JP2002231842A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネジ取付部の周辺部でロウ材溜まりの発生を
有効に防止し、半導体パッケージを外部電気回路基板に
強固にネジ止め可能とし、半導体素子の発する熱を効率
良く外部に伝え、半導体素子を長期にわたり正常かつ安
定に作動させる。 【解決手段】 略四角形の金属板から成り、対向する辺
部に貫通孔または上下面を貫通する切欠から成るネジ取
付部が設けられた基体と、その上面に半導体素子７の載
置部１ａを囲繞してロウ付けされた、対向する辺部側の
側壁の外面にメタライズ層３が形成され、他の側壁に内
外を導通する入出力部２が設けられた絶縁性の枠体４と
を具備し、ネジ取付部１ｂは側壁の外面よりも外側に突
出し、メタライズ層３のネジ取付部１ｂに最も近接した
部位にロウ材溜りの形成を防ぐ非形成部５が設けられて
いる。

Description

【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
し外部電気回路基板にネジ止め用の貫通孔や切欠を介し
てネジ止めされる半導体素子収納用パッケージに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の、外部電気回路基板（図示せず）
にネジ止め用の貫通孔や切欠を介してネジ止めされる半
導体素子収納用パッケージ（以下、半導体パッケージと
いう）の例を図３に示す。

【０００３】同図に示すように、半導体パッケージは一
般に、略四角形の金属板から成り、上面に半導体素子１
７が載置される載置部１１ａと、対向する辺部に形成さ
れたネジ取付部１１ｂとを有する、鉄（Ｆｅ）−ニッケ
ル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タン
グステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る基体１１を有
する。また、１対の対向する側壁の内外の一部を切り欠
いて形成された取付部１２ａ、およびこの内外を導出す
るように形成されたメタライズ層１２ｂから成り、内外
を電気的に導通する入出力部１２を有するとともに、他
の１対の対向する側壁の外面に形成されたメタライズ層
１３を有し、載置部１１ａを囲繞するようにして基体１
１の上面に銀ロウ等のロウ材を介して取着される、アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックスや窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）セラミックス等の絶縁体から成る枠体１４を具備
している。

【０００４】この枠体１４のメタライズ層１３は、基体
１１の上面に枠体１４を銀ロウ等のロウ材で接合した際
に、その接合部位にメニスカスを形成することにより接
合を強固なものとするため、及び外部からの電磁波をシ
ールドする所謂電磁シールド層として機能させるために
設けられている。

【０００５】また、メタライズ層１２ｂは、半導体パッ
ケージ内外を導出するように設けられており、この表層
に外部電気回路基板と電気的に接続される、Ｆｅ−Ｎｉ
−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成るリー
ド端子１６が銀ロウ等のロウ材で接合される。

【０００６】このような半導体パッケージに半導体素子
１７を樹脂接着剤，ロウ材等の接着剤を介して接着固定
するとともに、半導体素子１７の電極をボンディングワ
イヤ（図示せず）を介して、半導体パッケージ内部のメ
タライズ層１２ｂに接続し、しかる後、枠体１４上面に
蓋体（図示せず）を金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）等の低融点
ロウ材で接合することにより、製品としての半導体装置
となる。

【０００７】このような半導体装置は、外部電気回路基
板にネジ取付部１１ｂを介してネジ止め固定され、外部
電気回路基板から供給される駆動信号により半導体素子
１７を作動させ、大容量の情報を高速に伝送できる装置
として機能する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体パッケージにおいて、その小型化のために枠
体１４のメタライズ層１３とネジ取付部１１ｂとは数ｍ
ｍ以下と近接しており、基体１１とメタライズ層１３と
の間に形成されるフィレット（メニスカス）が非常に大
きくなる場合、即ちフィレットがネジ取付部１１ｂ周辺
部にまで形成された不要なロウ材溜まりと成る場合、ネ
ジがロウ材溜まりを介してネジ取付部１１ｂに挿通固定
されることと成る。その結果、基体１１上面のネジ取付
部１１ｂ周辺部をネジで強固に固定できない。従って、
半導体パッケージを外部電気回路基板にネジで強固に固
定できないため、基体１１下面が外部電気回路基板に完
全に密着せず、半導体素子１７の作動時に発する熱を効
率良く外部電気回路基板に伝えることができない。その
ため、半導体素子１７は作動性が損なわれたり、熱によ
り破損したりする等の問題点を有していた。

【０００９】上記問題点を解決する手段として、ネジ取
付部１１ｂと枠体１４との間隔を大きくすることも考え
られるが、この場合、半導体パッケージが大型化するこ
ととなり、近時の小型化，軽量化の動向から外れること
となる。

【００１０】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、ネジ取付部の周辺部にロ
ウ材溜まりの発生を有効に防止することにより、半導体
パッケージを外部電気回路基板に強固にネジで固定でき
るようにし、半導体素子の発する熱を効率良く外部電気
回路基板に伝え、半導体素子を長期にわたり正常かつ安
定に作動させることにある。

【００１１】

【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、略四角形の金属板から成り、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対向する
辺部に貫通孔または上下面を貫通する切欠から成るネジ
取付部が設けられた基体と、該基体の上面に前記載置部
を囲繞するようにロウ付けされた、前記対向する辺部側
に位置する側壁の外面にメタライズ層が形成されている
とともに他の側壁に内外を導通する入出力部が設けられ
ている絶縁体から成る枠体とを具備した半導体素子収納
用パッケージにおいて、前記ネジ取付部は前記側壁の外
面よりも外側に突出しており、前記メタライズ層の前記
ネジ取付部に最も近接した部位に、前記基体と前記枠体
との接合部から前記ネジ取付部に向かうロウ材の広がり
を防ぐための非形成部が設けられていることを特徴とす
る。

【００１２】本発明は、このような構成により、ネジ取
付部の周辺部にロウ材溜まりの発生を有効に防止でき、
半導体パッケージの下面を外部電気回路基板の上面に完
全に密着できる。そのため、半導体素子の発する熱を効
率良く外部電気回路基板に伝えることができ、半導体素
子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ得る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の半導体パッケージについ
て以下に詳細に説明する。図１は、本発明の半導体パッ
ケージについて実施の形態の一例を示す斜視図、図２は
枠体とネジ取付部の周辺部の拡大斜視図である。

【００１４】これらの図において、１は基体、４は枠
体、７は半導体素子である。これら基体１，枠体４とで
半導体素子７を収容するための容器が構成される。

【００１５】基体１は、略四角形の金属板から成り、Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属材料から成
る。また、その上面の略中央部に半導体素子７を載置固
定するための載置部１ａを有するとともに、対向する辺
部に外部電気回路基板にネジ止めされるネジ取付部１ｂ
を有する。ネジ取付部１ｂは、枠体４の側壁の外面より
も外側に突出している。

【００１６】この基体１は半導体素子７の作動時に発す
る熱を効率良く外部電気回路基板に伝熱する、所謂放熱
板として機能するとともに、半導体素子７を支持する支
持部材として、さらには外部電気回路基板に固定される
固定基板として機能する。

【００１７】この基体１は、その金属材料のインゴット
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
施すことによって所定の形状に製作される。また、基体
１の表面には、耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優
れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層と、
厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被
着させておくのがよい。その場合、基体１が酸化腐食す
るのを有効に防止できるとともに、基体１上面に半導体
素子７を強固に接着固定できる。

【００１８】また、基体１はその上面に半導体素子７が
載置される載置部１ａを囲繞するように、1対の対向す
る側壁の内外の一部を切り欠いて形成された取付部２ａ
に、この内外を導出するように形成されたメタライズ層
２ｂを有する。また、ネジ取付部１ｂが設けられた基体
１の対向する辺部側に位置する、一対の側壁の外面に、
メタライズ層３およびその非形成部５を有する枠体４
が、銀ロウ等のロウ材で接合されており、枠体４の内側
に半導体素子７を収容するための空所が形成される。

【００１９】枠体４は、Ａｌ₂Ｏ₃セラミックスやＡｌＮ
セラミックス等の絶縁材料から成り、その原料粉末に適
当な有機バインダや溶剤等を添加混合しスラリーと成す
とともに、このスラリーをドクターブレード法やカレン
ダーロール法によってセラミックグリーンシートと成
し、しかる後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、これを複数枚積層し約１６００℃の高温
で焼成することによって作製される。

【００２０】メタライズ層２ｂは、半導体素子７と外部
電気回路基板との電気的接続を行う手段として機能して
おり、その表面に、ボンディングワイヤやリード端子６
との接合を容易かつ強固なものとするための、厚さ０．
５〜９μｍのＮｉ層と厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層が順
次メッキ法により被着されている。そのため、半導体素
子７はボンディングワイヤを介して、さらに外部電気回
路基板はリード端子６を介して強固に接合され、駆動信
号の伝達が良好なものとなる。

【００２１】また、メタライズ層３は、基体１上面に枠
体４を銀ロウ等のロウ材で接合した際に、その接合部位
にメニスカスを形成することにより接合を強固なものと
するため、及び外部からの電磁波をシールドする所謂電
磁シールド層として機能させるために設けられている。

【００２２】これらメタライズ層２ｂ，３は、タングス
テン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等
で形成されており、例えば、Ｗ等の粉末に有機溶剤、溶
媒を添加混合して得た金属ペーストを、枠体４用のセラ
ミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印
刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによっ
て枠体４に形成される。

【００２３】また、本発明の非形成部５は、メタライズ
層３のネジ取付部１ｂに最も近接した部位に形成され、
基体１と枠体４との接合部からネジ取付部１ｂに向かっ
てロウ材が広がるのを防ぐ。即ち、メタライズ層３と基
体１上面により形成されるフィレットが、ロウ材過多等
により非常に大きくなり不要なロウ材溜まりと成るのを
有効に防止できる。その結果、半導体パッケージの下面
を外部電気回路基板の上面に完全に密着させ得る。従っ
て、半導体素子７の発する熱を効率良く外部電気回路基
板に伝えることができ、半導体素子７を長期にわたり正
常かつ安定に作動させ得る。

【００２４】この非形成部５は、枠体４の、ネジ取付部
１ｂを枠体４に向かって延長させた側壁外面の部位に形
成されている。また、非形成部５は、その中心部が、貫
通孔または基体１の上下面を貫通する切欠から成るネジ
取付部１ｂの先端（基体１の中心部側の端）の位置に対
向するように形成されているのが好ましい。また、その
１つの幅は、ネジ取付部１ｂの最大幅の１／５〜ネジ頭
（略円板状の膨大部）の直径の２．５倍であることが好
ましい。

【００２５】非形成部５の１つの幅が、ネジ取付部１ｂ
の最大幅の１／５未満の場合、ロウ材過多の際にネジ取
付部１ｂ周辺にロウ材溜まりが発生し易くなる。一方、
ネジ頭の直径の２．５倍を超える場合、基体１と枠体４
との接合を強固なものとするフィレットが少なくなり、
それらの接合が損なわれ易くなるとともに、電磁シール
ド性が大きく損なわれることとなる。

【００２６】また、非形成部５の基体１上面からの高さ
は、０．１５ｍｍ以上あることが好ましく、０．１５ｍ
ｍ未満の場合、非形成部５上面のメタライズ層３と基体
１上面とでロウ材によるブリッジが発生し易くなり、こ
のブリッジがロウ材溜まりとなり、ネジ止めした際の問
題点を誘発させることとなる。

【００２７】また、非形成部５の形状は、多角形，円
形，楕円形等、種々の形状とし得、多角形の場合は角部
にＲ（円弧状部）があっても良い。また、基体１と枠体
４との接合部にフィレットが形成されるのを防ぐために
は、少なくとも非形成部５の下部が上記の幅（ネジ取付
部１ｂの最大幅の１／５〜ネジ頭（略円板状の膨大部）
の直径の２．５倍）を有しており、非形成部５の上部は
下部よりも幅が小さくなっていてもよい。その場合、非
形成部５の下部は、基体１上面からの高さが０．１５ｍ
ｍ以上あればよい。例えば、非形成部５の形状は、下部
が一定の幅で上部が下部の幅よりもは狭い一定の幅を有
する段状のもの、下部が一定の幅で上部が上方に向かっ
て先細りとなったもの、下部から上部に向かって全体的
に先細りとなったもの等とし得る。

【００２８】このように、非形成部５を設けることによ
り、ロウ材溜まりの発生を防止し、半導体パッケージと
外部電気回路基板との密着を完全なものとしたり、半導
体パッケージが大型化するのを回避できる。

【００２９】また、枠体４の側壁外面のメタライズ層３
に非形成部５を設けることにより、従来の場合に比し、
メタライズ層３の厚さをほぼ均一にすることができ、基
体１と枠体４との接合を安定なものとできる。即ち、従
来のように枠体４の一つの側壁の外面の全域に金属ペー
ストを印刷した場合、枠体４の側壁の長さに起因して金
属ペーストの厚さにばらつきが生じる。具体的にはその
高低差は５〜２０μｍ程度もあるため、枠体４の側壁外
面に完全に金属ペーストを印刷できない場合もある。そ
のため、印刷されない部位があるまま焼結しメタライズ
層３と成し、基体１とロウ材で接合した場合、メタライ
ズ層３が形成されていない面積によっては、それらの接
合が不完全なものとなり、基体１と枠体４との接合を安
定なものとすることができない。

【００３０】一方、非形成部５を設けることにより、金
属ペーストを印刷する枠体４の側壁外面の長さが短くな
るため、金属ペーストの厚さのばらつき、即ちその高低
差を非常に小さくでき、ほぼ一定の厚さのメタライズ層
３を形成することができる。そのため、基体１と枠体４
との接合を常に安定なものとし得る。

【００３１】このような枠体４上面には、蓋体がＡｕ−
Ｓｎ等の低融点ロウ材で接合され、半導体素子７の酸化
等による作動性の劣化を有効に防止し、半導体素子７を
気密に封止する。

【００３２】本発明の半導体パッケージは、金属材料か
ら成りネジ取付部１ｂを有する基体１上面に、半導体素
子７の載置部１ａを囲繞するように、対向する側壁の外
面に形成されたメタライズ層３を有するとともにセラミ
ックス等から成り他の対向する側壁の内外を導出するよ
うに形成されたメタライズ層２ｂを有する枠体４をロウ
付けした半導体パッケージに関し、ネジ取付部１ｂは側
壁の外面よりも外側に突出しており、メタライズ層３の
ネジ取付部１ｂに最も近接した部位に、基体１と枠体４
の接合部からネジ取付部１ｂに向かうロウ材の広がりを
防ぐための非形成部５が設けられていることを特徴とし
ている。

【００３３】このような半導体パッケージに半導体素子
７を樹脂接着剤，ロウ材等の接着剤を介して接着固定す
るとともに、半導体素子７の電極をボンディングワイヤ
を介して、半導体パッケージ内部のメタライズ層２ｂに
接続し、しかる後、枠体４上面に蓋体をＡｕ−Ｓｎ等の
低融点ロウ材で接合することにより、製品としての半導
体装置となる。

【００３４】かくして、本発明は、ネジ取付部１ｂ周辺
部にロウ材溜まりの発生を有効に防止できるため、外部
電気回路基板と半導体パッケージとの密着固定を良好な
ものとし、半導体素子７を長期にわたり正常かつ安定に
作動させ得る。

【００３５】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の
変更を行うことは何等支障無い。例えば、半導体素子７
は、ＬＤ（半導体レーザ），ＰＤ（フォトダイオード）
等の光信号により作動する光半導体素子であっても良
く、この場合、光半導体素子を収納する容器は、光ファ
イバや光アイソレータ等の光学部品を実装するための光
半導体パッケージとなる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、略四角形の金属板から成り、
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
対向する辺部に貫通孔または上下面を貫通する切欠から
成るネジ取付部が設けられた基体と、基体の上面に載置
部を囲繞するようにロウ付けされた、対向する辺部側に
位置する側壁の外面にメタライズ層が形成されていると
ともに他の側壁に内外を導通する入出力部が設けられて
いる絶縁体から成る枠体とを具備し、ネジ取付部は側壁
の外面よりも外側に突出しており、メタライズ層のネジ
取付部に最も近接した部位に、基体と枠体との接合部か
らネジ取付部に向かうロウ材の広がりを防ぐための非形
成部が設けられていることにより、ロウ材溜まりの発生
を防止し、半導体パッケージと外部電気回路基板との密
着を完全なものとしたり、半導体パッケージが大型化す
るのを回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体パッケージについて実施の形態
の一例を示す斜視図である。

【図２】図１の枠体とネジ取付部の周辺部の拡大斜視図
である。

【図３】従来の半導体パッケージの斜視図である。

【符号の説明】

１：基体 １ａ：載置部 １ｂ：ネジ取付部 ２ｂ：メタライズ層 ３：メタライズ層 ４：枠体 ５：非形成部 ７：半導体素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略四角形の金属板から成り、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対向する辺
   部に貫通孔または上下面を貫通する切欠から成るネジ取
   付部が設けられた基体と、該基体の上面に前記載置部を
   囲繞するようにロウ付けされた、前記対向する辺部側に
   位置する側壁の外面にメタライズ層が形成されていると
   ともに他の側壁に内外を導通する入出力部が設けられて
   いる絶縁体から成る枠体とを具備した半導体素子収納用
   パッケージにおいて、前記ネジ取付部は前記側壁の外面
   よりも外側に突出しており、前記メタライズ層の前記ネ
   ジ取付部に最も近接した部位に、前記基体と前記枠体と
   の接合部から前記ネジ取付部に向かうロウ材の広がりを
   防ぐための非形成部が設けら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。