(57)【要約】【課題】半導体素子の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し付加される環境下で外部電気回路基板との接合信頼性が充分高い、半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置を提供する。【解決手段】上面中央部に半導体素子４の搭載部を有する樹脂基板１と、この樹脂基板１の上面に搭載部を取り囲んで取着された金属枠体２と、搭載部を覆うようにして金属枠体２の上面に下面の周辺部が取着される金属蓋体３とを具備し、樹脂基板１の熱膨張係数が半導体素子４の熱膨張係数よりおおきくかつ半導体素子４の熱膨張係数と金属枠体２の熱膨張係数との間の値であるとともに、金属枠体２の熱膨張係数が金属蓋体３の熱膨張係数よりも大きい半導体素子収納用パッケージおよびこれを用いた半導体装置とする。【選択図】  図１
2004356218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の中央部に半導体素子の搭載部を有する樹脂基板と、該樹脂基板の上面に前記搭載部を取り囲んで取着された金属枠体と、前記搭載部を覆うようにして前記金属枠体の上面に下面の周辺部が取着される金属蓋体とを具備する半導体素子収納用パッケージであって、前記樹脂基板の熱膨張係数が前記半導体素子の熱膨張係数より大きくかつ前記半導体素子の熱膨張係数と前記金属枠体の熱膨張係数との間の値であるとともに、前記金属枠体の熱膨張係数が前記金属蓋体の熱膨張係数より大きい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】
請求項１記載の半導体素子収納用パッケージの前記搭載部に半導体素子が搭載されるとともに、前記金属枠体の上面に前記金属蓋体の前記周辺部が取着されて成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子の上面と前記金属蓋体の下面の中央部とが伝熱性部材を介して接合されていることを特徴とする請求項２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、半導体素子がフリップチップ接続によって搭載され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適用して、使用耐久性、信頼性に優れたものとするのに有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロプロセッサやＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等に代表される半導体素子が搭載される半導体装置においては、半導体素子の高集積化に伴い、半導体素子の実装方法は、この素子およびこの素子を搭載する半導体素子収納用パッケージの小型化に対応できるフリップチップ実装に移行している。
【０００３】
この実装方法では、まず、半導体素子の電極パッドの表面にスパッタリング法等でＢＬＭ（Ｂａｌｌ  Ｌｉｍｉｔｉｎｇ  Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）重ね膜を堆積し、次いで、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法でＢＬＭ重ね膜をパターニングして、電極パッド上にＢＬＭ電極を形成する。
【０００４】
次に、フォトレジストを用いたリフトオフ法で円錐台状の半田をＢＬＭ電極上に形成した後、これを溶融させて、球状の半田ボールを形成する。
【０００５】
次に、この半田ボールが半導体素子収納用パッケージの容器本体上に形成された電極に接触するようにして半導体素子を半導体素子収納用パッケージの容器本体に搭載するとともに半田ボールを溶融させて半導体素子の電極パッドと半導体素子収納用パッケージの容器本体の電極とを半田を介して接続する。
【０００６】
最後に、半導体素子が搭載されたこの半導体素子収納用パッケージの容器本体に金属蓋体を容器本体の封止部において位置合わせして、樹脂等の封止材で封止することにより半導体装置が完成する。
【０００７】
ここで、半導体素子収納用パッケージの容器本体となる基板には、セラミック基板または樹脂基板が用いられる。特に、半導体素子収納用パッケージ容器本体となる基板が樹脂基板の場合は、この樹脂基板の剛性を高めるために、半導体素子を内部に収納するための開口部が形成された金属枠体が樹脂基板に接合されて用いられ、この金属枠体上に金属蓋体が接着剤を介して接合される。
【０００８】
また、金属蓋体は、半導体素子の保護だけではなく、半導体素子で発生する熱を外部へ放熱する放熱板としての機能も有する。このため、この金属蓋体には熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）材質やアルミニウム（Ａｌ）材質等の部材が使用され、半導体素子で発生する熱を逃がす放熱体として機能させるために、その厚みは通常、０．５ｍｍ乃至１．０ｍｍとされている。
【０００９】
さらに近年は、高速で動作し、かつ構造の複雑な半導体素子が搭載されるようになり、半導体素子の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し付加された場合において、半導体素子の破壊が発生しないように半導体素子に負荷をかけない構造や材料の採用が要求されている。このような要求に応えるためには、樹脂基板の熱膨張係数を小さくし、半導体素子の熱膨張係数にできるだけ近づけることが有効である。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１１０９２６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように金属枠体を接合した樹脂基板を使用した半導体素子収納用パッケージ内に半導体素子を収容した半導体装置をいわゆるＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）構造やＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）構造で外部電気回路基板であるプリント配線板に実装した形態では、樹脂基板の熱膨張係数を半導体素子の熱膨張係数（２×１０−６〜４×１０−６／℃）と同じにすると、樹脂基板に半導体素子の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し印加された場合に、その低温域では、樹脂基板，金属枠体（熱膨張係数：１６×１０−６〜２５×１０−６／℃），金属蓋体（熱膨張係数：１６×１０−６〜２５×１０−６／℃）およびプリント配線板（熱膨張係数：１６×１０−６／℃以上）の熱膨張係数の違いによって、熱膨張係数の大きな金属蓋体および金属枠体が熱膨張係数の小さな樹脂基板の外辺側を金属蓋体側に持ち上げる応力が発生する一方、熱膨張係数の大きなプリント配線板が熱膨張係数の小さな樹脂基板の外辺側をプリント配線板側に反らせる応力も発生し、樹脂基板と金属枠体とが剥がれたり、この半導体装置とプリント配線板の外部電気回路との接続端子である半田ボールのうち、樹脂基板の外辺に位置する半田ボールにストレスが集中し、その結果、この半田ボールが破壊されたりして、半導体装置が正常な機能を果たさなくなるという問題が発生する。
【００１２】
従って、半導体素子の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し印加された場合に、金属蓋体と半導体素子との間，金属蓋体と金属枠体との間，金属枠体と樹脂基板との間，および半導体装置とプリント配線板の外部電気回路との接続端子である半田ボールの接合信頼性をいずれも満足する構造が必要とされている。
【００１３】
本発明は、上記のような問題に鑑み案出されたものであり、その目的は、半導体素子の動作および使用環境の変化といった温度負荷が繰り返される環境下においても、半導体装置とプリント配線板とを接合する半田ボールの接合信頼性を保ちながら、金属蓋体と金属枠体との間、および金属枠体と樹脂基板との間の接合信頼性を確保することができる半導体素子収納用パッケージおよびその半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置を提供することにある。
【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、上面の中央部に半導体素子の搭載部を有する樹脂基板と、該樹脂基板の上面に前記搭載部を取り囲んで取着された金属枠体と、前記搭載部を覆うようにして前記金属枠体の上面に下面の周辺部が取着される金属蓋体とを具備する半導体素子収納用パッケージであって、前記樹脂基板の熱膨張係数が前記半導体素子の熱膨張係数より大きくかつ前記半導体素子の熱膨張係数と前記金属枠体の熱膨張係数との間の値であるとともに、前記金属枠体の熱膨張係数が前記金属蓋体の熱膨張係数より大きいことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の半導体装置は、上記半導体素子収納用パッケージの前記搭載部に半導体素子が搭載されるとともに、前記金属枠体の上面に前記金属蓋体の前記周辺部が取着されて成ることを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、上記半導体素子収納用パッケージの前記搭載部に半導体素子が搭載されるとともに半導体素子の上面と前記金属蓋体の下面の中央部とが伝熱性部材を介して接合されていることを特徴とする半導体装置である。
【００１７】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、上面の中央部に半導体素子の搭載部を有する樹脂基板と、この樹脂基板の上面に搭載部を取り囲んで取着された金属枠体と、搭載部を覆うようにして金属枠体の上面に下面の周辺部が取着される金属蓋体とを具備し、この樹脂基板の熱膨張係数が半導体素子の熱膨張係数より大きくかつ半導体素子の熱膨張係数と金属枠体の熱膨張係数との間の値であることから、この半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置をプリント配線板に実装し、搭載した半導体素子の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し印加された場合に、半導体素子および樹脂基板間に発生する応力を小さく抑えることが可能となるとともに、金属枠体の熱膨張係数が金属蓋体の熱膨張係数より大きいことから、樹脂基板と金属枠体とが両者の熱膨張係数の差に起因して反ろうとする力と、金属蓋体と金属枠体とが両者の熱膨張係数の差に起因して反ろうとする力とがお互いに打ち消し合うように作用するため樹脂基板が大きく反るようなことはなく、したがって半導体素子収納用パッケージの外辺の位置に配置された半田ボールにストレスが集中してこの半田ボールが破壊されることによって半導体装置が正常な機能を果たさなくなったりする問題を有効に防止することが可能となる。その結果として、半導体装置とプリント配線板との接合に関して好適な半導体装置を提供することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の半導体装置によれば、上記各構成の本発明の半導体素子収納用パッケージの搭載部に半導体素子が搭載されるとともに、金属枠体の上面に金属蓋体の下面の周辺部が取着されて成るため、以上のような本発明の半導体素子収納用パッケージによる作用効果によって、半導体装置とプリント配線板との接合に関して高い信頼性を得ることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の半導体装置によれば、半導体素子の上面と金属蓋体の中央部の下面とが伝熱性部材を介して接合されているときには、半導体素子からの熱を金属蓋体に、あるいは金属蓋体の外側に取着される高熱伝導材料から成る放熱器に効率よく逃がすことが可能となり、長期的に安定した高放熱特性の半導体装置を提供することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、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添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の半導体素子収納用パッケージおよびこれを用いた本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【００２１】
図１では、本発明をＢＧＡ型の半導体素子収納用パッケージに適用した場合の例を示しており、この図において、１は樹脂基板、２は金属枠体、３は金属蓋体、４は半導体素子である。
【００２２】
この図１に示す例においては、半導体素子収納用パッケージは、下面の外部接続用電極（図示せず）に外部接続端子となる半田ボール５が接続された樹脂基板３と、その樹脂基板３の上面に、上面中央部の半導体素子４の搭載部を取り囲むように第１の接合部材６により取着された、半導体素子４を内部に収容するための開口部が形成された金属枠体２と、金属枠体２の開口部を覆うように金属枠体２の上面に第２の接合部材７により取着される金属蓋体３とから構成されている。
【００２３】
本発明の半導体装置は例えば、図１に示すように、本発明の半導体素子収納用パッケージの半導体素子４の搭載部に形成された半導体素子接続用パッド（図示せず）にＳｎ−Ｐｂ等の半田等から成る導体バンプ８により半導体素子４がフリップチップ実装され、この半導体素子４と樹脂基板１との間に、この実装部の補強のために熱硬化性樹脂を含有する充填剤、いわゆるアンダーフィル９が充填され、さらに、金属蓋体３が、樹脂基板１の半導体素子４の搭載部を覆うように金属枠体２の上面に第２の接合部材７により取着されることにより完成する。そして、この例では、半導体素子４の上面と金属蓋体３の下面とが伝熱性部材である第３の接合部材１０で接続されている。
【００２４】
樹脂基板１は、例えばポリフェノールエーテル等の材質から成る基板であったり、または、この基板上にポリイミド，エポキシ樹脂，フッ素樹脂，ポリノルボルネンまたはベンゾシクロブテン等の有機絶縁材料を使用したり、あるいはセラミックス粉末等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る複合絶縁材料等の電気絶縁材料を使用して形成される、内部配線を有した多層基板構造とされている。
【００２５】
この樹脂基板１は以下のようにして作製される。例えばポリフェノールエーテル樹脂から成る場合であれば、一般にガラス繊維を織り込んだ布にポリフェノールエーテル樹脂を含浸させて形成され絶縁層の上面に、有機樹脂前駆体をスピンコート法もしくはカーテンコート法等の塗布技術により被着させ、これを熱硬化処理することによって形成されるエポキシ樹脂等の有機樹脂から成る絶縁層（図示せず）と、銅を無電解めっき法や蒸着法等の薄膜形成技術で被着しこれにフォトリソグラフィ技術を採用することによって形成される薄膜配線導体層（図示せず）とを交互に積層することによって製作される。
【００２６】
また、各薄膜配線導体層は、例えば銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）またはニオブ（Ｎｂ）やそれらの合金等の金属材料の薄膜等により形成すればよい。具体的には、例えば金属材料の薄膜で形成する場合は、スパッタリング法，真空蒸着法またはメッキ法により金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により所定の配線パターンに形成すればよい。この樹脂基板１の上面中央部の搭載部には半導体素子４が接続される素子接続用の導体バンプ８が形成され、またその下面には外部接続端子となる半田ボール５が接続される外部接続用電極（図示せず）が形成されている。この樹脂基板１の熱膨張係数は、例えば５×１０−６〜１５×１０−６／℃となっている。
【００２７】
金属枠体２は、一般的には金属材料から成り、プレス加工や切削加工または研削加工等により、樹脂基板１の搭載部を取り囲む、半導体素子４を内部に収容するための開口部を持つ形状に成形されており、耐熱性に優れる熱硬化性樹脂や金属ろう材から成る第１の接合部材６により樹脂基板１に接合されている。
【００２８】
金属蓋体３は、金属枠体２と同様に、一般的には金属材料から成り、プレス加工や切削加工または研削加工等により任意の形状に成形され、耐熱性を有する熱硬化性樹脂や金属ろう材から成る第２の接合部材７を介して金属枠体２の上面に接合されているとともにアルミニウムや銅、窒化アルミニウム等の高熱伝導材料の粉末を含有する熱伝導性のグリースやゲル状樹脂から成る伝熱性部材１０を介して半導体素子４に熱的に接合されている。ここで、この金属蓋体３の外側に取着される放熱器（図示せず）へ効率よく熱を伝える媒体として機能するように、金属蓋体３を高熱伝導材料である銅（熱伝導率：４００Ｗ／（ｍ・Ｋ））から成るものとすると、この金属蓋体３は、半導体素子５からの熱を高熱伝導材料から成る放熱器に効率よく熱を逃がすことが可能となり、長期的に安定した高放熱特性の半導体装置を提供することが可能となる。
【００２９】
半導体素子４はフリップチップ型のもので、シリコン（Ｓｉ）系等の半導体材料から成り、その下面（樹脂基板１と対向する面）には多数の接続用バンプが形成されている。この半導体素子４の熱膨張係数は、例えば２×１０−６〜４×１０−６／℃となっている。
【００３０】
そして、この半導体素子４は、樹脂基板１の上面の搭載部に搭載され、接続用バンプを樹脂基板１の半導体素子接続用の導体バンプ８に載置当接させ、しかる後、約２５０〜４００℃の温度で加熱して接続用バンプを溶接させることにより、樹脂基板１の薄膜配線導体層と電気的に接続されている。この半導体素子４が樹脂基板１に実装された部分には、この実装部の補強のために熱硬化性樹脂を含有する充填剤、いわゆるアンダーフィル９が充填されている。
【００３１】
本発明の半導体素子収納用パッケージおよびこれを用いた半導体装置は、上記のような構成において、半導体装置をプリント配線板（図示せず）に実装し、半導体素子４の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し付加された場合に、半導体素子４および半導体素子４と樹脂基板１間の接続部に発生する応力を小さく抑えるために、樹脂基板１の熱膨張係数が半導体素子４の熱膨張係数より大きくかつ半導体素子４の熱膨張係数と金属枠体２の熱膨張係数との間の値である。
【００３２】
さらに、半導体素子４の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し付加された場合に、樹脂基板１と金属枠体２とが剥がれたり、半導体素子４とプリント配線板の外部電気回路との接続端子となる半田ボール５が破壊されたりすることによって半導体装置が正常な機能を果たさなくなることを防止するために、金属枠体２の熱膨張係数が金属蓋体３の熱膨張係数よりも大きなものとなっている。
【００３３】
これによれば、上面中央部に半導体素子４の搭載部を有する樹脂基板１と、樹脂基板１の上面に半導体素子４の搭載部を取り囲んで取着された金属枠体２と、この搭載部を覆うようにして金属枠体２の上面に下面の周辺部が取着される金属蓋体３とを具備し、この樹脂基板１の熱膨張係数が半導体素子４の熱膨張係数よりも大きくかつ半導体素子４の熱膨張係数と金属枠体２の熱膨張係数との間の値であるとともに金属枠体２の熱膨張係数が金属蓋体３の熱膨張係数より大きいことから、この半導体装置をプリント配線板に実装し、半導体素子４の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し印加された場合に、半導体素子４および半導体素子４と樹脂基板１間の素子接続用の導体バンプ８に発生する応力を小さく抑えることが可能となる。ここで、樹脂基板１の熱膨張係数が半導体素子４の熱膨張係数（２×１０−６〜４×１０−６／℃）以下である場合には、熱膨張係数の大きな金属蓋体３および金属枠体２が樹脂基板１の外辺側を金属蓋体３側に持ち上げようとする応力が大きくなり、樹脂基板１と金属枠体２とが剥がれる問題が発生する。また、樹脂基板１の熱膨張係数が金属枠体２の熱膨張係数（１６×１０−６〜２５×１０−６／℃）以上である場合には、半導体素子４との熱膨脹率の差が大きくなり、半導体素子４と樹脂基板１を接続する素子接続用の導体バンプ８にストレスが集中して、この導体バンプ８が破壊されることによって半導体装置が正常な機能を果たさなくなる問題が発生する。
【００３４】
さらに金属枠体２の熱膨張係数を金属蓋体３の熱膨張係数より大きなものとすると、樹脂基板１と金属枠体２との熱膨張係数とが両者の熱膨張係数の差に起因して反ろうとする力と、金属蓋体３と金属枠体２とが両者の熱膨張係数の差に起因して反ろうとする力とが互いに打ち消し合うように作用するため樹脂基板が大きく反るようなことがなく、半導体素子収納用パッケージの外辺の位置に配置された半田ボール５にストレスが集中してこの半田ボール５が破壊されたりして半導体装置が正常な機能を果たさなくなる問題を有効に防止することが可能となる。その結果として、半導体装置とプリント配線板との接合に関して好適な半導体素子収納用パッケージおよびこれ用いた半導体装置を提供することが可能となる。
【００３５】
なお、本発明の好適な例としては、金属蓋体が銅からなり、その大きさが２０×２０〜１００×１００ｍｍである場合であれば、金属枠体が熱膨張係数２４×１０−６／℃のアルミニウムや２３×１０−６／℃の錫から構成されておれば、樹脂基板１の外周部を持ち上げようとする応力が減少する。
【００３６】
ここで、外形寸法が４５×４５ｍｍ、厚みが０．６８ｍｍ、熱膨張係数が１５×１０−６／℃の樹脂基板１上に、外形寸法が樹脂基板１と同じで、開口部の大きさが３３ｍｍ、厚みが０．６６ｍｍの金属枠体２を接合させるとともに、その開口部内の樹脂基板上に外形サイズが１７×１７ｍｍ，厚みが０．７２５ｍｍ，熱膨張係数が３×１０−６／℃の半導体素子４を搭載し、さらに金属枠体２の上面に外形寸法が金属枠体２と同じで厚みが０．５ｍｍ、熱膨張係数が１６×１０−６／℃の金属蓋体３を接合させ、金属枠体２の熱膨張係数をそれぞれ１１×１０−６／℃、１６×１０−６／℃、２４×１０−６／℃として、た場合に、＋１５０℃から−５５℃まで冷却した際の樹脂基板１の反りを有限要素法を用いた熱応力解析によるシミュレーションにより比較した結果を図２に示す。なお、図２において、横軸は半導体素子４の中心から樹脂基板１の外辺までの距離を１として示してあり、縦軸は樹脂基板１の−５５℃での反り量をあらわしている。
【００３７】
図２に示す結果より、金属枠体２の熱膨張係数を金属蓋体３の熱膨張係数よりも大きくすることにより樹脂基板１の反りを低減することができることがわかる。
【００３８】
そして、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よれば、以上のように、樹脂基板１の熱膨張係数が半導体素子４の熱膨張係数と金属枠体２の熱膨張係数との間の値であるとともに、金属枠体２の熱膨張係数が金属蓋体３の熱膨張係数よりも大きなことから、半導体装置とプリント配線板との接合に関して高い信頼性を得ることが可能となる。
【００３９】
また、半導体素子４の上面と金属蓋体３の中央部の下面とが伝熱性部材１０で接合されているときには、半導体素子４からの熱を伝熱性部材１０を介して金属蓋体３に効率よく伝達させることができるので、金属蓋体３の外側に取着される高熱伝導材料から成る放熱器に効率よく熱を逃がすことが可能となり、長期的に安定した高放熱特性の半導体装置を提供することが可能となる。これに対し、半導体素子４の上面と金属蓋体３の中央部の下面とが断熱性部材で接続されている場合には、半導体素子４で発生した熱を金属蓋体３を介して有効に放熱できなくなり、半導体素子４が熱により破壊されるという問題が発生するおそれがある。
【００４０】
このような伝熱性部材１０に好適な材料としては、例えばアルミニウムや銅等の高熱伝導性の金属フィラーまたは窒化アルミニウムや窒化珪素等の高熱伝導性のセラミックフィラー等を含有したエポキシ系樹脂や、同様のフィラーを含有したシリコーン系樹脂等を用いればよい。また、半導体素子４の上面と金属蓋体３の下面とは、伝熱性部材１０で熱的に接続されていれば、必ずしも伝熱性部材１０により強固に接合されている必要はない。
【００４１】
なお、本発明は以上の実施の形態の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で種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例えば、以上の例では本発明の半導体素子収納用パッケージをＢＧＡ型の半導体素子収納用パッケージに適用した場合の例を示したが、ＬＧＡ型の半導体素子収納用パッケージ適用してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面の中央部に半導体素子の搭載部を有する樹脂基板と、該樹脂基板の上面に前記搭載部を取り囲んで取着された金属枠体と、前記搭載部を覆うようにして前記金属枠体の上面に下面の周辺部が取着される金属蓋体とを具備する半導体素子収納用パッケージであって、前記樹脂基板の熱膨張係数が前記半導体素子の熱膨張係数より大きくかつ前記半導体素子の熱膨張係数と前記金属枠体の熱膨張係数との間の値であるとともに、前記金属枠体の熱膨張係数が前記金属蓋体の熱膨張係数より大きいことを特徴とするものである
また、本発明の半導体装置は、上記半導体素子収納用パッケージの前記搭載部に半導体素子が搭載されるとともに、前記金属枠体の上面に前記金属蓋体の前記周辺部が取着されて成ることを特徴とするものである。
【００４３】
さらに、上記半導体素子収納用パッケージの前記搭載部に半導体素子が搭載されるとともに半導体素子の上面と前記金属蓋体の下面の中央部とが伝熱性部材を介して接合されていることを特徴とする半導体装置である。
【００４４】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、上面の中央部に半導体素子の搭載部を有する樹脂基板と、この樹脂基板の上面に搭載部を取り囲んで取着された金属枠体と、搭載部を覆うようにして金属枠体の上面に下面の周辺部が取着される金属蓋体とを具備し、この樹脂基板の熱膨張係数が半導体素子の熱膨張係数より大きくかつ半導体素子の熱膨張係数と金属枠体の熱膨張係数との間の値であることから、この半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置をプリント配線板に実装し、搭載した半導体素子の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し印加された場合に、半導体素子および樹脂基板間に発生する応力を小さく抑えることが可能となるとともに、金属枠体の熱膨張係数が金属蓋体の熱膨張係数より大きいことから、樹脂基板と金属枠体とが両者の熱膨張係数の差に起因して反ろうとする力と、金属蓋体と金属枠体とが両者の熱膨張係数の差に起因して反ろうとする力とがお互いに打ち消し合うように作用するため樹脂基板が大きく反るようなことはなく、したがって半導体素子収納用パッケージの外辺の位置に配置された半田ボールにストレスが集中してこの半田ボールが破壊されることによって半導体装置が正常な機能を果たさなくなったりする問題を有効に防止することが可能となる。その結果として、半導体装置とプリント配線板との接合に関して好適な半導体装置を提供することが可能となる。
【００４５】
また、本発明の半導体装置によれば、上記各構成の本発明の半導体素子収納用パッケージの搭載部に半導体素子が搭載されるとともに、金属枠体の上面に金属蓋体の下面の周辺部が取着されて成るため、以上のような本発明の半導体素子収納用パッケージによる作用効果によって、半導体装置とプリント配線板との接合に関して高い信頼性を得ることが可能となる。
【００４６】
また、本発明の半導体装置によれば、半導体素子の上面と金属蓋体の中央部の下面とが伝熱性部材を介して接合されているときには、半導体素子からの熱を金属蓋体に、あるいは金属蓋体の外側に取着される高熱伝導材料から成る放熱器に効率よく逃がすことが可能となり、長期的に安定した高放熱特性の半導体装置を提供することが可能となる。
【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およびこれを用いた本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の半導体装置の実施例および比較例について金属枠体の熱膨張係数と樹脂基板のそり量をシミュレーションにより比較した結果を示す線図である。
【符号の説明】
１：樹脂基板
２：金属枠体
３：金属蓋体
４：半導体素子
１０：伝熱性部材
【図１】
2004356218.tif 000003
【図２】
2004356218.tif 000004