(57)【要約】【課題】  半導体素子収納用パッケージの気密信頼性を向上させ、内部に収容する半導体素子を長期にわたって正常かつ安定に作動させること。【解決手段】  上面に形成された凹部の底面に半導体素子６を載置するための載置部１ａおよび配線導体２が形成された絶縁体から成る直方体状の基体１と、基体１の上面の凹部の周囲にロウ付けされた金属製のシールリング３とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、シールリング３は、下面と外周面との間に全周にわたって第一の切欠き３ａが形成されているとともに、下面と内周面との間に全周にわたって第二の切欠き３ｂが形成されている。【選択図】  図１
2005101374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置するための載置部および配線導体が形成された絶縁体から成る直方体状の基体と、該基体の上面の前記凹部の周囲にロウ付けされた金属製のシールリングとを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記シールリングは、下面と外周面との間に全周にわたって第一の切欠きが形成されているとともに、下面と内周面との間に全周にわたって第二の切欠きが形成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】
前記第一の切欠きは、その幅が前記第二の切欠きの幅よりも大きい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前記配線導体に電気的に接続された半導体素子と、前記凹部を塞ぐように前記シールリングの上面に取着された金属製の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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信分野等で使用されるマイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を用いる各種半導体素子を収納する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）としては、例えば、図３に断面図で示すようなものが用いられている。同図において、11は基体、12は配線導体、13はシールリング、14は蓋体である。
【０００３】
このパッケージは、上面に形成された凹部の底面に、半導体素子16を載置するための載置部11ａ、凹部内外を導通する配線導体12が形成された棚部11ｂおよび棚部11ｂの上側に形成された段差11ｃが設けられたアルミナ質焼結体（Ａｌ２Ｏ３セラミックス）等の絶縁体から成る直方体状の基体11と、基体11の上面に銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材15によりロウ付けされた鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属から成る四角枠状のシールリング13とを具備している。
【０００４】
シールリング13は、蓋体14を強固に接合するための部材であり、載置部11ａに半導体素子16を載置固定するとともに、半導体素子16の各電極と配線導体12とをボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、シールリング13の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体14をシームウェルド法等の溶接法により接合することにより、半導体素子16を気密に封止する。そして、基体11の外側の配線導体12を外部電気回路基板の外部電気回路に電気的に接続することによって、製品としての半導体装置となる。（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００５】
このようなパッケージを用いることによって、蓋体14をシールリング13に溶接接合する際に、基体11に加わる蓋体14との熱膨張差による応力を段差11ｃで分散させ、特にクラックの発生し易い棚部11ｂの角部に大きな応力が作用するのを防止できる。その結果、蓋体14を溶接接合しても、棚部11ｂの角部にクラックが発生するのを防止でき、半導体素子16を基体11内部に気密に収納して、長期にわたって正常かつ安定に作動する半導体装置とすることができる。
【特許文献１】特開平９−293799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近時、パッケージのさらなる小型化が要求されており、基体11の厚みも薄くなってきている。よって従来のパッケージでは、シールリング13が接合される基体11の側壁部の厚みが薄くなるため強度が弱くなり、蓋体14をシールリング13に溶接接合する際に、基体11の上部にクラックが発生し易くなるという問題点があった。即ち、パッケージの小型化に伴って、基体11へのクラック発生を完全に防止することができず、パッケージの気密信頼性を低下させ易いという問題点を有していた。
【０００７】
また、シールリング13を基体11にロウ付けするためロウ材15が、シールリング13の内周面または外周面を這い上がって、シールリング13の上面に達し易く、その場合、シールリング13上面の溶接性が低下し、蓋体14をシールリング13に気密に溶接接合するのが困難になるという問題点も有していた。
【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、半導体素子収納用パッケージの気密信頼性を向上させ、内部に収容する半導体素子を長期にわたって正常かつ安定に作動させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置するための載置部および配線導体が形成された絶縁体から成る直方体状の基体と、該基体の上面の前記凹部の周囲にロウ付けされた金属製のシールリングとを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記シールリングは、下面と外周面との間に全周にわたって第一の切欠きが形成されているとともに、下面と内周面との間に全周にわたって第二の切欠きが形成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において、好ましくは、前記第一の切欠きは、その幅が前記第二の切欠きの幅よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
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と、前記載置部に載置されるとともに前記配線導体に電気的に接続された半導体素子と、前記凹部を塞ぐように前記シールリングの上面に取着された金属製の蓋体とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、シールリングが、下面と外周面との間に全周にわたって第一の切欠きが形成されているとともに、下面と内周面との間に全周にわたって第二の切欠きが形成されていることから、蓋体をシールリングに溶接接合する際に、基体と蓋体との熱膨張差が発生しても、シールリングの第一の切欠きおよび第二の切欠きによって幅狭になっている箇所を優先的に変形させることができ、基体と蓋体との熱膨張差によって生ずる歪みを吸収させることができる。その結果、基体に蓋体との熱膨張差による応力を加わり難くし、基体にクラックが発生するのを有効に防止することができる。
【００１３】
また、第一の切欠きおよび第二の切欠きの内面には、良好なロウ材のメニスカスを形成させることができるので、パッケージの小型化にともなってき基体とシールリングとの接合面積が小さくなっても、基体とシールリングとの接合強度を大きく維持することができ、接合信頼性の高いものとすることができる。
【００１４】
さらに、従来のように基体の上面の凹部の周囲に段差を設けることなく基体と蓋体との熱膨張差によって生ずる歪みを吸収させることができるので、パッケージの小型化にともなって基体の凹部の周囲の機械的強度が極度に低下することはなく、基体をより小型化できるようになる。
【００１５】
また、シールリングを基体にロウ付けするためロウ材が、シールリングの内周面または外周面を這い上がろうとしても、第一の切欠きおよび第二の切欠きによって阻止され、シールリングの上面に達するのを有効に防止できる。その結果、蓋体をシールリングに確実に気密に溶接接合できるようになる。
【００１６】
以上の結果、半導体素子収納用パッケージの気密信頼性を向上させ、内部に収容する半導体素子を常に正常かつ安定に作動させることができる。
【００１７】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、第一の切欠きの幅が第二の切欠きの幅よりも大きいことから、基体と蓋体との熱膨張差によって、蓋体は下に凸の反り変形をするが、この構成によって、シールリングを蓋体の反り変形に追従して変形させ易くすることができ、基体にクラックが発生するのをより確実に防止することができる。その結果、半導体素子収納用パッケージの気密信頼性を大幅に向上させ、内部に収容する半導体素子を常に正常かつ安定に作動させることができる。
【００１８】
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配線導体に電気的に接続された半導体素子と、凹部を塞ぐようにシールリングの上面に取着された金属製の蓋体とを具備していることにより、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた半導体素子収納用パッケージの気密信頼性の高いものとなり、内部に収容する半導体素子を長期にわたって正常かつ安定に作動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の半導体素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図１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断面図、図２は本発明のパッケージの実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。これらの図において、１は基体、２は配線導体、３はシールリング、４は蓋体である。
【００２０】
本発明のパッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子６を載置するための載置部１ａおよび凹部内外を導通する配線導体２が上面に形成された棚部１ｂが設けられた絶縁体から成る直方体状の基体１と、基体１の上面にロウ付けされた金属製のシールリング３とを具備し、シールリング３は下面と外周面との間に全周にわたって第一の切欠き３ａが形成されているとともに、下面と内周面との間に全周にわたって第二の切欠き３ｂが形成されている。
【００２１】
本発明の基体１は、Ａｌ２Ｏ３セラミックス，窒化アルミニウム質焼結体（ＡｌＮセラミックス）等のセラミックス等から成る絶縁体を具備しており、その誘電率や熱膨張係数等の特性に応じて適宜材料が選定される。基体１の上側主面には、凹部が形成され、凹部の底面には、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６を載置するための載置部１ａが設けられており、載置部１ａには半導体素子６が載置固定される。半導体素子６は、その電極が、棚部１ｂの上面に被着形成されている配線導体２にボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続されている。
【００２２】
このような基体１は、例えばＡｌ２Ｏ３セラミックスから成る場合、以下のようにして作製される。まず、Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状となす。これを従来周知のドクターブレード法でシート状に成形することによって複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、これらの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凹部１ａや棚部１ｂとなる貫通孔や切欠きを形成するとともに、配線導体２となる金属ペーストを印刷塗布して積層する。最後に、この積層体の側壁部の上面に必要に応じてシールリング３を接合させるためのメタライズ金属層となる金属ペーストを印刷塗布し、還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２３】
シールリング３はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、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、下面と外周面との間に全周にわたって第一の切欠き３ａを形成するとともに、下面と内周面との間に全周にわたって第二の切欠き３ｂを形成して所定の形状に製作される。
【００２４】
このように製作されたシールリング３は、基体１の上面にＡｇロウ，Ａｇ−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材５によってロウ付けされる。
【００２５】
シールリング３は、下面と外周面との間に全周にわたって第一の切欠き３ａが形成されているとともに、下面と内周面との間に全周にわたって第二の切欠き３ｂが形成されていることから、シールリング３上面に蓋体４を溶接接合する際に、基体１と蓋体４との熱膨張差が発生しても、シールリング３の第一の切欠き３ａおよび第二の切欠き３ｂによって幅狭になっている箇所を優先的に変形させることができ、基体１と蓋体４との熱膨張差によって生ずる歪みを吸収させることができる。その結果、基体１に蓋体４との熱膨張差による応力を加わり難くさせ、基体１にクラックが発生するのを有効に防止することができる。
【００２６】
また、第一の切欠き３ａおよび第二の切欠き３ｂの内面には、良好なロウ材５のメニスカスを形成させることができるので、パッケージの小型化にともなって基体１とシールリング３との接合面積が小さくなっても、基体１とシールリング３との接合強度を大きく維持することができ、接合信頼性の高いものとすることができる。
【００２７】
さらに、従来のように基体１の上面の凹部の周囲に段差を設けることなく基体１と蓋体４との熱膨張差によって生ずる歪みを吸収させることができるので、パッケージの小型化にともなって基体１の凹部の周囲の機械的強度が極度に低下することはなく、基体１をより小型化できるようになる。
【００２８】
また、シールリング３を基体１にロウ付けするためロウ材５が、シールリング３の内周面または外周面を這い上がろうとしても、第一の切欠き３ａおよび第二の切欠き３ｂによって阻止され、シールリング３の上面に達するのを有効に防止できる。その結果、蓋体４をシールリング３に確実に気密に溶接接合できるようになる。
【００２９】
なお、第一の切欠き３ａおよび第二の切欠き３ｂの断面形状は、図１に示すような四角形状である他、三角形状であったり円弧状等の曲線状であってもよい。好ましくは、応力をより良好に緩和する目的でシールリング３の下部が適度に変形し易くするという観点から、四角形状や内部に凹んだ曲線状であるのがよい。
【００３０】
以上の結果、パッケージの気密信頼性を向上させ、内部に収容する半導体素子６を常に正常かつ安定に作動させることができる。
【００３１】
好ましくは、図２（ａ）に示すように、第一の切欠き３ａの幅が第二の切欠き３ｂの幅よりも大きいのがよい。即ち、シールリング３の下端部の第一の切欠き３ａと第二の切欠き３ｂとで形成される凸部が全周にわたってシールリング３の下面の中央部より内側に位置しているのがよい。この構成により、蓋体４をシールリング３に溶接接合した際に基体１と蓋体４との熱膨張差によって、蓋体４が下に凸の反り変形をしても、図２（ｂ）に示すように、シールリング３が蓋体４の反り変形に追従して変形し易くなる。そして、基体１にクラックが発生するのをより確実に防止することができる。その結果、パッケージの気密信頼性を大幅に向上させ、内部に収容する半導体素子６を常に正常かつ安定に作動させることができる。
【００３２】
このような本発明のパッケージの載置部１ａに、半導体素子６を載置固定し、その電極を配線導体２にボンディングワイヤ等の電気的手段（図示せず）を介して電気的に接続し、しかる後、基体１の凹部を塞ぐようにシールリング３の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属からなる蓋体４をシームウェルド法等の溶接法により溶接接合することにより、半導体素子６を気密に封止する。そして、基体１の外側の配線導体２を外部電気回路基板の外部電気回路に電気的に接続することによって、製品としての半導体装置となる。
【００３３】
尚、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あれば種々の変更は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、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装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】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一例を示す断面図である。
【図２】（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要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の半導体素子収納用パッケージに蓋体を接合した状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】従来の半導体素子収納用パッケージを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：棚部
２：配線導体
３：シールリング
３ａ：第一の切欠き
３ｂ：第二の切欠き
４：蓋体
５：ロウ材
６：半導体素子
【図１】
2005101374.tif 000003
【図２】
2005101374.tif 000004
【図３】
2005101374.tif 000005