JP2004247511A - Package for housing semiconductor element, and semiconductor device - Google Patents
Package for housing semiconductor element, and semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004247511A JP2004247511A JP2003035697A JP2003035697A JP2004247511A JP 2004247511 A JP2004247511 A JP 2004247511A JP 2003035697 A JP2003035697 A JP 2003035697A JP 2003035697 A JP2003035697 A JP 2003035697A JP 2004247511 A JP2004247511 A JP 2004247511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diameter portion
- semiconductor element
- hole
- small
- coaxial connector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野やマイクロ波通信、ミリ波通信等の分野で用いられる、高い周波数帯域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および半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の光通信分野やマイクロ波通信、ミリ波通信等の分野で使用される、高周波数信号により作動する各種半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージ(以下、パッケージともいう)を図5に示す。図5に示すように、パッケージ101は一般に、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金や銅(Cu)−タングステン(W)合金等の金属から成る基体102を有する。この基体102は、その上面にLD(半導体レーザ)、PD(フォトダイオード)、IC、LSI等の半導体素子105が載置用基台107を介して載置される載置部102aを有する。そして、パッケージ101は、基体102と、鉄−ニッケル−コバルト合金や銅−タングステン合金等の金属から成り、載置部102aを取り囲むように基体102の上面に接合された枠体103とで主に構成されている。この枠体103は、基体102の上面に銀ろう等のろう材を介して接合されている。
【0003】
枠体103は、その側部に設けられた貫通孔108に、半導体素子105と外部電気回路とを電気的に接続する絶縁端子である同軸コネクタ104が嵌着接合されている。この同軸コネクタ104は、鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る筒状の外周導体104aと、絶縁体104bと、中心導体104cとから成る。絶縁体104bとしては、ホウ珪酸ガラス等が外周導体104aの内部に充填されて成る。また、中心導体104cは、絶縁体104bの中心軸部分に挿着され、パッケージ101の内外を導通させる機能を有する。さらに、外周導体104aは、枠体103の側部に設けられた貫通孔108の内周面に金−錫合金半田等のろう材106で固定される。そして、同軸コネクタ104は、外部電気回路と半導体素子105とを電気的に接続する機能を有するとともにパッケージ101内部を気密に塞ぐ機能を有する。
【0004】
なお、枠体103の貫通孔108は、枠体103の外面側に大径部108aおよび内面側に大径部108aと同軸で連なる小径部108bを有し、大径部108aの内周面に、外周導体104aの外周面がろう材106を介して接合されている。また、貫通孔108の内周面は、外周導体104aの外周面とのろう付け性を良好とするために、その全面にニッケルや金等の金属から成るめっき金属層109が被着されている。
【0005】
また、同軸コネクタ104と半導体素子105との電気的接続は、中心導体104cの枠体103内側に突出した一端と、載置部102a上に載置用基台107を載置してこの上に半導体素子105と回路基板107aとを載置し、中心導体104cと回路基板107a表面に形成した配線導体107bとを金−錫合金半田等の低融点ろう材でろう付けし、配線導体107bと半導体素子105とをボンディングワイヤ等の導電性接続部材110を介して接続することにより行なわれる。または、載置部102aに半導体素子105を直接載置固定し、中心導体104cと半導体素子105とを導電性接続部材110で接続することにより行なわれる。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−94167号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージ101においては、枠体103の側部に形成された貫通孔108に同軸コネクタ104の外周導体104aを半田等のろう材106によりろう付けする工程において、ろう材106がめっき金属層109表面を濡れ広がって貫通孔108の大径部108aから小径部108bまで流れ込み易くなり、その場合、同軸コネクタ104の中心導体104cと小径部104cとの距離が変化して所定のエアギャップaの確保ができなくなるとともに、中心導体104cに対する接地性が不安定となり、良好な高周波特性が得られないという問題点を有していた。
【0008】
また、ろう材106が貫通孔108の大径部108aから小径部108bまで流れ込むのを防ぐために、ろう材106の量を少なくすると、同軸コネクタ104の外周導体104aの外周面の全面にろう材106が付着しにくくなり、外周導体104aの接地性が劣化して良好な高周波特性が得られなくなり、またパッケージの気密が不十分になるという問題点を有していた。
【0009】
したがって、本発明は上記従来の技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、同軸コネクタにおいて良好な高周波特性が得られるとともに半導体素子を気密に封止して収納することができるパッケージおよび半導体装置を提供することにある。
【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基体と、該基体の前記上面に前記載置部を取り囲むように取着され、側部に外面から内面まで貫通した、前記外面側に大径部および前記内面側に前記大径部と同軸で連なる小径部を有する貫通孔が形成されているとともに表面にめっき金属層が形成された枠体と、外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにその間に介在させた絶縁体から成り、前記外周導体の外周面が前記貫通孔の前記大径部の内周面にろう材を介して接合され、かつ前記中心導体が前記半導体素子に電気的に接続される同軸コネクタとを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記貫通孔は、前記大径部の内周面のうちで前記小径部側の端部を除く部位に前記めっき金属層が形成されており、前記端部から前記大径部と前記小径部との間の段差を経て該段差側の前記小径部の端までの部位が前記めっき金属層の非形成部と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、貫通孔は、大径部の内周面のうちで小径部側の端部を除く部位にめっき金属層が形成されており、端部から大径部と小径部との間の段差を経て段差側の小径部の端までの部位がめっき金属層の非形成部とされていることから、枠体の貫通孔に同軸コネクタの外周導体をろう付けする際に、ろう材がめっき金属層の表面を濡れ広がって貫通孔の大径部から小径部まで流れ込むのを、大径部の内周面の小径部側の端部で効果的に防ぐことができる。その結果、同軸コネクタの中心導体と小径部との間のエアギャップを均一とすることができ、中心導体に対する接地性(接地電位部の同軸性)が確保されて、良好な高周波特性が得られる。
【0012】
また、ろう材が貫通孔の大径部から小径部まで流れ込むのを防ぐためにその量を少なくする必要がないため、同軸コネクタの外周導体の外周面の全面のほとんどにろう材が付着するため、外周導体の接地性が良好になり良好な高周波特性が得られるとともに、十分な気密性が得られる。
【0013】
さらに、ろう材は貫通孔の大径部と小径部との間の段差にも流れ込まないので、同軸コネクタを貫通孔の上記段差に隙間なく当接させて嵌着でき、高い位置精度で同軸コネクタを枠体に設置することができる。また、ろう材は貫通孔の内周面の大径部の小径部側の端部付近において裾野状の傾斜したメニスカスを形成するため、同軸コネクタの接合強度が向上することとなる。
【0014】
本発明の半導体装置は、本発明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るとともに前記同軸コネクタの前記中心導体に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【0015】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、良好な高周波特性および十分な気密性が得られる、高性能で高信頼性のものとなる。
【0016】
【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、本発明のパッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、図1において、2は基体、3は枠体、4は同軸コネクタであり、主にこれらで本発明のパッケージ1が構成される。また、5は半導体素子、6はろう材、7は載置用基台、7aは回路基板、7bは配線導体、8は貫通孔、9はめっき金属層、10はボンディングワイヤである。
【0017】
なお、図1では、半導体素子5が載置部2aに載置用基台7を介して載置されているが、半導体素子5が載置部2aに直接載置されていてもよい。
【0018】
本発明のパッケージは、上面に半導体素子5が載置される載置部2aを有する基体2と、基体2の上面に載置部2aを取り囲むように取着され、側部に外面から内面まで貫通した、外面側に大径部8aおよび内面側に大径部8aと同軸で連なる小径部8bを有する貫通孔8が形成されているとともに表面にめっき金属層9が形成された枠体3と、外周導体4aおよびその中心軸に設置された中心導体4cならびにその間に介在させた絶縁体4bから成り、外周導体4aの外周面が貫通孔8の大径部8aの内周面にろう材6を介して接合され、かつ中心導体4cが半導体素子5に電気的に接続される同軸コネクタ4とを具備し、貫通孔8は、大径部8aの内周面のうちで小径部8b側の端部を除く部位にめっき金属層9が形成されており、その端部から大径部8aと小径部8bとの間の段差Tを経て段差T側の小径部8bの端までの部位がめっき金属層9の非形成部とされている。
【0019】
本発明における基体2は、半導体素子5を支持するための支持部材および半導体素子5が発生する熱を放散するための放熱板としての機能を有し、その上面の中央部に半導体素子5が載置用基台7を介して載置される載置部2aを有している。この載置部2aに載置用基台7が錫−鉛半田等の低融点ろう材を介して接着され、半導体素子5の熱が載置用基台7および低融点ろう材を介して外部に効率良く放散され、半導体素子5の作動性が良好なものとなる。
【0020】
この基体2は、鉄−ニッケル−コバルト合金や銅−タングステン合金等の金属から成り、そ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を施すことによって長方形状に製作される。また、その表面には耐蝕性に優れるとともにろう材6との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜9μmのニッケル層と0.5〜9μmの金層とをめっき法により順次被着させておくのがよく、基体2が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体2上面に載置用基台7をろう材を介して強固に接合することができる。
【0021】
載置用基台7はシリコン(Si)や銅−タングステン合金等の熱伝導性の高い金属から成り、その上面には、アルミナ(Al2O3)質焼結体(アルミナセラミックス)等のセラミックスから成り、上面に伝送線路としてのメタライズ層から成る配線導体7bが形成されたインピーダンス整合等用の回路基板7aが接合される。配線導体7bは、同軸コネクタ4の中心導体4cのインピーダンスと同じになるように形成されたマイクロストリップ線路であり、半導体素子5にボンディングワイヤ10を介して、また、中心導体4cとは金−錫合金半田等の低融点ろう材を介して接続され、同軸コネクタ4の中心導体4cと半導体素子5とを電気的に接続する機能を有する。
【0022】
また、基体2の上面には、載置部2aを取り囲んで枠体3が銀ろう等のろう材を介して接合されている。枠体3は、その側部に外面から内面まで貫通する貫通孔8を有しており、この貫通孔8には同軸コネクタ4が嵌着接合されている。この枠体3は、鉄−ニッケル−コバルト合金や銅−タングステン合金等の金属から成り、そ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を施すことによって所定形状に製作される。または、基体2と一体的に形成されていてもよい。また、その表面には耐蝕性に優れるとともにろう材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜9μmのニッケル層と0.5〜9μmの金層とをめっき法により順次被着させて成るめっき金属層9が形成されており、これにより、枠体3が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、貫通孔8の内周面に同軸コネクタ4の外周導体4aを強固に接合することができる。
【0023】
また、貫通孔8に嵌着された同軸コネクタ4は、半導体素子5と外部電気回路とを電気的に接続する機能を有するとともにパッケージ1の内部を気密に塞ぐ機能を有する。同軸コネクタ4の外周導体4aは、金属から成る筒状体であり、接地部としての機能を有し、その外周面が貫通孔8の内周面に金−錫合金半田等のろう材6でろう付けされている。同軸コネクタ4の絶縁体4bは、ホウ珪酸ガラス等の絶縁物から成り、外周導体4aと中心導体4cとを絶縁する機能を有する。同軸コネクタ4の中心導体4cは、絶縁体4bの中心軸部分に挿着され、半導体素子5と外部電気回路とを電気的に接続する機能を有する。
【0024】
外周導体4aおよび中心導体4cは、鉄−ニッケル−コバルト合金や銅−タングステン合金等の金属から成り、そ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を施すことによって筒状および棒状に形成される。また、その表面には耐蝕性に優れるとともにろう材6との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜9μmのニッケル層と0.5〜9μmの金層とをめっき法により順次被着させておくのがよく、外周導体4aおよび中心導体4cが酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、外周導体4aの外周面と貫通孔8の内周面、中心導体4cと外部電気回路、および中心導体4cと回路基板7aの配線導体7bとを強固に接合することができる。
【0025】
なお、同軸コネクタ4は、高周波信号が伝送される中心導体4cと外周導体4aとが、信号伝送時のインピーダンス整合が可能な同軸構造を構成しているので、伝送される高周波信号の周波数が高くなっても、中心導体4cにインピーダンスの整合が困難となる部位が出現することはない。
【0026】
そして、本発明のパッケージ1においては、貫通孔8は、大径部8aの内周面のうちで小径部8b側の端部を除く部位にめっき金属層9が形成されており、その端部から大径部8aと小径部8bとの間の段差Tを経て段差T側の小径部8bの端までの部位がめっき金属層9の非形成部とされている。これにより、枠体3の貫通孔8に同軸コネクタ4の外周導体4aをろう付けする際に、ろう材6がめっき金属層9の表面を濡れ広がって貫通孔8の大径部8aから小径部8bまで流れ込むのを、大径部8aの内周面の小径部8b側の端部で効果的に防ぐことができる。その結果、同軸コネクタ4の中心導体4cと小径部8bとの間のエアギャップAを均一とすることができ、中心導体4cに対する接地性(接地電位部の同軸性)が確保されて、良好な高周波特性が得られる。
【0027】
また、ろう材6が貫通孔8の大径部8aから小径部8bまで流れ込むのを防ぐためにその量を少なくする必要がないため、同軸コネクタ4の外周導体4aの外周面の全面のほとんどにろう材6が付着するため、外周導体4aの接地性が良好になり良好な高周波特性が得られるとともに、十分な気密性が得られる。
【0028】
さらに、ろう材6は貫通孔8の大径部8aと小径部8bとの間の段差Tにも流れ込まないので、同軸コネクタ4を貫通孔8の段差Tに隙間なく当接させて嵌着でき、高い位置精度で同軸コネクタ4を枠体3に設置することができる。また、ろう材6は貫通孔8の内周面の大径部8aの小径部8b側の端部付近において裾野状の傾斜したメニスカスを形成するため、同軸コネクタ4の接合強度が向上することとなる。
【0029】
上記のめっき金属層9の非形成部は以下のような方法により設けられる。まず、枠体3となる鉄−ニッケル−コバルト合金や銅−タングステン合金等の母材を準備し、この母材に従来周知の圧延加工や打抜き加工を施すことにより枠体3を製作する。次に、枠体3の側部に貫通孔8を、従来周知の打抜き加工や切削加工法を用いて、枠体3の外面側が同軸コネクタ4の外周導体4aの直径より大きな径を有する大径部8a、内面側が同軸コネクタ4の外周導体4aの直径より小さな径を有する小径部8bとなるように穿孔する。
【0030】
次に、枠体3の表面全体に厚さ0.5〜9μmのニッケル層と厚さ0.5〜9μmの金層とをめっき法により順次被着し、しかる後、大径部8aと小径部8bとの間の段差Tおよび大径部8aの内周面で小径部8b側の端部(以下、端部T1という)を、先端にダイヤモンド等の研削材を固着したリューターを用いて機械的に研磨してめっき金属層9を除去し、段差Tおよび端部T1をめっき金属層9の非形成部とする。
【0031】
または、枠体3の表面全体にめっき金属層9を被着する前に、段差Tおよび端部T1を、めっき液への耐薬品性(耐アルカリ性や耐酸性)を持つビニールテープやオーバーコートレジン(保護樹脂層)などで予めマスクしておき、このマスクをめっき金属層9を被着した後に取り除くことにより、段差Tおよび端部T1をめっき金属層9の非形成部としてもよい。
【0032】
本発明において、上記端部T1の幅(同軸コネクタ4の軸方向の幅)は、0.10〜0.50mmがよい。0.10mm未満では、ろう材6が段差Tへ入り込み易くなる。0.50mmを超えると、同軸コネクタ4の外周導体4aの接合強度が低下するとともに、外周導体4aの外周面で枠体3に接地されない部位が大きくなり、外周導体4aの接地性が不安定になり易い。
【0033】
また本発明において、図2〜図4に示すように、めっき金属層9の非形成部の端部T1付近に溝11を全周にわたって形成してもよい。
【0034】
図2は、端部T1にめっき金属層9の端に隣接して溝11を形成したものであり、この場合ろう材6が段差Tへ向かって広がろうとしても溝11で効果的に阻止することができる。
【0035】
図3は、端部T1にめっき金属層9の端が内面の途中(底面の途中)まで形成された溝11を設けたものであり、この場合ろう材6が段差Tへ向かって広がろうとしても溝11でより効果的に阻止することができる。すなわち、ろう材6は溝11のめっき金属層9によって溝11内へは容易に誘い込まれるものの、溝11から段差T側の狭い隙間へ入り込むのは容易ではないことによる。
【0036】
図4は、端部T1にめっき金属層9が内面の全面に形成された溝11で、めっき金属層9の端が開口に達している溝11を設けたものであり、この場合ろう材6が段差Tへ向かって広がろうとしても溝11で効果的に阻止することができる。この場合、ろう材6は溝11のめっき金属層9によって溝11内へ容易に誘い込まれて溜まり、溝11で阻止されることとなる。
【0037】
また、同軸コネクタ4の貫通孔8への嵌着は、以下のような方法により行なわれる。まず、内径が同軸コネクタ4の外周導体4aの径よりも大きく外径が貫通孔8の大径部8aの径よりも小さい、厚みが0.2〜0.5mmの筒状でフラックス入りの高温(高融点280〜290℃)のPb−Sn半田(Pb:Sn=9:1)を準備する。この筒状のPb−Sn半田の長さは、外周導体4aの長さと略同じとする。
【0038】
なお、このような筒状の半田は、円柱状の半田を所定の長さに切断した後、打抜き加工により貫通孔を形成することにより製作される。
【0039】
次に、筒状の半田に挿入した同軸コネクタ4を枠体3の貫通孔8の大径部8aに挿入し、その状態で枠体3を炉に入れて、フラックスおよび枠体3の酸化を防ぐためにN2雰囲中で、ステンレススチール(SUS)製のヒーターブロックを熱源とし、1〜3分程度300〜400℃の温度に加熱する。これにより、半田を溶融して、同軸コネクタ4の外周導体4aの外周面が貫通孔8の大径部8aの内周面に接合される。この場合、N2が充填された連続炉で、ピーク温度を300〜400℃とし、1〜3分程度保持することで半田を溶融させてもよい。
【0040】
また、枠体3の上面には、鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属やアルミナセラミックス等の絶縁材料から成る蓋体(図示せず)が接合され、これにより基体2、枠体3および蓋体から成る容器の内部に半導体素子5が気密に収納される。蓋体の枠体3上面への接合は、シーム溶接法、YAGレーザ溶接法等の溶接法、金−錫合金半田等の低融点ろう材によるろう付けにより行なわれる。
【0041】
かくして、本発明のパッケージ1は、基体2の載置部2aに半導体素子5を載置固定するとともに、半導体素子5の各電極をボンディングワイヤ10等を介して同軸コネクタ4の中心導体4cに電気的に接続し、次に、枠体3の上面に蓋体を取着し、基体2と枠体3と蓋体とから成る容器の内部に半導体素子5を気密に収納することによって半導体装置となる。
【0042】
【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。
【0043】
まず、縦35mm、横20mm、厚さ3mmの長方形状の銅−タングステン合金から成る基体2と、縦35mm、横20mm、高さ7mmの長方形状の鉄−ニッケル−コバルト合金から成る枠体3とを切削加工により製作し、しかる後、これらを銀−銅ろう材で接合して容器本体を製作した。また、枠体3の側部には、外面側に径大部8a、内面側に径小部8bを有する貫通孔8を打抜き加工および切削加工により形成した。
【0044】
次に、容器本体の全面に厚さ5μmのニッケル層と厚さ0.5μmの金層とを積層して成るめっき金属層9をめっき法により被着した。その後、貫通孔8の大径部8aと小径部8bとの間の段差Tおよび大径部8aの端部T1(幅0.20mm)において、ダイヤモンドが固着したリューターを用いてめっき金属層9の除去を行ない、めっき金属層9の非形成部とした。
【0045】
また、外周導体4a、絶縁体4bおよび中心導体4cからなる同軸コネクタ4を別途準備し、この同軸コネクタ4を筒状のPb−Sn半田に挿入した状態で貫通孔8の大径部8aに嵌着してサンプルAを作製した。
【0046】
なお、Pb−Sn半田は、炉中でN2雰囲気中で、SUS製のヒーターブロックを熱源とし、150秒間380℃に加熱して溶融した。
【0047】
比較例として、貫通孔8の内面の全面にニッケル層と金層とが被着していること以外は実施例と同じようにして、サンプルBを作製した。
【0048】
これらのサンプルA,Bの各10個について、10〜50GHzの周波数帯での高周波信号の反射損失の測定を行なった。また、ヘリウムガスのリーク量の測定を行なった。1×10−9Pa・m3/sec以下を合格とし、1×10−9Pa・m3/secを超えるものを不合格とした。その結果を表1に示す。
【0049】
【表1】
【0050】
表1より、サンプルBはサンプルAと比較して15GHz以上の周波数帯において反射損失が大きくなった。また、サンプルBはサンプルAと比較してヘリウムガスのリーク発生率も高くなった。
【0051】
なお、本発明は上述の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なうことは何ら支障ない。例えば、半導体素子5が、半導体レーザ(LD)やフォトダイオード(PD)等の光半導体素子であってもよい。
【0052】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、貫通孔は大径部の内周面のうちで小径部側の端部を除く部位にめっき金属層が形成されており、その端部から大径部と小径部との間の段差を経て段差側の小径部の端までの部位がめっき金属層の非形成部とされていることから、枠体の貫通孔に同軸コネクタの外周導体をろう付けする際に、ろう材がめっき金属層の表面を濡れ広がって貫通孔の大径部から小径部まで流れ込むのを、大径部の内周面の小径部側の端部で効果的に防ぐことができる。その結果、同軸コネクタの中心導体と小径部との間のエアギャップを均一とすることができ、中心導体に対する接地性(接地電位部の同軸性)が確保されて、良好な高周波特性が得られる。
【0053】
また、ろう材が貫通孔の大径部から小径部まで流れ込むのを防ぐためにその量を少なくする必要がないため、同軸コネクタの外周導体の外周面の全面のほとんどにろう材が付着するため、外周導体の接地性が良好になり良好な高周波特性が得られるとともに、十分な気密性が得られる。
【0054】
さらに、ろう材は貫通孔の大径部と小径部との間の段差にも流れ込まないので、同軸コネクタを貫通孔の上記段差に隙間なく当接させて嵌着でき、高い位置精度で同軸コネクタを枠体に設置することができる。また、ろう材は貫通孔の内周面の大径部の小径部側の端部付近において裾野状の傾斜したメニスカスを形成するため、同軸コネクタの接合強度が向上することとなる。
【0055】
本発明の半導体装置は、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るとともに同軸コネクタの中心導体に電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることにより、良好な高周波特性および十分な気密性が得られる、高性能で高信頼性のものとなる。
【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の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】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他の例を示す要部断面図である。
【図3】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他の例を示す要部断面図である。
【図4】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他の例を示す要部断面図である。
【図5】従来の半導体素子収納用パッケージの例を示す断面図である。
【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:枠体
4:同軸コネクタ
4a:外周導体
4b:絶縁体
4c:中心導体
5:半導体素子
6:ろう材
8:貫通孔
8a:大径部
8b:小径部
T:段差[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element housing package and a semiconductor device for housing various semiconductor elements operating in a high frequency band, which are used in the field of optical communication, microwave communication, millimeter wave communication, and the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 shows a semiconductor device housing package (hereinafter, also referred to as a package) for housing various semiconductor devices operated by a high-frequency signal, which is used in the conventional optical communication field, microwave communication, millimeter wave communication, and the like. . As shown in FIG. 5, the
[0003]
A
[0004]
The
[0005]
Further, the electrical connection between the
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-94167
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0008]
When the amount of the brazing
[0009]
Therefore, the present invention has been completed in view of the problems of the above-described conventional technology, and an object of the present invention is to obtain a good high-frequency characteristic in a coaxial connector and to hermetically seal and house a semiconductor element. It is to provide a package and a semiconductor device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor element housing package of the present invention has a base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on an upper surface, and is attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and a side portion is formed from an outer surface. A frame body in which a through-hole having a large-diameter portion on the outer surface side and a small-diameter portion coaxially continuous with the large-diameter portion is formed on the outer surface side and a plated metal layer is formed on the surface, penetrating to the inner surface, An outer conductor, a center conductor provided on the center axis of the outer conductor, and an insulator interposed therebetween, and an outer peripheral surface of the outer conductor is joined to an inner peripheral surface of the large-diameter portion of the through hole via a brazing material. And a coaxial connector in which the center conductor is electrically connected to the semiconductor element. In the semiconductor element housing package, the through hole is formed on the inner peripheral surface of the large diameter section on the side of the small diameter section. Except at the end except the end A metal layer is formed, and a portion from the end portion through a step between the large diameter portion and the small diameter portion to an end of the small diameter portion on the step side is a non-formed portion of the plating metal layer. It is characterized by the above.
[0011]
In the package for accommodating a semiconductor element of the present invention, the through-hole has a plating metal layer formed at a portion of the inner peripheral surface of the large-diameter portion except for the end on the small-diameter portion side, and the large-diameter portion extends from the end. When the outer conductor of the coaxial connector is brazed to the through hole of the frame, since the portion up to the end of the small diameter portion on the step side through the step between the small diameter portion and the end of the small diameter portion is not formed. In addition, it is possible to effectively prevent the brazing material from spreading from the large-diameter portion to the small-diameter portion of the through-hole by spreading the surface of the plated metal layer from the large-diameter portion to the small-diameter portion end of the inner peripheral surface of the large-diameter portion. . As a result, the air gap between the center conductor and the small-diameter portion of the coaxial connector can be made uniform, and the grounding property (coaxiality of the ground potential portion) with respect to the center conductor is ensured, so that good high-frequency characteristics can be obtained. .
[0012]
Also, since it is not necessary to reduce the amount to prevent the brazing material from flowing from the large-diameter portion to the small-diameter portion of the through hole, the brazing material adheres to most of the entire outer peripheral surface of the outer conductor of the coaxial connector. The grounding property of the outer conductor is improved, and good high-frequency characteristics are obtained, and sufficient airtightness is obtained.
[0013]
Furthermore, since the brazing material does not flow into the step between the large-diameter portion and the small-diameter portion of the through-hole, the coaxial connector can be fitted to the above-described step of the through-hole without any gap, and the coaxial connector can be accurately positioned. Can be installed on the frame. In addition, the brazing material forms a skirt-shaped inclined meniscus near the end of the large-diameter portion on the inner peripheral surface of the through hole near the small-diameter portion, so that the joint strength of the coaxial connector is improved.
[0014]
The semiconductor device of the present invention includes a semiconductor element housing package of the present invention, a semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion and electrically connected to the central conductor of the coaxial connector, And a lid attached to the upper surface.
[0015]
With the above configuration, the semiconductor device of the present invention has high performance and high reliability in which good high-frequency characteristics and sufficient airtightness can be obtained.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The package for housing a semiconductor element of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a package according to the present invention. In FIG. 1,
[0017]
In FIG. 1, the
[0018]
The package of the present invention is mounted on a
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The mounting
[0022]
The frame 3 is joined to the upper surface of the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
In the
[0026]
In the
[0027]
Further, since it is not necessary to reduce the amount of the
[0028]
Further, since the
[0029]
The non-formed portion of the
[0030]
Next, a nickel layer having a thickness of 0.5 to 9 μm and a gold layer having a thickness of 0.5 to 9 μm are sequentially deposited on the entire surface of the frame 3 by a plating method. The end T (hereinafter, referred to as end T1) of the step T between the small-
[0031]
Alternatively, before the
[0032]
In the present invention, the width of the end T1 (the width of the
[0033]
In addition, in the present invention, as shown in FIGS. 2 to 4, the
[0034]
FIG. 2 shows a
[0035]
FIG. 3 shows that an end T1 is provided with a
[0036]
FIG. 4 shows a
[0037]
The fitting of the
[0038]
Note that such a cylindrical solder is manufactured by cutting a columnar solder into a predetermined length, and then forming a through hole by punching.
[0039]
Next, the
[0040]
Further, a lid (not shown) made of a metal such as an iron-nickel-cobalt alloy or an insulating material such as alumina ceramics is joined to the upper surface of the frame 3, thereby forming the
[0041]
Thus, in the
[0042]
【Example】
Embodiments of the package for housing a semiconductor element of the present invention will be described below.
[0043]
First, a
[0044]
Next, a
[0045]
In addition, a
[0046]
The Pb-Sn solder was melted by heating at 380 ° C. for 150 seconds using a SUS heater block as a heat source in an N 2 atmosphere in a furnace.
[0047]
As a comparative example, a sample B was prepared in the same manner as in the example except that a nickel layer and a gold layer were adhered to the entire inner surface of the through hole 8.
[0048]
For each of the ten samples A and B, the reflection loss of a high-frequency signal in a frequency band of 10 to 50 GHz was measured. Further, the amount of helium gas leak was measured. 1 × 10 −9 Pa · m 3 / sec or less was judged as acceptable, and those exceeding 1 × 10 −9 Pa · m 3 / sec were judged as failed. Table 1 shows the results.
[0049]
[Table 1]
[0050]
According to Table 1, the return loss of Sample B was larger than that of Sample A in the frequency band of 15 GHz or more. Sample B also had a higher helium gas leak rate than Sample A.
[0051]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and that various changes may be made without departing from the scope of the present invention. For example, the
[0052]
【The invention's effect】
In the package for accommodating a semiconductor element of the present invention, the through-hole has a plating metal layer formed on a portion of the inner peripheral surface of the large-diameter portion except for the end on the small-diameter portion side, and the large-diameter portion is formed from the end. When the outer conductor of the coaxial connector is brazed to the through hole of the frame, since the portion up to the end of the small diameter portion on the step side through the step between the small diameter portion and the end of the small diameter portion is not formed. In addition, it is possible to effectively prevent the brazing material from spreading from the large-diameter portion to the small-diameter portion of the through-hole by spreading the surface of the plated metal layer from the large-diameter portion to the small-diameter portion end of the inner peripheral surface of the large-diameter portion. . As a result, the air gap between the central conductor and the small-diameter portion of the coaxial connector can be made uniform, and the grounding property (coaxiality of the ground potential portion) with respect to the central conductor is ensured, so that good high-frequency characteristics can be obtained. .
[0053]
Also, since it is not necessary to reduce the amount to prevent the brazing material from flowing from the large-diameter portion to the small-diameter portion of the through hole, the brazing material adheres to almost the entire outer peripheral surface of the outer conductor of the coaxial connector. The grounding property of the outer conductor is improved, and good high-frequency characteristics are obtained, and sufficient airtightness is obtained.
[0054]
Furthermore, since the brazing material does not flow into the step between the large-diameter portion and the small-diameter portion of the through-hole, the coaxial connector can be fitted in the above-described step of the through-hole without any gap, and the coaxial connector can be positioned with high positional accuracy. Can be installed on the frame. Further, the brazing material forms a skirt-shaped inclined meniscus near the end of the large diameter portion on the inner peripheral surface of the through hole near the small diameter portion, so that the joint strength of the coaxial connector is improved.
[0055]
A semiconductor device of the present invention includes a semiconductor element storage package of the present invention, a semiconductor element mounted and fixed on a mounting portion and electrically connected to a center conductor of a coaxial connector, and attached to an upper surface of a frame. With such a cover, high-frequency characteristics and sufficient airtightness can be obtained, and high performance and high reliability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a semiconductor device housing package according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing another example of the embodiment of the semiconductor device housing package of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing another example of the embodiment of the semiconductor device housing package of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing another example of the embodiment of the package for housing a semiconductor element of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional semiconductor element storage package.
[Explanation of symbols]
1: Package for semiconductor element storage 2:
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003035697A JP3935085B2 (en) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | Semiconductor element storage package and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003035697A JP3935085B2 (en) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | Semiconductor element storage package and semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004247511A true JP2004247511A (en) | 2004-09-02 |
JP3935085B2 JP3935085B2 (en) | 2007-06-20 |
Family
ID=33021050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003035697A Expired - Fee Related JP3935085B2 (en) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | Semiconductor element storage package and semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3935085B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009158483A (en) * | 2007-12-03 | 2009-07-16 | Nec Corp | Coaxial connector connection structure and high frequency device provided with the above structure, and assembling method of coaxial connector connection structure |
WO2015030034A1 (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-05 | 京セラ株式会社 | Element housing package and mounting structure provided with same |
JP2018098279A (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 日本電信電話株式会社 | High frequency package |
-
2003
- 2003-02-13 JP JP2003035697A patent/JP3935085B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009158483A (en) * | 2007-12-03 | 2009-07-16 | Nec Corp | Coaxial connector connection structure and high frequency device provided with the above structure, and assembling method of coaxial connector connection structure |
WO2015030034A1 (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-05 | 京セラ株式会社 | Element housing package and mounting structure provided with same |
JP6046822B2 (en) * | 2013-08-28 | 2016-12-21 | 京セラ株式会社 | Device storage package and mounting structure including the same |
JPWO2015030034A1 (en) * | 2013-08-28 | 2017-03-02 | 京セラ株式会社 | Device storage package and mounting structure including the same |
JP2018098279A (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 日本電信電話株式会社 | High frequency package |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3935085B2 (en) | 2007-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014192220A (en) | Package for mounting electronic component and electronic device using the same | |
JP4057897B2 (en) | Optical semiconductor device | |
US20040140550A1 (en) | High-frequency package | |
JP3935085B2 (en) | Semiconductor element storage package and semiconductor device | |
JP5261104B2 (en) | Circuit board and electronic device | |
JP2007281245A (en) | Electronic apparatus | |
JP4605957B2 (en) | Package for storing semiconductor elements | |
JP6034054B2 (en) | Electronic component storage package and electronic device | |
JP2004259972A (en) | Package for housing semiconductor element | |
JP3673491B2 (en) | I / O terminal and semiconductor element storage package | |
JP3773803B2 (en) | Semiconductor device mounting package and semiconductor device mounting method | |
JP4206321B2 (en) | Semiconductor element storage package and semiconductor device | |
JP2004207259A (en) | Optical semiconductor device and package for housing the same | |
JP4210207B2 (en) | High frequency wiring board | |
JP4025612B2 (en) | Optical semiconductor element storage package and optical semiconductor device | |
JP2004356334A (en) | Package for housing optical semiconductor element, and optical semiconductor device | |
JP4497762B2 (en) | Optical semiconductor element storage package and optical semiconductor device | |
JP3716199B2 (en) | Semiconductor element storage package and semiconductor device | |
JP4045110B2 (en) | Package for storing semiconductor elements | |
JP3993774B2 (en) | Optical semiconductor element storage package | |
JP3686855B2 (en) | Circuit board, semiconductor element storage package, and semiconductor device using the same | |
JP2003057497A (en) | Package for optical communication | |
JP2003318477A (en) | Package for optical communication and its manufacturing method | |
JP2004119910A (en) | Package for containing optical semiconductor device, and optical semiconductor device | |
JP2004296576A (en) | Package for housing semiconductor element, and semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050712 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070223 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070309 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070316 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |