム層（ＡｌxＧａ1-xＮ）（０．１≦ｘ≦１）
１２０…ソースフィンガー電極
１２２…ドレインフィンガー電極
１２４…ゲートフィンガー電極
１２６…ソース領域
１２８…ドレイン領域
２００…熱伝導性基板
Ｐ１…入力端子
Ｐ２…出力端子
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇ１０…ゲート端子電極
Ｓ，Ｓ１１，Ｓ１２，…，Ｓ１０１，Ｓ１０２…ソース端子電極
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄ１０…ドレイン端子電極
ＳＣ１１，ＳＣ１２，…，ＳＣ９１，ＳＣ９２，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２…ＶＩＡホール
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図１３】
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