(57)【要約】【課題】リード端子を強固にかつ信頼性良く側壁部の入出力部に接続でき、半導体素子収納用パッケージ内部に収容する半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る半導体装置を提供すること。【解決手段】半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子７の載置部１ａを有するセラミック製の基体１と、その側壁部２の内外面に互いに対向して設けられた２つの段差３ａの底面にわたってその中央部に側壁部２を貫通する線路導体４が形成されており、側壁部２の外面側の線路導体４にリード端子６がロウ付けされる入出力部３とを具備し、基体１の側壁部２の外面側の段差３ａの底面の線路導体４上に、線路導体４の線路方向に直交する方向に延びるとともに線路導体４の線路方向の両側にわたって形成された、上端でリード端子６を支持する同じ高さの突条４ｂが複数設けられている。【選択図】  図１
2004349662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、前記線路導体の線路方向に直交する方向に延びるとともに前記線路導体の線路方向の両側にわたって形成された、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの突条が複数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。
【請求項２】
上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、前記線路導体の線路方向の両側から前記線路導体の内側に向かって互いに対向して前記線路方向に直交する方向に延びるように形成された、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの２本の突条の組が複数組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。
【請求項３】
上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、前記側壁部の内面側の半分の第一の領域に前記線路導体の線路方向に平行な方向に延びるように形成された、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの第一の突条が複数設けられているとともに、残りの第二の領域に前記線路方向に直交する方向に延びるように形成された、上端で前記リード端子を支持する前記第一の突条と同じ高さの第二の突条が複数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。
【請求項４】
上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの棒状の突条が放射状に複数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。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記入出力部に電気的に接続された半導体素子と、前記基体の前記側壁部の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、セラミックグリーンシート（以下、単にグリーンシートともいう）を用いて、金属ペーストの印刷、積層、切断、焼成などの基本工程を経て作製される半導体素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）Ａを図５に示す。同図（ａ）ように、パッケージＡは、上面に載置部１ａを有するセラミックスから成る基体１と、基体１の上面に載置部１ａを囲むように取着され、側部に内外を電気的に導通する線路導体１４が形成された入出力部１３を有する側壁部２と、線路導体１４のうち側壁部２の外面側に位置する外側線路導体１４ａに一端がロウ材５により接合されるとともに他端が外部電気回路に接合される、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等から成るリード端子６とを備えている。
【０００３】
リード端子６をロウ材５で接合するに際しては、一般的にパッケージＡをカーボン治具に形成された凹みに載置し、図５（ｂ）に示すように、複数のリード端子６をカーボン治具の所定の部位から入出力部１３にかけて載置し、還元雰囲気のブレージング炉で８００〜９００℃で加熱することにより行われる。接合に用いられるロウ材５は、リード端子６と入出力部１３との間に発生する熱応力を緩和する作用も有しており、リード端子６と外側線路導体１４ａとの間にクラックが発生するのを防止している。
【０００４】
このパッケージＡは、半導体素子７が載置部１ａに載置されるとともにボンディングワイヤで線路導体１４に電気的に接続され、側壁部２の上面に蓋体８を接合して載置部１ａが気密に封止されて半導体装置Ｂと成る。
【０００５】
しかしながら、従来のパッケージＡのリード端子６の接合構造では、図５（ｂ）に示すように、リード端子６と外側線路導体１４ａとの間の隙間の大きさのバラツキに起因してリード端子６の接合強度に寄与するロウ材５のメニスカス５ａの大きさが小さくなることがあり、その場合リード端子６の接合強度が小さくなっていた。また、複数のリード端子６のうちあるものは、リード端子６と外側線路導体１４ａの上面との間の隙間の大きさがリード端子６の傾きによって部分的に小さくなり、その結果、部分的にロウ材が薄くなっていた。その場合、リード端子６を上方に引張る外力が加わった際に、ロウ材５が応力緩和部として有効に働かず、よってロウ材５中またはロウ材５の外側線路導体１４ａとの界面の部位にクラックが発生し、このクラックに起因してリード端子６が外側線路導体１４ａから剥れてしまうといった問題点があった。
【０００６】
この問題点を解消するために、図６（ａ）に示すように、外側線路導体１４ａ上に、外側線路導体１４ａの外形よりも一回り小さな外形のメタライズ層Ｃを重ねて形成することにより、外側線路導体１４ａに接合するリード端子６の周囲に大きなメニスカス５ａを形成することが行われており、これによりリード端子６の接合強度を大きくすることができる（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００７】
また他の構成として、図６（ｂ）に示すように、外側線路導体１４ａを入出力部１３の棚部１３ａから側部１３ｂに延出させることにより延出部１４ｂを形成し、これによりロウ材５が延出部１４ｂまで流れるようにして大きなメニスカス５ａを形成し、メニスカス５ａへの応力集中を分散させるという方法も提案されている（例えば、下記の特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１３９４３９号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【特許文献２】
特開昭６１−２９５４７号公報（第３−４頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の特許文献１の方法では、メタライズ層Ｃと外側線路導体１４ａとの間の間隔が小さくなり、リード端子６周囲にのメニスカス５ａを大きくすることができても、ロウ材５を厚くすることができず、その結果、リード端子６と外側線路導体１４ａとの間に熱応力が加わった場合に、ロウ材５が応力緩和部として有効に働かず、リード端子６が容易に剥れてしまうことがあった。
【００１１】
また、特許文献２の方法では、延出部１４ｂと成る金属ペーストを側部１３ｂに印刷形成する必要があり、金属ペーストを外側線路導体１４ａが形成された入出力部１３の棚部１３ａから側部１３ｂにかけて印刷するには、グリーンシートを積層する前に側部１３ｂに金属ペーストを垂れ込ませる方法がある。しかし、この垂れ込みによって金属ペーストがグリーンシートの下面まで達すると、パッケージＡ内で接地導体を兼ねる載置部１ａに電気的に導通することがあり、よって垂れ込みの大きさを制御する必要がある。しかしながら、この制御は甚だ困難であり、その結果、製造歩留まりが著しく低下して生産性が低くなるという問題点があった。
【００１２】
また、側部１３ｂに所定の上下方向の長さで延出部１４ｂを形成する方法として、線路導体１４を設ける適当な厚さのグリーンシートの下に適当な厚さのグリーンシートを１層追加して側部１３ｂを２層から成る絶縁層で構成し、その１層目にのみ上述したように金属ペーストを垂れ込ませて、延出部１４ｂを形成するという方法がある。しかしながら、この方法では工程数が大きく増えることになり、また、金属ペーストがグリーンシートの下面に回り込んだ場合、積層時にデラミネーション（グリーンシート間の層間剥離）が発生し、その結果、リード端子６が棚部１３ａを構成する１層目の絶縁層とともに剥れるという問題点を誘発させていた。
【００１３】
従って、本発明は上記の問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、リード端子を強固にかつ信頼性良く外側線路導体に接続することにより、長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る半導体装置を提供することである。
【００１４】
【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、上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、前記線路導体の線路方向に直交する方向に延びるとともに前記線路導体の線路方向の両側にわたって形成された、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの突条が複数設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、線路導体の線路方向に直交する方向に延びるとともに線路導体の線路方向の両側にわたって形成された、上端でリード端子を支持する同じ高さの突条が複数設けられていることから、リード端子と線路導体との間の間隔をロウ付け部全体にわたって均一かつ大きくすることができ、その結果、ロウ材を全体にわたって厚くすることができるとともにロウ材のメニスカスを大きくすることができる。従って、従来は小さなメニスカスに集中していた応力を分散させてクラックの発生を効果的に抑えることができ、さらに接合強度を充分なものとすることができ、リード端子の接合信頼性が非常に高いものとなる。
【００１６】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、前記線路導体の線路方向の両側から前記線路導体の内側に向かって互いに対向して前記線路方向に直交する方向に延びるように形成された、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの２本の突条の組が複数組設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、線路導体の線路方向の両側から線路導体の内側に向かって互いに対向して線路方向に直交する方向に延びるように形成された、上端でリード端子を支持する同じ高さの２本の突条の組が複数組設けられていることから、互いに対向する突条は先端同士の間に隙間が形成されるため、突条の下面の面積が減少して対向する突条の間に充分な体積のロウ材を溜めることができ、リード端子の接合強度がより向上する。また、対向する突条の間において余分なロウ材をリード端子の下面の線路方向のより外側に導いて、より大きなロウ材のメニスカスを形成することができ、リード端子の接合強度がさらに向上する。さらに、対向する突条の幅を大きくすることができ、その結果、線路導体上に強固に接合された突条を形成することもできる。
【００１８】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、前記側壁部の内面側の半分の第一の領域に前記線路導体の線路方向に平行な方向に延びるように形成された、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの第一の突条が複数設けられているとともに、残りの第二の領域に前記線路方向に直交する方向に延びるように形成された、上端で前記リード端子を支持する前記第一の突条と同じ高さの第二の突条が複数設けられていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、側壁部の内面側の半分の第一の領域に線路導体の線路方向に平行な方向に延びるように形成された、上端でリード端子を支持する同じ高さの第一の突条が複数設けられているとともに、残りの第二の領域に線路方向に直交する方向に延びるように形成された、上端でリード端子を支持する第一の突条と同じ高さの第二の突条が複数設けられていることから、リード端子と線路導体との間の間隔をロウ付け部全体にわたって均一かつ大きくすることができ、その結果、ロウ材を全体にわたって厚くすることができるとともにロウ材のメニスカスを大きくすることができる。また、リード端子がロウ付けされる際に、余分なロウ材が第一の領域から第二の領域に流れ易くなるように方向付けができ、第二の領域においてリード端子と線路導体との間に大きなメニスカスを速やかに形成することを可能とし、リード端子の接合強度をさらに大きくすることができる。
【００２０】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側壁部の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差の底面にわたってその中央部に前記側壁部を貫通する線路導体が形成されており、前記側壁部の外面側の前記線路導体にリード端子がロウ付けされる入出力部とを具備しており、前記側壁部の外面側の前記段差の底面の前記線路導体上に、上端で前記リード端子を支持する同じ高さの棒状の突条が放射状に複数設けられていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、上端でリード端子を支持する同じ高さの棒状の突条が放射状に複数設けられていることから、リード端子と線路導体との間の間隔をロウ付け部全体にわたって均一かつ大きくすることができ、その結果、ロウ材を全体にわたって厚くすることができるとともにロウ材のメニスカスを大きくすることができる。
【００２２】
また、複数の突条が放射状に設けられていることから、リード端子の接合部の外周付近に位置する突条の占有面積が小さくなるため、ロウ材のメニスカスの有効面積を大きくすることができるとともに接合部の外周部のロウ材の体積を全周にわたって大きくすることができ、メニスカスに集中する応力をより分散させて接合部におけるロウ材にクラックが発生するのを効果的に抑えることができる。その結果、リード端子と線路導体との接合強度を向上させることができ、また、リード端子の接合の信頼性を従来よりも高くすることができる。
【００２３】
さらに、リード端子を接合するに際して、リード端子の長さ方向の中心線と線路導体の長さ方向の中心線とが多少ずれていても、リード端子の接合部の全周にわたって形成された大きなメニスカスの表面張力によるいわゆるセルフアライメント効果により、リード端子を正常な位置に移動させて接合することができる。その結果、リード端子と線路導体との接合部において接合強度のばらつきが非常に小さくなり、接合強度をより向上させることができる。
【００２４】
また、放射状に設けられた突条が集まる中央部が突条のない円形状の部位と成るので、この部位のロウ材の体積が大きくなりリード端子と線路導体との接合強度を向上することができるとともに線路導体とリード端子との熱膨張差に起因する応力を有効に緩和することができる。
【００２５】
さらに、リード端子と線路導体との接合部の中央部から外周部にかけて突条が互いに一定角度を有しながら放射状に設けられているので、突条とリード端子と熱膨張差に起因する応力を放射状に均一に分散することができ、応力によってロウ材にクラックが生じるのを有効に抑制できる。
【００２６】
本発明の半導体装置は、本発明の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記入出力電極に電気的に接続された半導体素子と、前記側壁部の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００２７】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた、長期に亘って外部装置に安定かつ強固に接続できる信頼性の高いものとなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置について以下に詳細に説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示す平面図および断面図、図２（ａ），（ｂ）は図１のパッケージにおける入出力部の部分拡大平面図および部分拡大断面図、図３，図４および図７は本発明の他の発明によるパッケージの入出力部を示す部分拡大平面図である。
【００２９】
これらの図において、１は半導体素子が載置される載置部１ａを有する基体、２は基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように形成され、内外を貫通するように線路導体４が形成された入出力部３を有する側壁部、４は線路導体、４ａは線路導体４における側壁部２の外面側の段差に位置する外側線路導体、４ｂは突条、４ｃは第一の領域、４ｄは第二の領域、５はロウ材、５ａはメニスカス、６は外側線路導体４ａに接合されるとともに外部電気回路装置に電気的に接続されるリード端子である。また、７は半導体素子、８は蓋体、Ａはパッケージ、Ｂは半導体装置である。これら基体１、側壁部２、入出力部３、リード端子６とで、半導体素子７を収容するための容器が基本的に構成される。なお、図１〜図４中の符号で図６，図７の従来例と同じ部位を示すものには同じ符号を付している。
【００３０】
本発明のパッケージＡは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子７を載置する載置部１ａを有するセラミックスから成る基体１と、基体１の側壁部２の内外面に互いに対向するように設けられた２つの段差３ａの底面にわたってその中央部に側壁部２を貫通する線路導体４が形成されており、側壁部２の外面側の線路導体４（外側線路導体４ａ）にリード端子６がロウ付けされる入出力部３とを具備している。
【００３１】
本発明の基体１は、アルミナ質焼結体（アルミナセラミックス）等のセラミックスから成る。基体１がセラミックスから成ることから、基体１は金属に比し非常に軽量となり、パッケージＡ内部に半導体素子６を収容して半導体装置Ｂとなした場合、半導体装置Ｂの重量を極めて軽量とすることができる。
【００３２】
この基体１は以下のようにして作製される。基体１が例えばアルミナセラミックスから成る場合、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３），酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤等を添加混合してスラリーとなす。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グリーンシートと成し、所望の大きさに切断する。次に、その中から選ばれた複数のグリーンシートに、側壁部２および入出力部３と成る貫通孔や切欠き部を適当な打抜き加工で形成し、さらに線路導体４等の導体層を形成するためのタングステン（Ｗ）等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを印刷塗布し、次に順次複数枚のグリーンシートを積層し約１６００℃の温度で焼成することによって作製される。
【００３３】
また、作製された基体１に形成された導体層の表面に、耐食性に優れかつロウ材５との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層および厚さ０．５〜９μｍのＡｕ層をメッキ法により順次被着しておくのがよく、導体層の酸化腐食を防止するとともに入出力部３とリード端子４との銀ロウ等のロウ材５による接合をより強固なものとできる。
【００３４】
線路導体４は、図１に示すように、側壁部２の内外面に設けられた入出力部３の段差３ａの底面に設けられる。また、段差３ａは、側壁部２の一部の内外面を上下方向に薄くした溝状として形成されているが、側壁部２の内外面から突出するように形成されていてもよい。また、側壁部２の上面にはシールリング（図示せず）を取着するためのメタライズ層等から成る接合層（図示せず）が形成される。側壁部２は、基体１の上面に載置部１ａを囲繞するようにして設けられ、パッケージＡの内外を貫通して設けられた線路導体４を有する入出力部３が形成されている。また、入出力部３の外側線路導体４ａにリード端子６がロウ材５を介して接合される。
【００３５】
本発明において、図２に示すように、側壁部２の外面側の段差３ａの底面の線路導体４（外側線路導体４ａ）上に、線路導体４の線路方向に直交する方向に延びるとともに線路導体４の線路方向の両側にわたって形成された、上端でリード端子６を支持する同じ高さの突条４ｂが複数設けられている。これにより、リード端子６はロウ付けの際に突条４ｂと外部のカーボン治具（図示せず）とにより水平に支えられてロウ付けされるため、外側線路導体４ａとリード端子６の周囲との間に大きなメニスカス５ａを形成することができ、また、リード端子６と外側線路導体４ａとの間のロウ材５の厚さを全体にわたって均一とすることができる。その結果、ロウ材５による応力緩衝効果が得られる接合構造を実現することができる。
【００３６】
突条４ｂの高さは１０〜３０μｍが好ましい。１０μｍ未満の場合、ロウ材５が薄くなり過ぎて、メニスカス５ａの大きさも小さくなり、リード端子６の接合強度が小さくなるとともにロウ材５の応力緩和効果がほとんどなくなる。３０μｍを超えると、メニスカス５ａを大きくしてロウ材５に加わる引張り応力を分散させることができるが、ロウ材５の熱膨張係数が常温で２０×１０−６／℃程度と大きいため、半導体素子７が作動する際にロウ材５とアルミナセラミックス（熱膨張係数：７×１０−６〜９×１０−６／℃）等のセラミックスから成る基体１との間に大きな熱応力が発生し、その結果、基体１にマイクロクラックが発生し易くなる。
【００３７】
また、突条４ｂの下面の合計の面積は、外側線路導体４ａの面積の１／４以下が良い。１／４を超えると、ロウ材５の厚さが適正な厚さであっても、ロウ材５の体積が小さくなるとともに外側線路導体４ａの両側におけるメニスカス５ａがの面積が不足し、必要な接合強度が得られなくなる。
【００３８】
また、突条４ｂの幅は７５〜２００μｍが好ましい。７５μｍ未満であれば、外側線路導体４ａ上に突条４ｂと成る金属ペーストを印刷する際に厚みの制御が困難であり、ロウ材５の厚さにバラツキを発生させてしまい、ロウ材５のクラック発生の原因となる。また、２００μｍを超えると、ロウ材５の体積が減少して、温度サイクルなどの環境試験が行われたときにロウ材５全体の接合強度が小さくなってしまう。
【００３９】
本発明の他の発明において、図３に示すように、側壁部２の外面側の段差３ａの底面の線路導体４上に、線路導体４の線路方向の両側から線路導体４の内側に向かって互いに対向して線路方向４に直交する方向に延びるように形成された、上端でリード端子６を支持する同じ高さの２本の突条４ｂの組が複数組設けられている。これにより、互いに対向する突条４ｂは先端同士の間に隙間が形成されて、突条４ｂ下面の面積が減少し上記隙間に充分な体積のロウ材５を溜めることができ、リード端子６の接合強度がより向上する。また、上記隙間で余分なロウ材５をリード端子６の下面の線路方向のより外側に導いて、より大きなロウ材５のメニスカス５ａを形成することができ、リード端子６の接合強度がさらに向上する。さらに、対向する突条４ｂの幅を大きくすることができ、線路導体４上に強固に接合された突条４ｂを形成することもできる。
【００４０】
図３において、互いに対向する突条４ｂの高さは図２の場合と同様の範囲が好ましい。また、突条４ｂの下面の合計の面積についても図２の場合と同様である。
【００４１】
また図３において、互いに対向する突条４ｂの先端同士の間の隙間は０．５〜１ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未満では、ロウ材５の流れが突条４ｂによって阻害され、ロウ材５にボイドが発生して接合強度が小さくなってしまう。１ｍｍを超えると、リード端子６の支持が不安定になり、カーボン治具によって位置決めされているとしても突条４ｂ上から外れることがある。
【００４２】
また、図３において、突条４ｂの幅は７５〜３００μｍがよく、７５μｍ未満では、金属ペーストを印刷する際に厚みの制御が困難であり、ロウ材５の厚さにバラツキを発生させてしまい、ロウ材５のクラック発生の原因となる。３００μｍを超えると、突条４ｂが長くなるとロウ材５の体積が小さくなってしまい、ロウ材５の応力緩和効果が低下する。
【００４３】
また、本発明の他の発明において、側壁部２の外面側の段差３ａの底面の線路導体４上に、側壁部２の内面側の半分の第一の領域４ｃに線路導体４の線路方向に平行な方向に延びるように形成された、上端でリード端子６を支持する同じ高さの第一の突条４ｂ−１が複数設けられているとともに、残りの第二の領域４ｄに線路方向に直交する方向に延びるように形成された、好ましくは線路導体４の幅の１／２程度の長さで形成された、上端でリード端子６を支持する第一の突条４ｂ−１と同じ高さの第二の突条４ｂ−２が複数設けられている。これにより、リード端子６がロウ付けされる際に、余分なロウ材５が第一の領域４ｃから第二の領域４ｄに流れ易くなるように方向付けができ、第二の領域４ｄにおいてリード端子６と線路導体４との間に大きなメニスカス５ａを速やかに形成することを可能とし、リード端子６の接合強度をさらに大きくすることができる。
【００４４】
図４において、第一および第二の突条４ｂ−１，４ｂ−２の高さは図２の場合と同様の範囲が好ましい。また、第一および第二の突条４ｂ−１，４ｂ−２の下面の合計の面積および幅についても図２の場合と同様である。
【００４５】
また、図４のものの場合、第二の突条４ｂ−２は、中央部に好ましくは線路導体４の幅の１／２程度の長さの非形成部が設けられて隙間があってもよい。この場合、その隙間で余分なロウ材５をリード端子６の下面の線路方向のより外側に導いて、より大きなロウ材５のメニスカス５ａを速やかに形成することができ、リード端子６の接合強度がさらに向上する。
【００４６】
本発明の突条４ｂ、第一および第二の突条４ｂ−１，４ｂ−２は、線路導体４等の導体層を形成するためのタングステン（Ｗ）等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを、線路導体４と成る金属ペースト層上にさらに印刷塗布することによって形成される。または、突条４ｂ、第一および第二の突条４ｂ−１，４ｂ−２と成る金属棒，金属片などを線路導体４上にロウ付けしてもよい。
【００４７】
また、本発明の他の発明において、図７に示すように、側壁部２の外面側の段差３ａの底面の線路導体４上に、上端でリード端子６を支持する同じ高さの棒状の突条４ｂが放射状に複数設けられていることから、リード端子６と線路導体４との間の間隔をロウ付け部全体にわたって均一かつ大きくすることができ、その結果、ロウ材５を全体にわたって厚くすることができるとともにロウ材５のメニスカス５ａを大きくすることができる。
【００４８】
また、複数の突条４ｂが放射状に設けられていることから、リード端子６の接合部の外周付近に位置する突条４ｂの占有面積が小さくなるため、ロウ材５のメニスカス５ａの有効面積を大きくすることができるとともに接合部の外周部のロウ材５の体積を全周にわたって大きくすることができ、メニスカス５ａに集中する応力をより分散させて接合部におけるロウ材５にクラックが発生するのを効果的に抑えることができる。その結果、リード端子６と線路導体との接合強度を向上させることができ、また、リード端子６の接合の信頼性を従来よりも高くすることができる。
【００４９】
さらに、リード端子６を接合するに際して、リード端子６の長さ方向の中心線と線路導体４の長さ方向の中心線とが多少ずれていても、リード端子６の接合部の全周にわたって形成された大きなメニスカス５ａの表面張力によるいわゆるセルフアライメント効果により、リード端子６を正常な位置に移動させて接合することができる。その結果、リード端子６と線路導体４との接合部において接合強度のばらつきが非常に小さくなり、接合強度をより向上させることができる。
【００５０】
また、放射状に設けられた突条４ｂが集まる中央部が突条４ｂのない円形状の部位と成るので、この部位のロウ材の体積が大きくなりリード端子６と線路導体４との接合強度を向上することができるとともに線路導体４とリード端子６との熱膨張差に起因する応力を有効に緩和することができる。
【００５１】
さらに、リード端子６と線路導体４との接合部の中央部から外周部にかけて突条４ｂが互いに一定角度を有しながら放射状に設けられているので、突条４ｂとリード端子６と熱膨張差に起因する応力を放射状に均一に分散することができ、応力によってロウ材にクラックが生じるのを有効に抑制できる。
【００５２】
このような突条４ｂは、隣接するもの同士のなす角度が３０乃至６０度であるのがよい。これにより、リード端子６と線路導体４との接合部の外周部の全周にわたって大きなメニスカス５ａを形成でき、リード端子６と線路導体４との接合強度を向上できる。角度が３０度未満であると、突条４ｂの占有率が高くなりロウ材５の体積が小さくなってリード端子６と線路導体４との接合強度が小さくなり易い。また、角度が６０度を超えると、リード端子６を接合する際のロウ材５の流れる方向にばらつきを生じ、線路導体４上のロウ材５の量のバランスが取れなくなって、リード端子の接合強度が低下し易くなる。
【００５３】
また突条４ｂが集中する放射状の中央部では、隣接する突条４ｂの先端間の間隔が８０μｍ以上であるのがよい。これにより、突条４ｂと成る金属ペーストを線路導体４状に印刷する際、突条４ｂ同士が接触するのを有効に抑制することができる。その結果、リード端子６を線路導体４上に接合する際、ロウ材５が接合部全面に良好に濡れ広がることができ、ロウ材５中に空隙が生じるのを有効に抑制できる。
【００５４】
さらに、放射状に並んだ複数の突条４ｂの中央部の突条非形成部（複数の突条４ｂの内側の端部で囲まれる領域）の面積は、外側線路導体４ａの面積の１０〜３０％であるのがよい。これにより、リード端子６と線路導体４とを接合するロウ材の体積を大きくすることができ、リード端子６に外部応力、例えばリード端子６を線路導体４から引き離すような応力が加わった場合でも、この大きな体積のロウ材によって応力を有効に緩和することができる。よって、リード端子６と線路導体４とを接合するロウ材のメニスカスのわずかなばらつき等のために一定になり難いリード端子６と線路導体４との引っ張り強度をよりばらつきの小さいものとすることができ、接合信頼性をより向上させることができる。
【００５５】
かくして、本発明のパッケージＡは、図１に示すように、半導体素子７を載置部１ａに錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田などの低融点ロウ材で載置固定するとともに、線路導体４と半導体素子７とをボンディングワイヤで電気的に接続し、側壁部２の上面にシールリングおよび蓋体８をシーム溶接法などにより接合することによって、製品としての半導体装置Ｂと成る。この半導体装置Ｂは、例えば外部電気回路から供給される電気信号によって半導体素子７が駆動され、大容量の情報を高速に処理する情報処理装置等に用いられる。
【００５６】
【実施例】
本発明の半導体素子収納用パッケージの実施例について以下に説明する。
【００５７】
（実施例１）
図２の本発明の入出力部３を有するパッケージおよび従来の入出力部（図５）を有するパッケージについて、リード端子６の引張り強度を以下のようにして測定した。
【００５８】
まず、図２の入出力部３を有するアルミナセラミックスから成る基体１において、幅１．５ｍｍ、長さ１ｍｍのＷのメタライズ層から成る外側線路導体４ａの上面に、Ｗのメタライズ層から成る突条４ｂの高さを７種の値（表１参照）μｍとし、幅を１００μｍとして、外側線路導体４ａの線路方向に直交して横断するように５００μｍ間隔で２本形成したサンプル（突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の２／１５）、４００μｍ間隔で３本形成したサンプル（突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の１／５）、３７０μｍ間隔で４本形成したサンプル（突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の１／４）、２００μｍ間隔で５本形成したサンプル（突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の１／３）、２００μｍ間隔で６本形成したサンプル（突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の２／５）を、各１０個用意した。
【００５９】
次に、各サンプルにおいて、幅０．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成るリード端子６を、外側線路導体４ａ上にＡｇロウ（ＢＡｇ８：ＪＩＳ  Ｚ  ３２６１）を介して８５０℃の還元雰囲気下で接合して、合計３５０個（７種×５種×１０個）用意した。
【００６０】
また、比較例として、幅１．５ｍｍ、長さ１ｍｍの外側線路導体１４ａを有する入出力部１３を形成し、外側線路導体１４ａ上に幅０．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成るリード端子６を同じＡｇロウで接合したものを１０個用意した。
【００６１】
これらのサンプルについて、温度サイクル試験（−６５〜＋１２５℃の温度幅で１サイクルが１時間）を１０サイクル行なった後、リード端子６を接合部の際から上方に垂直に折り曲げて上方に引張ることにより接合強度を求める方法（ピール法）により接合強度を測定した。また、測定前のマイクロクラックの発生状態を調べた。その結果を表１に示す。表１において、接合強度の値は１０個の平均値である。
【００６２】
【表１】
2004349662.tif 000003
【００６３】
表１より、本発明のパッケージでは、突条４ｂの高さが１０〜３０μｍで、突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の１／４以下であれば、突条４ｂの高さに対応した大きなメニスカス５ａがリード端子６の周囲全体にリード端子６と外側線路導体４ａとの間に形成されるとともに、ロウ材５の厚さおよび体積が十分なものとなるため、比較例に比べて平均値で４０％程度大きな接合強度が得られた。
【００６４】
また、突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の１／４を超えると、ロウ材５の体積が不十分なものとなるとともに、リード端子６と外側線路導体４ａとの間に形成されるメニスカス５ａが小さくなり、１／４以下の場合と比較して接合強度が４０〜５０％程度劣化することが判明した。
【００６５】
（実施例２）
次に、図３の本発明の入出力部３を有するパッケージを以下のようにして作製した。長さ３００μｍ、高さ２０μｍ、幅１００μｍの互いに対向する突条４ｂを２００μｍの間隔で形成した組を、線路方向の間隔を２００μｍとして５組設けた以外は、上記実施例１と同様に作製したサンプル（突条４ｂ下面の合計の面積が外側線路導体４ａの面積の１／５）を、１０個作製した。
【００６６】
これらのサンプルについて、上記実施例１と同様にして評価した結果を表２に示す。比較例については実施例１で用いた値を適用した。
【００６７】
【表２】
2004349662.tif 000004
【００６８】
表２より、図３の構成の場合、従来の入出力部１３におけるリード端子６の接合強度に比して４１％程度大きな接合強度が得られることが判明した。
【００６９】
（実施例３）
次に、図４の本発明の入出力部３を有するパッケージを以下のようにして作製した。まず、幅１．５ｍｍ、長さ１ｍｍの外側線路導体４ａの第一の領域４ｃに、長さ０．５ｍｍ、高さ２０μｍ、幅１００μｍの第一の突条４ｂ−１を、線路方向に平行に５００μｍの間隔で２本形成した。また、外側線路導体４ａの第二の領域４ｄに、長さ１．５ｍｍ、高さ２０μｍ、幅１００μｍの第二の突条４ｂ−２を、線路方向に直交する方向に外側線路導体４ａの幅の１／２の長さ、３００μｍの間隔で２本形成した。第一および第二の突条４ｂ−１，４ｂ−２の下面の合計の面積は外側線路導体４ａの面積の１／６であった。それ以外の構成は上記実施例１と同様とし、外側線路導体４ａ上にリード端子６をロウ付けしたサンプルを１０個作製した。
【００７０】
また、従来のパッケージのサンプルの評価結果としては実施例１に用いたサンプルのものを用いた。これらのサンプルの評価結果を表３に示す。
【００７１】
【表３】
2004349662.tif 000005
【００７２】
表３より、本発明の図７の構成のサンプルは、従来のものに比べて６０％程度の接合強度の向上が見られた。
【００７３】
（実施例４）
次に、図７の本発明の入出力部３を有するパッケージを以下のようにして作製した。外側線路導体４ａの上面に高さ２０μｍ、幅１００μｍの突条４ｂをリード端子６と外側線路導体４ａとの接合部の中央から外周部にかけて、隣接する突条４ｂ同士のなす角度を種々の角度（２４，３０，４０，４５，６０，７２度）として放射状に形成した（各角度に対してそれぞれ１５，１２，９，８，６，５本の突条４ｂを形成した）こと以外は上記実施例１と同様に作製したサンプルを、それぞれの角度について各１０個ずつ計６０個作製した。放射状の突条４ｂの形成に際しては、突条４ｂが集る中央部において、各突条４ｂの先端間の間隔を８０μｍとした。
【００７４】
これらのサンプルについて、上記実施例１と同様にして評価した結果を表４に示す。表４に示す接合強度の値は１０個の平均値であり、また、比較例については実施例１で用いた値を適用した。
【００７５】
【表４】
2004349662.tif 000006
【００７６】
表４より、図７の構成の本発明の入出力部３におけるリード端子６の接合強度は、従来のものに比してより大きくなっており、特に、突条４ｂ同士のなす角度が３０〜６０度のときに６５％以上のより大きな接合強度が得られることが判明した。
【００７７】
（実施例５）
図７の本発明の入出力部３を有するパッケージを以下のようにして作製した。先ず、縦×横×厚さが２０×２０×２ｍｍのアルミナセラミックスから成る基体１上に高さが５ｍｍ、外形が２０×２０ｍｍ、幅が４ｍｍのアルミナセラミックスから成る側壁部２を一体に形成した。
【００７８】
この側壁部２は、その一側部に、幅が３ｍｍ，高さが２ｍｍ，側壁部２の外面側および内面側の奥行きが１．５ｍｍの段差が形成され、この２つの段差の底面にわたってその中央部に側壁部２を貫通するＷメタライズから成る幅１．５ｍｍの線路導体４（ゆえに、外側線路導体４ａは幅１．５ｍｍ，長さ１．５ｍｍである）が形成された入出力部３が設けられている。
【００７９】
そして、外側線路導体４ａの中央の突条非形成部となる正方形の領域の外周から外側線路導体４ａの外周にかけて、放射状に高さ２０μｍ，幅１００μｍの突条４ｂを、Ｗペーストを印刷することにより形成した。
【００８０】
なお、突条非形成部の外側線路導体４ａに対する面積比として表５に示す５種類のものを用いた。また、隣接する突条４ｂ同士の成す角度として表５に示す３種類のものを用いた。これらの５種類の面積比と３種類の角度について各１０個ずつ計１５０個（面積比５種類×角度３種類×各１０個）のサンプルを作製した。
【００８１】
これらのサンプルを１６００℃で焼成した後、線路導体４および突条４ｂの表面に厚さ３μｍのＮｉ層および厚さ１μｍのＡｕ層をメッキ法により順次被着した。
【００８２】
次に、各サンプルの外側線路導体４ａ上に、幅０．５ｍｍ，厚さ０．２ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなるリード端子６をＡｇロウ（ＢＡｇ８：ＪＩＳ  Ｚ３２６１）を介して８５０℃の還元雰囲気下で接合することにより、評価用のサンプルを得た。
【００８３】
また、突条４ｂを形成せずに外側線路導体４ａの表面にリード端子６を接合すること以外は上記と同様にして比較用のサンプルを作製した。
【００８４】
これらのサンプルについて、リード端子６を接合部の際から上方に垂直に折り曲げて上方に引っ張ることにより接合強度を求める方法（ピール法）により、接合強度を測定した。その結果を表５に示す。表５において、接合強度の値は１０個のサンプルの平均値であり、また、ばらつきについては、１０個のサンプルにおける接合強度の最大と最小の幅が５Ｎ以下であるものをばらつき小とし、５Ｎを超えるものをばらつき大とした。
【００８５】
【表５】
2004349662.tif 000007
【００８６】
表５より、本発明のサンプルは、突条非形成部の外側線路導体４ａに対する面積比が１０〜３０％のときに、比較サンプルの接合強度よりも５１〜７６％程度大きな接合強度が得られるとともに、接合強度のばらつきも３Ｎ未満と非常にばらつきの小さなものであり、接合信頼性に優れるものであることがわかった。
【００８７】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、半導体素子７が半導体レーザ（ＬＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子である場合においても本発明の効果は同様であり、その場合は側壁部２に光ファイバ取着用の貫通孔が設けられた構成となる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、線路導体の線路方向に直交する方向に延びるとともに線路導体の線路方向の両側にわたって形成された、上端でリード端子を支持する同じ高さの突条が複数設けられていることにより、リード端子と線路導体との間の間隔をロウ付け部全体にわたって均一かつ大きくすることができ、その結果、ロウ材を全体にわたって厚くすることができるとともにロウ材のメニスカスを大きくすることができる。従って、従来は小さなメニスカスに集中していた応力を分散させてクラックの発生を効果的に抑えることができ、さらに接合強度を充分なものとすることができ、リード端子の接合信頼性が非常に高いものとなる。
【００８９】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、線路導体の線路方向の両側から線路導体の内側に向かって互いに対向して線路方向に直交する方向に延びるように形成された、上端でリード端子を支持する同じ高さの２本の突条の組が複数組設けられていることにより、互いに対向する突条は先端同士の間に隙間が形成されるため、突条の下面の面積が減少して対向する突条の間に充分な体積のロウ材を溜めることができ、リード端子の接合強度がより向上する。また、対向する突条の間において余分なロウ材をリード端子の下面の線路方向のより外側に導いて、より大きなロウ材のメニスカスを形成することができ、リード端子の接合強度がさらに向上する。さらに、対向する突条の幅を大きくすることができ、その結果、線路導体上に強固に接合された突条を形成することもできる。
【００９０】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、側壁部の内面側の半分の第一の領域に線路導体の線路方向に平行な方向に延びるように形成された、上端でリード端子を支持する同じ高さの第一の突条が複数設けられているとともに、残りの第二の領域に線路方向に直交する方向に形成された、上端でリード端子を支持する第一の突条と同じ高さの第二の突条が複数設けられていることにより、リード端子と線路導体との間の間隔をロウ付け部全体にわたって均一かつ大きくすることができ、その結果、ロウ材を全体にわたって厚くすることができるとともにロウ材のメニスカスを大きくすることができる。また、リード端子がロウ付けされる際に、余分なロウ材が第一の領域から第二の領域に流れ易くなるように方向付けができ、第二の領域においてリード端子と線路導体との間に大きなメニスカスを速やかに形成することを可能とし、リード端子の接合強度をさらに大きくすることができる。
【００９１】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の外面側の段差の底面の線路導体上に、上端でリード端子を支持する同じ高さの棒状の突条が放射状に複数設けられていることから、リード端子と線路導体との間の間隔をロウ付け部全体にわたって均一かつ大きくすることができ、その結果、ロウ材を全体にわたって厚くすることができるとともにロウ材のメニスカスを大きくすることができる。
【００９２】
また、複数の突条が放射状に設けられていることから、リード端子の接合部の外周付近に位置する突条の占有面積が小さくなるため、ロウ材のメニスカスの有効面積を大きくすることができるとともに接合部の外周部のロウ材の体積を全周にわたって大きくすることができ、メニスカスに集中する応力をより分散させて接合部におけるロウ材にクラックが発生するのを効果的に抑えることができる。その結果、リード端子と線路導体との接合強度を向上させることができ、また、リード端子の接合の信頼性を従来よりも高くすることができる。
【００９３】
さらに、リード端子を接合するに際して、リード端子の長さ方向の中心線と線路導体の長さ方向の中心線とが多少ずれていても、リード端子の接合部の全周にわたって形成された大きなメニスカスの表面張力によるいわゆるセルフアライメント効果により、リード端子を正常な位置に移動させて接合することができる。その結果、リード端子と線路導体との接合部において接合強度のばらつきが非常に小さくなり、接合強度をより向上させることができる。
【００９４】
また、放射状に設けられた突条が集まる中央部が突条４ｂのない円形状の部位と成るので、この部位のロウ材の体積が大きくなりリード端子と線路導体との接合強度を向上することができるとともに線路導体とリード端子との熱膨張差に起因する応力を有効に緩和することができる。
【００９５】
さらに、リード端子と線路導体との接合部の中央部から外周部にかけて突条が互いに一定角度を有しながら放射状に設けられているので、突条とリード端子と熱膨張差に起因する応力を放射状に均一に分散することができ、応力によってロウ材にクラックが生じるのを有効に抑制できる。
【００９６】
本発明の半導体装置は、本発明の半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置固定されるとともに入出力電極に電気的に接続された半導体素子と、側壁部の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた、長期に亘って外部装置に安定かつ強固に接続できる信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の例を示し、（ａ）は半導体素子収納用パッケージの平面図、（ｂ）は半導体素子収納用パッケージの平面図である。
【図２】（ａ）は図１の半導体素子収納用パッケージにおける入出力部の拡大平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図３】本発明の他の発明による半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の例を示す入出力部の拡大平面図である。
【図４】本発明の他の発明による半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の例を示す入出力部の拡大平面図である。
【図５】（ａ）は従来の半導体素子収納用パッケージの断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は従来の半導体素子収納用パッケージにおける入出力部の他の例をそれぞれ示す入出力部の拡大断面図である。
【図７】本発明の他の発明による半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の例を示す入出力部の拡大平面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：側壁部
３：入出力部
４：線路導体
４ａ：外側線路導体
４ｂ：突条
４ｃ：第一の領域
４ｄ：第二の領域
５：ロウ材
６：リード端子
７：半導体素子
８：蓋体
Ａ：半導体素子収納用パッケージ
Ｂ：半導体装置
【図１】
2004349662.tif 000008
【図２】
2004349662.tif 000009
【図３】
2004349662.tif 000010
【図４】
2004349662.tif 000011
【図５】
2004349662.tif 000012
【図６】
2004349662.tif 000013
【図７】
2004349662.tif 000014