(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填材配合樹脂からなり、開口部を有する中空型の主筐体部と；前記主筐体部の中空部に実装される半導体と電気的な結線を目的とした金属端子と；前記主筐体部の開口部上に配置された金属封止リングと；前記主筐体部の底面に配置された放熱板と；主筐体部を貫通するファイバー挿入筒と、を有し、
前記主筐体部は、内層と外層とを含む多層構造であり、
前記内層は、前記金属封止リングの内側面を覆い、かつ前記外層は、放熱板の外側面を覆う、中空半導体パッケージ。
【請求項２】
前記主筐体部の内層は中空内部へ向かって段状に形成され、前記段状の平坦部位に半導体と電気的な結線を目的とした金属端子の一部が露出して配置されている、請求項１に記載の中空半導体パッケージ。
【請求項３】
放熱板およびファイバー挿入筒のいずれか一方または両方が金属である、請求項１に記載の中空半導体パッケージ。
【請求項４】
放熱板およびファイバー挿入筒のいずれか一方または両方がセラミックである、請求項１に記載の中空半導体パッケージ。
【請求項５】
ファイバー挿入筒が樹脂である、請求項１に記載の中空半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項１に記載の中空半導体パッケージの製造方法であって、
前記主筐体部の樹脂成形とともに、前記主筐体部への前記金属封止リングと、前記放熱板と、前記ファイバー挿入筒の接着を行う、中空半導体パッケージの製造方法。
【請求項７】
前記主筐体部と前記ファイバー挿入筒とを樹脂で一体成形する、請求項６に記載の中空半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中空形状のパッケージ内に半導体を実装した後、気密性を保つためにキャップにて封止することが必要な半導体用パッケージに関する。このようなパッケージを必要とする半導体としては、光通信用、撮像用、演算用、マイクロ波用がある。これらの半導体用パッケージには半導体との電気的な結線を目的とした金属端子以外に、放熱板、封止用リング、ファイバー挿入筒のいずれかが形成されている事が必要とされるものがある。放熱板は半導体からの発熱を外部に放熱することを目的とし、封止用リング板は封止用蓋を金属ロウ材にて接着もしくは溶接するためのものであり、ファイバー挿入筒は通信用ファイバーをパッケージ内部に誘導する部位として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来これらの半導体用パッケージは、予めセラミック及び金属を加工し筐体を形成したのちに、機能的に必要とされる半導体との結線用端子、放熱板、封止用リング板、ファイバー挿入筒の部品を金属ロウ材にて接着して製造されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の通り従来のセラミック及び金属製パッケージでは、機能的に必要な部品を個々に予め製作し、それらを金属ロウ材等の接着剤で組み立てる必要がある。この組み立て方法の問題として、第一に形状が複雑なため加工が困難であり、安価にパッケージ形状に一体成形出来ない点が挙げられる。
【０００４】
第二に個々の部品を金属ロウ材等の接着剤で組み立てるため接着剤を固化させる加熱工程が必要となり、加熱装置へパッケージをセッティングする手間や加熱時間も数十分必要とすることから固化工程の生産性が挙げられる。
第三にセラミックの場合は、主筐体部（セラミック）、結線用端子（金属）、封止用リング（金属）、放熱板（セラミック及び金属）、ファイバー挿入筒（セラミック及び金属）の最大５点の部品が必要であり、金属の場合は、主筐体部（金属）、結線用端子（金属）、結線用端子（金属）間の絶縁体（セラミック、樹脂）、放熱板（セラミック及び金属）、ファイバー挿入筒（セラミック及び金属）の最大５点の部品が必要である上に接着剤も必要となることからパッケージを構成する材料費が高くなる点が挙げられる。本願発明は前記問題を解決するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
半導体パッケージの主筐体部を樹脂にて形成し、この形成過程において機能的に必要な部品を樹脂と一体接着させることにより接着工程の簡素化、及び部品点数の少量化が図れることを特徴とするものである。即ち、本願発明は、
［１］  充填材配合樹脂からなり、開口部を有する中空型の主筐体部と；前記主筐体部の中空部に実装される半導体と電気的な結線を目的とした金属端子と；前記主筐体部の開口部上に配置された金属封止リングと；前記主筐体部の底面に配置された放熱板と；主筐体部を貫通するファイバー挿入筒と、を有し、
前記主筐体部は、内層と外層とを含む多層構造であり、
前記内層は、前記金属封止リングの内側面を覆い、かつ前記外層は、放熱板の外側面を覆う、中空半導体パッケージ。
［２］  前記主筐体部の内層は中空内部へ向かって段状に形成され、前記段状の平坦部位に半導体と電気的な結線を目的とした金属端子の一部が露出して配置されている、［１］に記載の中空半導体パッケージ。
［３］  放熱板およびファイバー挿入筒のいずれか一方または両方が金属である、［１］に記載の中空半導体パッケージ。
［４］  放熱板およびファイバー挿入筒のいずれか一方または両方がセラミックである、［１］に記載の中空半導体パッケージ。
［５］  ファイバー挿入筒が樹脂である、［１］に記載の中空半導体パッケージ。
［６］  前記［１］に記載の中空半導体パッケージの製造方法であって、
前記主筐体部の樹脂成形とともに、前記主筐体部への前記金属封止リングと、前記放熱板と、前記ファイバー挿入筒の接着を行う、中空半導体パッケージの製造方法。
［７］  前記主筐体部と前記ファイバー挿入筒とを樹脂で一体成形する、［６］に記載の中空半導体パッケージの製造方法。に関する。
このように主筐体部を樹脂にて形成する手法は一般的に樹脂成形と呼ばれ本願発明の方法により、半導体パッケージとして機能的に必要な部品を主筐体部樹脂成形過程で接着、形成することが可能となる。又、金型に主筐体部形状に加えファイバー挿入筒形状を設けておくことで、主筐体部とファイバー挿入筒部を同時に形成することも可能となり、結果半導体パッケージを構成する機能部位点数を削減することが可能となる。
【０００６】
【発明実施の態様】
以下に本発明の実施態様について説明する。
本願発明に用いられる樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂とこれらの無機物充填材配合樹脂のいずれでもかまわないが、好ましくはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリアミドとこれらの無機物充填材配合樹脂でより好ましくはエポキシ樹脂、フェノール樹脂とこれらの無機物充填材配合樹脂である。
無機充填材としては、溶融シリカ、結晶性シリカ、球状アルミナ、多孔質シリカ、ガラスファイバー、カーボンファイバー等が挙げられる。
【０００７】
封止用金属リング材として好ましくはコバール、４２アロイ、ステンレス、Ｃｕ、Ｃｕ合金で、より好ましくはコバール、４２アロイである。
放熱板材として好ましくは、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＡｌＮ、ＳｉＣ，Ａｌ2Ｏ3で、より好ましくはＣｕ、Ｃｕ合金，ＡｌＮである。なお、一般的なセラミックも材料として使用できる。
【０００８】
ファイバー挿入筒材として好ましくはコバール、４２アロイ、ステンレス、Ｃｕ、Ｃｕ合金で、より好ましくはコバール、４２アロイである。なお、一般的なセラミックも材料として使用できる。
本発明の半導体パッケージの基本構造を図１に示す。尚、図１では主筐体部１と半導体との電気的な結線用金属端子２を除いた他の機能部品３〜５は便宜的に全て形成されているが、実用時製造される形状としては前述したように半導体の使用目的に合わせ他の機能部品はいずれかが形成されていれば良い。
【０００９】
構造の詳細を図１，２で説明する、尚図２は図１のA−Bの断面を示したものである。主筐体部１は樹脂９，１０により２層構造となっており、金属端子２は主筐体部１をはさみ中空部側と外側に露出している。金属封止リング板３は中空部内に半導体が実装されたのち中空部内の気密性を保つため封止用蓋と融着させる封止用のリングである。放熱板４は半導体冷却のための放熱板、ファイバー挿入筒５はファイバーを中空部に導くための挿入筒である。尚、放熱板にはパッケージ実装時の位置決め用に７，８のような貫通穴や切り欠きが設けられる場合がある。
【００１０】
以下に製造法を述べる。樹脂主筐体を形成するにはまず放熱板４を除いた、筐体内壁を形成する樹脂９と金属端子２，封止リング３，ファイバー挿入筒５を、成形金型を用い図３の１１ように形成する。これは、金型を用いた成形法では金属端子と放熱板の間に中空部を形成するためには放熱板を形成する前に主筐体部と金属端子を形成しておく必要があるからである。次に１１と放熱板４を、筐体外壁を形成する樹脂１０にて異なる成形金型を用い図２の構造にする。
【００１１】
この過程において、封止リングの内壁及び放熱板外壁の側面に１３、１４のように樹脂が形成されている構造を取ることにより、樹脂と封止リング及び放熱板との接着強度が増すので好ましい。又、樹脂９，１０の組成は形状、樹脂流動性等を考慮して任意に選択でき同一組成物、異組成物のいずれでもかまわない。
【００１２】
以上の製造法では、形状１１を形成する過程と形状１１と放熱板４を形成する過程が必要となる。この工程をより簡略化するための構造を図４及び図５に示す、尚図５は図４のC−D断面構造を示したものである。図４及び図５では金属端子２の中空部側の下部に樹脂による段差１４を設けることで、内部金属端子と放熱板４の間に空間が存在しない。このため、主筐体１と金属端子２、封止リング３、ファイバー挿入筒５及び放熱板４を同時に形成可能な成形金型を用いることができ、パッケージ形成工程を簡略化できる。
金型を利用した成形時間は５秒ないしは１００秒で行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した中空半導体パッケージの代表的な例を示す斜視図
【図２】図１の金属端子方向の断面図
【図３】本発明を適用した中空半導体パッケージの製造過程を示した斜視図
【図４】図３の金属端子方向の断面図
【図５】本発明を適用し、中空内端子の下部に樹脂段差を設けた斜視図。
【図６】図５の金属端子方向の断面図
【符号の説明】
１  主筐体部（樹脂）、  ２  金属端子、  ３  封止用金属リング、  ４  放熱板、  ５  ファイバー挿入筒、  ６  中空部、  ７  パッケージ位置決め穴、  ８  パッケージ位置決め切り欠き、  ９  主筐体部内層（樹脂）、  １０  主筐体部外層（樹脂）、  １１  製造過程筐体部、  １２  中空部端子下部に形成された樹脂段差、  １３  封止リング内壁に形成した樹脂、  １４  放熱板外壁に形成した樹脂、  １５  中空内端子表面
【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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