JP2002246497A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の炭素繊維から成る基体では、半導体素
子が発する輻射熱を外部に放散しきれず半導体素子が誤
作動や熱破壊を起こしたり、また基体を外部電気回路装
置にネジ止めする際にネジ止め部の周囲が押圧力や圧縮
応力で潰れ易く、基体を強固に外部電気回路装置に密着
固定するのが困難であった。 【解決手段】 略直方体状とされ、上面に形成された凹
部の底面に半導体素子５を載置するための載置部２ａを
有し、対向する側壁外面の下端に外側に突出して形成さ
れた張出部に切欠または貫通穴から成るネジ止め部２ｂ
が設けられた基体２は、その上下面に略垂直な方向に配
列された炭素繊維９の集合体にＡｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｍ
ｇ，Ｆｅ，Ｚｎ，ＮｉまたはＣｏのうちの少なくとも一
種の金属８を含浸させた基材Ｅの全面にＣｕメッキ層７
が被着されて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の
半導体集積回路素子、電界効果型トランジスター（ＦＥ
Ｔ：Field Effect Transistor）などの半導体素子を収
容するための半導体素子収納用パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来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いう）の一種である光半導体パ
ッケージを、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）の平面図，
断面図，部分拡大断面図にそれぞれ示す。尚、同図にお
いては、光ファイバおよび光ファイバを取り付けるため
の筒状の固定部材を省略している。

【０００３】この光半導体パッケージ１０１は、上面に
光半導体素子１０５がペルチェ素子等の熱電冷却素子Ｂ
を介して載置される載置部１０２ａを有するとともに、
両端部に貫通穴または切欠から成るネジ止め部１０２ｂ
を有する基体１０２を有する。また、基体１０２の上面
に載置部１０２ａを囲繞するようにして取着されるとと
もに、側部に貫通孔または切欠部から成る入出力端子１
０６の取付部１０３ａが設けられた枠体１０３を有して
おり、取付部１０３ａに嵌着された入出力端子１０６を
具備したものである。

【０００４】また、この光半導体パッケージ１０１は、
光半導体素子１０５が載置される基体１０２が、その上
下面に略垂直な方向に配列した一方向性炭素繊維（以
下、炭素繊維という）を炭素で結合した一方向性複合材
料からなっており、その上下面に、例えば第１層Ａ１と
してクロム（Ｃｒ）−鉄（Ｆｅ）合金層、第２層Ａ２と
して銅（Ｃｕ）層、第３層Ａ３として鉄−ニッケル（Ｎ
ｉ）合金層もしくは鉄−ニッケル−コバルト（Ｃｏ）合
金層の３層構造を有する金属層Ａが被着されている。そ
して、基体１０２と枠体１０３と入出力端子１０６およ
び蓋体１０４とからなる光半導体パッケージ１０１の内
部に、光半導体素子１０５を気密に封止することによ
り、光半導体装置となる（特開２０００−１５０７４６
号公報参照）。

【０００５】この従来例では、上面に光半導体素子１０
５が載置される載置部１０２ａを有する基体１０２は、
炭素繊維が上面側から下面側に向かう方向に配列してお
り、金属層Ａの被着がなければ炭素繊維の方向に直交す
る方向の熱膨張係数は約７ｐｐｍ／℃（×１０^-6／℃）
であり、またこの方向の弾性率が炭素繊維の配列方向の
弾性率に比べて約７０分の１と小さいことから、金属層
Ａが被着されることで基体１０２の熱膨張率が金属層Ａ
の熱膨張率に応じて１０〜１３ｐｐｍ／℃と大きくなっ
ている。

【０００６】よって、基体１０２の熱膨張係数は１０〜
１３ｐｐｍ／℃に調整され、またその熱伝導率は、炭素
繊維の配列方向では３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるが、炭
素繊維の配列方向に直交する方向では３０Ｗ／ｍ・Ｋ以
下と小さくなっている。これは、炭素繊維がその繊維方
向に黒鉛の結晶が連続的に形成された構造を有している
ことにより、炭素繊維の方向と、この方向に直交する方
向では熱伝導率が大きく異なっているからである。

【０００７】そして、基体１０２は、その上面にＦｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等から成る、熱膨張係
数が１０〜１３ｐｐｍ／℃（室温〜８００℃）の枠体１
０３が、例えばＡｇロウ等のロウ材で取着されることに
より、光半導体素子１０５が収容される空所が形成され
る。また、光半導体素子１０５の発する熱が熱電冷却素
子Ｂおよび基体１０２を介して外部に放散される。

【０００８】この基体１０２は、炭素繊維が基体１０２
の上面側から下面側に向かう方向に配列していることに
より、この方向に直交する方向の熱伝導率が上記のよう
に３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、よって光半導体素子１０
５が発する熱は、基体１０２の炭素繊維の方向に直交す
る方向には実質的にほとんど伝わらないことになる。

【０００９】よって、光半導体素子１０５が作動時に発
する熱は、選択的に炭素繊維の配列方向、即ち基体１０
２の上面側から下面側に向かって伝達されるとともに、
下面側から大気中に放散されることとなる。その結果、
光半導体素子１０５は常に適温となり、光半導体素子１
０５を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが
可能になる。上記従来例（特開２０００−１５０７４６
号）では、大気中に熱が放散されると記載されている
が、この放散以外にも光半導体パッケージが密着固定さ
れる外部電気回路装置（図示せず）を介して熱が外部に
放散されることは明らかである。

【００１０】また、この従来例では、光半導体素子１０
５の作動時に発する熱が基体１０２と枠体１０３に加わ
った場合、基体１０２と枠体１０３の熱膨張係数がいず
れも１０〜１３ｐｐｍ／℃であることから、両者間に大
きな熱応力が発生することはない。また、たとえ小さな
熱応力が発生したとしても、基体１０２の炭素繊維の方
向に直交する方向の弾性率が上述したように極めて小さ
いことから、基体１０２が適度に変形することで、枠体
１０３との間に発生する熱応力が緩和される。その結
果、基体１０２上に枠体１０３を長期間にわたり強固に
取着させておくことが可能になる。

【００１１】よって、基体１０２と枠体１０３と蓋体１
０４および入出力端子１０６から成る光半導体パッケー
ジ１０１の気密封止を完全として、内部に収容される光
半導体素子１０５を長期間にわたり正常かつ安定に作動
させることが可能になる。

【００１２】この光半導体パッケージ１０１の放熱構造
は、大量の熱を発するＬＳＩや電界効果型トランジスタ
ー（ＦＥＴ）等を収容する半導体パッケージにも適用で
きることは勿論である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光半導
体素子１０５の発する熱量が大きくなった場合には、基
体１０２へ直接伝達される熱に加えて、光半導体素子１
０５から放射される輻射熱が蓋体１０４および枠体１０
３の温度を上昇させることが問題となる。即ち、この輻
射熱が小さい場合、熱伝導率が約１７Ｗ／ｍ・ＫのＦｅ
−Ｎｉ−Ｃｏ合金、熱伝導率が約１５Ｗ／ｍ・ＫのＦｅ
−Ｎｉ合金等からなる枠体１０３および蓋体１０４を介
して外部に十分放散されるが、輻射熱が大きい場合、枠
体１０３や蓋体１０４に放射によって伝えられた熱は枠
体１０３および蓋体１０４の熱伝導率が小さいため、こ
れらの表面から外部に放散されるまでに枠体１０２や蓋
体１０３に畜熱される。その結果、枠体１０３、蓋体１
０４の温度を上昇させることになる。

【００１４】従って、光半導体素子１０５から放射され
る輻射熱は、基体１０２と枠体１０３と蓋体１０４とに
よって構成される空所（内部空間）の温度を上昇させる
ことになり、その結果、光半導体素子１０５の温度を上
昇させ、光半導体素子１０５が誤作動する、あるいは熱
破壊するといった不具合を招来していた。

【００１５】また、光半導体パッケージ１０１を外部電
気回路装置に密着固定して熱放散を良好なものとするた
めに、基体１０２の両端部に形成されたネジ止め部１０
２ｂにおいて光半導体パッケージ１０１が外部電気回路
装置にネジで締め付けられる。

【００１６】ところが、基体１０２が炭素繊維を厚さ方
向に揃えて、これを炭素で結合したものであることか
ら、その圧縮強度は金属に比べて桁違いに小さい。その
ため、光半導体パッケージ１０１を外部電気回路装置に
ネジで締め付けて密着固定する際に、ネジ止め部１０２
ｂが厚さ方向に潰れてしまう場合があった。従って、そ
の場合、光半導体パッケージ１０１を外部電気回路装置
に対して強い締め付け力で密着固定できなくなり、光半
導体素子１０５の発する熱が十分に放散されなくなって
いた。

【００１７】これらの不具合は、図４の従来例で示した
光半導体パッケージに限らず、ＦＥＴやＭＭＩＣ（Mono
lithic Microwave IC）等の半導体素子を収容する半導
体パッケージでも発生することは勿論である。

【００１８】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、光半導体素子，ＦＥＴ，
ＭＭＩＣ等の半導体素子が発する熱および輻射熱を効率
よく半導体パッケージの外部に放散して、半導体パッケ
ージ内部に収容する半導体素子を長期間に亘り正常かつ
安定に作動させることである。また、半導体パッケージ
を外部電気回路装置に密着固定させるためのネジ止め時
において、基体がネジ止め部で厚さ方向に潰れるのを有
効に防止することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体パッケー
ジは、略直方体状とされ、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を有するととも
に、対向する側壁外面の下端に外側に突出するように形
成された張出部に切欠または貫通穴から成るネジ止め部
が設けられた基体と、該基体の側壁に形成された貫通孔
または切欠部から成る入出力端子の取付部と、該取付部
に嵌着された入出力端子とを具備した半導体素子収納用
パッケージにおいて、前記基体は、その上下面に略垂直
な方向に配列された一方向性炭素繊維の集合体にアルミ
ニウム，銅，銀，マグネシウム，鉄，亜鉛，ニッケルま
たはコバルトのうちの少なくとも一種の金属を含浸させ
た基材の全面に銅メッキ層が被着されて成ることを特徴
とする。

【００２０】本発明は、上記の構成により、基体におけ
る炭素繊維の体積含有率が９０ｖｏｌ（体積）％で、残
る１０ｖｏｌ％の気孔に例えばアルミニウム（Ａｌ）が
含浸された場合、炭素繊維方向に約５００Ｗ／ｍ・Ｋの
高い熱伝導率を得ることができる。一方、炭素繊維の配
列方向に直交する方向では約４０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率
が得られる。従って、半導体素子から基体に伝達された
熱は、基体表面のＣｕメッキ層を介して炭素繊維により
ほぼ選択的に基体の下面へと伝達され、その下面から外
部に放散されるとともに、半導体素子からの輻射熱は、
従来の半導体パッケージよりも高い約４０Ｗ／ｍ・Ｋの
熱伝導率を有する基体の側方へ導かれ、側部から効率よ
く外部に放散される。よって、半導体素子を適温に保つ
ことが可能となる。

【００２１】炭素繊維方向の熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・
Ｋとなるのは、炭素繊維のみが厚さ方向に配列している
場合のこの方向の熱伝導率（約４２０Ｗ／ｍ・Ｋ）に対
して、Ａｌ等の金属の熱伝導率（Ａｌで２３０Ｗ／ｍ・
Ｋ）が寄与しているためである。また、炭素繊維方向に
直交する方向の熱伝導率が約４０Ｗ／ｍ・Ｋとなってい
るのは、炭素繊維のみが厚さ方向に配列している場合の
炭素繊維方向に直交する方向の熱伝導率が約８Ｗ／ｍ・
Ｋであるのに対して、同様にＡｌ等の金属の熱伝導率が
寄与しているからである。

【００２２】従って、本発明では、基体内部の側壁に対
して放射される輻射熱も、基体の側壁の熱伝導率が従来
のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等に比べて数
倍大きいことから、速やかに外部へ放散される。その結
果、半導体素子が載置されている空所の温度が適温とな
り、半導体素子に誤作動を発生させたり熱破壊を発生さ
せることが解消される。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の半導体パッケージを以下
に詳細に説明する。図１，図２（ａ），図２（ｂ），図
３は、本発明の半導体パッケージについて実施の形態の
一例を示すものであり、図１は半導体パッケージの断面
図、図２（ａ）は半導体パッケージにおける基体の断面
図、同図（ｂ）は（ａ）におけるＤ部の拡大図、図３は
基材の断面図である。

【００２４】図１において、１は半導体パッケージ、２
は、略直方体状とされ、上面に形成された凹部の底面に
半導体素子５を載置するための載置部２ａを有するとと
もに、対向する側壁外面の下端に外側に突出するように
形成された張出部２ｄに切欠または貫通穴から成るネジ
止め部２ｂが設けられた基体である。３は、基体２の側
壁に形成された貫通孔または切欠部から成る入出力端子
６の取付部、４は蓋体、５は半導体素子、６は取付部３
に嵌着されるとともにメタライズ配線層１０を有する入
出力端子である。そして、基体２と入出力端子６と蓋体
４とで、半導体素子５を収容する半導体パッケージ１が
主に構成される。

【００２５】また、図２（ａ）は半導体パッケージ１の
基体２の断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部の拡大断面図で
あり、７はＣｕメッキ層、８は金属、９は炭素繊維をそ
れぞれ示す。また、図３のＥは、炭素繊維９とその間の
気孔（隙間）に含浸された金属８とからなる基材を示
す。

【００２６】このように構成された半導体パッケージ１
は、炭素繊維９方向に直交する方向においては炭素繊維
方向の弾性率に対して１／７０程度の非常に小さい弾性
率であることと、その熱膨張係数は金属の性質や量によ
って若干異なるが、金属８としてＡｌが含浸されている
場合約８．７ｐｐｍ／℃となることから、載置部２ａに
半導体素子５を載置して作動させた場合に発生する熱に
より、半導体素子５と基体１との熱膨張係数差に起因し
て発生する熱応力は大きなものとならない。また、発生
した小さな熱応力も基体２が適度に変形することにより
緩和される。従って、半導体パッケージ１の内部に収容
する半導体素子５を長期間に亘り、正常かつ安定に作動
させることができる。

【００２７】また、半導体パッケージ１には図３に示す
ように金属８が含浸されていることにより、炭素繊維９
間の気孔が完全に塞がれており、半導体パッケージ１の
内部の気密封止の信頼性が高いものとなる。また、半導
体パッケージ１の内部に半導体素子５を収容し半導体装
置となした後、ヘリウム（Ｈｅ）を使用して半導体装置
の気密検査をする場合、Ｈｅの一部が炭素繊維９間の気
孔にトラップされることが有効に防止され、半導体装置
の気密封止の検査に対して有効なものとなる。

【００２８】また図３に示すように、基体２に金属８が
含浸されていることによって、基体２のネジ止め時の圧
縮応力や押圧力による潰れが大きく抑制される。よっ
て、半導体パッケージ１を外部電気回路装置にネジで締
め付けることにより密着固定する場合に、強固に締め付
けることができる。

【００２９】また、基体２の表面は金属８の含浸により
炭素繊維９間の気孔が皆無であることから、Ｃｕメッキ
層７の被着が容易となる。Ｃｕメッキ層７を被着させて
おくと、取付部３に入出力端子６をロウ材により嵌着接
合する際に、ロウ材の濡れ性が向上するという効果が得
られるとともに、Ｃｕメッキ層７の熱伝導性に優れた性
質から、Ｃｕメッキ層７の面方向を伝わり基体２の側方
へ向かう伝熱経路の熱伝導性を非常に高くできる。

【００３０】Ｃｕメッキ層７の厚さは、０．５μｍ未満
であると、ロウ材の濡れ性が低下し易く、また伝熱媒体
として有効に機能しなくなる。Ｃｕメッキ層７の厚さが
５μｍを超えると、Ｃｕメッキ層７を形成する際にＣｕ
メッキ層７が被着される基材ＥとＣｕメッキ層７との間
に大きな応力が発生し内在することとなる。この内在し
た応力によって、Ｃｕメッキ層７が剥離し易くなること
から、Ｃｕメッキ層７の厚さは０．５〜５μｍの範囲が
好ましい。

【００３１】また、炭素繊維９の体積含有率が１０ｖｏ
ｌ％であり、炭素繊維９間の気孔にＡｌを含浸させた場
合に、炭素繊維９の密度は約２．１ｇ／ｃｍ³となり、
Ａｌを含浸させない場合の密度（約２ｇ／ｃｍ³）に比
べてほとんど変化しない。これは、従来一般的に用いら
れているＣｕ−Ｗ合金に比べて約１／８程度であり、極
めて軽量なものとなる。従って、近時の小型軽量化が進
む電子装置へ実装する際に有利なものとなる。

【００３２】本発明において、金属８はアルミニウム
（Ａｌ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），マグネシウム（Ｍ
ｇ），鉄（Ｆｅ），亜鉛（Ｚｎ），ニッケル（Ｎｉ）ま
たはコバルト（Ｃｏ）のうちの少なくとも一種から成る
が、その他真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金），Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金，４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）等の合金であって
もよい。

【００３３】金属８がＡｌの場合、炭素繊維９に直交す
る方向の基体２の熱膨張係数は約８．７ｐｐｍ／℃とな
り、これは基体２の９０ｖｏｌ％程度を占める炭素繊維
９の配列方向に直交する方向での熱膨張係数が約７ｐｐ
ｍ／℃であり、基体２の１０ｖｏｌ％程度を占めるＡｌ
の熱膨張係数が約２４ｐｐｍ／℃であることから、Ａｌ
の影響により若干大きな値となっているものである。

【００３４】また、炭素繊維９の体積含有率が８０ｖｏ
ｌ％で２０ｖｏｌ％の気孔にＡｌが含浸されている場
合、炭素繊維９方向の熱伝導率は約４５０Ｗ／ｍ・Ｋと
なり、炭素繊維９方向に直交する方向での熱伝導率は約
１００Ｗ／ｍ・Ｋ程度となる。この場合、半導体素子５
からその載置部２ａに伝達された熱は、炭素繊維９方向
に限らずランダムな方向にも伝達され、半導体素子５か
ら発する熱を効率よく外部に放散させることができる。
また、基体２の側壁２ｃからも半導体素子５からの輻射
熱を効率よく外部に放散させることができる。このと
き、炭素繊維９方向に直交する方向の熱膨張係数は約１
０ｐｐｍ／℃であるため、半導体素子５と基体２との接
合部（載置部）において両者の熱膨張係数差に起因して
発生する熱応力は小さくなり、半導体素子５の剥れ等の
破損が発生し難くなる。

【００３５】炭素繊維９の体積含有率が６５ｖｏｌ％程
度になると、炭素繊維９方向の熱伝導率が約３７０Ｗ／
ｍ・Ｋ、炭素繊維９方向に直交する方向の熱伝導率が約
２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度となる。この場合、従来から一般
的に用いられているＣｕとの差が小さくなるが、Ｃｕに
比べて基体２を軽量化できるという点で有利である。し
かし、この場合炭素繊維９方向に直交する方向の熱膨張
係数は約１４ｐｐｍ／℃となり、基体２の炭素繊維９方
向に直交する方向の弾性率が炭素繊維９方向の約７０分
の１と小さくなるとはいえ、半導体素子５の接合面（載
置面）に発生する熱応力によって半導体素子５が基体２
の表面から剥れる場合がある。従って、炭素繊維９の体
積含有率は６５ｖｏｌ％以上が好ましい。

【００３６】また含浸される金属８は、Ａｌ以外にＣ
ｕ，Ａｇ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｏがあり、例え
ば炭素繊維９の体積含有率が９０ｖｏｌ％の場合にＣｕ
を含浸させると、Ｃｕの熱伝導率はＡｌの約１．７倍で
あることから、基体２の炭素繊維９方向に直交する方向
の熱伝導率が約５５０Ｗ／ｍ・Ｋとなる。また、Ｃｕの
熱膨張係数は１６〜１８ｐｐｍ／℃であることから、同
方向の熱膨張係数は７．９〜８．１ｐｐｍ／℃となる。

【００３７】同様にして、Ａｇ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ｃｏを、炭素繊維９の体積含有率が９０ｖｏｌ％で
ある場合に炭素繊維９間の気孔に含浸させると、炭素繊
維９方向の熱伝導率が３５０〜４２０Ｗ／ｍ・Ｋにな
り、またそれぞれの金属８の熱膨張係数に応じた８ｐｐ
ｍ／℃前後の熱膨張係数が得られる。

【００３８】このとき、半導体素子５の熱膨張係数と基
体２の炭素繊維９方向に直交する方向の熱膨張係数との
差による熱応力は、基体２の弾性率が上述したように極
めて小さいことから、基体２が変形することによって緩
和される。

【００３９】このように、本発明の半導体パッケージ１
は、基体２が炭素繊維９間に金属８が含浸されている構
造を有していることから、半導体素子５が発する熱を基
体２を介して極めて効率良く外部に放散させることがで
き、半導体素子５を長期間に亘り正常かつ安定に作動さ
せることができる。また、金属８が炭素繊維９間の気孔
に含浸されているので、炭素繊維９方向の圧縮強度が大
きくなり、基体２を外部電気回路装置にネジ止め部でネ
ジ止めする際に発生する圧縮応力や押圧力が基体２の表
面に加わった場合、基体２がつぶれ難くなる。この場
合、炭素繊維９の体積含有率が９５ｖｏｌ％以上であれ
ば、金属８が含浸されていてもネジ締め時の圧縮応力や
押圧力によって基体２が潰れる場合があるため、炭素繊
維９の体積含有率は９５ｖｏｌ％未満であることが好適
である。

【００４０】よって、マザーボード等の外部電気回路装
置に基体２をネジで締め付けて密着固定させる場合、基
体２が厚さ方向に潰れることにより締め付けが緩くなっ
て密着固定が不十分となり、外部への熱放散性が損なわ
れるといった不具合が解消される。

【００４１】また本発明の半導体パッケージ１は、基体
２に炭素繊維９間の気孔（隙間）に金属が含浸されてお
り、金属８の含浸は高温、高圧下で行われる。炭素繊維
９との濡れ性が悪い金属８に対しては、予め炭素繊維９
の表面に濡れ性を改善する材料を被着させておくと良
い。この場合、本発明の金属８を炭素繊維９間の気孔を
１００％充填するように含浸させることができる。

【００４２】また本発明では、基体２の側壁２ｃには入
出力端子６の取付部３が形成されており、取付部３に
は、側壁２ｃの内側から外側にかけて導出する複数個の
メタライズ配線層１０が形成された入出力端子６が嵌着
されている。

【００４３】入出力端子６は、メタライズ配線層１０を
基体２の側壁２ｃに対し電気的絶縁をもって基体２の内
側から外側にかけて配設する作用をなし、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体などの電気絶縁材料からな
る。そして、入出力端子６において、取付部３の内側面
に対向する側面に予めメタライズ配線層１０となる金属
層を被着させておき、このメタライズ配線層１０を取付
部３の内側面にＡｇロウなどのロウ材を介して接合させ
ることによって、入出力端子６は取付部３に嵌着接合さ
れる。

【００４４】また、入出力端子６の電気絶縁材料からな
る本体部分は以下のようにして作製される。まず、例え
ば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
適当なバインダー、溶剤等を添加混合してスラリーとな
す。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する。次い
で、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を
施すとともに、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等の高融点金属粉末に適
当な有機バインダー、溶剤等を添加混合して得たペース
トを、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、メタライズ配線層１０となる金属層を形
成する。次いで、このセラミックグリーンシートを複数
枚積層するとともに所定の大きさに切断し、最後に約１
６００℃で焼結させることによって入出力端子６が作製
される。

【００４５】なお、メタライズ配線層１０は、その露出
する表面に、Ｎｉ，金（Ａｕ）等の耐食性に優れかつロ
ウ材との濡れ性に優れる金属を０．５〜９μｍの厚さで
メッキ法により被着させておくのが好ましい。その場
合、メタライズ配線層１０の酸化腐食を有効に防止する
ことができる。また、メタライズ配線層１０への外部リ
ード端子のロウ付けを強固にすることができる。

【００４６】また、メタライズ配線層１０の側壁２ｃ外
面側の部位には、外部リード端子（図示せず）が銀ロウ
などのロウ材でロウ付け取着されている。外部リード端
子は、容器内部に収容する半導体素子５の各電極を外部
電気回路装置に電気的に接続する作用をなし、外部リー
ド端子を外部電気回路装置に接続することによって、半
導体パッケージ１の内部に収容される半導体素子５はメ
タライズ配線層１０および外部リード端子を介して外部
電気回路装置に電気的に接続されることになる。

【００４７】この外部リード端子は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金やＦｅ−Ｎｉ合金等等の金属材料からなり、例えば
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴット（塊）に圧延加工法
や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すこと
によって、所定の形状に形成される。

【００４８】かくして、本発明の半導体パッケージによ
れば、半導体パッケージ１の半導体素子５が載置される
載置部２ａ上に半導体素子５を低融点ガラス，樹脂接着
材，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５の電極をボンディングワイヤ１１を介して
入出力端子６のメタライズ配線層１０に接続させ、しか
る後、基体２の上面に蓋体４を低融点ガラス，樹脂接着
剤，ロウ材等からなる封止材を介して接合させ、基体
２、入出力端子６、および蓋体４とからなる半導体パッ
ケージ１の内部に半導体素子５を気密に収容することに
よって、製品としての半導体装置となる。

【００４９】なお、本発明は上記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であれ
ば種々の変更は何等差し支えない。例えば、基体２は厳
密な直方体でなくてもよく、角部に曲面的または平面的
な面取りが施された形状、側壁がなだらかな曲面状とさ
れた形状であってもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、略直方体状とされ、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
部を有するとともに、対向する側壁外面の下端に外側に
突出するように形成された張出部に切欠または貫通穴か
ら成るネジ止め部が設けられた基体と、基体の側壁に形
成された貫通孔または切欠部から成る入出力端子の取付
部と、取付部に嵌着された入出力端子とを具備し、基体
は、その上下面に略垂直な方向に配列された炭素繊維の
集合体にアルミニウム，銅，銀，マグネシウム，鉄，亜
鉛，ニッケルまたはコバルトのうちの少なくとも一種の
金属を含浸させた基材の全面に銅メッキ層が被着されて
成ることから、半導体素子が作動時に発した熱は基体の
上面側から下面側へ炭素繊維と金属とにより効率よく伝
達される。また、基体の側壁に伝わった輻射熱を側壁を
介してすみやかに外部へと放散させることができ、大量
の熱を効率よく外部に放散させることができる。その結
果、半導体素子は常に適温となって、半導体素子を長期
間に亘り正常かつ安定に作動させることが可能になる。

【００５１】また、基材には金属を含浸させていること
により、基材表面の気孔が完全にふさがれる。その結
果、基材表面にメッキ層を平坦性よく被着させることが
でき、基体の内部の気密封止の信頼性が高いものとな
る。また、半導体パッケージの内部に半導体素子を収容
し半導体装置となした後、Ｈｅを使用して半導体装置の
気密検査をする場合、Ｈｅの一部が基体表面の凹凸にト
ラップされることが有効に防止されてＨｅの疑似リーク
が皆無となり、半導体装置の気密封止の検査に対して有
効なものとなる。

【００５２】さらに、本発明は、基体には金属が炭素繊
維間に含浸されているので、この金属が圧縮応力や押圧
力等の外力に対して基体の形状を保持し得る強度を付与
する。その結果、基体をネジ止め部において外部電気回
路装置等にネジ止めして固着させる際に、基体に加わる
押圧力や基体に発生する圧縮応力がネジ止め部に加わっ
ても、基体が潰れ難くなる。よって、マザーボード等の
外部電気回路装置にネジ止めで固定するに際して、基体
が厚さ方向に潰れるといった不具合が解消されるという
効果も有する。

【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
の一例を示す断面図である。

【図２】（ａ）は図１の半導体パッケージにおける基体
の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ部の拡大断面図で
ある。

【図３】本発明の半導体パッケージにおける基材の断面
図である。

【図４】（ａ）は従来の光半導体パッケージの例の平面
図、（ｂ）は（ａ）の光半導体パッケージの断面図、
（ｃ）は（ｂ）におけるＣ部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１：半導体パッケージ ２：基体 ２ａ：載置部 ２ｂ：ネジ止め部 ２ｃ：側壁 ３：取付部 ５：半導体素子 ６：入出力端子 ７：銅メッキ層 ８：金属 ９：炭素繊維 Ｅ：基材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略直方体状とされ、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を有する
   とともに、対向する側壁外面の下端に外側に突出するよ
   うに形成された張出部に切欠または貫通穴から成るネジ
   止め部が設けられた基体と、該基体の側壁に形成された
   貫通孔または切欠部から成る入出力端子の取付部と、該
   取付部に嵌着された入出力端子とを具備した半導体素子
   収納用パッケージにおいて、前記基体は、その上下面に
   略垂直な方向に配列された一方向性炭素繊維の集合体に
   アルミニウム，銅，銀，マグネシウム，鉄，亜鉛，ニッ
   ケルまたはコバルトのうちの少なくとも一種の金属を含
   浸させた基材の全面に銅メッキ層が被着されて成ること
   を特徴とする半導体素子収納用パッケージ。