(57)【要約】【課題】外部接続の長期信頼性および半導体素子の気密封止の信頼性に優れた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こと。【解決手段】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５の載置部１ａを有する長方形状の絶縁基体１と、絶縁基体１の上面の外周部に載置部１ａを取り囲むように取着された枠体２と、絶縁基体１の両短辺側の外周部のそれぞれに一端部が繋がっているとともに絶縁基体１の下面側に他端部が折り込まれた絶縁シート３と、絶縁基体１の上面の載置部１ａから絶縁シート３の表面にかけて形成された配線導体４とを具備している。【選択図】  図１
2005050932.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載置部を有する長方形状の絶縁基体と、該絶縁基体の上面の外周部に前記載置部を取り囲むように取着された枠体と、前記絶縁基体の両短辺側の外周部のそれぞれに一端部が繋がっているとともに前記絶縁基体の下面側に他端部が折り込まれた絶縁シートと、前記絶縁基体の上面の前記載置部から前記絶縁シートの表面にかけて形成された配線導体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２】
前記絶縁基体および前記絶縁シートは一体成形されることによって繋がってい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】
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、前記載置部に載置されるとともに電極が前記配線導体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、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子や半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子等の半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージ、および半導体素子収納用パッケージに半導体素子を収容してなる半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子集積回路素子や光半導体素子等の半導体素子を収容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、セラミックス等によって構成されていたが、最近では、コスト、量産性の観点から樹脂から成る半導体パッケージが用いられてきている。樹脂から成る半導体パッケージは、エポキシ樹脂等の樹脂からなり、上面に半導体素子を載置するための載置部を有する絶縁基体と、載置部を取り囲むようにして絶縁基体の上面に取着された絶縁性の枠体と、載置部またはその周辺に一端部が露出するとともに、絶縁基体と枠体との間を通り、外側に他端部が露出するようにして取着された金属（鉄−ニッケル−コバルト合金等）製のリード端子とから構成されている。
【０００３】
そして、絶縁基体の載置部に半導体素子を載置するとともに樹脂接着剤等を介して接着固定し、半導体素子の電極をボンディングワイヤ等を介してリード端子の一端部に電気的に接続し、その後、枠体の上面に蓋体を樹脂封止剤を介して接合させ、半導体素子を、絶縁基体と枠体と蓋体とから成る容器内部に気密に封止することにより半導体装置となる。
【０００４】
この半導体装置について、リード端子の他端部を外部電気回路基板の配線導体等の所定位置に半田等を介して電気的，機械的に接続することにより、半導体装置の外部電気回路基板への実装が行われる。なお、リード端子は、通常、絶縁基体と枠体との間から外側に出たところで下方に向けて折り曲げられている。これは、外部電気回路基板における半導体装置の平面的な占有面積を極力小さくするためである。また、リード端子の他端部を外部電気回路基板の配線導体等に接続することを容易とするためである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２２１２２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の半導体パッケージおよび半導体装置においては、リード端子は、鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属からなるため、硬くて応力を吸収し緩和しにくいことから、半導体装置を外部電気回路基板に実装した後、半導体素子の発熱等にともなう熱応力が、半導体装置と外部電気回路基板とを接続しているリード端子に繰り返し作用したときに、特に下方に折り曲げられ応力が集中しやすい部位において、金属疲労にともなう破断が生じやすいという問題があった。リード端子が短期間で破断すると、半導体装置の外部接続の長期信頼性が低いものとなってしまう。
【０００７】
また、金属製のリード端子が樹脂からなる絶縁基体や枠体に比べて硬いため、リード端子に熱応力等の応力が作用したときに絶縁基体や枠体とリード端子との界面に隙間が生じ、半導体素子を封止している容器内部の気密性が劣化してしまうという問題もあった。
【０００８】
特に、半導体素子が、近時多用されるようになってきているラインセンサー（光半導体素子）等の細長い長方形状のものである場合、半導体素子の電極がその両短辺側に形成されているため、この電極を接続するリード端子が細長い長方形状の半導体パッケージの両短辺側に取着されることになる。このような両短辺側では上記熱応力等の応力が非常に大きく作用するため、リード端子の破断や気密性の劣化等の問題の発生が顕著なものとなる。
【０００９】
本発明は上記従来の問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、特にラインセンサー等の長方形状の半導体素子に対応して絶縁基体が長方形状であったとしても、外部接続の長期信頼性および半導体素子の気密封止の信頼性に優れた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ことである。
【００１０】
【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載置部を有する長方形状の絶縁基体と、該絶縁基体の上面の外周部に前記載置部を取り囲むように取着された枠体と、前記絶縁基体の両短辺側の外周部のそれぞれに一端部が繋がっているとともに前記絶縁基体の下面側に他端部が折り込まれた絶縁シートと、前記絶縁基体の上面の前記載置部から前記絶縁シートの表面にかけて形成された配線導体とを具備していることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の両短辺側の外周部のそれぞれに一端部が繋がっているとともに絶縁基体の下面側に他端部が折り込まれた絶縁シートと、絶縁基体の上面の載置部から絶縁シートの表面にかけて形成された配線導体とが、外部接続用の端子として機能することから、この半導体素子収納用パッケージにラインセンサー等の半導体素子を収容して半導体装置となし、これを外部電気回路基板に実装した後、この外部接続用端子に熱応力等の応力が作用したとしても、折り込まれた絶縁シートが弾性変形することによりきわめて効果的にこの応力を吸収し緩和することができるため、長期にわたって外部電気回路との接続を良好に確保することができる。
【００１２】
また、絶縁シートは、絶縁基体の一端部に繋がっており、絶縁基体と枠体との間を通るのがほとんど変形しない配線導体のみであるため、外部接続用端子として機能している絶縁シートに応力が作用して変形したとしても、絶縁基体と枠体との間に隙間が生じるようなことはなく、半導体素子を収容する容器の気密封止の信頼性を良好に確保することができる。
【００１３】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは前記絶縁基体および前記絶縁シートは一体成形されることによって繋がっていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは絶縁基体および絶縁シートは一体成形されることによって繋がっていることから、絶縁基体と絶縁シートとの間で破断が生じることをより効果的に防止することができ、半導体装置としたときの外部接続の信頼性を、より一層優れたものとすることができる。
【００１５】
また本発明の半導体装置は、上記本発明の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電極が前記配線導体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ものである。
【００１６】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、外部接続の長期信頼性および半導体素子の気密封止の信頼性に優れた半導体装置となる。
【００１７】
【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添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の半導体パッケージおよび半導体装置の実施の形態の１例を示し、１は絶縁基体、２は枠体、３は絶縁シート、４は配線導体である。これらの、絶縁基体１、枠体２、絶縁シート３および配線導体４により主に半導体パッケージが構成される。また、この半導体パッケージに半導体素子５を収容することにより半導体装置が構成される。
【００１９】
絶縁基体１は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂等の絶縁材料を板状に成形することにより形成されており、上面の中央部に半導体素子の載置部１ａを有している。絶縁基体１は、例えば、ポリイミドから成る場合であれば、圧延法等の成形法により未硬化の熱硬化性樹脂を板状に成形するとともに硬化させることにより形成される。
【００２０】
この絶縁基体１の上面の外周部に、載置部１ａを取り囲むようにして枠体２が取着されている。この枠体２は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂等の絶縁材料を枠状に成形することにより形成されており、通常は、絶縁基体１と同様の材料により形成される。枠体２は、例えば、エポキシ樹脂から成る場合であれば、インジェクション成型やトランスファ成型等の成形法により未硬化のエポキシ樹脂を成形金型内で枠状に成形するとともに熱硬化させることにより、形成される。
【００２１】
この絶縁基体１と枠体２とからなる凹状の部分の内側に半導体素子５が収容される。このため、絶縁基体１および枠体２は、載置し収容しようとする半導体素子５の形状に対応した形状に成形され、長方形等の四角形状である。そして、例えば、半導体素子５がラインセンサーである場合には、細長い長方形状のラインセンサーに対応した細長い長方形の板状の絶縁基体１の上面の外周部に、細長い長方形の枠状の枠体２が取着された構造になる。
【００２２】
絶縁基体１の両短辺側の外周部には絶縁シート３の一端部が繋がっている。この絶縁シート３は、他端部が絶縁基体１の下面側に折り込まれている。また、絶縁基体１の上面の載置部１ａから絶縁シート３の表面にかけて配線導体４が形成されている。
【００２３】
なお、図１において、配線導体４は、絶縁シート３の表面のうち下側に面した側と、絶縁基体１の載置部１ａの周囲とにおいてのみ厚く露出するような形態で示しているが、載置部１ａから絶縁シート４の表面にかけての全長にわたって同じ厚さで露出するようにして形成してもよい。
【００２４】
配線導体４は、銅，銀等の金属材料から成り、例えば、銅から成る場合であれば、銅箔を、絶縁基体１の上面の載置部１ａから絶縁シート３の表面にかけて貼り付けておき、エッチング法等により所定の配線パターンに加工することにより形成される。
【００２５】
そして、絶縁基体１の載置部１ａに半導体素子５を載置するとともに樹脂接着剤等を介して接着固定し、半導体素子５の電極（図示せず）をボンディングワイヤ６等を介して配線導体４のうち載置部１ａ周辺に露出した部位に電気的に接続し、その後、枠体２の上面に蓋体７を樹脂封止剤を介して接合させること等により、半導体素子５を、絶縁基体１と枠体２と蓋体７とから成る容器内部に気密に封止することにより半導体装置が形成される。
【００２６】
蓋体７は、ガラス，樹脂，金属，セラミックス等の材料により形成され、四角形状等の板状である。この蓋体７は、半導体素子５がラインセンサー等の光半導体素子である場合、ガラス，サファイア，ポリマ系樹脂等の透光性の材料により形成される。またこの場合、蓋体７は、ガラスの一部に反射防止膜をコーティングしたものでもよい。
【００２７】
この半導体装置について、配線導体４のうち絶縁シート３の他端部側に露出した部位の一部を外部電気回路基板の配線導体等の所定位置に半田等を介して電気的，機械的に接続することにより、半導体装置の外部電気回路基板への実装が行われる。
【００２８】
本発明の半導体パッケージおよび半導体装置は、上記のように、絶縁基体１の両短辺側の外周部のそれぞれに一端部が繋がっているとともに絶縁基体１の下面側に他端部が折り込まれた絶縁シート３と、絶縁基体１の上面の載置部１ａから絶縁シート３の表面にかけて形成された配線導体４とを具備するものである。
【００２９】
このような構成とすることにより、絶縁基体１の両短辺側の外周部のそれぞれに一端部が繋がっているとともに絶縁基体１の下面側に他端部が折り込まれた絶縁シート３と、絶縁基体１の上面の載置部１ａから絶縁シート３の表面にかけて形成された配線導体４とを、外部接続用端子として機能させることができる。その結果、この半導体パッケージにラインセンサー等の半導体素子５を収容して半導体装置となし、これを外部電気回路基板に実装した後、外部接続用端子に熱応力等の応力が作用したとしても、折り込まれた絶縁シート３が弾性変形することによりきわめて効果的にこの応力を吸収し緩和することができるため、長期にわたって外部電気回路との接続を良好に確保することができる。
【００３０】
また、絶縁シート３は、絶縁基体１の一端部に繋がっており、絶縁基体１と枠体２との間を通るのがほとんど変形しない配線導体４のみであるため、外部接続用端子として機能している絶縁シート３に応力が作用して変形したとしても、絶縁基体１と枠体２との間に隙間が生じるようなことはなく、半導体素子５を収容する容器の気密封止の信頼性を良好に確保することができる。
【００３１】
また、本発明の半導体パッケージおよび半導体装置は、絶縁基体１および絶縁シート３は一体成形されることによって繋がっていることが好ましい。これにより、絶縁基体１と絶縁シート３との繋がりを強固で靭性に優れたものとすることができるため、絶縁基体１と絶縁シート３との間で破断が生じることを効果的に防止することができ、半導体装置と成したときの外部接続の信頼性をより一層優れたものとすることができる。
【００３２】
絶縁基体１および絶縁シート３を一体成形することにより形成する場合、絶縁基体１および絶縁シート３はポリイミド樹脂から成るものが好ましい。この場合、成形が容易で絶縁基体１と絶縁シート３との繋がりが極めて強固で靭性に富むものとなるため、外部接続の信頼性に極めて優れた半導体パッケージおよび半導体装置を得ることができる。
【００３３】
また、絶縁シート３は厚みが７０〜３００μｍであることが好ましい。厚みが７０μｍ未満では、絶縁シート３が変形しやすくなりすぎるため、半導体装置の自重により折り込んだ部分がつぶれてしまい、半導体装置を正常に外部電気回路基板の配線導体等に接続することが難しくなるおそれがある。３００μｍを超えると、変形しにくくなるため、応力を効果的に吸収することができるような弾性を得ることが難しくなる傾向がある。
【００３４】
また、絶縁シート３の幅は、載置し収容される半導体素子５の電極を外部接続するための配線導体４を形成することができるような幅とする必要がある。半導体装置の小型化のためには、配線導体４の幅および隣接間隔は小さければ小さいほどよいが、隣接する配線導体４間での電気的短絡の危険性を回避したり、製造を容易とする上では、配線導体４はその幅および隣接間隔を３０〜７００μｍとすることが好ましい。したがって、絶縁シート３の幅は、配線導体４の幅および隣接間隔を配線導体４の数に対応して積算した幅にすることが好ましい。
【００３５】
なお、本発明は上述の発明の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あれば種々の変更は可能である。例えば、上記の実施の形態では、絶縁基体１および枠体２を樹脂で形成した場合について説明したが、酸化アルミニウムや酸化ケイ素等の無機物粉末をエポキシ樹脂等の樹脂で結合してなる複合材料等により形成してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の両短辺側の外周部のそれぞれに一端部が繋がっているとともに絶縁基体の下面側に他端部が折り込まれた絶縁シートと、絶縁基体の上面の載置部から絶縁シートの表面にかけて形成された配線導体とが、外部接続用端子として機能することから、この半導体素子収納用パッケージにラインセンサー等の半導体素子を収容して半導体装置となし、これを外部電気回路基板に実装した後、外部接続用端子に熱応力等の応力が作用したとしても、折り込まれた絶縁シートが弾性変形することによりきわめて効果的に応力を吸収し緩和することができるため、長期にわたって外部電気回路との接続を良好に確保することができる。
【００３７】
また、絶縁シートは絶縁基体の一端部に繋がっており、絶縁基体と枠体との間を通るのがほとんど変形しない配線導体のみであるため、外部接続用端子として機能している絶縁シートに応力が作用して変形したとしても、絶縁基体と枠体との間に隙間が生じるようなことはなく、半導体素子を収容する容器の気密封止の信頼性を良好に確保することができる。
【００３８】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは絶縁基体および絶縁シートは一体成形されることによって繋がっていることから、絶縁基体と絶縁シートとの間で破断が生じることを効果的に防止することができ、半導体装置としたときの外部接続の信頼性をより一層優れたものとすることができる。
【００３９】
本発明の半導体装置は、上記本発明の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電極が配線導体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から、外部接続の長期信頼性および半導体素子の気密封止の信頼性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置の実施の形態の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁基体
１ａ・・搭載部
２・・・枠体
３・・・絶縁シート
４・・・配線導体
５・・・半導体素子
７・・・蓋体
【図１】
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