(57)【要約】【課題】入出力端子において、リード端子を線路導体に強固に接合させリード端子が線路導体から剥離することを防止するとともに、線路導体で高周波信号の反射等の伝送損失が生ずるのを防止する。【解決手段】入出力端子９は、上面に線路導体３を有する平板部１と、この平板部１の上面に接合され、上面に上部接地導体６が形成された立壁部５と、線路導体３の一端部にろう付けされたリード端子８とを具備している入出力端子９において、線路導体３はタングステンを主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成り、平板部１のリード端子８が接合される側の側面の上端部から線路導体３の端部にかけてモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層１０が設けられている。【選択図】  図１
2004296789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体を有するセラミックスから成る四角形状の平板部と、該平板部の上面に前記線路導体の一部を間に挟んで接合され、上面に上部接地導体が形成されたセラミックスから成る直方体状の立壁部と、前記線路導体の一端部にろう付けされたリード端子とを具備している入出力端子において、前記線路導体はタングステンを主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成り、前記平板部の前記リード端子が接合される側の側面の上端部から前記線路導体の端部にかけてモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層が設けられていることを特徴とする入出力端子。
【請求項２】
前記側部導体層は、前記線路導体の端部に重なる部位が前記線路導体の線路方向に平行な両辺部に沿った二又状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の入出力端子。
【請求項３】
上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面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た枠体と、前記取付部に嵌着された請求項１または請求項２記載の入出力端子とを具備し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】
請求項３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、前記枠体の上面に取着された蓋体とを具備している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、高周波信号で作動する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の信号入出力部に使用される入出力端子およびこれを用いた半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を用いる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、単にパッケージともいう）には、半導体素子と外部電気回路基板とを電気的に接続するための入出力端子が設けられている。この入出力端子の一例を図３に斜視図で示す。
【０００３】
同図において、１０１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質セラミックス，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質セラミックス等の誘電体から成る四角形状の平板部であり、平板部１０１はその上面に、一辺から対向する他辺にかけて形成され、タングステン（Ｗ）等のメタライズ層から成る線路導体１０３と、線路導体１０３の両側に等間隔をもって形成されたＷ，モリブデン（Ｍｏ）等のメタライズ層から成る同一面接地導体１０４とを有する。また、平板部１０１の下面には、その全面に線路導体１０３と同様のメタライズ層から成る下部接地導体１０２を有する。
【０００４】
平板部１０１の上面には、線路導体１０３の一部を間に挟んで接合されているとともに、上面に上部接地導体１０６を有するＡｌ２Ｏ３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質セラミックス等の誘電体から成る直方体状の立壁部１０５が設置されている。これにより、線路導体１０３は、平板部１０１と立壁部１０５とに狭持されていない部位のマイクロストリップ線路と、平板部１０１と立壁部１０５とに狭持されている部位のストリップ線路とを有するものとなる。また、平板部１０１と立壁部１０５の線路導体１０３の線路方向に平行な側面には線路導体１０３と同様のメタライズ層から成る側部接地導体１０７が形成されている。
【０００５】
線路導体１０３の一端には金属製のリード端子１０８がろう材を介してろう付けされており、このリード端子１０８がろう付けされる側の側面には上端から中央部にかけて溝（キャスタレーション）１１０が形成されているとともに溝１１０の内面に線路導体１０３と同一のメタライズ層から成り線路導体１０３と接続された側部導体層１１０ａが設けられている。これにより、リード端子１０８を線路導体１０３にろう付けした際、この側部導体層１１０ａとリード端子１０８との間にろう材のメニスカスが形成され、線路導体１０３とリード端子１０８とのろう付けの接合を強固なものとしている。
【０００６】
この側部導体層１１０ａは以下の工程で入出力端子１０９の平板部１０１の端面に形成される。まず、図４の（ａ）に示すように、セラミックグリーンシート１１１に長方形状の貫通穴１１２を金型で打ち抜く。次に、（ｂ）に示すように、貫通穴１１２の裏面から貫通穴１１２内部を吸引した状態で、セラミックグリーンシート１１１表面からスクリーン印刷等で貫通穴１１２内部にＷの粒子を主成分とする金属ペーストを垂れ込ませ、貫通穴１１２の内面全体に金属ペースト１１２ａを付着させる。
【０００７】
次に、（ｃ）に示すように、貫通穴１１２の上面側より貫通穴１１２を２分割するとともに入出力端子１０９の平板部１０１の外形を形成するように金型にて打ち抜くことにより側部導体層１１０ａを作製することができる。なお、（ｄ）は（ｃ）の側面図である。
【０００８】
複数のセラミックグリーンシート１１１について、（ａ）〜（ｃ）の工程を同様に施し、最上層となるセラミックグリーンシート１１１の上面に金属ペーストをスクリーン印刷等で印刷して線路導体１０３や同一面接地導体１０４となる金属ペーストを所定の形状に被着させる。その後、立壁部１０５となるセラミックグリーンシート１１１を積層し、上部接地導体１０６や下部接地導体１０２、側部接地導体１０７となる金属ペーストを被着させた後、焼成し、外形を整える加工を施すことで、入出力端子１０９が製造される。
【０００９】
線路導体１０３の両側に等間隔をもって形成された同一面接地導体１０４は、線路導体１０３の接地電位を強化するためのものであり、線路導体１０３を伝送する高周波信号の周波数に応じて、線路導体１０３の幅と線路導体１０３と同一面接地導体１０４との間の間隔を適宜調整することによって、線路導体１０３を特性インピーダンスに整合させ得る。このように、線路導体１０３を特性インピーダンスに整合させることによって、線路導体１０３を伝送する高周波信号の伝送効率を良好なものとできる。
【００１０】
このような、平板部１０１と立壁部１０５とから構成された入出力端子１０９は、パッケージに設けられ、パッケージ内外を気密に遮断し、その内部を封止することができる（例えば、下記の特許文献１参照）。
【００１１】
この入出力端子１０９が取着されたパッケージは、その構成部材の１つである金属製の枠体に設けられた切欠きまたは貫通孔から成る取付部に入出力端子１０９を嵌着したいわゆるメタルウォールタイプや、セラミックス製の枠体に信号の伝送線路としての入出力端子部を一体的に設けたいわゆるセラミックウォールタイプがあり、用途に応じて適宜選択され使用されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００３−４６１８０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の入出力端子１０９では、線路導体１０３を伝送する高周波信号が高周波帯域のものになると、高周波信号の伝送特性を良好に維持するために線路導体１０３およびリード端子１０８の幅を狭くする必要があった。それに伴って、側部導体層１１０ａを幅狭にするとともに溝１１０を幅狭にしなければならず、溝１１０の最小加工限界よりも幅狭となって溝１１０を形成できなくなるという問題点があった。このように溝１１０が形成できなくなると、側部導体層１１０ａも形成できなくなって、線路導体１０３とリード端子１０８とのろう付けの接合を強固なものにできず、例えば外部電気回路基板等に実装する際にリード端子１０８に折り曲げ等の外力を加えると、リード端子１０８が線路導体１０３から剥離するという問題点があった。
【００１４】
また、溝１１０を設けることができたとしても、線路導体１０３の端部に溝１１０が形成されているため、リード端子１０８を線路導体１０３にろう付けする際にリード端子１０８の位置が少しでもずれるとリード端子１０８の周囲の誘電率が変化してインピーダンスを特性インピーダンスに整合させることが困難となり、高周波信号に反射等の伝送損失が発生し易くなるという問題点もあった。特に、線路導体１０３を伝送する高周波信号が１０ＧＨｚ以上となると、この問題が顕著なものとなっていた。
【００１５】
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、パッケージに収納された半導体素子に高周波信号を伝送させるための入出力端子において、リード端子を線路導体に強固に接合させリード端子が線路導体から剥離することを防止するとともに、線路導体で高周波信号の反射等の伝送損失が生ずるのを防止することにより、半導体素子と外部電気回路基板との間における高周波信号の伝送効率を向上させ、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ものとすることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の入出力端子は、上面に一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体を有するセラミックスから成る四角形状の平板部と、該平板部の上面に前記線路導体の一部を間に挟んで接合され、上面に上部接地導体が形成されたセラミックスから成る直方体状の立壁部と、前記線路導体の一端部にろう付けされたリード端子とを具備している入出力端子において、前記線路導体はタングステンを主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成り、前記平板部の前記リード端子が接合される側の側面の上端部から前記線路導体の端部にかけてモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の入出力端子は、線路導体がタングステンを主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成り、平板部のリード端子が接合される側の側面の上端部から線路導体の端部にかけてモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層が設けられていることから、線路導体の端部の上の側部導体層によりリード端子の端部と線路導体との間の距離が大きくなり、リード端子と線路導体との間にろう材の大きなメニスカスを形成することができる。また、側部導体層とリード端子との間にもろう材の大きなメニスカスを形成することができる。これらの結果、リード端子と線路導体との接合強度を著しく向上させることができる。
【００１８】
また、従来のように溝を形成する必要がないのでリード端子の位置によってインピーダンスが極度に変化することはなく、リード端子と線路導体との接合部における高周波信号が１０ＧＨｚ以上であっても、高周波信号の反射を有効に抑制することができ、高周波信号を極めて効率良く入出力させることができる。
【００１９】
さらに、線路導体をタングステンを主成分とするメタライズ層とし、側部導体層を線路導体よりも融点の低いモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層としたことから、焼成前の平板部にタングステンから成る金属ペーストを印刷し、これを焼成して線路導体を形成した後、モリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とする金属ペーストを印刷し、再度これを焼成して側部導体層を形成することにより、線路導体と側部導体層との接続信頼性を向上させることができる。即ち、焼成前の平板部に線路導体と成る金属ペーストを印刷した後、続けて側面に側部導体層と成る金属ペーストを印刷すると平板部が焼成前であるため変形し、側部導体層と線路導体とが断線し易くなるので、線路導体を焼成して形成した後に線路導体よりも融点の低い側部導体層を形成することによって、線路導体および平板部を変形させることなく側部導体層を形成できる。
【００２０】
本発明の半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記側部導体層は、前記線路導体の端部に重なる部位が前記線路導体の線路方向に平行な両辺部に沿った二又状に形成さ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、側部導体層の線路導体の端部に重なる部位が線路導体の線路方向に平行な両辺部に沿った二又状に形成されていることから、線路導体の表面から線路導体の端部に形成された２つの側部導体層の間を通って平板部側面の側部導体層表面にわたる大きな体積の連続したろう材の層を形成することができる。その結果、リード端子と線路導体との接合強度をより向上させることができるとともに、リード端子に応力が加わった場合でもその大きな体積のろう材によってその応力を有効に吸収して入出力端子にクラックが生じるのを有効に抑制することができる。
【００２２】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面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た枠体と、前記取付部に嵌着された上記構成の入出力端子とを具備していることを特徴とする。
【００２３】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記構成により、線路導体を伝送する高周波信号の伝送効率を良好なものとできるとともに、入出力端子にクラックが発生するのを防止して半導体素子収納用パッケージ内部を気密に保持することができる。その結果、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ができる信頼性の高いものとなる。
【００２４】
本発明の半導体装置は、上記構成の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置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、前記枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【００２５】
本発明の半導体装置は、上記構成により、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた、高周波信号の伝送性に優れるとともに気密信頼性に優れたものとなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の入出力端子および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置について以下に詳細に説明する。図１は本発明の入出力端子について実施の形態の一例を示す斜視図である。同図において、１は平板部、３は線路導体、４は同一面接地導体、５は立壁部、６は上部接地導体、８はリード端子、９は入出力端子、１０は側部導体層である。
【００２７】
図１に示す入出力端子９は、上面に一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体３を有するセラミックスから成る四角形状の平板部１と、この平板部１の上面に線路導体３の一部を間に挟んで接合され、上面に上部接地導体６が形成されたセラミックスから成る直方体状の立壁部５と、線路導体３の一端部にろう付けされたリード端子８とを具備している入出力端子９において、線路導体３はＷを主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成り、平板部１のリード端子８が接合される側の側面の上端部から線路導体３の端部にかけてＭｏ，マンガン（Ｍｎ）の少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層１０が設けられている。
【００２８】
平板部１は、Ａｌ２Ｏ３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質セラミックス等の誘電体からなる四角形状のものである。
【００２９】
線路導体３は平板部１の上面に形成されたＷを主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る。めっき層は、耐蝕性に優れかつろう材との濡れ性に優れる金属であり、例えば厚さ０．５〜９μｍのニッケル（Ｎｉ）層と厚さ０．５〜５μｍの金（Ａｕ）層とを順次めっきを施したものである。
【００３０】
また、平板部１の上面には線路導体３と一定間隔をもって形成された同一面接地導体４を有しており、さらに平板部１の下面の全面には下部接地導体２が形成されている。これらは、線路導体３と同様のメタライズ層から成る。
【００３１】
立壁部５は、Ａｌ２Ｏ３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質セラミックス等の誘電体からなる直方体状のものであり、平板部１の上面に、間に線路導体３および同一面接地導体４の一部を挟んで接合されている。
【００３２】
また、立壁部５の上面にはその全面に線路導体３と同様のメタライズ層から成る上部接地導体６を有する。さらに、平板部１の側面および立壁部５の側面には線路導体３と同様のメタライズ層から成る側部接地導体７が形成されている。
【００３３】
これらの下部接地導体２、上部接地導体６、側部接地導体７および同一面接地導体４は、線路導体３に対する接地電位を強化する機能を有し、線路導体３の高周波信号の伝送効率を優れたものとすることができる。これらの下部接地導体２、上部接地導体６、側部接地導体７および同一面接地導体４は、表面に耐蝕性に優れかつろう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層とを順次めっき法により被着させておくのがよい。これにより、これらの酸化腐蝕を防止するとともにろう材との密着強度を強固にすることができる。
【００３４】
さらに、線路導体３の一端部にリード端子８がろう付けされているとともに、平板部１のリード端子８が接合される側の側面の上端部から線路導体３の端部にかけてＭｏ，Ｍｎの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層１０が設けられている。めっき層は、耐蝕性に優れかつろう材との濡れ性に優れる金属であり、例えば厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層と厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層とを順次めっきを施したものである。
【００３５】
これにより、線路導体３の端部の上の側部導体層１０によりリード端子８の端部と線路導体３との間の距離が大きくなり、リード端子８と線路導体３との間にろう材の大きなメニスカスを形成することができる。また、側部導体層１０とリード端子８との間にもろう材の大きなメニスカスを形成することができる。これらの結果、リード端子８と線路導体３との接合強度を著しく向上させることができる。
【００３６】
また、従来のように溝を形成する必要がないのでリード端子８の位置によってインピーダンスが極度に変化することはなく、リード端子８と線路導体３との接合部における高周波信号が１０ＧＨｚ以上であっても、高周波信号の反射を有効に抑制することができ、高周波信号を極めて効率良く入出力させることができる。
【００３７】
さらに、線路導体３をタングステンを主成分とするメタライズ層とし、側部導体層１０を線路導体３よりも融点の低いＭｏ，Ｍｎの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層としたことから、焼成前の平板部１にＷから成る金属ペーストを印刷し、これを焼成して線路導体３を形成した後、Ｍｏ，Ｍｎの少なくとも一方を主成分とする金属ペーストを印刷し、再度これを焼成して側部導体層１０を形成することにより、線路導体３と側部導体層１０との接続信頼性を向上させることができる。即ち、焼成前の平板部１に線路導体３と成る金属ペーストを印刷した後、続けて側面に側部導体層１０と成る金属ペーストを印刷すると平板部１が焼成前であるため変形し、側部導体層１０と線路導体３とが断線し易くなるので、線路導体３を焼成して形成した後に線路導体３よりも融点の低い側部導体層１０を形成することによって、線路導体３および平板部１を変形させることなく側部導体層１０を形成できる。
【００３８】
なお、線路導体３は、表面に側部導体層１０が重なるように形成されている部位においては、めっき層が被着されていなくともよい。即ち、タングステンを主成分とするメタライズ層の端部に側部導体層１０と成るモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層が直接形成されていてもよい。これにより、焼成時に側部導体層１０の金属成分が線路導体１０の内部に拡散し易くなり、線路導体１０と側部導体層１０との密着強度が向上する。
【００３９】
側部導体層１０の幅Ｘは、リード端子８の幅をＷとした場合、Ｘ＝０．８×Ｗ〜１．１×Ｗがよく、また長さＹはＹ＝０．２〜０．６ｍｍがよい。この構成により、リード端子８の下面と側部導体層１０との間に十分なろう材のメニスカスを形成することができ、線路導体３とリード端子８とのろう付けの接合を非常に強固なものにして、リード端子８を例えば外部電気回路基板等に実装する際に折り曲げ等の外力を加えても、リード端子８が線路導体３から剥離するのを有効に防止できる。
【００４０】
Ｘ＜０．８×Ｗの場合、側部導体層１０の幅が小さすぎて、側部導体層１０に十分なろう材のメニスカスを形成できなくなる。また、Ｘ＞１．１×Ｗの場合、側部導体層１０の幅が大きすぎて、側部導体層１０で反射等の伝送損失が発生し高周波信号の伝送特性が劣化し易くなる。
【００４１】
また、Ｙ＜０．２ｍｍの場合、側部導体層１０が短いため、十分なろう材のメニスカスを形成できなくなり、リード端子８が外力によって線路導体３から剥離し易くなる。一方、Ｙ＞０．６ｍｍの場合、側部導体層１０が長すぎて、ろう材が側部導体層１０の広い範囲に流れてしまい、リード端子８の付近に側部導体層１０との間のろう材のメニスカスを形成することが困難になる。
【００４２】
より好ましくは、側部導体層１０は高周波信号の伝送特性の劣化を防ぐため、上記範囲内でもなるべく小さい値であるのがよく、Ｘ＝０．８×Ｗ〜０．９５×Ｗ，Ｙ＝０．２〜０．４ｍｍ程度とするのがよい。
【００４３】
また好ましくは、側部導体層１０は線路導体３の端部に重なる部位が線路導体３の線路方向に平行な両辺部のそれぞれに沿って２つに分割されて形成されているのがよい。これにより、線路導体３の表面から線路導体３の端部に重なるように形成された２つの側部導体層１０の間を通って平板部１側面の側部導体層１０表面にわたる大きな体積の連続したろう材の層を形成することができる。その結果、リード端子８と線路導体３との接合強度をより向上させることができるとともに、リード端子８に応力が加わった場合でもその大きな体積のろう材によってその応力を有効に吸収して入出力端子９にクラックが生じるのを有効に抑制することができる。
【００４４】
また本発明の入出力端子９は、同一面接地導体４の端部にもリード端子８がろう付けされていてもよく、線路導体３と同じ理由で、平板部１のリード端子８が接合される側の側面の上端部から同一面接地導体４の端部にかけてＭｏ，Ｍｎの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層１０が設けられているのがよい。
【００４５】
このような入出力端子９は以下のようにして作製される。例えば、Ａｌ２Ｏ３質セラミックスから成る場合、先ず酸化アルミニウム、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術により複数のセラミックグリーンシートを得る。
【００４６】
次に、このセラミックグリーンシートに、Ｗの金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、下部接地導体２、線路導体３、同一面接地導体４、上部接地導体６となるメタライズ層を所定パターンに形成する。
【００４７】
その後、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、側部接地導体７となるＷの金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを塗布する。そして、これを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成する。
【００４８】
しかる後、平板部１のリード端子８が接合される側の側面の上端部から線路導体３の端部にかけてＭｏ，Ｍｎの少なくとも一方を主成分とする側部導体層１０と成る金属ペーストを塗布し、これを再度還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。
【００４９】
そして、線路導体３の一端に鉄（Ｆｅ）−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等からなるリード端子８を銀（Ａｇ）ろう等のろう材を介してろう付けする。そして、側部導体層１０にも線路導体３とリード端子８とをろう付けするためのろう材が流れ込んで、リード端子８と側部導体層１０との間にろう材のメニスカスが形成される。
【００５０】
従って、高周波信号を伝送させるために線路導体３およびリード端子８の幅を狭くした場合でも、線路導体３とリード端子８とのろう付けの接合を強固なものとすることができ、リード端子８を例えば外部電気回路基板等に実装する際に折り曲げ等の外力を加えても、リード端子８が線路導体３から剥離するのを防止できるとともに、線路導体３のインピーダンスを特性インピーダンスに整合させ、線路導体３を伝送する高周波信号に効率良く入出力させることができる。
【００５１】
次に、本発明のパッケージについて図２に基づいて説明する。同図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斜視図であり、２１は基体、２２は枠体、２３は取付部である。
【００５２】
本発明のパッケージは、上面に半導体素子２５が載置される載置部２１ａを有する基体２１と、この基体２１の上面に載置部２１ａ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９の取付部２３が形成された枠体２２と、取付部２３に嵌着された上記の入出力端子９とを具備している。
【００５３】
これにより、線路導体３を伝送する高周波信号の伝送効率を良好なものとできるとともに、入出力端子９にクラックが発生するのを防止してパッケージ内部を気密に保持することができる。その結果、半導体素子２５を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる信頼性の高いものとなる。
【００５４】
基体２１は、上面にＩＣ，ＬＳＩ，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２１ａを有している。図２では載置部２１ａを凹部とした例を示したが、基体２１を平板状としてその上面に載置部２１ａを形成してもよい。
【００５５】
この基体２１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｃｕ−Ｗ合金等の金属、またはＡｌ２Ｏ３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質セラミックス等の誘電体からなる。基体２１が金属からなる場合、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すことによって所定形状に製作される。一方、基体２１がセラミックスから成る場合、その原料粉末に適当な有機バインダーや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法等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。
【００５６】
なお、基体２１が金属からなる場合、その表面に耐蝕性に優れ、かつろう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層とを順次めっき法により被着させておくのがよい。これにより、基体２１が酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、基体２１上面の載置部２１ａに半導体素子２５を強固に接着固定させることができる。一方、基体２１がセラミックスから成る場合、載置部２１ａに、Ｗ，Ｍｏ等のメタライズ層を下地層として形成し、この表面に耐蝕性に優れ、かつろう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層とを順次めっき法により被着させておくのがよい。これにより、載置部２１ａに半導体素子２５を強固に接着固定することができる。
【００５７】
また、枠体２２は、基体２１上に載置部２１ａを囲繞するようにＡｇろう、Ａｇ−Ｃｕろう材等の高融点金属ろう材により接合されており、基体２１と同様に誘電体または金属から成る。また、枠体２２の側部には、貫通孔または切欠きから成る入出力端子９の取付部２３が形成されている。なお、図２に示すように、基体２１にも同様の切欠きを設けて入出力端子９の取付部２３の一部が形成されていてもよい。
【００５８】
取付部２３は、枠体２２および基体２１が誘電体からなる場合、内面にメタライズ層等の導電層が形成されている。この導電層は、基体２１および枠体２２に被着形成された接地導体に接続されて接地されている。
【００５９】
取付部２３には本発明の入出力端子９がＡｇろう、Ａｇ−Ｃｕろう材等の高融点金属ろう材により嵌着接合されている。そして、入出力端子９の下部接地導体２、上部接地導体６および側部接地導体７は、枠体２２および基体２１が誘電体からなる場合、取付部２３の内面に形成された導電層に接続されることにより接地され、ケースグランドとなる。あるいは、枠体２２および基体２１が金属からなる場合、入出力端子９の下部接地導体２、上部接地導体６および側部接地導体７は、金属製の枠体２２や基体２１に接続されて接地され、ケースグランドとなる。また、入出力端子９の上部接地導体６は、図２に示すように枠体２２の上面に取着されるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属からなるシールリング２４に接続されて接地され、ケースグランドとなっていてもよい。
【００６０】
このような本発明のパッケージは、上記本発明の入出力端子９を具備していることから、高周波信号の誘電体損失を最小限に抑えて高周波信号の伝送損失を小さくした、良好な伝送特性を有するものとなる。
【００６１】
そして、線路導体３を載置部２１ａに載置される半導体素子２５の電極ならびに外部電気回路基板の配線導体にボンディングワイヤ，リボン，リード端子等（図示せず）を介して接続して、半導体素子２５と外部電気回路基板とを電気的に接続する。次に、必要に応じて枠体２２の上面にシールリング２４を鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）半田やＡｕ−Ｓｎ半田等の低融点金属ろう材やＡｇ−Ｃｕろう材等の高融点金属ろう材等により取着し、シールリング２４の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る蓋体２６を半田付けやシームウエルド法等の溶接により取着することにより、半導体素子２５がパッケージ内部に収納された製品としての半導体装置となる。
【００６２】
このような本発明の半導体装置は、上記本発明の入出力端子９を具備していることから、リード端子８が線路導体３から剥離するのを防止できるとともに、線路導体３を伝送する高周波信号に反射等の伝送損失が発生することを防止し、伝送効率を良好に保持することができる。
【００６３】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、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ら差し支えない。例えば、図２の実施の形態では枠体２２の対向する２つの側部に入出力端子９をそれぞれ１つ設けているが、必要に応じて他の側部に設けてもよく、または１つの側部に複数の入出力端子９を取り付けてもよく、この場合取付部２３を１つの側部に複数設けて入出力端子９を並列的に複数取り付ければよい。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の入出力端子は、上面に一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体を有するセラミックスから成る四角形状の平板部と、この平板部の上面に線路導体の一部を間に挟んで接合され、上面に上部接地導体が形成されたセラミックスから成る直方体状の立壁部と、線路導体の一端部にろう付けされたリード端子とを具備している入出力端子において、線路導体はタングステンを主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成り、平板部のリード端子が接合される側の側面の上端部から線路導体の端部にかけてモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層およびその上に被着されためっき層から成る側部導体層が設けられていることから、線路導体の端部の上の側部導体層によりリード端子の端部と線路導体との間の距離が大きくなり、リード端子と線路導体との間にろう材の大きなメニスカスを形成することができる。また、側部導体層とリード端子との間にもろう材の大きなメニスカスを形成することができる。これらの結果、リード端子と線路導体との接合強度を著しく向上させることができる。
【００６５】
また、従来のように溝を形成する必要がないのでリード端子の位置によってインピーダンスが極度に変化することはなく、リード端子と線路導体との接合部における高周波信号が１０ＧＨｚ以上であっても、高周波信号の反射を有効に抑制することができ、高周波信号を極めて効率良く入出力させることができる。
【００６６】
さらに、線路導体をタングステンを主成分とするメタライズ層とし、側部導体層を線路導体よりも融点の低いモリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とするメタライズ層としたことから、焼成前の平板部にタングステンから成る金属ペーストを印刷し、これを焼成して線路導体を形成した後、モリブデン，マンガンの少なくとも一方を主成分とする金属ペーストを印刷し、再度これを焼成して側部導体層を形成することにより、線路導体と側部導体層との接続信頼性を向上させることができる。即ち、焼成前の平板部に線路導体と成る金属ペーストを印刷した後、続けて側面に側部導体層と成る金属ペーストを印刷すると平板部が焼成前であるため変形し、側部導体層と線路導体とが断線し易くなるので、線路導体を焼成して形成した後に線路導体よりも融点の低い側部導体層を形成することによって、線路導体および平板部を変形させることなく側部導体層を形成できる。
【００６７】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側部導体層の線路導体の端部に重なる部位が線路導体の線路方向に平行な両辺部に沿った二又状に形成されていることから、線路導体の表面から線路導体の端部に形成された２つの側部導体層の間を通って平板部側面の側部導体層表面にわたる大きな体積の連続したろう材の層を形成することができる。その結果、リード端子と線路導体との接合強度をより向上させることができるとともに、リード端子に応力が加わった場合でもその大きな体積のろう材によってその応力を有効に吸収して入出力端子にクラックが生じるのを有効に抑制することができる。
【００６８】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面に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た枠体と、取付部に嵌着された上記構成の入出力端子とを具備していることにより、線路導体を伝送する高周波信号の伝送効率を良好なものとできるとともに、入出力端子にクラックが発生するのを防止して半導体素子収納用パッケージ内部を気密に保持することができる。その結果、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ができる信頼性の高いものとなる。
【００６９】
本発明の半導体装置は、上記構成の半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置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、枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることより、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた、高周波信号の伝送性に優れるとともに気密信頼性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入出力端子について実施の形態の例を示す斜視図である。
【図２】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分解斜視図である。
【図３】従来の入出力端子の斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は従来の入出力端子における平板部を作製するための製造方法を説明するための工程毎の断面図、（ｄ）は（ｃ）の側面図である。
【符号の説明】
１：平板部
３：線路導体
５：立壁部
６：上部接地導体
８：リード端子
９：入出力端子
１０：側部導体層
２１：基体
２１ａ：載置部
２２：枠体
２３：取付部
２５：半導体素子
２６：蓋体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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