(57)【要約】【課題】半導体素子を載置する載置部の平坦度を確保するとともに半導体素子の作動時に発生した熱の放熱性を良好なものとすることにより、半導体素子の作動性が非常に優れた半導体素子収納用パッケージを得ること。【解決手段】上面に半導体素子の載置部１ａを有するセラミック製の基体１と、基体１の上面の外周部に載置部１ａを囲むように取着された樹脂製の枠体３と、枠体３の下面と略同形で下面よりも枠部の幅が小さい、下面にその上側主面および側面が埋め込まれている前記上側主面から側面へと上に凸の曲面状となっている枠状の金属部材３ｂと、枠体３の側部に一端部が側部を貫通するようにして設けられた複数のリード端子２とを具備し、基体１の外形寸法は枠体３の外面寸法よりも小さく枠体３の内面寸法よりも大きく、基体１と枠体３とは基体１の上面の外周部から側面にかけて形成されたメタライズ層１ｂおよび金属部材３ｂの間が半田４で接合されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子が載置される載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着された樹脂から成る枠体と、該枠体の下面と略同形で前記下面よりも枠部の幅が小さい、前記下面にその上側主面および側面が埋め込まれている枠状の金属部材と、前記枠体の側部に一端部が前記側部を貫通するようにして設けられた複数のリード端子とを具備しており、前記基体の外形寸法は前記枠体の外面寸法よりも小さく前記枠体の内面寸法よりも大きく、前記基体と前記枠体とは前記基体の上面の前記外周部から側面にかけて形成されたメタライズ層および前記金属部材の間が半田で接合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】
前記金属部材は厚さが０．１５乃至２ｍｍで前記上側主面が前記枠体の下面から０．１乃至２ｍｍの深さとなるように埋め込まれており、前記基体と前記枠体との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記金属部材の前記枠体に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６乃至２５μｍとされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１記載の半導体素子収納用パッケージにおいて、前記基体は前記セラミックスに代えて金属から成り、前記基体と前記枠体とは前記基体の上面の外周部および前記金属部材との間が半田で接合されているかまたは溶接により接合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５】
前記金属部材は厚さが０．１５乃至２ｍｍで前記上側主面が前記枠体の下面から０．１乃至２ｍｍの深さとなるように埋め込まれており、前記基体と前記枠体との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項３記載の半導体素子収納用パッケージ。
【請求項６】
前記金属部材の前記枠体に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６乃至２５μｍとされていることを特徴とする請求項４または請求項５記載の半導体素子収納用パッケージ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半導体素子収納用パッケージの前記載置部に載置固定された半導体素子が前記リード端子に電気的に接続されるとともに前記枠体の上面に蓋体が接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半導体素子収納用パッケージの前記載置部に載置固定された半導体素子が前記リード端子に電気的に接続されるとともに前記半導体素子が樹脂に覆われ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、樹脂製の枠体を有する半導体素子収納用パッケージおよびこの半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩ，ＩＣ，半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等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、半導体パッケージともいう）は、図１０に断面図で示すように、トランスファ成型法や射出成型法により成形されたエポキシ樹脂またはポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）等のエンジニアプラスチック等の電気絶縁性の樹脂で一体成形されて成る。この半導体パッケージは、上面に形成された凹部２２ａの底面の略中央部に半導体素子２１を載置するための載置部２２ｂを有する基体２２と、一端部が基体２２の側壁部２３を貫通して設けられ、他端部が側壁部２３の外側に突出しているとともに外部電気回路（図示せず）に電気的に接続される複数のリード端子２４とから主に構成されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
そして、基体２２の載置部２２ｂ上に半導体素子２１を載置固定するとともに半導体素子２１の各電極をリード端子２４にボンディングワイヤ等の電気的接続手段２５を介して電気的に接続し、しかる後、側壁部２３の上面に蓋体２６を樹脂接着剤等の封止材を介して接合し、基体２２と蓋体２６とから成る容器内部に半導体素子２１を収容することによって半導体装置となる。または、図１１に示すように、基体２２の凹部２２ａに樹脂２７を充填することによって半導体装置となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６４６８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体パッケージでは、リード端子２４を金型内の所定位置にセットして樹脂をトランスファ成型法や射出成型法で成型する際に、樹脂の硬化収縮および熱収縮により寸法精度を高めることが困難であり、半導体素子２１を載置固定する載置部２２ｂの平坦性を確保できない。そのため、半導体素子２１を載置部２２ｂに載置固定した際に半導体素子２１に割れが発生したり、半導体素子２１が傾くことにより電気的な接続が困難になるといった問題が発生し、その結果、半導体素子２１の作動性が劣化していた。
【０００６】
また、半導体素子２１の作動時に発生した熱は、熱伝導性の低い樹脂製の基体２２からは外部に伝わり難い。そのため、半導体素子２１が温度上昇し正常な作動が妨げられるという問題がある。さらには、半導体素子２１の熱によって半導体素子２１のみならず樹脂製の基体２２と金属製のリード端子２４も温度上昇することになること、また、半導体装置の曝される外気の温度変化による構成材料の熱膨張差により半導体装置全体の変形が起こることから、半導体パッケージや半導体素子２１に割れが発生する。その結果、半導体素子２１の正常な作動が妨げられるという問題があった。
【０００７】
そのため、半導体素子２１が、光通信分野に使用される、電気信号を光信号に変換するＬＤや光信号を電気信号に変換するＰＤ等の光半導体素子であれば、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率の低下を起こす問題があり、その結果、光半導体素子の作動性が劣化していた。
【０００８】
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、半導体素子を載置する載置部の平坦度を確保するとともに半導体素子の作動時に発生した熱の放熱性を良好なものとすることにより、半導体素子の作動性が非常に優れた半導体パッケージを得ることにある。また、半導体素子がＬＤやＰＤ等の光半導体素子である場合、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を良好とし、光半導体素子の作動性を良好とすることにある。
【０００９】
【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、上面に半導体素子が載置される載置部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着された樹脂から成る枠体と、該枠体の下面と略同形で前記下面よりも枠部の幅が小さい、前記下面にその上側主面および側面が埋め込まれている枠状の金属部材と、前記枠体の側部に一端部が前記側部を貫通するようにして設けられた複数のリード端子とを具備しており、前記基体の外形寸法は前記枠体の外面寸法よりも小さく前記枠体の内面寸法よりも大きく、前記基体と前記枠体とは前記基体の上面の前記外周部から側面にかけて形成されたメタライズ層および前記金属部材の間が半田で接合されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、セラミックスから成る基体を用いていることから、半導体素子を載置する載置部の平坦度が確保できるとともに半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を良好なものとでき、その結果、半導体素子の作動性が優れたものとなる。また、半導体素子がＬＤやＰＤ等の光半導体素子である場合、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を非常に良好なものとでき、半導体素子の作動性が非常に優れた半導体素子収納用パッケージとなる。
【００１１】
また、基体の外形寸法は枠体の外面寸法よりも小さく枠体の内面寸法よりも大きく、基体と枠体とは基体の上面の外周部から側面にかけて形成されたメタライズ層および金属部材の間が半田で接合されていることから、基体と枠体とを接合する半田が外側にはみだしてリード端子等に接触して短絡したり、リード端子等に近接して不要な電気的な容量を発生させることを防ぐことができる。また、半田が基体の上面の外周部から側面にかけてメニスカスを形成するとともに接合部に金属部材が存在するため、基体と枠体とをきわめて強固に接合することができる。
【００１２】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは前記金属部材は厚さが０．１５乃至２ｍｍで前記上側主面が前記枠体の下面から０．１乃至２ｍｍの深さとなるように埋め込まれており、前記基体と前記枠体との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記の構成により、基体と枠体との半田による接合が非常に強固となり、その結果半導体素子収納用パッケージ内部への水分の侵入を有効に防止し得る。
【００１４】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは前記金属部材の前記枠体に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６乃至２５μｍと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、上記の構成により、金属部材と枠体との接合が非常に強固となり、その結果金属部材と枠体との剥離等を有効に防止し得る。
【００１６】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記本発明の半導体素子収納用パッケージにおいて、前記基体は前記セラミックスに代えて金属から成り、前記基体と前記枠体とは前記基体の上面の外周部および前記金属部材との間が半田で接合されているかまたは溶接により接合さ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、基体が金属から成ることにより、半導体素子を載置する載置部の平坦度が確保できるとともに半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を非常に良好なものとでき、その結果、半導体素子の作動性が非常に優れたものとなる。また、半導体素子がＬＤやＰＤ等の光半導体素子である場合、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を良好なものとでき、半導体素子の作動性が優れた半導体素子収納用パッケージとなる。
【００１８】
本発明の半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは前記金属部材は厚さが０．１５乃至２ｍｍで前記上側主面が前記枠体の下面から０．１乃至２ｍｍの深さとなるように埋め込まれており、前記基体と前記枠体との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であ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、上記の構成により、基体と枠体との半田または溶接による接合が非常に強固となり、その結果半導体素子収納用パッケージ内部への水分の侵入を有効に防止し得る。
【００２０】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは前記金属部材の前記枠体に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６乃至２５μｍと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、上記の構成により、金属部材と枠体との接合が非常に強固となり、その結果金属部材と枠体との剥離等を有効に防止し得る。
【００２２】
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の前記載置部に載置固定された半導体素子が前記リード端子に電気的に接続されるとともに前記枠体の上面に蓋体が接合されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、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信頼性の高いものとなる。
【００２４】
また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の前記載置部に載置固定された半導体素子が前記リード端子に電気的に接続されるとともに前記半導体素子が樹脂に覆われていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、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信頼性の高いものとなる。
【００２６】
【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を以下に詳細に説明する。本発明の半導体パッケージはＬＳＩ，ＩＣ等の半導体素子やＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子などを収納するためのものであるが、以下、ＬＤやＰＤ等の光半導体素子を収納する光半導体パッケージについて説明する。
【００２７】
図１（ａ）は本発明の光半導体パッケージの実施の形態の例を示す斜視図、図１（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ線における断面図、図１（ｃ）は（ａ）のｘ’−ｙ’線における断面図である。１は、上面の凹部の底面に光半導体素子が載置される載置部１ａを有し、上面の外周部から側面の一部分にかけてメタライズ層１ｂを設けたセラミックスから成る基体、２は光半導体素子と外部電気回路（図示せず）とを電気的に接続するリード端子である。また、３は、基体１の上面の外周部に載置部１ａを囲繞するように取着され、さらに対向する一対の側部に複数のリード端子２が貫通して設けられるとともに他の側部に光ファイバ（図示せず）を導入するための貫通孔３ａが形成され、下面に金属部材３ｂが埋め込まれた枠体である。４は基体１と枠体３とを接合するための半田である。これら基体１、リード端子２、枠体３、金属部材３ｂ、半田４により光半導体パッケージが主に構成される。
【００２８】
本発明の基体１はセラミックスまたは金属から成るが、金属から成る場合、メタライズ層１ｂを設けずに、基体１と枠体３とを半田４によってまたは溶接によって接合する。
【００２９】
本発明の光半導体パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部１ａを有するセラミックスから成る基体１と、基体１の上面の外周部に載置部１ａを囲むように取着された樹脂製の枠体３と、枠体３の下面と略同形で下面よりも枠部の幅が小さい、下面にその上側主面および側面が埋め込まれている枠状の金属部材３ｂと、枠体３の側部に一端部が側部を貫通するようにして設けられた複数のリード端子２とを具備し、基体１の外形寸法は枠体３の外面寸法よりも小さく枠体３の内面寸法よりも大きく、基体１と枠体３とは基体１の上面の外周部から側面にかけて形成されたメタライズ層１ｂおよび金属部材３ｂの間が半田４で接合されている。
【００３０】
本発明の基体１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体（セラミックス）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックスから成り、その剛性，熱伝導性により、基体１の上面に接着される枠体３の硬化収縮や熱収縮による反り変形を防止し光半導体素子の載置固定を非常に良好とし得るとともに、光半導体素子が作動時に発する熱の放散性を良好とし得る。メタライズ層１ｂは、例えばＷ、Ｍｏ等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、焼結前の基体１（セラミックグリーンシート）に予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておき焼成することにより形成される。さらに、メタライズ層１ｂの上面に半田との濡れ性に優れるニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等の金属をめっき法により０．０５〜２０μｍの厚みに被着させることが好ましい。
【００３１】
枠体３は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ＰＰＳや液晶ポリマー（ＬＣＰ）などのエンジニアリングプラスチック等から成り、トランスファ成型法や射出成型法により製作される。
【００３２】
枠体３の下面に金属部材３ｂを埋め込むには以下のようにして行なう。枠体３をトランスファ成型法や射出成型法により形成する際に金属部材３ｂを予め金型内の所定位置にセットしておくことによって、枠体３の下面に金属部材３ｂの下面が露出した状態で一体的に取着される。この金属部材３ｂは、Ｆｅ（鉄）−Ｎｉ−Ｃｏ（コバルト）合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成るインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状、寸法に形成される。
【００３３】
その後、金属部材３ｂの露出した表面に半田との濡れ性に優れるＮｉやＡｕ等の金属をめっき法により０．０５〜２０μｍの厚さに被着させる。なお、予め金属部材３ｂにＮｉやＡｕ等の金属を被着させた後、枠体３に一体的に取着させても良い。
【００３４】
また、金属部材３ｂの厚さは０．１５乃至２ｍｍであることが好ましい。０．１５ｍｍ未満では、枠体３をトランスファ成型法や射出成型法により形成する際に樹脂注入時の樹脂圧力により金属部材３ｂが変形を生じ、枠体３下面で露出した状態で一体的に設けることが困難になる。２ｍｍを超えると、枠体３をトランスファ成型法や射出成型法により形成する際に、金型から取り出し常温まで戻るときに枠体３に割れ等が発生しやすくなる。
【００３５】
金属部材３ｂは、その上側主面が枠体３の下面から０．１乃至２ｍｍの深さとなるように埋め込まれているのが好ましい。すなわち、金属部材３ｂの内周面側および外周面側の樹脂の厚み（上下方向の厚み）が０．１ｍｍ以上ないと、トランスファ成型法や射出成型法で枠体３を成形する際に、金属部材３ｂの内周面側および外周面側で樹脂がまわり込まない部分が発生し、金属部材３ｂが枠体３に完全に取着されない傾向にある。また、２ｍｍを超えると、金属部材３ｂを介して基体１に枠体３を接合するのが困難になる。なお、埋め込まれた金属部材３ｂの下側主面は、枠体３の下面から下方に突出していてもよいし、枠体３の下面よりも枠体３内部側にあってもよいが、金属部材３ｂの下側主面は樹脂に覆われないようにする。
【００３６】
基体１と枠体３との取着は、それらの接合部における水分の侵入を有効に防止するために、金属である半田から成る接合材を用いる。この接合材の溶融温度が非常に高い場合、枠体３が軟化するため光ファイバ６の固定が困難となる。従って、接合材としては溶融温度の低い半田を用いる。
【００３７】
具体的には、接合材としてＳｎ（錫）−Ｐｂ（鉛）半田、Ｓｎ−Ａｇ（銀）半田等の低融点の半田４を用いる。Ｓｎ−Ｐｂ半田等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た半田ペーストを、基体１のメタライズ層１ｂを設けた部分に予め従来周知のスクリーン印刷法により印刷塗布しておき、その上に枠体３の下面の金属部材３ｂを配置し、加熱溶融することにより基体１と枠体３との取着がなされる。
【００３８】
なお、基体１と枠体３との接合界面における外部からの水分の侵入を有効に防止するためには、それらの接合を強固とする必要がある。そのため、基体１と枠体３との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であるのが良い。熱膨張係数差が３０×１０−６／℃を超えると、接合部に剥離が発生したり、接合部付近の基体１、枠体３または半田４に割れ等が発生し易くなる。また、基体１と枠体３との接合を強固とするため、半田による接合部の幅が０．２ｍｍ以上になるようにメタライズ層１ｂ，金属部材３ｂを設けることが好ましい。接合部の幅が０．２ｍｍ未満の場合、基体１と枠体３との接合部で剥離等が発生し易くなる。
【００３９】
また、金属部材３ｂと枠体３との剥離等を有効に防止するためには、それらの接合を強固とする必要がある。そのため、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６乃至２５μｍとされているのが好ましい。すなわち、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６μｍ未満の場合、枠体３と金属部材３ｂとの密着性不足による剥離等が発生し易くなる。また、２５μｍを超えると、エポキシ系熱硬化樹脂が金属部材３ｂの表面付近で流動しにくくなり、成型不良やボイド等が発生し易くなる。
【００４０】
本発明において、図２に示すように、基体１はその外形寸法が枠体３の外面寸法よりも小さくなっている。そのため、半田４が基体１の上面の外周部のみならず側面の一部を覆うようにされ、接合部の強度を大きくできる。また、半田４が外側へはみ出して、リード端子２に付着したり、リード端子２に半田４が近接することによりリード端子２に電気的な容量が発生し半導体装置の作動時の高周波特性への影響等が起こるのを防止できる。
【００４１】
なお、基体１の外形寸法は枠体３の外面寸法よりも０．０５ｍｍ以上小さいことが好ましい。基体１の外形寸法と枠体３の外面寸法との差が０．０５ｍｍ未満の場合、半田４が基体１の側面の一部を覆うことができなくなったり、半田４が外側へはみ出してリード端子２に付着したり、また、リード端子２に半田４が近接して半導体装置の高周波特性への影響等が起こるという不具合が発生し易くなる。
【００４２】
また、基体１の厚さは０．３〜２ｍｍ程度が好ましい。０．３ｍｍ未満の場合、基体１の強度、剛性が十分に得られず、半導体素子の作動時における半導体パッケージの変形を防止することが困難になる。２ｍｍを超える場合、半導体素子の熱を十分に外部へ放熱するのが困難になる。
【００４３】
また、基体１の側面に付着した半田４の上下方向の幅は、基体１の側面上端から０．３ｍｍ以下程度の幅が好ましく、それを超える場合には基体１の下面へ半田４がまわり込んだり、半田４が外側へはみ出してリード端子２に付着するといった不具合が発生し易くなる。さらには、基体１と半田４との熱膨張係数差が非常に大きいことから、熱応力によるバランスをとるために、メタライズ層１ｂは、基体１の側面で略均一の幅で設けられているのが好ましい。
【００４４】
枠体３の対向する一対の側部に貫通して設けられた複数のリード端子２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成るインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状、寸法に形成される。リード端子２の枠体３への取着は、枠体３をトランスファ成型法や射出成型法により形成する際に、予め金型内の所定位置にリード端子２をセットしておくことによって枠体３の所定位置に両端を枠体３の内外に突出させた状態で一体的に取着される。
【００４５】
また、リード端子２はその露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良いＮｉやＡｕ等の金属をめっき法により所定厚み（０．０５〜２０μｍ）に被着させておくのがよく、リード端子２の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにリード端子２とボンディングワイヤ等の電気的接続手段による光半導体素子との電気的接続およびリード端子２と外部電気回路との電気的接続を信頼性の高いものとなすことができる。
【００４６】
図３は本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図である。光半導体装置はＬＤ等の光半導体素子５と、それに光結合するように設けた光ファイバ６と、光ファイバ６を固定する押さえ板７と、ＬＤや光ファイバ６を搭載し実装する搭載用基板８と、枠体３の上面に接合され樹脂，金属，セラミックス等から成る蓋体９とから主に構成される。
【００４７】
図４は本発明の光半導体装置について実施の形態の他の例を示す断面図である。図４の場合、蓋体９を接合するのではなく、光半導体素子５がエポキシ樹脂などのペースト状の樹脂１０で覆われている。
【００４８】
図３，図４の光半導体装置のいずれにおいても、本発明の光半導体パッケージを用いることにより、光半導体素子５の作動性が非常に優れたものとなり、光半導体素子５を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００４９】
また、本発明の光半導体パッケージの他の発明において、基体１は金属から成る。この場合、図５，図６に示すように、基体１にはメタライズ層１ｂが設けられておらず、基体１と枠体３とは基体１の上面の外周部および金属部材３ｂとの間が半田４で接合されているかまたは溶接により接合されている。
【００５０】
金属から成る基体１は、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ−Ｗ（タングステン）合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ（コバルト）合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等から成り、その剛性、熱伝導性により、基体１の上面に接着される枠体３の硬化収縮や熱収縮による反り変形を防止し、光半導体素子の載置固定の状態を非常に良好とし得るとともに、光半導体素子の熱の放散性を良好とし得る。また、基体１となる金属は熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、作動時に多量の熱を発生する高出力の光半導体素子を載置固定した場合でも、光半導体素子の熱を外部に効率よく放散させ、光半導体素子を正常に作動させることができる。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属として、Ｃｕ（約３９０Ｗ／ｍ・Ｋ）やＣｕ−Ｗ（約２００Ｗ／ｍ・Ｋ）等がある。
【００５１】
基体１は、半田との濡れ性、溶接のし易さを考慮して、表面にＮｉやＡｕ（金）等の金属をめっき法により０．０５〜２０μｍの厚みで被着させることが好ましい。
【００５２】
基体１と枠体３との取着は、それらの取着部における水分の侵入を有効に防止するために金属である半田から成る接合材を用いるか、または溶接により行なう。この接合材の溶融温度が非常に高い場合枠体３が軟化するため、光ファイバ６の固定が困難となる。従って、接合材としては溶融温度の低い半田を用いる。具体的には、Ｓｎ（錫）−Ｐｂ（鉛）半田、Ｓｎ−Ａｇ（銀）半田等の低融点の半田４を用いる。そして、Ｓｎ−Ｐｂ半田等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た半田ペーストを、基体１の上面の外周部に予め従来周知のスクリーン印刷法により印刷塗布しておき、その上に枠体３の下面の金属部材３ｂを配置し、半田ペーストを加熱溶融することにより基体１と枠体３との取着がなされる。溶接により接合を行なう際も、枠体３への影響を少なくするため低温でかつ局部的な加熱を行なうことが好ましい。
【００５３】
なお、基体１と枠体３との接合界面における外部からの水分の侵入を有効に防止するためには、それらの接合を強固とする必要がある。そのためには、基体１と枠体３との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であるのが良い。熱膨張係数差が３０×１０−６／℃を超えると、接合部に剥離が発生したり、接合部付近の基体１、枠体３または半田４に割れ等が発生し易くなる。また、基体１と枠体３との接合を強固とするため、半田４による接合部の幅が０．２ｍｍ以上になるようにメタライズ層１ｂ，金属部材３ｂを設けることが好ましい。接合部の幅が０．２ｍｍ未満の場合、基体１と枠体３との接合部で剥離等が発生し易くなる。
【００５４】
また、基体１の厚さは０．２５〜３ｍｍ程度が好ましい。０．２５ｍｍ未満の場合、基体１の強度、剛性が十分に得られず、光半導体素子の熱による光半導体パッケージの変形を防止することが困難になる。３ｍｍを超える場合、基体１と枠体３とを溶接で取着するのが難しくなる。また、光半導体素子の熱を十分に外部へ放熱するのが困難になる。
【００５５】
また、基体１の側面に付着した半田４の上下方向の幅は、基体１の側面上端から０．３ｍｍ以下程度の幅が好ましく、それを超える場合、基体１の下面へ半田４がまわり込んだり、半田４が外側へはみ出してリード端子２に付着するといった不具合が発生し易くなる。
【００５６】
図７は本発明の半導体装置としての光半導体装置について実施の形態の例を示す断面図である。この光半導体装置は、ＬＤ等の光半導体素子５と、光半導体素子５に光学的に結合するように設けた光ファイバ６と、光ファイバ６を固定する押さえ板７と、ＬＤや光ファイバ６を搭載し実装する搭載用基板８と、枠体３の上面に接合され、樹脂，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属，アルミナセラミックス等のセラミックス等から成る蓋体９とから主に構成される。
【００５７】
本発明の光半導体装置において好ましくは、枠体３の上面に基体１と同材質かつ略同形状の蓋体９が接合されるのがよい。この場合、光半導体装置の上側および下側の熱による挙動が略同じになり、光半導体装置の熱による反りの発生をきわめて効果的に抑制できる。
【００５８】
枠体３と蓋体９とは樹脂接着剤やロウ材によって取着されるが、樹脂接着剤としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等を主成分とした比較的強度および耐熱性の高い樹脂を用いるのがよい。例えば、エポキシ樹脂から成る接着剤であれば、具体的にはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やノボラック型エポキシ樹脂、グリシジアルアミン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂にアミン系硬化剤やイミダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤等の硬化剤を添加した樹脂接着剤を用いる。これにより、枠体３と蓋体９との接合が非常に強固となり、光半導体パッケージ内部への水分の侵入を有効に防止し得る。また、光半導体素子５作動時の温度変化や外気温度の変化に起因して、基体１と蓋体９と樹脂からなる枠体３との熱膨張係数差により起こる反りや変形を確実に防止でき、光半導体素子５の載置固定の信頼性をさらに良好なものとすることができる。また、光半導体素子５と光ファイバ６との光結合効率を非常に良好なものとすることができ、光半導体素子５の作動性が良好となる。
【００５９】
図８は、本発明の光半導体装置について実施の形態の他の例を示す断面図である。この光半導体装置は、枠体３上面に蓋体９を接合するのではなく、エポキシ樹脂などのペースト状の樹脂１０を光半導体素子５を覆うようにして設けたり、樹脂１０を光半導体パッケージ内部に充填して成るものである。
【００６０】
図７，図８の光半導体装置のいずれにおいても、本発明の光半導体パッケージを用いることにより、光半導体素子５の作動性が非常に優れたものとなり、光半導体素子５を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００６１】
また、図９（ａ）〜（ｅ）は、本発明の半導体パッケージにおける金属部材３ｂの実施の形態の各種例を示す断面図である。（ａ）は、枠部の断面形状が長方形のものであり、強度が高く、製造が容易であるという利点がある。（ｂ）は、金属部材３ｂの枠部の断面形状が逆台形状のものであり、枠部３から外れにくいものとなる。（ｃ）は、金属部材３ｂの枠部の一部に上下面間を貫通する貫通孔を設けたものであり、金属部材３ｂと枠体３の樹脂との接触面積が増大して枠体３との密着力が向上する。（ｄ）は、金属部材３ｂの枠部の側面に凹部を全周にわたってまたは部分的に形成したものであり、凹部において金属部材３ｂと枠体３の樹脂との接触面積が増大して枠体３との密着力が向上するとともに、枠体３の外部から水分が浸入しようとするのを効果的に抑制することができる。（ｅ）は、金属部材３ｂの枠部の側面の上端に突起を全周にわたってまたは部分的に形成したものであり、金属部材３ｂが枠体３から外れにくいものとなる。
【００６２】
さらに、図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体パッケージにおける金属部材３ｂの実施の形態の他の各種例を示す断面図である。（ａ）は、金属部材３ｂの上側主面と側面との間に面取り部が形成されている形状のものである。この形状により、枠体３と金属部材３ｂとの熱膨張差によって金属部材３ｂの上側主面と側面との間に生じる応力を分散することができ、金属部材３ｂの上側主面と側面との間から枠体３にクラックや割れ等の破損が生じるのを有効に抑制することができる。
【００６３】
図１０（ａ）に示す金属部材３ｂの面取り部は、断面が円弧状でありその曲率半径は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。曲率半径が０．１ｍｍ未満の場合は、上側主面と側面との間に生じる応力を有効に分散し難くなり枠体３にクラックや割れ等の破損が生じ易くなる。
【００６４】
また、図１０（ｂ）は、金属部材３ｂの上側主面の中央部が凸になった曲面形状のものである。この形状によっても金属部材３ｂの上側主面と側面との間に生じる応力を分散することができ、金属部材３ｂの上側主面と側面との間から枠体３にクラックや割れ等の破損が生じるのを有効に抑制することができる。
【００６５】
さらに、図１０（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図１０（ａ），（ｂ）の形状において、枠体３に埋め込まれている金属部材３ｂの側面に全周にわたって枠体３の下面に平行な溝３ｃが形成されている形状のものである。この形状により、枠体３と金属部材３ｂとの接触面積が増大して密着力が向上し、枠体３と金属部材３ｂとの接合部を浸透して半導体パッケージ内部に水分が浸入するのを有効に抑制することができる。
【００６６】
【実施例】
本発明の半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【００６７】
（実施例１）
長さ９．６ｍｍ×幅７．６ｍｍ×高さ１ｍｍで熱膨張係数が５．８×１０−６／℃のアルミナ質セラミックスから成る基体１を用意し、この基体１の上面の外周部にモリブデンを主成分とするメタライズ層１ｂをスクリーン印刷法で塗布し焼成して設けた。メタライズ層１ｂの上面にめっき法で厚さ５μｍのＮｉめっき層、厚さ１μｍのＡｕめっき層を順次被着した。
【００６８】
次に、リード端子２および図９（ａ）に示す断面形状の金属部材３ｂを有する枠体３をトランスファ成型法で製作した。このとき、枠体３は、長さ１０ｍｍ×幅８ｍｍ×高さ２ｍｍで熱膨張係数が１８．４×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＡ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が３５．８×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＢ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が４０．３×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＣ）との３種類のものを作製した。リード端子２はＦｅ−Ｎｉ合金から成り、平面視形状が長方形の枠体３の２長辺側の側部に各４本ずつ設けた。
【００６９】
そして、３種類の枠体３の下面には金属部材３ｂが設けられており、金属部材３ｂの内外周面側の樹脂の上下方向の厚さが０．１ｍｍとなるようにした。また、金属部材３ｂの露出する部分にめっき法にて厚さ５μｍのＮｉめっき層および厚さ１μｍのＡｕめっき層を施した。
【００７０】
そして、基体１の上面外周部および側面上端部に形成されたメタライズ層１ｂと枠体３下面の金属部材３ｂとを、半田４の接着部の幅が０．２ｍｍとなるようにＳｎ−Ｐｂ半田から成る半田４で接合し、上記３種類の各２０個、合計６０個について、温度サイクル試験（−４０〜＋８５℃、１サイクル７時間）を行なった。その結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
2004165181.tif 000003
【００７２】
表１より、サンプルＣのみに、枠体３および／または半田４にクラック等の割れが発生した。これは、基体１と枠体３との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃を超えているため、枠体３や半田４にクラック等が発生したためと考えられる。この場合、半導体パッケージ内部に水分が侵入し易くなる。従って、サンプルＡ，Ｂのように、基体１と枠体３との熱膨張係数差は３０×１０−６／℃以下がよいことが判った。
【００７３】
次に、サンプルＢを用いて、厚さ０．１５ｍｍの金属部材３ｂの内外周面側の樹脂の上下方向の厚さを種々に設定したときの金属部材３ｂの枠体３に対する一体化の状態を調べた。上記厚さが０．０７ｍｍ（サンプルＢ１）、０．１ｍｍ（サンプルＢ）、０．１５ｍｍ（サンプルＢ２）、０．２ｍｍ（サンプルＢ３）である４種類を準備した。そして、トランスファ成型法により金属部材３ｂを有する枠体３を各５０個試作した。その結果を表２に示す。
【００７４】
【表２】
2004165181.tif 000004
【００７５】
表２より、サンプルＢ１のみに、金属部材３ｂの枠体３に対する一体化が不十分であり枠体３と完全に一体化されないものが発生した。
【００７６】
次に、サンプルＢを用いて、金属部材３ｂの厚さを種々に設定したときの枠体３をトランスファ成型する際に金属部材３ｂの露出状態および枠体３の割れ等の発生を調べた。金属部材３ｂの厚さが０．１ｍｍ（サンプルＣ１）、０．１５ｍｍ（サンプルＢ）、０．２ｍｍ（サンプルＣ２）、０．５ｍｍ（サンプルＣ３）、１ｍｍ（サンプルＣ４）、１．５ｍｍ（サンプルＣ５）、２ｍｍ（サンプルＣ６）、２．５ｍｍ（サンプルＣ７）である８種類を準備した。そして、トランスファ成型法により金属部材３ｂを有する枠体３を各３０個試作した。その結果を表３に示す。
【００７７】
【表３】
2004165181.tif 000005
【００７８】
表３より、サンプルＣ１のみに、枠体３から金属部材３ｂが一体化されず浮き出てしまい露出したものが発生した。また、サンプルＣ７のみに、枠体３に割れが発生した。これは、成型金型から取り出し常温まで戻るときの熱ストレスによるものと考えられる。この場合、半導体パッケージ内部に水分が侵入し易くなる。従って、金属部材３ｂの厚みは０．１５乃至２ｍｍがよいことが判った。
【００７９】
次に、サンプルＢを用いて、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さを最大高さで、０．８μｍ（サンプルＤ１）、１．２μｍ（サンプルＤ２）、１．６μｍ（サンプルＤ３）、２μｍ（サンプルＤ４）、５μｍ（サンプルＤ５）、１０μｍ（サンプルＤ６）、２０μｍ（サンプルＤ７）、２５μｍ（サンプルＤ８）、３０μｍ（サンプルＤ９）となるように表面粗さを変えた９種類を準備した。そして、基体１上面の外周部および側面上端部に形成されたメタライズ層１ｂと枠体３下面の金属部材３ｂとを、半田４の接着部の幅が０．２ｍｍとなるようにＳｎ−Ｐｂ半田から成る半田４で接合し、上記９種類の各３０個、合計２７０個について、温度サイクル試験（−４０〜＋８５℃、１サイクル７時間）を行なった。その結果を表４に示す。
【００８０】
【表４】
2004165181.tif 000006
【００８１】
表４より、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６μｍ未満の場合、枠体３と金属部材３ｂとの密着性不良による剥離が発生した。また、金属部材３ｂの表面粗さが最大高さで２５μｍを超えると、エポキシ系熱硬化樹脂が金属部材３ｂの表面付近（特に上側主面と側面との間の稜部付近）で流動しにくくなったため、成形不良やボイド等が発生した。よって、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さは最大高さで１．６乃至２５μｍがよいことがわかった。
【００８２】
（実施例２）
長さ９．６ｍｍ×幅７．６ｍｍ×高さ（厚さ）１ｍｍで熱膨張係数が５．８×１０−６／℃のＦｅ−Ｎｉ合金から成る基体１を用意し、その表面全体にめっき法で厚さ５μｍのＮｉ層、厚さ１μｍのＡｕ層を順次被着した。
【００８３】
次に、リード端子２および図９（ａ）に示す断面形状の金属部材３ｂを有する枠体３をトランスファ成型法で製作した。このとき、枠体３は、長さ１０ｍｍ×幅８ｍｍ×高さ２ｍｍで熱膨張係数が１８．４×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＥ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が３５．８×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＦ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が４０．３×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＧ）との３種類のものを作製した。リード端子２はＦｅ−Ｎｉ合金から成り、平面視形状が長方形の枠体３の２長辺側の側部に各４本ずつ設けた。
【００８４】
そして、３種類の枠体３の下面には金属部材３ｂが設けられており、金属部材３ｂの内外周面側の樹脂の上下方向の厚さが０．１ｍｍとなるようにした。また、金属部材３ｂの露出する部分にめっき法にて厚さ５μｍのＮｉめっき層および厚さ１μｍのＡｕめっき層を施した。
【００８５】
そして、基体１上面の外周部と枠体３下面の金属部材３ｂとを、半田４の接着部の幅が０．２ｍｍとなるようにＳｎ−Ｐｂ半田から成る半田４で接合し、上記３種類の各２０個合計６０個について、温度サイクル試験（−４０〜＋８５℃、１サイクル７時間）を行なった。また、上記と同様にして、基体１上面の外周部と枠体３下面の金属部材３ｂとを溶接して接合したものを上記３種類の各２０個合計６０個作製した。この場合の３種のサンプルはＥ１，Ｆ１，Ｇ１とした。これらについても上記温度サイクル試験を行なった。その結果を表５に示す。
【００８６】
【表５】
2004165181.tif 000007
【００８７】
表５より、サンプルＧでは、金属部材３ｂ周辺の枠体３および／または半田４部にクラック等の割れが発生し、サンプルＧ１では溶接部に剥離が発生した。これは、基体１と枠体３との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃を超えているため、枠体３や半田４、溶接部にクラック等が発生したものと考えられる。この場合、半導体パッケージ内部に水分が侵入し易くなる。従って、サンプルＥ，Ｆ，Ｅ１，Ｆ１のように、基体１と枠体３との熱膨張係数差は３０×１０−６／℃以下がよいことが判った。
【００８８】
（実施例３）
長さ９．６ｍｍ×幅７．６ｍｍ×高さ１ｍｍで熱膨張係数が５．８×１０−６／℃のアルミナ質セラミックスから成る基体１を用意し、この基体１の上面の外周部にモリブデンを主成分とするメタライズ層１ｂをスクリーン印刷法で塗布し焼成して設けた。メタライズ層１ｂの上面にめっき法で厚さ５μｍのＮｉめっき層、厚さ１μｍのＡｕめっき層を順次被着した。
【００８９】
次に、リード端子２および図１０（ａ）に示す断面形状で上側主面と側面との間の面取り部の曲率半径が０．１ｍｍである金属部材３ｂを有する枠体３をトランスファ成型法で製作した。このとき、枠体３は、長さ１０ｍｍ×幅８ｍｍ×高さ２ｍｍで熱膨張係数が１８．４×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＨ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が３５．８×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＩ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が４０．３×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＪ）との３種類のものを作製した。リード端子２はＦｅ−Ｎｉ合金から成り、平面視形状が長方形の枠体３の２長辺側の側部に各４本ずつ設けた。
【００９０】
そして、３種類の枠体３の下面には金属部材３ｂが設けられており、金属部材３ｂの内外周面側の樹脂の上下方向の厚さが０．１ｍｍとなるようにした。また、金属部材３ｂの露出する部分にめっき法にて厚さ５μｍのＮｉめっき層および厚さ１μｍのＡｕめっき層を施した。
【００９１】
そして、基体１の上面外周部および側面上端部に形成されたメタライズ層１ｂと枠体３下面の金属部材３ｂとを、半田４の接着部の幅が０．２ｍｍとなるようにＳｎ−Ｐｂ半田から成る半田４で接合し、上記３種類の各２０個、合計６０個について、温度サイクル試験（−４０〜＋８５℃、１サイクル７時間）を行なった。その結果を表６に示す。
【００９２】
【表６】
2004165181.tif 000008
【００９３】
表６より、サンプルＪのみに、枠体３および／または半田４にクラック等の割れが発生した。これは、基体１と枠体３との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃を超えているため、枠体３や半田４にクラック等が発生したためと考えられる。この場合、半導体パッケージ内部に水分が侵入し易くなる。従って、サンプルＨ，Ｉのように、基体１と枠体３との熱膨張係数差は３０×１０−６／℃以下がよいことが判った。
【００９４】
次に、サンプルＩを用いて、厚さ０．１５ｍｍの金属部材３ｂの内外周面側の樹脂の上下方向の厚さを４種（下記表７参照）に設定したときの金属部材３ｂの枠体３に対する一体化の状態を調べた。そして、トランスファ成型法により金属部材３ｂを有する枠体３を各５０個試作した。その結果を表７に示す。
【００９５】
【表７】
2004165181.tif 000009
【００９６】
表７より、サンプルＩ１のみに、金属部材３ｂの枠体３に対する一体化が不十分であり枠体３と完全に一体化されないものが発生した。
【００９７】
次に、サンプルＩを用いて、金属部材３ｂの厚さを８種（下記表８参照）に設定したときの枠体３をトランスファ成型する際に金属部材３ｂの露出状態および枠体３の割れ等の発生を調べた。そして、トランスファ成型法により金属部材３ｂを有する枠体３を各３０個試作した。その結果を表８に示す。
【００９８】
【表８】
2004165181.tif 000010
【００９９】
表８より、サンプルＪ１のみに、枠体３から金属部材３ｂが一体化されず浮き出てしまい露出したものが発生した。また、サンプルＪ７のみに、枠体３に割れが発生した。これは、成型金型から取り出し常温まで戻るときの熱ストレスによるものと考えられる。この場合、半導体パッケージ内部に水分が侵入し易くなる。従って、金属部材３ｂの厚みは０．１５乃至２ｍｍがよいことが判った。
【０１００】
次に、サンプルＩを用いて、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さを最大高さで９種（下記表９参照）に設定した。そして、基体１上面の外周部および側面上端部に形成されたメタライズ層１ｂと枠体３下面の金属部材３ｂとを、半田４の接着部の幅が０．２ｍｍとなるようにＳｎ−Ｐｂ半田から成る半田４で接合し、上記９種類の各３０個、合計２７０個について、温度サイクル試験（−４０〜＋８５℃、１サイクル７時間）を行なった。その結果を表９に示す。
【０１０１】
【表９】
2004165181.tif 000011
【０１０２】
表９より、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６μｍ未満の場合、枠体３と金属部材３ｂとの密着性不良による剥離が発生した。また、金属部材３ｂの表面粗さが最大高さで２５μｍを超えると、エポキシ系熱硬化樹脂が金属部材３ｂの表面付近（特に上側主面と側面との間の稜部付近）で流動しにくくなったため、成形不良やボイド等が発生した。よって、金属部材３ｂの枠体３に埋め込まれた部分の表面粗さは最大高さで１．６乃至２５μｍがよいことがわかった。
【０１０３】
（実施例４）
長さ９．６ｍｍ×幅７．６ｍｍ×高さ（厚さ）１ｍｍで熱膨張係数が５．８×１０−６／℃のＦｅ−Ｎｉ合金から成る基体１を用意し、その表面全体にめっき法で厚さ５μｍのＮｉ層、厚さ１μｍのＡｕ層を順次被着した。
【０１０４】
次に、リード端子２および図１０（ａ）に示す断面形状で上側主面と側面との間の面取り部の曲率半径が０．１ｍｍである金属部材３ｂを有する枠体３をトランスファ成型法で製作した。このとき、枠体３は、長さ１０ｍｍ×幅８ｍｍ×高さ２ｍｍで熱膨張係数が１８．４×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＬ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が３５．８×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＭ）と、寸法は上記寸法と同じで熱膨張係数が４０．３×１０−６／℃のエポキシ樹脂（サンプルＭ）との３種類のものを作製した。リード端子２はＦｅ−Ｎｉ合金から成り、平面視形状が長方形の枠体３の２長辺側の側部に各４本ずつ設けた。
【０１０５】
そして、３種類の枠体３の下面には金属部材３ｂが設けられており、金属部材３ｂの内外周面側の樹脂の上下方向の厚さが０．１ｍｍとなるようにした。また、金属部材３ｂの露出する部分にめっき法にて厚さ５μｍのＮｉめっき層および厚さ１μｍのＡｕめっき層を施した。
【０１０６】
そして、基体１上面の外周部と枠体３下面の金属部材３ｂとを、半田４の接着部の幅が０．２ｍｍとなるようにＳｎ−Ｐｂ半田から成る半田４で接合し、上記３種類の各２０個合計６０個について、温度サイクル試験（−４０〜＋８５℃、１サイクル７時間）を行なった。また、上記と同様にして、基体１上面の外周部と枠体３下面の金属部材３ｂとを溶接して接合したものを上記３種類の各２０個合計６０個作製した。この場合の３種のサンプルはＬ１，Ｍ１，Ｎ１とした。これらについても上記温度サイクル試験を行なった。その結果を表１０に示す。
【０１０７】
【表１０】
2004165181.tif 000012
【０１０８】
表１０より、サンプルＮでは、金属部材３ｂ周辺の枠体３および／または半田４部にクラック等の割れが発生し、サンプルＮ１では溶接部に剥離が発生した。これは、基体１と枠体３との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃を超えているため、枠体３や半田４、溶接部にクラック等が発生したものと考えられる。この場合、半導体パッケージ内部に水分が侵入し易くなる。従って、サンプルＬ，Ｍ，Ｌ１，Ｍ１のように、基体１と枠体３との熱膨張係数差は３０×１０−６／℃以下がよいことが判った。
【０１０９】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例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あれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【０１１０】
【発明の効果】
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セラミックスから成る基体と、基体の上面の外周部に載置部を囲繞するように取着された樹脂から成る枠体と、枠体の下面と略同形で下面よりも枠部の幅が小さい、下面にその上側主面および側面が埋め込まれている枠状の金属部材と、枠体の側部に一端部が側部を貫通するようにして設けられた複数のリード端子とを具備し、基体の外形寸法は枠体の外面寸法よりも小さく枠体の内面寸法よりも大きく、基体と枠体とは基体の上面の外周部から側面にかけて形成されたメタライズ層および金属部材の間が半田で接合されていることにより、半導体素子を載置する載置部の平坦度が確保できるとともに半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を良好なものとでき、その結果、半導体素子の作動性が非常に優れたものとなる。また、半導体素子がＬＤやＰＤ等の光半導体素子である場合、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を非常に良好なものとでき、半導体素子の作動性が非常に優れた半導体素子収納用パッケージとなる。
【０１１１】
また、基体と枠体とを接合する半田が外側にはみだしてリード端子等に接触して短絡したり、リード端子等に近接して不要な電気的な容量を発生させることを防ぐことができる。また、半田が基体の上面の外周部から側面にかけてメニスカスを形成するとともに接合部に金属部材が存在するため、基体と枠体とをきわめて強固に接合することができる。
【０１１２】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは金属部材は厚さが０．１５乃至２ｍｍで上側主面が枠体の下面から０．１乃至２ｍｍの深さとなるように埋め込まれており、基体と枠体との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であることにより、基体と枠体との半田による接合が非常に強固となり、その結果半導体素子収納用パッケージ内部への水分の侵入を有効に防止し得る。
【０１１３】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは金属部材の枠体に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６乃至２５μｍとされていることにより、金属部材と枠体との接合が非常に強固となり、その結果金属部材と枠体との剥離等を有効に防止し得る。
【０１１４】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記本発明の半導体素子収納用パッケージにおいて、基体はセラミックスに代えて金属から成り、基体と枠体とは基体の上面の外周部および金属部材との間が半田で接合されているかまたは溶接により接合されていることにより、半導体素子を載置する載置部の平坦度が確保できるとともに半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を非常に良好なものとでき、その結果、半導体素子の作動性が非常に優れたものとなる。また、半導体素子がＬＤやＰＤ等の光半導体素子である場合、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を良好なものとでき、半導体素子の作動性が優れた半導体素子収納用パッケージとなる。
【０１１５】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは金属部材は厚さが０．１５乃至２ｍｍで上側主面が枠体の下面から０．１乃至２ｍｍの深さとなるように埋め込まれており、基体と枠体との熱膨張係数差が３０×１０−６／℃以下であることにより、基体と枠体との半田による接合が非常に強固となり、その結果半導体素子収納用パッケージ内部への水分の侵入を有効に防止し得る。
【０１１６】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは金属部材の枠体に埋め込まれた部分の表面粗さが最大高さで１．６乃至２５μｍとされていることにより、金属部材と枠体との接合が非常に強固となり、その結果金属部材と枠体との剥離等を有効に防止し得る。
【０１１７】
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の載置部に載置固定された半導体素子がリード端子に電気的に接続されるとともに枠体の上面に蓋体が接合されていることにより、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信頼性の高いものとなる。
【０１１８】
また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の載置部に載置固定された半導体素子がリード端子に電気的に接続されるとともに半導体素子が樹脂に覆われていることにより、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信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は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斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のｘ’−ｙ’線における断面図である。
【図２】本発明の半導体素子収納用パッケージにおける基体と枠体との接合部の部分拡大断面図である。
【図３】本発明の光半導体装置について実施の形態の例を示す断面図である。
【図４】本発明の光半導体装置について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】（ａ）は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斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のｘ’−ｙ’線における断面図である。
【図６】図５の半導体素子収納用パッケージにおける基体と枠体との接合部の部分拡大断面図である。
【図７】本発明の光半導体装置について実施の形態の例を示す断面図である。
【図８】本発明の光半導体装置について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は本発明の半導体素子収納用パッケージにおける金属部材について実施の形態の各種例を示す拡大断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体素子収納用パッケージにおける金属部材について実施の形態の他の各種例を示す拡大断面図である。
【図１１】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図１２】従来の半導体装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：メタライズ層
２：リード端子
３：枠体
３ｂ：金属部材
４：半田
５：光半導体素子
【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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【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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