(57)【要約】【課題】半導体素子収納用パッケージ内部を気密に保持するとともに半導体素子の熱を効率良く外部に放散し得るものとすること。【解決手段】半導体素子収納用パッケージは、上側主面に半導体素子５の載置部１ｂを有する略四角形の金属製の第１の基体１と、第１の基体１の下側主面に上側主面が接合された、第１の基体１と略同じ形状で四隅部にネジ止め部２ｂがそれぞれ形成された金属製の第２の基体２とを具備し、第２の基体２は、上側主面の外周縁の入出力端子４の直下の部位に入出力端子４の枠体３外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差２ａが形成されており、かつネジ止め部２ｂが取付部３ａの下方に位置する側面の両端部およびその側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに第１の基体１の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成されている。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する略四角形の金属製の第１の基体と、該第１の基体の上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されている金属製の枠体と、前記取付部に嵌着された、前記枠体の内外を電気的に導通するメタライズ配線層を有するセラミック製の入出力端子と、前記第１の基体の下側主面に上側主面が接合された、前記第１の基体と略同じ形状で四隅部にネジ止め部がそれぞれ形成された金属製の第２の基体とを具備しており、該第２の基体は、上側主面の外周縁の前記入出力端子の直下の部位に前記入出力端子の前記枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されており、かつ前記ネジ止め部が前記取付部の下方に位置する側面の両端部および前記側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに前記第１の基体の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成さ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】
上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する略四角形の金属製の第１の基体と、該第１の基体の上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されている金属製の枠体と、前記取付部に嵌着された、前記枠体の内外を電気的に導通するメタライズ配線層を有するセラミック製の入出力端子と、前記第１の基体の下側主面に上側主面が接合された、前記第１の基体と略同じ形状で四隅部にネジ止め部がそれぞれ形成された金属製の第２の基体とを具備しており、前記第１の基体は、下側主面の外周縁の前記入出力端子の直下の部位に前記入出力端子の前記枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されており、かつ前記ネジ止め部が前記取付部の下方に位置する側面の両端部および前記側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに前記第１の基体の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成さ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】
請求項１または請求項２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端子に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体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、半導体素子を収納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】
従来の半導体素子を収納するための半導体素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）を図５、図６に示す。図５はパッケージの平面図、図６は図５のパッケージの断面図である。これらの図において、２１は略四角形の基体、２３は枠体、２４は入出力端子を示し、これら基体２１、枠体２３、入出力端子２４とで、内部空間に半導体素子２５を収容する容器が基本的に構成される。
【０００３】
基体２１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金，銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）等の金属から成り、基体２１の上側主面の中央部には、半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の半導体素子２５を載置するための載置部２１ｂが設けられる。次に、基体２１の四隅部に外側に延出して設けられた張出部にネジ止め部２１ａが設けられている。この基体２１は、ネジ止め部２１ａにネジを挿入することによって、外部電気回路基板にネジ止め固定される。
【０００４】
基体２１の上側主面の外周部には、載置部２１ｂを囲繞するようにして接合された枠体２３が立設されている。この枠体２３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成り、基体２１に銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介してロウ付けされる。
【０００５】
入出力端子２４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体等のセラミックスから成り、枠体２３に銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介してロウ付けされる。入出力端子２４には、内外を導通する線路導体が設けられており、入出力端子２４外面側の線路導体にはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るリード端子２６がＡｇロウ等のロウ材を介して電気的に接続されることによってパッケージが製作される（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００６】
このような構成のパッケージの載置部２１ｂに半導体素子２５を載置固定した後、半導体素子２５の電極と枠体２３内面側の線路導体とをボンディングワイヤで電気的に接続し、蓋体２７により半導体素子２５を気密に封止する。また、枠体２３の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る蓋体２７をシーム溶接法等の溶接法により接合することによって、製品としての半導体装置と成る。そして、ネジ止め部２１ａにネジを挿入し、基体２１を外部電気回路基板にネジ止め固定する。この半導体装置は、リード端子２６が外部電気回路に接続され、半導体素子２５が外部電気回路に電気的に接続されることによって、半導体素子２５が高周波信号で作動することとなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−５４６５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基体２１と枠体２３と入出力端子２４とをロウ付けする際に、入出力端子２４に基体２１，枠体２３との熱膨張差による応力が加わりやすく、入出力端子２４にクラック等の破損が生じ易いという問題点があった。特に、基体２１の材質と枠体２３の材質とが異なる場合、入出力端子２４にクラック等の破損が生じ易く、主に基体２１と枠体２２と入出力端子２４とから構成されるパッケージ内部を気密に保持できなくなるという問題点があった。
【０００９】
また、上記従来の構成においては、基体２１をネジ止めして外部電気回路基板に固定した際、ネジ止めにより歪みが発生し、入出力端子２４にクラック等の破損が生じ、パッケージ内部を気密に保持できなくなるという問題点があった。
【００１０】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、パッケージ内部を気密に保持するとともに半導体素子の熱を効率良く外部に放散し得るものとすることにある。
【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、上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する略四角形の金属製の第１の基体と、該第１の基体の上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されている金属製の枠体と、前記取付部に嵌着された、前記枠体の内外を電気的に導通するメタライズ配線層を有するセラミック製の入出力端子と、前記第１の基体の下側主面に上側主面が接合された、前記第１の基体と略同じ形状で四隅部にネジ止め部がそれぞれ形成された金属製の第２の基体とを具備しており、該第２の基体は、上側主面の外周縁の前記入出力端子の直下の部位に前記入出力端子の前記枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されており、かつ前記ネジ止め部が前記取付部の下方に位置する側面の両端部および前記側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに前記第１の基体の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、第１の基体の下側主面に、第１の基体と略同じ形状で四隅部にネジ止め部がそれぞれ形成された、上側主面の外周縁の入出力端子の直下の部位に入出力端子の枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されている金属製の第２の基体が接合されていることにより、第１の基体と第２の基体とをロウ材等で接合した際にそれらの熱膨張差により発生する応力が入出力端子へそのまま加わるのを防止することができ、入出力端子にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。また、第２の基体を外部電気回路基板にネジ止め固定することにより発生した歪みを、第２の基体の段差で吸収できる。
【００１３】
また、ネジ止め部が取付部の下方に位置する側面の両端部およびその側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに第１の基体の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成されていることにより、ネジ止め固定時の歪みが第１の基体に伝わるのを抑えることができ、その結果、入出力端子にクラック等の破損が生じるのをより有効に防止できる。
【００１４】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する略四角形の金属製の第１の基体と、該第１の基体の上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されている金属製の枠体と、前記取付部に嵌着された、前記枠体の内外を電気的に導通するメタライズ配線層を有するセラミック製の入出力端子と、前記第１の基体の下側主面に上側主面が接合された、前記第１の基体と略同じ形状で四隅部にネジ止め部がそれぞれ形成された金属製の第２の基体とを具備しており、前記第１の基体は、下側主面の外周縁の前記入出力端子の直下の部位に前記入出力端子の前記枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されており、かつ前記ネジ止め部が前記取付部の下方に位置する側面の両端部および前記側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに前記第１の基体の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成さ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、第１の基体は、下側主面の外周縁の入出力端子の直下の部位に入出力端子の枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されていることから、第１の基体と第２の基体とをロウ材等で接合した際にそれらの熱膨張差により発生する応力が入出力端子へそのまま加わるのを防止することができ、入出力端子にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。また、第２の基体を外部電気回路基板にネジ止め固定することにより発生した歪みを、第１の基体の段差で吸収できる。
【００１６】
本発明の半導体装置は、上記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端子に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体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。
【００１７】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【００１８】
【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について以下に詳細に説明する。図１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、図２は図１のパッケージの断面図である。また、図３は本発明のパッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図、図４は図３のパッケージの断面図である。これらの図において、１は第１の基体、２は第２の基体、３は枠体、４は入出力端子、６はリード端子を示し、第１の基体１と第２の基体２と枠体３とで半導体素子５を内部に収納する容器が基本的に構成される。
【００１９】
本発明のパッケージは、図１、図２に示すように、上側主面に半導体素子５が載置される載置部１ｂを有する略四角形の金属製の第１の基体１と、第１の基体１の上側主面の外周部に載置部１ｂを囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子４の取付部３ａが形成されている金属製の枠体３と、取付部３ａに嵌着された、枠体３の内外を電気的に導通するメタライズ配線層（線路導体）を有するセラミック製の入出力端子４と、第１の基体１の下側主面に上側主面が接合された、第１の基体１と略同じ形状で四隅部にネジ止め部２ｂがそれぞれ形成された金属製の第２の基体２とを具備し、第２の基体２は、上側主面の外周縁の入出力端子４の直下の部位に入出力端子４の枠体３外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差２ａが形成されており、かつネジ止め部２ｂが取付部３ａの下方に位置する側面の両端部およびその側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに第１の基体１の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成されている。
【００２０】
または、本発明のパッケージは、図３、図４に示すように、第１の基体１は、下側主面の外周縁の入出力端子４の直下の部位に入出力端子４の枠体３外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差１ａが形成されている構成である。
【００２１】
本発明の第１の基体１、第２の基体２、枠体３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属から成り、そ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したり、射出成形と切削加工等を施すことによって、所定形状に製作される。第１の基体１の上側主面には、半導体素子５を載置する載置部１ｂが設けられる。第１の基体１の下側主面には、外部電気回路基板に固定するためのネジ止め部２ｂを四隅部に有した第２の基体２がＡｇロウ等のロウ材を介して接合されている。ネジ止め部２ｂは、第２の基体２の取付部３ａの下方に位置する側面の両端部およびその側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに第１の基体１の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成されている。
【００２２】
第１および第２の基体１，２は、半導体素子５が作動時に発する熱を外部に放熱させる放熱板の役割をも果たす。第１の基体１、第２の基体２および枠体３の表面には、酸化腐食の防止や半導体素子５のロウ付け等による載置固定を良好にするために、厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層や厚さ０．５〜５μｍの金（Ａｕ）層から成る金属層をメッキ法により被着させておくとよい。また、半導体素子５の熱を効率よく外部へ放熱させるために、半導体素子５がペルチェ素子等の熱電冷却素子（図示せず）に搭載された状態で載置部１ｂに載置固定されていてもよい。
【００２３】
第１の基体１の上側主面の外周部には、載置部１ｄを囲繞するようにしてＡｇロウ等のロウ材を介して接合された枠体３が立設されており、枠体３は第１の基体１とともにその内側に半導体素子５を収容する空所を形成する。入出力端子４は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等の焼結体（セラミックス）から成る断面形状が逆Ｔ字形の柱状体であり、セラミックグリーンシートを打ち抜き加工し、セラミックグリーンシートを多層積層し焼成することによって形成され、枠体３の側部に設けられた切欠きまたは貫通孔からなる取付部３ａにＡｇロウ等のロウ材を介してロウ付けされる。
【００２４】
入出力端子４には、枠体３内外を導通する、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等の導体ペーストを焼成等して形成されたメタライズ配線層としての線路導体４ａが設けられており、線路導体４ａの枠体３外側の部位にはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るリード端子６がＡｇロウ等のロウ材を介して電気的に接続される。
【００２５】
本発明のパッケージは、図１、図２に示すように、第１の基体１と第２の基体２とがロウ付け等で接合されて成り、第２の基体２の上側主面の入出力端子４の下方の部位に段差２ａが形成されていることにより、第１の基体１と第２の基体２と枠体３とをロウ付けする際にそれらの熱膨張差により応力が発生しても、段差２ａで入出力端子４に加わる歪みを軽減することができるとともに、ネジ止め部２ｂにネジを挿入し外部電気回路基板にネジ止め固定した際に第２の基体２に歪みが加わっても、段差２ａで入出力端子４に加わる歪みを軽減することができる。その結果、入出力端子４にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止し、内部を気密に保持するパッケージを形成することができる。
【００２６】
また、図３、図４に示すように、第１の基体１の下側主面の入出力端子４の下方の部位に段差１ａが形成されていることによっても上記と同様の作用効果が得られる。
【００２７】
本発明において、ネジ止め部２ｂは、取付部３ａの下方に位置する第２の基体２の側面の両端部およびその側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに、第１の基体１の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成されていることによって、ネジ止め部２ｂをネジ止め固定し第２の基体２に歪みが加わった場合においても、屈曲部２ｃで歪みをより有効に吸収し、入出力端子４に加わる歪みを大幅に軽減することが可能となる。第１の基体１の上側主面よりネジ止め部２ｂの下面が下方に位置していると、ネジ止め部２ｂから取付部３ａに嵌着された入出力端子４までの第１および第２の基体１，２を介しての距離が近くなり、ネジ止め時の歪みが入出力端子４に加わりやすくなる。
【００２８】
また、ネジ止め部２ｂは、第２の基体２の隣接する側面の延長面に挟まれる領域の外側に位置していることがよく、ネジ止め部２ｂでネジ止めした際の歪みが取付部３ａに嵌着された入出力端子４に直接的に加わるのを効果的に抑えることができる。即ち、上記歪みは第２の基体２の取付部３ａのない側の側面付近に主に加わり易くなるからである。
【００２９】
また、図２、図４に示すように、段差２ａ，１ａは、入出力端子４の取付部３ａの直下からネジ止め部２ｂの部位まで延長されていてもよい。この場合、ネジ止め部２ｂによる歪みの吸収緩和の効果がより大きいものとなる。
【００３０】
さらに、図２、図４に示すように、段差２ａ，１ａの幅Ｄは、入出力端子４の枠体３外面よりも内側の幅Ｗに対して、３Ｗ／２≦Ｄ≦３Ｗであるのがよい。Ｄ＜３Ｗ／２の場合、段差２ａ，１ａの幅が小さくなりすぎて、第１の基体１と枠体３に加わる歪を段差２ａ，１ａで十分に吸収できなくなり、熱膨張差によって第１の基体１から枠体３に加わる歪みを軽減できなくなる。Ｄ＞３Ｗの場合、段差２ａ，１ａの幅が大きくなりすぎて、第１および第２の基体１，２と枠体３の表面に、Ｎｉ層やＡｕ層から成る金属層をメッキ法により被着させる際のメッキ液が段差２ａ，１ａに溜まり、メッキ後にも段差２ａ，１ａにメッキ液が残留し、第１の基体１および第２の基体２が残留したメッキ液によって腐食され易くなる。
【００３１】
上記構成のパッケージの載置部１ｂに半導体素子５を載置固定した後、半導体素子５の電極と入出力端子４の線路導体４ａの枠体３内側の部位とをボンディングワイヤで電気的に接続し、枠体３の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る蓋体７をシーム溶接法等の溶接法により接合し、半導体素子５を気密に封止することにより、製品としての半導体装置となる。そして、ネジ止め部２ｂにネジを挿入し第２の基体２を外部電気回路基板にネジ止め固定し、リード端子６を外部電気回路に接続することにより、半導体装置内部に収納した半導体素子５が外部電気回路に電気的に接続され、半導体素子５が高周波信号で作動することとなる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、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可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、第１の基体の下側主面に、第１の基体と略同じ形状で四隅部にネジ止め部がそれぞれ形成された、上側主面の外周縁の入出力端子の直下の部位に入出力端子の枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されている金属製の第２の基体が接合されていることにより、第１の基体と第２の基体とをロウ材等で接合した際にそれらの熱膨張差により発生する応力が入出力端子へそのまま加わるのを防止することができ、入出力端子にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。また、第２の基体を外部電気回路基板にネジ止め固定することにより発生した歪みを、第２の基体の段差で吸収できる。
【００３４】
また、ネジ止め部が取付部の下方に位置する第２の基体の側面の両端部およびその側面に対向する側面の両端部にそれぞれ外側に張り出すとともに第１の基体の上側主面より下面が上方に位置するように基部が屈曲して形成されていることにより、ネジ止め固定時の歪みが第１の基体に伝わるのを抑えることができ、その結果、入出力端子にクラック等の破損が生じるのをより有効に防止できる。
【００３５】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、第１の基体は、下側主面の外周縁の入出力端子の直下の部位に入出力端子の枠体外面から内側に入り込んだ部位よりも大きい幅の段差が形成されていることから、第１の基体と第２の基体とをロウ材等で接合した際にそれらの熱膨張差により発生する応力が入出力端子へそのまま加わるのを防止することができ、入出力端子にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。また、第２の基体を外部電気回路基板にネジ止め固定することにより発生した歪みを、第１の基体の段差で吸収できる。
【００３６】
本発明の半導体装置は、上記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端子に電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた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す平面図である。
【図２】図１の半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【図３】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他の例を示す平面図である。
【図４】図３の半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【図５】従来の半導体素子収納用パッケージの平面図である。
【図６】図５の半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：第１の基体
１ａ：段差
１ｂ：載置部
２：第２の基体
２ａ：段差
２ｂ：ネジ止め部
３：枠体
４：入出力端子
５：半導体素子
【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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