(57)【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とともに前記半導体素子に電気的に接続される信号配線を有するセラミックスから成る基体と、略長方形の金属板から成り、前記信号配線の途中の上方を跨ぐように配置されるとともに下方に折れ曲がった両短辺部が前記基体の上面に接合され、前記半導体素子にボンディングワイヤを介して接続される接地用電極板とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記接地用電極板は、その両長辺の全長にわたって一定幅で延出した延出部が主面に対して上方に45〜90°傾斜して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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波やミリ波の電気信号を処理する半導体素子３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）を、図３，図４に示す。図３は半導体パッケージの平面図、図４は図３のＡ−Ａ’線における断面図である。同図に示すように、略四角形の基体２の上面の載置部２ａに、半導体素子３が周囲に信号配線４が配置されるようにして載置固定されており、信号配線４は外部電気回路に対してリード端子を用いて電気的に接続されている。
【０００３】
ところが、高密度化が進んで信号配線４の数が極めて多くなる場合、導通抵抗を小さくする為に極力大きな幅を必要とする接地用配線を基体２上面に形成することが困難となる。このような場合、半導体素子３を接地する為に、基体２の上面に信号配線４の途中の上方を跨ぐように設置された略長方形の接地用電極板５が用いられる場合がある。この接地用電極板５により、幅が大きな接地用配線を基体２上面に引き廻すスペースを不要とするとともに、信号配線４との間隔を大きくして間に誘電率が小さい空気等の気体を介在させることにより、接地用電極板５と信号配線４との間に発生する電気的な容量成分を極めて小さくすることができる。これにより、信号配線４が高密度に配線されるとともに、ノイズが少なく、高い共振周波数を有する半導体パッケージ１が得られる。
【０００４】
そして、接地用電極板５は、基体２の上面から0.40〜1.2ｍｍ程度の高さで設けられた上面５ａと、両短辺部に下方に折り曲げられるように形成されるとともに基体２の上面に接合された脚部５ｂとを有している。接地用電極板５は、その上面５ａが半導体素子３の接地用電極にボンディングワイヤ６を介して接続され、また、脚部５ｂが基体２の側面電極７ａを介して基体２の下面２ｂの接地用メタライズ層７に電気的に接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接地用電極板５は、基体２に近似した熱膨張係数を有する鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の比較的硬い金属から成るが、一般に厚さが0.1〜0.25ｍｍ程度と薄いため、接地用電極板５の上面５ａにボンディングワイヤ６をボンディングする際にボンディング用のキャピラリー（セラミックス等からなり中心軸にボンディングワイヤ６を通す細管を有するワイヤボンディング用治具）が上面５ａに押し付けられると、上面５ａが下方に曲がり、基体２上面の信号配線４に接触するといった不具合が発生していた。また、製造中に上面５ａに外力が作用した場合にも下方に曲がるように変形し、接地用電極板５が信号配線４に接触するという不具合が発生していた。
【０００６】
また、接地用電極板５の上面５ａが曲がるとボンディングワイヤ６を正常な状態で接続することが困難となり、接続不良を招来する場合があった。
【０００７】
さらに、接地用電極板５が変形して信号配線４に近づくと、信号配線４に不要な容量成分が発生し、信号配線４にノイズが発生したり、信号配線の共振点が低下して信号配線で伝送される高周波信号の周波数付近で共振が発生し伝送損失が大きくなる場合があるといった問題点があった。
【０００８】
上記のような接地用電極板５の変形を防止するために、その厚さを厚くすることも考えられるが、接地用電極板５を厚くすると、高周波信号成分が流れているボンディングワイヤ６が長くなり、そのためボンディングワイヤ６のインダクタンスが増加して高周波信号の損失が発生する。すると、半導体素子３の信号処理に悪影響を与えるという問題がある。
【０００９】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、接地用電極板の変形を解消して半導体素子の接地を確実に行なうことができ、また信号配線からの信号の漏洩や、共振点が低下するのを防ぐことができるものとすることにある。
【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、上面に半導体素子が載置される載置部を有するとともに前記半導体素子に電気的に接続される信号配線を有するセラミックスから成る基体と、略長方形の金属板から成り、前記信号配線の途中の上方を跨ぐように配置されるとともに下方に折れ曲がった両短辺部が前記基体の上面に接合され、前記半導体素子にボンディングワイヤを介して接続される接地用電極板とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記接地用電極板は、その両長辺の全長にわたって一定幅で延出した延出部が主面に対して上方に45〜90°傾斜して形成されていることを特徴とする。
【００１１】
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、接地用電極板はその両長辺の全長にわたって一定幅で延出した延出部が主面に対して上方に45〜90°傾斜して形成されていることから、接地用電極板の上方からの外力に対して接地用電極板の強度が大幅に増大し上面が変形しにくくなる。これにより、接地用電極板と信号配線との接触が解消され、その結果、半導体素子の接地を良好に行なうことができるとともに、接地用電極板と信号配線との距離を大きくすることができるので不要な容量成分を極めて小さくでき、信号配線にノイズが発生したり共振点が低下するのを防ぐことができる。
【００１２】
また、製造工程における製品のハンドリング中に製品同士が接触しても接地用電極板が変形することがなくなり、量産性に優れたものとなる。
【００１３】
【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を以下に詳細に説明する。図１は本発明の半導体パッケージについて実施の形態の一例を示し、（ａ）は半導体パッケージの平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。図２は図１（ｃ）における要部拡大断面図である。
【００１４】
これらの図において、１は半導体パッケージ、２は基体、２ａは半導体素子３の載置部、２ｂは基体２の下面、３は半導体素子、４は信号配線、５は略長方形の接地用電極板、５ａは接地用電極板５の上面、５ｂは接地用電極板５の両短辺部の脚部、５ｃは接地用電極板５の両長辺の延出部、６はボンディングワイヤ、７は接地用メタライズ層、７ａは接地用電極板５と接地用メタライズ層７とを電気的に接続する側面電極である。また、図１，図２において従来例を示す図３，図４と同じ部分には同じ符号を付した。
【００１５】
また、半導体パッケージ１は、基体２の載置部２ａに半導体素子３が載置固定され、基体２の上面の外周部にキャップ状の蓋体が接合されることによって、半導体装置となる。
【００１６】
本発明の半導体パッケージ１は、上面に半導体素子３が載置される載置部２ａを有するとともに半導体素子３に電気的に接続される信号配線４を有するセラミックスから成る基体２と、略長方形の金属板から成り、信号配線４の途中の上方を跨ぐように配置されるとともに下方に折れ曲がった両短辺部が基体２の上面に接合され、半導体素子３にボンディングワイヤを介して接続される接地用電極板５とを具備し、接地用電極板５は、その両長辺の全長にわたって一定幅で延出した延出部５ｃが主面に対して下方または上方に45〜90°傾斜しているとともに幅が接地用電極板５の厚さの1.5〜３倍で形成されている。
【００１７】
また、接地用電極板５の脚部５ｂは基体２の上面に形成された接合用メタライズ層にロウ付けされており、基体２の下面２ｂには接地用メタライズ層７が形成されている。また、基体２の側面には側面電極７ａが形成されており、側面電極７ａは接合用メタライズ層に延出されているとともに接地用メタライズ層７に接続されている。そして、信号配線４を跨ぐ接地用電極板５が基体２の上面に脚部５ｂを介して接合され、さらに側面電極７ａを介して接地用メタライズ層７に電気的に接続される。
【００１８】
本発明の基体２は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）質焼結体、炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体、ガラスセラミックス質焼結体等の絶縁材料からなり、その形状は例えば略四角形である。
【００１９】
基体２は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体からなる場合以下のようにして作製される。Ａｌ2Ｏ3，酸化珪素（ＳｉＯ2），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、有機溶剤、可塑剤、分散剤等を添加混合してスラリー状となし、これを従来周知のドクターブレード法によってシート状となすことにより、複数枚のセラミックグリーンシートを得る。
【００２０】
次に、このセラミックグリーンシートに適当な打抜き加工を施すとともに、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ），金（Ａｕ）等の金属粉末に適当なバインダー、溶剤を混合してなる導体ペーストを、セラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布することによって、信号配線４、接合用メタライズ層、接地用メタライズ層７となる印刷層をそれぞれ形成する。その後、セラミックグリーンシートを所定の順序で積層した後、所定の寸法に切断し、次に基体２の側面となる切断面に導体ペーストをスクリーン印刷法や転写印刷法等の印刷法により印刷して側面電極７ａとなる印刷層を形成し、最後に約1600℃の温度で焼成することによって、基体２が作製される。
【００２１】
また、信号配線４、接地用メタライズ層７、側面電極７ａ、接合用メタライズ層の表面に、良導電性で耐食性およびろう材との濡れ性が良好な金属、例えばＮｉメッキ層をメッキ法により０．５〜９μｍの厚さで被着させておくのがよく、信号配線４、接地用メタライズ層７、側面電極７ａ、接合用メタライズ層の酸化腐食を有効に防止するとともに、接地用電極板５の接合用メタライズ層へのロウ付け接合等を容易かつ強固とすることができる。
【００２２】
接地用電極板５はＣｕ，Ｃｕ−Ｚｎ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等から成り、金型により成型することにより、両長辺に延出部５ｃを例えば下方に折り曲げるように形成することができる。
【００２３】
接地用電極板５の延出部５ｃは主面に対して上方に45〜90°傾斜しているとともに幅が接地用電極板５の厚さの1.5〜３倍である。延出部５ｃの傾斜角度が45°未満の場合、接地用電極板５の耐曲げ強度が小さくなり、小さな外力で変形し易くなる。90°を超えると、延出部５ｃを設けることによる強度向上の効果が小さくなる。延出部５ｃの幅が接地用電極板５の厚さの1.5倍未満では、強度向上の効果が現われ難い。３倍を超えると、延出部５ｃを下方に傾斜させて設けた場合に信号配線４との間に大きな浮遊容量が発生する。
【００２４】
この接地用電極板５は、その上面５ａが半導体素子３の上面の接地用電極にボンディングワイヤ６を介して接続されることによって、半導体素子３の接地電極部として機能するとともに放熱部材としても機能する。
【００２５】
本発明の延出部５ｃを有する接地用電極板５は、その構造が強度および容量成分の減少という点で優れており、また延出部５ｃが上方に折り曲げられているので、容量成分の発生をより小さくできる。
【００２６】
そして、接地用電極板５の全体にＮｉメッキ層を0.5〜９μｍの厚さで被着させた後、接地用電極板５の脚部５ｂを接合用メタライズ層に銀ロウ等のロウ材で接合し、半導体素子３をＡｕ−Ｓｎ（錫）合金等の低融点ロウ材により載置部２ａに載置接合し、次に半導体素子３上の接地用電極をボンディングワイヤ６を介して接地用電極板５の上面５ａに接続することにより、半導体素子３が基体２の側面電極７ａを介して基体２の下面２ｂの接地用メタライズ層７に電気的に接続されることになる。
【００２７】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体パッケージ１と、載置部２ａに載置固定され信号配線４に電気的に接続された半導体素子３と、基体２の上面の外周部に接合されたキャップ状の蓋体とを具備する。この半導体装置は、具体的には、載置部２ａに半導体素子３をＡｕ−Ｓｎ合金，低融点ガラス、樹脂接着剤等の接着剤で載置固定し、半導体素子３の電極をボンディングワイヤ６を介して所定の信号配線４および接地用電極板５に電気的に接続し、しかる後、基体２の上面にキャップを低融点ガラス，樹脂接着剤，ロウ材，シーム溶接等により接合することで作製される。この半導体装置は外部電気回路から供給される電気信号により半導体素子３を作動させる。
【００２８】
【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。
[１]基体２は酸化アルミニウム焼結体から成り、その寸法は10×８ｍｍ角でありまた上面には３ｍｍ角程度の載置部２ａを形成した。また、載置部２ａの周囲には信号配線４を形成し、接地用電極板５を接合する為の接合用メタライズ層を信号配線４の形成領域を挟むようにして設けた。
[２]接地用電極板５を金型プレスにより、長辺の長さが６ｍｍ、短辺の長さが２ｍｍ、厚さが0.15ｍｍの長方形となるように作製し、全体にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層がそれぞれ２μｍ、１μｍの厚さで被着した。その接地用電極板５の脚部５ｂを接合用メタライズ層にＢＡｇ−８ロウ材（ＪＩＳ  Ｚ  3261）で接合し、基体２の上面との隙間を0.5ｍｍとした。
[３]また、基体２上面の信号配線４、接地用メタライズ層７および側面電極７ａの表面には厚さ３μｍのＮｉメッキ層を予め被着しておいた。さらに、基体２の載置部２ａにＬＳＩから成る半導体素子３をＡｕ−Ｓｎ合金から成る低融点ロウ材により載置接合した。
【００２９】
接地用電極板５は、その両長辺には下方に傾斜した延出部５ａを有するように、金型で成型して作製した。このとき、延出部５ａの傾斜角度を15°，30°，45°，60°，75°，90°，105°，120°として８種作製し、延出部５の幅を接地用電極板５の厚さの２倍の0.3ｍｍとして、各種につき10個ずつ計80個作製した。これらの接地用電極板５を用いて、半導体素子３の上面の接地用電極と接地用電極板５の上面５ａとを、Ａｕから成る0.2ｍｍ径の２本のボンディングワイヤ６を介して接続した。その際の接地用電極板５の下方への曲り具合を調べた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
0003840131.tif 000002
【００３１】
表１より、延出部５の傾斜角度が45〜90°である場合、ワイヤボンディング時に接地用電極板５と信号配線４との間隔は変化せず、本発明の有効性が確認できた。
【００３２】
次に、延出部５の傾斜角度を下方に60°として、幅を接地用電極板５の厚さの0.5倍，１倍，1.5倍，２倍，2.5倍，３倍、3.5倍、４倍の８種の各10個の計80個について、ワイヤボンディング時の接地用電極板５の下方への曲り具合を調べた結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
0003840131.tif 000003
【００３４】
表２より、延出部５の幅が1.5〜３倍である場合、接地用電極板５と信号配線４との間隔が変化せず、本発明の有効性が確認できた。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【００３６】
【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とともに半導体素子に電気的に接続される信号配線を有するセラミックスから成る基体と、略長方形の金属板から成り、信号配線の途中の上方を跨ぐように配置されるとともに下方に折れ曲がった両短辺部が基体の上面に接合され、半導体素子にボンディングワイヤを介して接続される接地用電極板とを具備し、接地用電極板は、その両長辺の全長にわたって一定幅で延出した延出部が主面に対して上方に45〜90°傾斜して形成されていることにより、接地用電極板の上方からの外力に対して接地用電極板の強度が大幅に増大し上面が変形しにくくなる。これにより、接地用電極板と信号配線との接触が解消され、その結果、半導体素子の接地を良好に行なうことができるとともに、接地用電極板と信号配線との距離を大きくすることができるので不要な容量成分を極めて小さくでき、信号配線にノイズが発生したり共振点が低下するのを防ぐことができる。また、製造工程における製品のハンドリング中に製品同士が接触しても接地用電極板が変形することがなくなり、量産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について実施の形態の一例を示し、（ａ）は半導体素子収納用パッケージの平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。
【図２】図１（ｃ）における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一例を示す平面図である。
【図４】図３の半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：半導体素子収納用パッケージ
２：基体
２ａ：載置部
３：半導体素子
４：信号配線
５：接地用電極板
５ａ：上面
５ｃ：延出部
６：ボンディングワイヤ
【図１】
0003840131.tif 000004
【図２】
0003840131.tif 000005
【図３】
0003840131.tif 000006
【図４】
0003840131.tif 000007