(57)【要約】【課題】コバール等の金属のブロック体から所定の形状に切削加工したり、中空の角パイプを所定の形状に切り出し加工することで貫通孔を有する金属枠体を形成しているため、加工量産性と加工寸法精度が劣る。【解決手段】金属枠体が対称形状である複数の金属成型体を接合することにより形成され、金属基体と金属枠体とが金属ろう材により接合され、金属枠体に貫通孔が形成され、リード端子が前記貫通孔で絶縁物により接着することにより形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基体と金属枠体とが接合され、前記金属枠体に絶縁状態で接着されたリード端子とからなる半導体装置用パッケージであって、前記金属枠体が対称形状である複数の金属成型体を接合することにより形成されたことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
【請求項２】
前記金属基体と前記金属枠体とが金属ろう材により接合され、前記金属枠体に貫通孔が形成され、リード端子が前記貫通孔で絶縁物により接着されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置用パッケージ。
【請求項３】
前記金属成型体が金属ろう材により接合され金属枠体を形成し、前記リード端子を接着する絶縁物がガラスであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置用パッケージ。
【請求項４】
金型成型により対称形状に金属成型体を形成する工程と、前記金属成型体に絶縁状態のリード端子を形成する工程と、前記金属成型体を接合し金属枠体に形成する工程と、金属基体に前記金属枠体を接合する工程とを有することを特徴とした半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記金属成型体が順送プレス金型により貫通孔または切り欠き部を有する対称形状に形成され、前記リード端子をガラスにより接着することを特徴とする請求項４記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項６】
金属基体と対称形状である複数の金属成型体により形成された金属枠体とが金属ろう材により接合され、前記金属枠体に貫通孔が形成され、リード端子が前記貫通孔で絶縁物により接着され、前記金属基体の底部に半導体素子が載置され、前記半導体素子とリード端子とが導通接続されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記金属成型体が金属ろう材により接合され金属枠体を形成し、前記リード端子を接着する絶縁物がガラスであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【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装置用パッケージとその製造方法の改良とそれを用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置用パッケージとしては、半導体素子の高周波の領域で電気特性を悪化させないために、略長方形状をした高放熱材料の金属平板上に載置されている。そして半導体素子の周囲を囲むために金属平板に金属枠体、又はセラミック枠体をロウ付けして製造されているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６（ａ）は、前記特許文献１に記載された従来の半導体装置用パッケージの構造を示した斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【０００４】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、従来の半導体装置用パッケージは、全体が一枚の板材となって、熱伝導率が高く高放熱材料であるＣｕ−Ｗ（銅タングステン）、ＣＭＣ（Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕの３層構造の接合板）等からなる金属平板１１１と、鉄−ニッケル−コバルト合金（以下、コバールと称す）からなる金属枠体１１２とがロウ付け、例えば、銀銅ロウ付けによって連接部分１１３で接合されている。因みに、Ｃｕ−Ｗの熱伝導率は２３０Ｗ／ｍ・ｋ程度であり、ＣＭＣの熱伝導率は２６０Ｗ／ｍ・ｋ程度である。更に、金属枠体１１２には、その壁面の一部をくり抜いて形成された窓にセラミック（図示せず）が嵌め込まれ、セラミックに形成されている導体配線を使って、金属枠体１１２の内部と外部の導通を形成している。ロウ付けされている金属平板１１１及び金属枠体１１２の金属表面にはＮｉめっき、Ａｕめっきが施されている。この半導体装置用パッケージ１１０には、半導体電子部品が金属平板１１１と金属枠体１１２とで形成された凹部からなるキャビティ部１１４の底部１１５に実装された後、金属、例えば、コバール等からなる蓋（図示せず）で気密封止されている。
【０００５】
次に、図６（ａ）、（ｂ）を用いて従来の半導体装置用パッケージの製造方法を説明する。熱伝導率が高く高放熱材料であるＣｕ−Ｗ（ポーラス状のタングステンに銅を含浸させたもの）、ＣＭＣ（Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕの厚み比率が１：１：１の３層構造の接合板）等の金属から所定の大きさに切り出し、打ち抜き等の加工により全体が一枚の板材からなる金属平板１１１を形成する。一方、コバール等の金属を金属のブロック体から所定の大きさに切削したり、中空の角パイプから輪切りに切り出し等の加工により金属枠体１１２を形成する。更に、金属枠体１１２には、その壁面の一部をくり抜いて形成された窓にセラミック（図示せず）が嵌め込まれ、セラミックに形成されている導体配線を使って、金属枠体１１２の内部と外部の導通を形成している。金属枠体１１２及び金属平板１１１の連接部分１１３を構成する金属枠体１１２の第１の接合部が凸部となり、金属平板１１１の第２の接合部が段差又は凹部となるように加工する。通常、この加工方法は、切削、エッチング等によって行われる。第１、第２の接合部の間に銀銅ロウ材（図示せず）を配置して、第１、第２の接合部を嵌合して、ロウ付け炉で加熱して接合する。これによりロウ付け治具を必要とせず、第１の接合部と第２の接合部が嵌合状態になり、連接部分１１３でロウ付け接合するものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１５１６１２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、コバール等の金属のブロック体から所定の形状に切削加工したり、中空の角パイプを所定の形状に切り出し加工することで金属枠体１１２を形成している。そのため、切削加工によれば加工寸法精度には優れるが加工量産性が劣る。また、切り出し加工によれば加工量産性と加工寸法精度が劣ることが懸念される。さらに、金属枠体１１２には、その壁面の一部を切削加工によりくり抜いて形成された窓を作成するため、大変手間とコストが掛かっていた。またその窓にセラミック（図示せず）が嵌め込まれ、セラミックに形成されている導体配線を使って、金属枠体１１２の内部と外部の導通する際、セラミック（図示せず）を金属枠体１１２の側面の両側より挿入する必要が有り金属枠体１１２の組立効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、金属枠体１１２を対称形状に分割形成することで、組立効率に優れ、コスト上昇を抑えた半導体装置用パッケージとその製造方法およびそれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体装置用パッケージは、金属基体と金属枠体とが接合され、金属枠体に絶縁状態で接着されたリード端子とからなる半導体装置用パッケージであって、金属枠体が順送り金型加工により貫通孔または接合時に貫通孔をなすように形成された切り欠き部を有する対称形状に分割した複数の金属成型体を金属ろう材により接合することにより形成され、金属基体と金属枠体とが金属ろう材により接合され、金属枠体の貫通孔にリード端子が絶縁物により接着されたものである。
【００１０】
本構成によって、金属枠体の加工精度と加工量産性に優れる、安価な半導体装置用パッケージを提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の半導体装置用パッケージである。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。図１（ａ）、（ｂ）において、１は金属基体、２は対称形状に分割された複数の金属成型体２０よりなる金属枠体、３はろう材、４は銀ろう、５は貫通孔、６は蓋体である。詳細を下記に説明する。１は放熱性に優れた金属として例えば、銅−タングステン合金を成形加工した金属基体である。金属枠体２は対称形状に少なくとも２個以上に分割されたコバールからなる金属成型体２０より構成され、銀および銅を主成分とした銀ろう４により接着されている。金属基体１と金属枠体２とは銀および銅を主成分とした銀ろう４を介して接着されている。金属枠体２に形成された貫通孔５はコバールからなるリード７が挿通され、ガラス８により封着されている。金属枠体２の金属基体１が接着された反対側すなわち上側にコバールからなる蓋体６が接着される、このとき、金属枠体２は対称形状に少なくとも２個以上に分割された金属成型体２０を用いている。
【００１３】
これによれば、金属枠体２を対称形状である例えばコ型形状に少なくとも２個以上に分割した構成とすることにより、貫通孔５や切り欠き部を順送りによる金型成型により加工することができ、金属枠体２を加工精度と加工量産性に優れる、安価な半導体装置用パッケージである。
【００１４】
さらに金属成型体２０の接合部２１を金型成型により段付形状や斜め形状とし、接合部の面積が金属枠体の断面積以上であるように形成されていることにより位置規制でき強固に接合する事が出来る。
【００１５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の半導体装置用パッケージの製造方法を示した工程フロー図であり、図３は図２の工程フローに沿った斜視図である。図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。詳細を下記に説明する。金属圧延材（図示せず）を成形加工として例えば、金型（図示せず）によるプレス加工により貫通孔５または接合時に貫通孔をなすように形成された切り欠き部を有した対称形状である例えばコ型形状の金属成型体２０を形成する（図３ａ）。金属成型体２０に形成された貫通孔５にリード７を挿通し、ガラス８によりＮ２雰囲気で９５０℃から１０００℃で同時焼成することで金属成型体２０とリード７とをガラス封着する。ガラス封着前に予め金属成型体２０とリード７にはＮ２雰囲気中にて９００℃から９５０℃で加熱することで、酸化膜が形成されており、ガラス封着を強固にするものである（図３ｂ）。リード７とガラス８とを封着した対称形状の複数の金属成型体２０を組み合わせた金属枠体２および金属基体１とを銀ろう４を介して８００℃から８３０℃で接着する（図３ｃ）。金属枠体２の金属基体１が接着された反対側すなわち上側にコバールからなる蓋体６が接着され、半導体装置用パッケージを構成する（図３ｄ）。
【００１６】
かかる構成によれば、金属枠体２を対称形状に少なくとも２個以上に分割した構成とすることにより、貫通孔５または接合時に貫通孔をなすように形成された切り欠き部を有した金属成型体２０を順送りによる金型成型により加工することができ、リード７およびガラス８を金属成型体２０の上部より貫通孔５に挿入する事が出来るため、金属枠体２を加工精度と加工量産性に優れる、安価な半導体装置用パッケージを生産することができる。
【００１７】
さらに金属成型体２０の接合部２１を金型成型により段付形状や斜め形状とし、接合部の面積が金属枠体の断面積以上であるように形成されていることにより位置規制でき強固に接合する事が出来る。
【００１８】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３の半導体装置である。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＺ−Ｚ’線に沿った断面図である。図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図４（ａ）、（ｂ）において、９は半導体素子、１０はワイヤー、１１は金属ねじ、１２は放熱板である。詳細を下記に説明する。１は放熱性に優れた金属として例えば、銅−タングステン合金を成形加工した金属基体である。２は対称形状に少なくとも２個以上に分割された鉄−ニッケル−コバルト合金（以下、コバールと称す）からなる金属成型体２０を組み合わせた構成からなる金属枠体で、銀および銅を主成分とした銀ろう４により接着されている。金属基体１と金属枠体２とは銀および銅を主成分とした銀ろう４を介して接着されている。金属枠体２に形成された貫通孔５はコバールからなるリード７が挿通され、ガラス８により封着されている。金属基体１の上面にガリウム−ヒ素からなる半導体素子９が搭載されている。半導体素子９とリード７とは金からなるワイヤー１０により導通接続されている。金属枠体２の金属基体１が接着された反対側すなわち上側にコバールからなる蓋体６がＡｕＳｎ等のろう材３により接着され半導体素子９搭載部が中空状態になる様に半導体装置を構成している。また、金属基体１は金属ねじ１１により、放熱板１２に固定されている。
【００１９】
かかる構成によれば金属枠体２を対称形状である例えばコ型形状に少なくとも２個以上に分割した金属成型体２０にて構成することにより、貫通孔５や切り欠き部を順送りによる金型成型により加工することができ、金属成型体２０を金型成型により連続加工することができ、金属枠体２を精度よく安価に生産することができ、半導体装置の組立精度が向上するものである。さらに金属成型体２０の接合部２１を金型成型により段付形状や斜め形状とし、接合部の面積が金属枠体の断面積以上であるように形成されていることにより位置規制でき強固に接合する事が出来る。
【００２０】
（実施の形態４）
図５の（ａ）〜（ｇ）は本発明の金属成型体２０の実施の形態４である。金属枠体２を構成する少なくても２個以上に分割された形状とすることで貫通孔５や切り欠き部３０を有する金属成型体を順送りによる金型成型により連続加工できるため金属枠体２を精度よく安価に生産することができる。さらに金属成型体２０の接合部を金型成型により段付形状や斜め形状とし、接合部の面積が金属枠体の断面積以上であるように形成すれば位置規制でき強固に接合する事が出来ることは明らかである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半導体装置用パッケージによれば、金属枠体２の部品単体コストを低減することが出来るとともに、金属枠体２の加工精度および組立効率が向上し、ろう付け強度が増し信頼性が向上した半導体パッケージおよび半導体装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による
（ａ）は半導体装置用パッケージの斜視図
（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図
【図２】本発明の実施の形態２による半導体装置用パッケージの製造方法の工程フロー図
【図３】本発明の実施の形態２による半導体装置用パッケージの製造方法の工程フローに沿った斜視図
【図４】本発明の実施の形態３による
（ａ）は半導体装置の斜視図
（ｂ）は図４（ａ）のＺ−Ｚ’線に沿った断面図
【図５】（ａ）〜（ｇ）は本発明の金属枠体を構成する金属成型体の実施の形態４を示す図
【図６】従来の半導体装置用パッケージの
（ａ）は斜視図
（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図
【符号の説明】
１  金属基体
２  金属枠体
３  ろう材
４  銀ろう
５  貫通孔
６  蓋体
７  リード
８  ガラス
９  半導体素子
１０  ワイヤー
１１  金属ねじ
１２  放熱板
２０    金属成型体
２１  接合部
３０  切り欠き部
１１０    半導体装置用パッケージ
１１１  金属平板
１１２  金属枠体
１１３  連接部分
１１４  キャビティ部
１１５  底部
【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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