JP2002299488A

JP2002299488A - 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置

Info

Publication number: JP2002299488A
Application number: JP2001095655A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ueda; 義明植田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体素子の作動時に発する熱を効率良く放
散することと、基体と枠体と入出力端子との間に剥がれ
等を発生させないこと。【解決手段】上面に半導体素子５を載置する載置部１
ａを有する基体１は横置きにされたＭｏ角柱１ＡとＣｕ
角柱１Ｂとが交互に横方向に配置されるとともにそれら
の側面同士がロウ付けされて成り、枠体２は縦置きにさ
れた平板状のＭｏ板部材２Ａと平板状のＣｕ板部材２Ｂ
とが交互に横方向に配置されるとともにそれらの主面同
士がロウ付けされて成り、Ｍｏ角柱１Ａの幅をＷ１、Ｃ
ｕ角柱１Ｂの幅をＷ２、Ｍｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂ間
のロウ材層１Ｃの幅をＷ３、Ｍｏ板部材２Ａの厚さをＴ
１、Ｃｕ板部材２Ｂの厚さをＴ２、Ｍｏ板部材２ＡとＣ
ｕ板部材２Ｂ間のロウ材層２Ｃの厚さをＴ３としたとき
に、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝４〜９かつＴ１／（Ｔ２＋
Ｔ３）＝４〜９である。

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），半導体レーザ（Ｌ
Ｄ），フォトダイオード（ＰＤ）等の各種半導体素子を
収容するための半導体素子収納用パッケージ、およびこ
の半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光通信、マイクロ波通信またはミ
リ波通信等の高い周波数で作動す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、半導体パッ
ケージという）のうち、マイクロ波通信またはミリ波通
信等に用いられる半導体パッケージを図３に示す。

【０００３】同図に示すように、半導体パッケージは、
一般に上面にＦＥＴ等の半導体素子１５が載置される載
置部１１ａを有する基体１１と、載置部１１ａを囲繞す
るように基体１１上面に銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介
して接合されるとともに、側面に切欠きまたは貫通孔か
ら成る入出力端子１３嵌着用の取付部１２ａを有する、
鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金
やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成る枠体１２とを有
する。また、取付部１２ａに嵌着され、半導体パッケー
ジ内外を導出するように設けられたメタライズ層１３ａ
を有する、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックスや窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等の絶縁材料から成
る入出力端子１３を有する。そして、半導体パッケージ
は基体１１、枠体１２および入出力端子１３とから主に
構成される。また、入出力端子１３と外部電気回路基板
（図示せず）との電気的接続を行うリード端子１４が、
メタライズ層１３ａ上面に接合されている。

【０００４】なお、基体１１は、半導体素子１５の作動
時に発する熱を外部電気回路基板のヒートシンク部に効
率良く伝える、所謂放熱板として機能する。この基体１
１は、一般に、銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金か
ら成り、また図４に示すようにモリブデン（Ｍｏ）板１
１ＡとＣｕ板１１Ｂとを交互に縦に複数層状に積層して
圧延等により形成した積層材（クラッド材）等の金属材
料から構成される（特開平６−２１２８７号公報参
照）。

【０００５】このＭｏ板１１ＡとＣｕ板１１Ｂとの積層
材は、Ｍｏ板１１ＡとＣｕ板１１Ｂとの平均の熱膨張係
数が、枠体１２や入出力端子１３に近似するように、Ｍ
ｏ板１１ＡとＣｕ板１１Ｂとの厚さ比率を適宜設定した
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す上記従来の半導体パッケージにおいて、半導体素子
１５の作動時における発熱量が非常に大きい場合、上記
構成の基体１１の熱伝導率では、半導体素子１５から外
部電気回路基板のヒートシンク部への熱伝達が十分なも
のとならない。即ち、基体１１上面の載置部１１ａに
は、Ｃｕ板１１Ｂのような熱伝導率の非常に高い部位の
みならず、熱伝導率の低いＭｏ板１１Ａの部位にも半導
体素子１５が載置固定されるため、半導体素子１５作動
時に発する熱が非常に大きいと、基体１１のＭｏ板１１
Ａに蓄熱されることにより、ヒートシンク部に効率良く
伝達し難くなる。

【０００７】更には、枠体１２は基体１１にその熱膨張
係数を近似させるため、通常Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等が
用いられており、これは熱伝導率が約１７Ｗ／ｍ・Ｋ程
度と基体１１に比し非常に低いことから、基体１１と枠
体１２とで構成される空所（内部空間）に蓄熱され、熱
が大気中に効率良く伝達し難くなる。また、熱膨張係数
が近似の銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金を用いる
ことも考えられるが、この合金では熱伝導率が１８０〜
２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低く、熱が大気中に効率良く伝
達し難い。

【０００８】そのため、基体１１や内部空間に残留する
熱による応力により、基体１１が反り変形を起こし、基
体１１と枠体１２との間や、基体１１と入出力端子１３
との間が剥がれたり、入出力端子１３にクラック等の割
れを発生させる場合がある。

【０００９】また、Ｍｏ板１１Ａは非常に剛性が高いた
め、圧延時に均一にＭｏ板１１Ａを引き伸ばすことがで
きない場合がある。そのため、Ｍｏ板１１Ａの厚さが所
望の厚さよりも厚い部位が存在したり、逆にＣｕ板１１
Ｂに所望の厚さよりも薄い部位が存在したり、あるいは
Ｍｏ板１１ＡとＣｕ板１１Ｂとの間にボイド（空孔）等
の欠陥が存在することとなる。そのため、積層後の平均
の熱膨張係数が所望のものとならず、基体１１と枠体１
２との間、基体１１と入出力端子１３との間に剥がれを
発生させたり、入出力端子１３にクラック等の割れを発
生させたり、上記ボイドによる熱伝導の低下を招来させ
る。

【００１０】そのため、上記割れや剥がれに起因して半
導体素子１５を気密に封止できなくなり、半導体パッケ
ージ内部の酸化腐食や、熱伝導の効率を良好とできない
ことによる半導体素子１５の誤作動という問題点が発生
していた。

【００１１】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、半導体素子の作動時に発
する熱を効率良く放散することと、基体と枠体と入出力
端子との間に剥がれや、入出力端子に割れ等を発生させ
ないようにすることにより、半導体パッケージ内部の半
導体素子の誤作動や酸化腐食を有効に防止することにあ
る。更には、この半導体パッケージを用いた信頼性の高
い半導体装置を提供することにある。

【００１２】

【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、上面に半導体素子を載置する載置部を有する略直
方体の基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するよ
うに接合され、側部に切欠きまたは貫通孔から成る入出
力端子の取付部が形成された枠体と、前記取付部に嵌着
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、前記基体は横置きにされたモリブデン角
柱と銅角柱とが交互に横方向に配置されるとともにそれ
らの側面同士がロウ付けされて成り、前記枠体は縦置き
にされた平板状のモリブデン板部材と平板状の銅板部材
とが交互に横方向に配置されるとともにそれらの主面同
士がロウ付けされて成り、前記モリブデン角柱の幅をＷ
１、前記銅角柱の幅をＷ２、前記モリブデン角柱と前記
銅角柱間のロウ材層の幅をＷ３、前記モリブデン板部材
の厚さをＴ１、前記銅板部材の厚さをＴ２、前記モリブ
デン板部材と前記銅板部材間のロウ材層の厚さをＴ３と
したときに、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝４〜９かつＴ１／
（Ｔ２＋Ｔ３）＝４〜９であることを特徴とする。

【００１３】本発明は、このような構成により、半導体
素子の作動時に発する熱が非常に大きい場合や、Ｍｏ角
柱、Ｃｕ角柱、Ｍｏ板部材、Ｃｕ板部材の厚さが設定し
た厚さと異なっている場合であっても、基体や半導体パ
ッケージの内部空間に熱を残留させたり、作製後の基
体、枠体の平均の熱膨張係数が所望のものとならないこ
とを有効に防止し得る。そのため、基体が反り変形を起
こして基体と枠体と入出力端子との間が剥がれたり、入
出力端子にクラック等の割れが発生することがなくな
る。また、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝４〜９かつＴ１／
（Ｔ２＋Ｔ３）＝４〜９であることにより、基体が反り
変形を起こして基体と枠体と入出力端子との間が剥がれ
たり、入出力端子にクラック等の割れを発生させること
をより有効に防止し得る。

【００１４】また、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、載置部に載置固定さ
れ、入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、枠
体の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とす
る。

【００１５】本発明は、このような構成により、半導体
素子に誤作動や酸化腐食等を発生させず、半導体素子を
長期に亘り正常かつ安定に作動させ得る。

【００１６】

【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
ージの斜視図、図２は本発明の半導体パッケージにおけ
る基体と枠体の部分拡大断面図を示す。これらの図にお
いて、１は半導体素子を収容する容器本体の底面を成す
とともに放熱板を構成する基体、２は容器本体の側壁用
の枠体、３は枠体２の側部に嵌着される入出力端子、５
はＦＥＴ，ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子である。これら
基体１、枠体２、入出力端子３とで、半導体素子５を内
部に収容するための容器が構成される。

【００１７】また、この容器と、基体１の載置部１ａに
載置固定される半導体素子５と、枠体２上面に接合され
半導体素子５を封止する蓋体６により半導体装置が構成
される。

【００１８】本発明の基体１は、半導体素子５を支持す
るための支持部材ならびに半導体素子５の作動時に発す
る熱をヒートシンク部に伝えるための放熱板として機能
する。また、基体１上面の略中央部には半導体素子５が
載置される載置部１ａを有している。この載置部１ａに
は、半導体素子５が錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田や樹
脂，ガラス等の接着材を介して載置固定され、半導体素
子５の作動時に発する熱を接着剤を介して基体１に伝
え、半導体素子５の作動性を良好なものとする。

【００１９】この基体１は、剛性の非常に高いＭｏ角柱
１Ａと、熱伝導率の非常に高いＣｕ角柱１Ｂとを、熱伝
導率の非常に高い銀（Ａｇ）と熱伝導率の非常に高いＣ
ｕとから主になるＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材層１Ｃを介
してロウ接合されたものであり、それらの厚さの比率
は、枠体２や入出力端子３の熱膨張係数に近似させるよ
うに設定される。

【００２０】即ち、Ｍｏ角柱１Ａの幅をＷ１、Ｃｕ角柱
１Ｂの幅をＷ２、ロウ材層１Ｃの幅をＷ３としたとき
に、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝４〜９である。Ｗ１／（Ｗ
２＋Ｗ３）が４未満の場合、基体１の熱膨張係数が枠体
２や入出力端子３の熱膨張係数に比し非常に大きくなる
ため、基体１と枠体２，入出力端子３とのロウ付け後の
接合強度が低下したり、Ｍｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂと
の間の熱膨張差による熱歪みをロウ材層１Ｃが有効に緩
和できないため、基体１に大きな反り変形を発生させ半
導体素子５を強固に載置固定できなくなる。

【００２１】一方、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）が９を超える
場合、基体１の熱膨張係数を枠体２，入出力端子３のそ
れに近似させることが困難となるとともに、基体１の熱
伝導率を低下させる。そのため、半導体素子５の作動時
に発する熱を効率良くヒートシンク部に伝えることが困
難となり、更には基体１と枠体２，入出力端子３とのロ
ウ付け後の接合強度が低下したり、基体１に大きな反り
変形を発生させ半導体素子５を強固に載置固定できなく
なる。

【００２２】具体的には、Ｍｏ角柱１Ａの幅Ｗ１は０．
８〜７．２ｍｍが好ましい。０．８ｍｍ未満では、幅が
小さすぎるため、基体１の保形性が損なわれやすくな
る。７．２ｍｍを超える場合、熱伝導性が比較的低い部
位の面積が大きくなるため、半導体素子５が作動時に発
する熱を効率よく伝達することが困難になる。

【００２３】また、Ｃｕ角柱１Ｂの幅Ｗ２は０．２〜
０．８ｍｍが好ましい。０．２ｍｍ未満では、半導体素
子５が作動時に発する熱を効率よく伝達することが困難
になる。また、ロウ材層１Ｃが溶融した時に、ロウ材層
１ＣとＣｕ角柱１Ｂとの間に共晶をつくりやすくなり、
共晶ができるとロウ材層１Ｃ中にボイドが発生し、熱伝
導性が劣化する。０．８ｍｍを超えると、熱膨張係数の
大きな部位の面積が大きくなるため、基体１と枠体２と
入出力端子３との間に発生する熱膨張差による剥がれが
生じたり、半導体素子５の載置部１ａに対する接合性が
低下し易くなる。

【００２４】また、ロウ材層１Ｃは、Ｍｏ角柱１ＡやＣ
ｕ角柱１Ｂの幅が設定した幅さに対して異なる部位があ
る場合であっても、基体１の平均の熱膨張係数を所望の
ものとできたり、半導体素子５の作動時における熱をヒ
ートシンク部に効率良く伝達させ得、更には半導体素子
５作動時の熱が基体１に反り変形を及ぼそうとする応力
を緩和する。

【００２５】即ち、このロウ材層１Ｃは、非常に軟質で
あり、かつＣｕ角柱１Ｂと同一材質であるＣｕと、Ｃｕ
角柱１Ｂに熱伝導率や熱膨張係数が近似するＡｇとから
主に構成されているため、たとえＭｏ角柱１ＡやＣｕ角
柱１Ｂの幅に設定した幅よりも異なる部位がある場合で
あっても、その部位をロウ材層１ＣがＣｕ角柱１Ｂの熱
伝達や熱膨張整合の機能を代替したり、基体１の反り変
形を有効に防止する機能を有することとなる。

【００２６】なお、ロウ材層１Ｃの幅Ｗ３は５〜４０μ
ｍであることが好ましい。５μm未満の場合、Ｍｏ角柱
１ＡとＣｕ角柱１Ｂとをロウ材層１Ｃを介して接合した
際、ロウ材層１Ｃ内部に多数のボイドが形成され、基体
１の熱伝導率を低下させたり、熱応力の緩和機能が損な
われる。４０μｍを超えると、基体１自体の軟性が高く
なり、基体１が変形し易くなる。その場合、基体１から
ヒートシンク部への熱伝達が損なわれたり、枠体２の取
付部２ａへの入出力端子３の嵌着が困難になる。より好
ましくは、ロウ材層１Ｃの幅は２０〜４０μｍがよい。

【００２７】また、ロウ材層１Ｃは基体１の上面および
下面に対して略面一であることが好ましい。ロウ材層１
Ｃが基体１の上面よりも上側（載置部１ａ側）に突出し
ている場合、半導体素子５を載置部１ａに平坦に載置固
定できない。一方、ロウ材層１Ｃが基体１の下面よりも
下側（ヒートシンク部側）に突出している場合、基体１
をヒートシンク部に密着性良く平坦にして接合できな
い。即ち、このような場合、半導体素子５の作動時にお
ける熱を効率良く基体１やヒートシンク部に伝達できな
い。なお、ロウ材層１Ｃが基体１上面よりも下側（基体
１内部側）に、あるいはロウ材層１Ｃが基体１下面より
も上側（基体１内部側）に凹んでいる場合においても、
半導体素子５の熱をヒートシンク部に効率良く伝達し難
い。

【００２８】本発明のＭｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂは、
図２に示すような断面形状（長手方向に垂直な断面にお
ける形状）が四角形のもの以外に、断面形状が三角形、
台形であってもよい。断面形状が三角形の場合、Ｍｏ角
柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂの一方が三角形の底辺が下にな
り、他方が三角形の底辺が上になるようにして交互に配
置すればよく、略直方体の基体１を構成できる。また、
断面形状が台形の場合、Ｍｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂの
一方が台形の下底が下になり、他方が台形の下底が上に
なるようにすればよく、略直方体の基体１を構成でき
る。さらには、Ｍｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂの一方の断
面形状が三角形で、他方の断面形状が台形であってもよ
い。

【００２９】Ｍｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂの断面形状が
三角形や台形の場合に、Ｍｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂの
うちＭｏ角柱１Ａの方が、基体１の上面となる面が下面
となる面より大きくなるように配置されるのがよい。そ
れは、Ｍｏ角柱１Ａの基体１の上面となる面が小さい
と、基体１と枠体２，入出力端子３とのロウ付け後の接
合強度が低下したり、基体１に大きな反り変形を発生さ
せ半導体素子５を強固に載置固定するのが困難になる。
また、半導体素子５の熱膨張係数とＣｕ角柱１Ｂの熱膨
張係数が大きく異なることにより、半導体素子５の載置
部１ａへの接合性が劣化し易くなる。

【００３０】また、Ｍｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂの断面
形状は、図４のような長方形とするのがよく、基体１を
容易に構成し得るとともに、応力の偏在を抑制でき、ま
た熱伝導特性を基体１全体で均一化しやすくなる。

【００３１】このように本発明の基体１は、剛性が非常
に高く基体１の保形性を良好にし得るＭｏ角柱１Ａと、
熱伝導率が非常に高く半導体素子５の作動時に発する熱
を良好に伝達し得るＣｕ角柱１Ｂと、Ｍｏ角柱１ＡとＣ
ｕ角柱１Ｂとの間に接合され、それらの間の熱膨張差に
よる熱応力を緩和するとともにＣｕ角柱１Ｂと同様に良
好な熱伝達の機能を有するロウ材層１Ｃとが交互に縦に
複数層状に積層された構成である。また、Ｍｏ角柱１Ａ
の幅をＷ１、Ｃｕ角柱１Ｂの幅をＷ２、ロウ材層１Ｃの
幅をＷ３としたときに、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝４〜９
であり、好ましくはロウ材層１Ｃの幅は２０μm以上で
ある。

【００３２】上記構成により、基体１と枠体２，入出力
端子３との熱膨張係数を近似したものとでき、また基体
１の熱伝導率を非常に高くできる。従って、基体１の反
り変形や、基体１と枠体２，入出力端子３との間に発生
する熱膨張差による剥がれや、入出力端子３の割れ等を
有効に防止できる。

【００３３】この基体１の表面には耐蝕性に優れかつロ
ウ材等の接着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０．５〜９μmの金（Ａ
ｕ）層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、
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５を強固に載置固定させ得る。

【００３４】この基体１上面には、載置部１ａを囲繞す
るように接合されるとともに、側部に切欠きまたは貫通
孔から成る取付部２ａを有する枠体２がＡｇロウ等のロ
ウ材を介して接合される。

【００３５】本発明の枠体２は、熱膨張係数が基体１に
近似し、かつ半導体パッケージ外部との電磁遮蔽を行う
ことが可能であるとともに、熱伝導性が従来に比し非常
に高い金属材料から成る。

【００３６】この枠体２は、基体１と同様に、剛性の非
常に高い平板状のＭｏ板部材２Ａと、熱伝導率の非常に
高い平板状のＣｕ板部材２Ｂとを、熱伝導率の非常に高
い銀（Ａｇ）と熱伝導率の非常に高いＣｕとから主にな
るＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材層２Ｃを介してロウ付け接
合されたものであり、それらの厚さの比率は、基体１や
入出力端子３の熱膨張係数に近似させるように設定され
る。

【００３７】即ち、Ｍｏ板部材２Ａの厚さをＴ１、Ｃｕ
板部材２Ｂの厚さをＴ２、ロウ材層２Ｃの厚さをＴ３と
したときに、Ｔ１／（Ｔ２＋Ｔ３）＝４〜９である。Ｔ
１／（Ｔ２＋Ｔ３）が４未満の場合、枠体２の熱膨張係
数が基体１や入出力端子３の熱膨張係数に比し非常に大
きくなるため、枠体２と基体１，入出力端子３とのロウ
付け後の接合強度が低下したり、Ｍｏ板部材２ＡとＣｕ
板部材２Ｂとの間の熱膨張差による熱歪みをロウ材層２
Ｃが有効に緩和できないため、枠体２に大きな反り変形
を発生させ、枠体２上面に半導体素子５封止用の蓋体６
を接合し難くなる。そのため、半導体装置と成した際に
半導体素子５の気密性を良好とできず、半導体素子５に
酸化腐食等を発生させる。

【００３８】一方、Ｔ１／（Ｔ２＋Ｔ３）が９を超える
場合、枠体２の熱膨張係数を基体１，入出力端子３のそ
れに近似させることが困難となるとともに、枠体２の熱
伝導率を低下させる。そのため、半導体素子５の作動時
に発する熱を効率良く大気中に放散することが困難とな
り、更には枠体２と基体１，入出力端子３とのロウ付け
後の接合強度が低下したり、枠体２に大きな反り変形を
発生させ、枠体２上面に半導体素子５封止用の蓋体６を
接合するのが困難になる。そのため、半導体装置と成し
た際に半導体素子５の放熱性や気密性を良好とできず、
半導体素子５に誤作動や酸化腐食等を発生させる。

【００３９】具体的には、Ｍｏ板部材２Ａの厚さＴ１
は、Ｍｏ角柱１Ａの場合と同様の理由で、０．８〜７．
２ｍｍが好ましい。また、Ｃｕ板部材２Ｂの厚さＴ２
は、Ｃｕ角柱１Ｂの場合と同様の理由で、０．２〜０．
８ｍｍが好ましい。

【００４０】本発明の図１に示す枠体２は、４つの側壁
をそれぞれ平板状のＭｏ板部材２Ａと平板状のＣｕ板部
材２Ｂを主面同士をロウ付けして作製し、それらの４つ
の側壁を側部の端面でロウ付け等により接合した構成と
することができる。また、枠体２は、Ｍｏ板部材２Ａお
よびＣｕ板部材２Ｂを、枠体２全体を一側面に平行な面
で切断していくことにより作製されたような形状とし、
それらをロウ付けして成る構成であってもよい。勿論、
いずれの構成においても、入出力端子３の取付部２ａが
形成されることはいうまでもない。

【００４１】また、ロウ材層２Ｃは、Ｍｏ板部材２Ａや
Ｃｕ板部材２Ｂの厚さが設定した厚さに対して異なる部
位がある場合であっても、枠体２の平均の熱膨張係数を
所望のものとできたり、半導体素子５の作動時における
熱を大気中に効率良く伝達させ得、更には、枠体２の反
り変形を有効に防止でき、枠体２上面への蓋体６の接合
性を良好とし得る。

【００４２】即ち、このロウ材層２Ｃは、非常に軟質で
あり、かつＣｕ板部材２Ｂと同一材質であるＣｕと、Ｃ
ｕ板部材２Ｂに熱伝導率や熱膨張係数が近似するＡｇと
から主に構成されるため、たとえＭｏ板部材２ＡやＣｕ
板部材２Ｂの厚さが設定した厚さと異なる部位がある場
合であっても、その部位をロウ材層２ＣがＣｕ板部材２
Ｂの熱伝達や熱膨張整合の機能を代替できるとともに、
枠体２の反り変形を有効に防止する機能を有する。

【００４３】なお、ロウ材層２Ｃの厚さＴ３は５〜４０
μｍであることが好ましい。５μm未満の場合、Ｍｏ板
部材２ＡとＣｕ板部材２Ｂとをロウ材層２Ｃを介して接
合した際、ロウ材層１Ｃ内部に多数のボイドが形成さ
れ、枠体２の熱伝導率を低下させたり、熱応力の緩和機
能が損なわれる。４０μｍを超えると、枠体２自体の軟
性が高くなり、枠体２が変形し易くなる。その場合、枠
体２から基体１を通じてのヒートシンク部への熱伝達が
損なわれたり、枠体２の取付部２ａへの入出力端子３の
嵌着が困難になる。より好ましくは、ロウ材層２Ｃの厚
さは２０〜４０μｍがよい。

【００４４】このように本発明の枠体２は、剛性が非常
に高く枠体２の保形性を良好にし得るＭｏ板部材２Ａ
と、熱伝導率が非常に高く半導体素子５の作動時に発す
る熱を良好に伝達し得るＣｕ板部材２Ｂと、Ｍｏ板部材
２ＡとＣｕ板部材２Ｂとの間に接合され、それらの間の
熱膨張差による熱応力を緩和するとともにＣｕ板部材２
Ｂと同様に良好な熱伝達の機能を有するロウ材層２Ｃと
が交互に縦に複数層状に積層された構成である。また、
Ｍｏ板部材２Ａの厚さをＴ１、Ｃｕ板部材２Ｂの厚さを
Ｔ２、ロウ材層２Ｃの厚さをＴ３としたときに、Ｔ１／
（Ｔ２＋Ｔ３）＝４〜９であり、ロウ材層２Ｃの厚さは
好ましくは２０μm以上である。

【００４５】上記構成により、枠体２と基体１，入出力
端子３との熱膨張係数を近似したものとでき、また枠体
２の熱伝導率を非常に高くできる。従って、枠体２の反
り変形や、枠体２と基体１，入出力端子３との間に発生
する熱膨張差による剥がれや、入出力端子３の割れ等を
有効に防止できるとともに、半導体素子５の作動時に発
する熱を効率良く外部に放散し得る。

【００４６】この枠体２の表面には耐蝕性に優れかつロ
ウ材等の接着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０．５〜９μmの金（Ａ
ｕ）層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、
枠体２が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、
その上面に蓋体６をＡｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材で良好
に接合し得る。

【００４７】また、枠体２の取付部２ａには、半導体パ
ッケージの内部と外部との高周波信号の入出力部として
機能するとともに、半導体パッケージ内部を塞ぐ機能を
有する入出力端子３がＡｇロウ等のロウ材を介して接合
される。

【００４８】入出力端子３は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セ
ラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス
等の絶縁体と、半導体パッケージ内外を導出するように
形成された、金属導体としてのメタライズ層３ａとから
構成される。また、半導体パッケージ内側のメタライズ
層３ａには、半導体素子５の電極がボンディングワイヤ
（図示せず）を介して電気的に接続される。

【００４９】この入出力端子３は、メタライズ層３ａと
なるＷ，Ｍｏ，マンガン（Ｍｎ）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、上記の絶縁体
となる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混
合しペースト状と成すとともに、このペーストをドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法により成形されたセ
ラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン
印刷法により所望の形状に印刷塗布し、約１６００℃の
高温で焼結することにより作製される。

【００５０】なお、入出力端子３の絶縁体は、枠体２と
メタライズ層３ａとを電気的に絶縁する機能を有し、そ
の材料は誘電率や熱膨張係数等の特性に応じて選定され
る。

【００５１】また、半導体パッケージ外側のメタライズ
層３ａ上面には、リード端子４がＡｇロウ等のロウ材を
介して接合される。このリード端子４は入出力端子３と
の接合を強固なものとするために、入出力端子３の熱膨
張係数に近似する部材が用いられる。例えばリード端子
４は、入出力端子３の絶縁体がＡｌ₂Ｏ₃セラミックスか
ら成る場合は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金
から成る。

【００５２】かくして、本発明の半導体パッケージは、
基体１は横置きにされたＭｏ角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂと
が交互に横方向に配置されるとともにそれらの側面同士
がロウ付けされて成り、枠体２は縦置きにされたＭｏ板
部材２ＡとＣｕ板部材２Ｂとが交互に横方向に配置され
るとともにそれらの主面同士がロウ付けされて成り、Ｍ
ｏ角柱１Ａの幅をＷ１、Ｃｕ角柱１Ｂの幅をＷ２、Ｍｏ
角柱１ＡとＣｕ角柱１Ｂ間のロウ材層１Ｃの幅をＷ３、
Ｍｏ板部材２Ａの厚さをＴ１、Ｃｕ板部材２Ｂの厚さを
Ｔ２、Ｍｏ板部材２ＡとＣｕ板部材２Ｂ間のロウ材層２
Ｃの厚さをＴ３としたときに、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝
４〜９かつＴ１／（Ｔ２＋Ｔ３）＝４〜９である。

【００５３】また、本発明の半導体装置は、上記半導体
パッケージと、載置部１ａにＳｎ−Ｐｂ半田や樹脂，ガ
ラス等の接着材を介して載置固定された半導体素子５
と、枠体２上面にＡｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材により接
合され、半導体素子５を半導体パッケージ内部に封止す
る蓋体６とを具備する。

【００５４】この半導体装置は、半導体素子５の作動時
に発する熱が非常に大きい場合であっても、基体１およ
び枠体２から、それぞれヒートシンク部や大気中に熱放
散できる。そのため、半導体素子５の誤作動や酸化腐食
等を有効に防止でき、半導体素子５を長期に亘り正常か
つ安定に作動させ得る。

【００５５】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ない。例えば、上記基体１と枠
体２を用い、半導体素子５をＬＤ，ＰＤ等の光半導体素
子とするとともに半導体パッケージを光信号が伝送でき
るようにした、所謂光半導体パッケージとすることもで
きる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の半導体パッケージは、上面に半
導体素子を載置する載置部を有する基体は横置きにされ
たＭｏ角柱とＣｕ角柱とが交互に横方向に配置されると
ともにそれらの側面同士がロウ付けされて成り、枠体は
縦置きにされた平板状のＭｏ板部材と平板状のＣｕ板部
材とが交互に横方向に配置されるとともにそれらの主面
同士がロウ付けされて成り、Ｍｏ角柱の幅をＷ１、Ｃｕ
角柱の幅をＷ２、Ｍｏ角柱とＣｕ角柱間のロウ材層の幅
をＷ３、Ｍｏ板部材の厚さをＴ１、Ｃｕ板部材の厚さを
Ｔ２、Ｍｏ板部材とＣｕ板部材間のロウ材層の厚さをＴ
３としたときに、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝４〜９かつＴ
１／（Ｔ２＋Ｔ３）＝４〜９であることから、基体およ
び枠体の熱伝導効率を良好とし得るとともに、基体や枠
体の反り変形や、基体と枠体と入出力端子との間に発生
する熱膨張差による剥がれや、入出力端子の割れ等を有
効に防止できる。

【００５７】また、本発明の半導体装置は、上記本発明
の半導体パッケージと、載置部にＳｎ−Ｐｂ半田や樹
脂，ガラス等の接着材を介して載置固定され、入出力端
子に電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面にＡ
ｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材により接合され、半導体素子
を半導体パッケージ内部に封止する蓋体とを具備したこ
とにより、半導体素子の誤作動や酸化腐食を有効に防止
でき、半導体素子を長期に亘り正常かつ安定に作動させ
得る。

【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の半導体パッケージにおける基体および枠
体の部分拡大断面図である。

【図３】従来の半導体パッケージの斜視図である。

【図４】図３の半導体パッケージにおける基体の部分拡
大断面図である。

【符号の説明】

１：基体１Ａ：Ｍｏ角柱１Ｂ：Ｃｕ角柱１Ｃ：ロウ材層１ａ：載置部２：枠体２Ａ：Ｍｏ板部材２Ｂ：Ｃｕ板部材２Ｃ：ロウ材層２ａ：取付部３：入出力端子５：半導体素子６：蓋体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に半導体素子を載置する載置部を有
する略直方体の基体と、該基体の上面に前記載置部を囲
繞するように接合され、側部に切欠きまたは貫通孔から
成る入出力端子の取付部が形成された枠体と、前記取付
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、前記基体は横置きにされたモリ
ブデン角柱と銅角柱とが交互に横方向に配置されるとと
もにそれらの側面同士がロウ付けされて成り、前記枠体
は縦置きにされた平板状のモリブデン板部材と平板状の
銅板部材とが交互に横方向に配置されるとともにそれら
の主面同士がロウ付けされて成り、前記モリブデン角柱
の幅をＷ１、前記銅角柱の幅をＷ２、前記モリブデン角
柱と前記銅角柱間のロウ材層の幅をＷ３、前記モリブデ
ン板部材の厚さをＴ１、前記銅板部材の厚さをＴ２、前
記モリブデン板部材と前記銅板部材間のロウ材層の厚さ
をＴ３としたときに、Ｗ１／（Ｗ２＋Ｗ３）＝４〜９か
つＴ１／（Ｔ２＋Ｔ３）＝４〜９であることを特徴とす
る半導体素子収納用パッケージ。
【請求項２】請求項１記載の半導体素子収納用パッケ
ージと、前記載置部に載置固定され、前記入出力端子に
電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に接
合された蓋体とを具備したことを特徴とする半導体装
置。