JP2004296576A

JP2004296576A - 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置

Info

Publication number: JP2004296576A
Application number: JP2003084278A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kanchiku; 剛寒竹; Masakazu Yasui; 正和安井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】枠体の取付部に嵌着された入出力端子において、その立壁部の上面にロウ材を介して環状部材を接合した場合に、ロウ材にクラックが発生してパッケージ内部の気密性が損なわれるのを防止すること。
【解決手段】半導体素子収納用パッケージは、半導体素子５の載置部１ａを有する基体１と、載置部１ａを囲繞するようにして設けられ、入出力端子３の取付部２ａが形成された枠体２と、線路導体３ａ−Ａが形成された平板部３ａおよび平板部３ａの上面に接合された立壁部３ｂから成り、取付部２ａに嵌着された入出力端子３と、枠体２および入出力端子３の上面にロウ付けされた環状部材６とを具備しており、立壁部３ｂは、その上面と枠体２の外側に向いた側面との間に段差が形成されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＭＩＣ（ＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃＭｉｃｒｏｗａｖｅＩＣ）等の半導体素子を収納するための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、マイクロ波帯域やミリ波帯域の高周波信号により作動するＦＥＴやＭＭＩＣ等の半導体素子を収納するための半導体素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）には、大電力を入力したり、半導体素子と外部電気回路基板との高周波信号の入出力を行うための入出力端子が設けられている。このパッケージについて、図３に斜視図を示し、図４にパッケージに用いられる入出力端子の拡大斜視図を示す。
【０００３】
入出力端子１０３は、長方形状の平板部１０３ａの上面に直方体状の立壁部１０３ｂが積層されて成り、一般的にセラミックグリーンシート積層法によって多数個取りの手法を用いて作製され、パッケージの内部に収容される半導体素子１０５と外部電気回路基板（図示せず）との高周波信号の入出力を行う機能を有するとともに、パッケージの内外を遮断する機能を有する。
【０００４】
この平板部１０３ａは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質焼結体等のセラミックスから成り、その上面に、一辺から対向する他辺にかけて、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等のメタライズ層から成る線路導体１０３ａ−Ａが形成されている。また、平板部１０３ａの下面には、その全面に線路導体１０３ａ−Ａと同様のメタライズ層から成る下部接地導体１０３ａ−Ｃが形成されており、さらに線路導体１０３ａ−Ａと平行な側面には、その中央部に線路導体１０３ａ−Ａと同様のメタライズ層から成る側部接地導体１０３ａ−Ｂが形成されている。
【０００５】
メタライズ層から成る線路導体１０３ａ−Ａ，側部接地導体１０３ａ−Ｂ，下部接地導体１０３ａ−Ｃは、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等で形成されている。例えば、Ｗから成る場合、Ｗを主成分とする粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、平板部１０３ａ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き、これを焼成することにより形成される。
【０００６】
一方、立壁部１０３ｂは、平板部１０３ａと同様のセラミックスから成り、平板部１０３ａの上面に線路導体１０３ａ−Ａの一部を挟んで接合されている。そしてこの立壁部１０３ｂの上面の全面に線路導体１０３ａ−Ａと同様のメタライズ層から成る上部接地導体１０３ｂ−Ａが形成されている。また、線路導体１０３ａ−Ａと平行な立壁部１０３ｂの側面は、平板部１０３ａの側面と面一になっており、その全面に線路導体１０３ａ−Ａと同様のメタライズ層から成る側部接地導体１０３ｂ−Ｂが形成されている。
【０００７】
メタライズ層から成る上部接地導体１０３ｂ−Ａ，側部接地導体１０３ｂ−Ｂは、平板部１０３ａに形成される線路導体１０３ａ−Ａ，側部接地導体１０３ａ−Ｂ，下部接地導体１０３ａ−Ｃと同様の方法によりセラミックグリーンシートの積層体に金属ペーストを所定パターンで印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。
【０００８】
パッケージは、基体１０１と、その上面に接合された枠体１０２と、この枠体１０２の側部に一側部を貫通するとともに上下面にわたって切り欠いて成る入出力端子１０３の取付部１０２ａに嵌着された入出力端子１０３と、枠体１０２上面に接合された環状部材（シールリング）１０６とを具備している。基体１０１は、半導体素子１０５を載置する載置部１０１ａを有し、半導体素子１０５の作動時に発する熱を外部に効率よく放散する機能を有する銅（Ｃｕ）、Ｃｕ−Ｗ等の金属材料から成る。
【０００９】
また枠体１０２は、基体１０１上面に載置部１０１ａを囲繞するように銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材で接合され、側部に入出力端子１０３を嵌着する取付部１０２ａが形成されたものであり、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成る。
【００１０】
入出力端子１０３の側部接地導体１０３ａ−Ｂ，１０３ｂ−Ｂおよび下部接地導体１０３ａ−Ｃは、線路導体１０３ａ−Ａに対する接地電位を強化するための接地導体と成るとともに、入出力端子１０３を取付部１０２ａに嵌着させるためのロウ付け用導体とも成る。
【００１１】
また、入出力端子１０３の枠体１０２の外側の線路導体１０３ａ−Ａには、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るリード端子１０４がＡｇロウ等のロウ材を介して接合され、このリード端子１０４を介して外部電気回路基板と入出力端子１０３との間で高周波信号の入出力を行なうことができる。
【００１２】
環状部材１０６は、枠体１０２の上面にＡｇロウ等のロウ材で接合されており、その上面に蓋体（図示せず）をシーム溶接等により接合するための接合媒体として用いられる。
【００１３】
このようなパッケージに、半導体素子１０５を載置部１０１ａに金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金等の低融点ロウ材で載置するとともに、線路導体１０３ａ−Ａと半導体素子１０５の電極とをボンディングワイヤ（図示せず）で電気的に接続し、環状部材１０６の上面に蓋体をシーム溶接等により取着することにより、製品としての半導体装置とすることができる。この半導体装置は、例えば半導体素子１０５がＦＥＴであれば、外部電気回路基板から供給される電力により半導体素子１０５を作動させて外部から入力される大容量の情報を高速で処理し外部に出力するものであり、通信分野に多用されている（下記の特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−１３９４３９号公報
【００１５】
【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においては、近年、小型化および高密度化が進み、それに伴って線路導体１０３ａ−Ａの数も増え、その結果入出力端子１０３の幅を大きくしたものが用いられるようになってきている。しかしこの場合、図３に示すように、環状部材１０６は、枠体１０２に接合している部位では枠体１０２と熱膨張係数が近似するかまたは同じであるのに対し、入出力端子１０３に接合している部位では、入出力端子１０３の立壁部１０３ｂの幅が大きくなるにしたがって、立壁部１０３ｂの上面と環状部材１０６との接合面積が大きくなるため環状部材１０６の熱膨張係数と入出力端子１０３の熱膨張係数との差に起因した応力が大きくなる。そして、この応力によって環状部材１０３と入出力端子１０３との接合部におけるロウ材にマイクロクラックが発生して気密性が損なわれるという問題点を有していた。
【００１６】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、枠体の一側部を貫通するとともに上下面にわたって切り欠いて成る取付部に嵌着された入出力端子において、その立壁部の上面にロウ材を介して環状部材を接合した場合に、ロウ材にクラックが発生してパッケージ内部の気密性が損なわれるのを防止して、内部に収納する半導体素子を長期にわたり正常かつ安定的に作動させることである。
【００１７】
【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、上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する金属製の基体と、該基体の前記上側主面に前記載置部を囲繞するようにして取着され、一側部を貫通するとともに上下面にわたって切り欠いて成る入出力端子の取付部が形成された金属製の枠体と、上面に一辺から対向する他辺にかけて線路導体が形成された四角形状の誘電体から成る平板部および該平板部の上面に前記線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部から成り、前記取付部に嵌着された入出力端子と、前記枠体および前記入出力端子の上面にロウ付けされた金属製の環状部材とを具備しており、前記立壁部は、その上面と前記枠体の外側に向いた側面との間に段差が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、入出力端子の立壁部は、その上面と枠体の外側に向いた側面との間に段差が形成されていることから、段差と環状部材との間のロウ材の体積が大きくなり、段差の側に大きな面積のロウ材のメニスカスを形成することが可能となり、ロウ材に加わる枠体と入出力端子との熱膨張係数差によって生じる応力を、この大きなメニスカスによって有効に分散することによってロウ材にマイクロクラックが発生するのを有効に抑制することができる。その結果、半導体素子収納用パッケージの気密性が損なわれるのを有効に抑制することができる。
【００１９】
また、段差によってロウ材が入出力端子の上面に引っ掛かって強固に接合することができ、環状部材と入出力端子との接合部における気密信頼性をより向上させることができる。
【００２０】
本発明の半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記段差は、前記立壁部の上面の全面に形成された上部接地導体と、該上部接地導体上の前記枠体の内側の辺部に形成された金属層とから成り、前記上部接地導体は前記立壁部の前記枠体の内側および外側に向いた両側面にそれぞれ延出していることを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、段差が、立壁部の上面の全面に形成された上部接地導体と、この上部接地導体上の枠体の内側の辺部に形成された金属層とから成り、上部接地導体は立壁部の枠体の内側および外側に向いた両側面にそれぞれ延出していることから、ロウ材が立壁部の枠体の内側および外側にむいた両側面に延出した上部接地導体の表面に濡れ広がることによってロウ材のより大きなメニスカスを形成することが可能となり、ロウ材に加わる枠体と入出力端子との熱膨張係数差によって生じる応力をより有効に分散することができる。また、立壁部の枠体の内側および外側に向いた両側面を部分的に導体で覆うことができるので線路導体を伝送する高周波信号に対して電磁遮蔽効果により放射損失を有効に抑制することができる。さらに、上部接地導体と立壁部との密着面積を大きくでき、これらの密着強度を向上させることができる。
【００２２】
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、前記載置部に載置されるとともに前記入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、前記環状部材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。
【００２３】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、内部に収容する半導体素子を長期にわたって正常、かつ安定して作動させることのできる気密信頼性の高いものとなる。
【００２４】
【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について実施の形態の例を示す斜視図、図２（ａ）は図１の入出力端子の斜視図、図２（ｂ）は入出力端子の断面図である。
【００２５】
図１，図２において、１は基体、１ａは載置部、２は枠体、２ａは入出力端子３の取付部、３は入出力端子、３ａは入出力端子３の平板部、３ａ−Ａは線路導体、３ａ−Ｂは側部接地導体、３ｂは立壁部、３ｂ−Ａは上部接地導体、３ｂ−Ｂは側部接地導体、３ａ−Ｃは下部接地導体、４はリード端子、６は環状部材、７はロウ材、７ａはメニスカス、８は金属層である。これら枠体２を上面に有する基体１と入出力端子３と環状部材６とで、内部にＦＥＴ等の半導体素子５を収納するためのパッケージが基本的に構成される。また、パッケージ内に半導体素子５を収容して環状部材６の上面に蓋体（図示せず）を周知のシーム溶接法により取着することにより半導体装置となる。
【００２６】
本発明のパッケージは、上側主面に半導体素子５が載置される載置部１ａを有する基体１と、基体１の上側主面に載置部１ａを囲繞するようにして設けられ、一側部を貫通するとともに上下面にわたって切り欠いて成る入出力端子３の取付部２ａが形成された枠体２と、上面に一辺から対向する他辺にかけて線路導体３ａ−Ａが形成された四角形状の誘電体から成る平板部３ａおよびこの平板部３ａの上面に線路導体３ａ−Ａの一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部３ｂから成り、取付部２ａに嵌着された入出力端子３とを具備しており、立壁部３ｂは、その上面と枠体２の外側に向いた側面との間に段差が形成されている。
【００２７】
本発明の基体１は、上側主面に半導体素子５を載置する載置部１ａを有し、半導体素子５を支持する支持部材として機能するとともに、半導体素子５の熱を外部に効率良く放散する機能も有する。この基体１は、その形状が長方形等の四角形状であり、上面に枠体２が接合されることによってまたは基体１と一体に形成されることによって設けられている。
【００２８】
このような基体１および枠体２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属から成り、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工、および切削加工等の従来周知の金属加工法などにより製作される。また、この基体１は周知のＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄ）法によって所定形状に製作されてもよい。
【００２９】
なお、基体１および枠体２は、その表面に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が酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、基体１の載置部１ａに半導体素子５を強固に接着固定させることができる。
【００３０】
また、枠体２は、その一側部を貫通するとともに上下面にわたって切り欠いて成る入出力端子３の取付部２ａが形成されている。そして、この取付部２ａに、半導体素子５と外部電気回路基板との高周波信号の入出力を行う機能を有するとともにパッケージの内外を遮断する機能を有する入出力端子３が、この下面や側面に設けられているメタライズ層から成る下部接地導体３ａ−Ｃや側部接地導体３ａ−Ｂ，３ｂ−Ｂを介してＡｇロウ等のロウ材により嵌着される。
【００３１】
入出力端子３は、長方形等の四角形状の平板部３ａの上面に、横倒しにされた四角柱のような直方体状の立壁部３ｂが積層されて成り、Ａｌ_２Ｏ_３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質焼結体等のセラミックスから成る。具体的には、平板部３ａの線路導体３ａ−Ａの線路方向の長さが５乃至２０ｍｍ程度であり、立壁部３ｂの同じ方向の長さが０．５乃至１．５ｍｍ程度のものである。
【００３２】
平板部３ａは、その上面の一辺から対向する他辺にかけてＷ、Ｍｏ、Ｍｎ等のメタライズ層から成る複数の線路導体３ａ−Ａが形成されている。また、平板部３ａの下面には、全面に線路導体３ａ−Ａと同様のメタライズ層から成る下部接地導体３ａ−Ｃが形成されている。
【００３３】
平板部３ａの線路導体３ａ−Ａ、側部接地導体３ａ−Ｂおよび下部接地導体３ａ−Ｃは、例えばＷ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、平板部３ａ形成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き、焼成することによって形成される。
【００３４】
また、平板部３ａの上面には立壁部３ｂが線路導体３ａ−Ａの一部を挟んで積層されている。この立壁部３ｂは、その上面と枠体２の外側に向いた側面との間に段差が形成されている。
【００３５】
これにより、段差と環状部材６との間のロウ材７の体積が大きくなり、段差の側に大きな面積のロウ材７のメニスカス７ａを形成することが可能となり、ロウ材７に加わる枠体２と入出力端子３との熱膨張係数差によって生じる応力を、この大きなメニスカス７ａによって有効に分散することによってロウ材７にマイクロクラックが発生するのを有効に抑制することができる。その結果、パッケージの気密性が損なわれるのを有効に抑制することができる。
【００３６】
また、段差によってロウ材７が入出力端子３の上面に引っ掛かって強固に接合することができ、環状部材６と入出力端子３との接合部における気密信頼性をより向上させることができる。
【００３７】
段差は、立壁部３ｂの上面の全面に形成された上部接地導体３ｂ−Ａと、この上部接地導体３ｂ−Ａ上の枠体２の内側の辺部に形成された金属層８とから成るものであるのがよい。これにより、立壁部３ｂの平坦な上面にメタライズ層を重ねて形成することによって容易に段差を形成することができるとともに、立壁部３ｂの上面が平坦であるので応力が集中し難くなって立壁部３ｂにクラックが生じ難くなる。
【００３８】
このような段差は、立壁部３ｂの上面に上部接地導体３ｂ−Ａとなる金属ペーストを印刷し、さらにこの上面の一部に金属ペーストを印刷した後、これらを同時に焼成することにより形成される。または、立壁部３ｂの上面に上部接地導体３ｂ−Ａとなる金属ペーストを印刷して焼成した後、上部接地導体３ｂ−Ａよりも融点の低い金属を含む金属ペーストを印刷して再度焼成することにより形成してもよい。
【００３９】
また段差は、立壁部３ｂの上面と枠体２の外側に向いた側面との間に段差を形成し、この段差の表面全面（段差の底面および段差の側面）および立壁部３ｂの上面にメタライズ層を形成したものであってもよい。これにより、段差を誘電体から成る立壁部３ｂを加工することにより形成できるので、段差の深さを精度よく形成することが可能となり、入出力端子３と環状部材６との接合強度の製造工程ごとのばらつきを小さくすることができる。
【００４０】
段差の幅、即ち、線路導体３ａ−Ａの線路方向の段差の長さは同じ方向の立壁部３ｂの幅の１／２乃至３／４倍であるのがよい。これにより、環状部材６と段差との間のロウ材７の体積が大きくなり、段差の側にロウ材７の大きなメニスカス７ａを形成し易くすることができ、入出力端子３と枠体２との熱膨張係数差によって生じる応力を有効に分散することができる。
【００４１】
段差の幅が立壁部３ｂの幅の１／２倍未満では、環状部材６と段差との間のロウ材７の体積が大きくなり、段差の側に大きなメニスカス７ａを形成するのが困難となる。また、３／４倍を超えると、金属層８を設けて段差を形成する場合は、金属層８をスクリーン印刷法により形成するに際して、厚さが大きくなり過ぎたり、ときには印刷時にかすれなどの不具合が発生し易くなる。また、立壁部３ｂに段差を設けた場合は、立壁部３ｂの上部が欠け易くなる。
【００４２】
また段差は、好ましくは、図５に示すように立壁部３ｂの上面の全面に形成された上部接地導体３ｂ−Ａと、この上部接地導体３ｂ−Ａ上の枠体２の内側の辺部に形成された金属層８とから成り、上部接地導体３ｂ−Ａは立壁部３ｂの枠体２の内側および外側に向いた両側面にそれぞれ延出しているのがよい。
【００４３】
これにより、ロウ材７が立壁部３ｂの枠体２の内側および外側に向いた両側面に延出した上部接地導体３ｂ−Ａの表面に濡れ広がることによってロウ材７のより大きなメニスカスを形成することが可能となり、ロウ材７に加わる枠体２と入出力端子３との熱膨張係数差によって生じる応力をより有効に分散することができる。また、立壁部３ｂの枠体２の内側および外側に向いた両側面を導体で部分的に覆うことができるので線路導体３ａ−Ａを伝送する高周波信号に対して電磁遮蔽効果により放射損失を有効に抑制することができる。さらに、上部接地導体３ｂ−Ａと立壁部３ｂとの密着面積を大きくでき、これらの密着強度を向上させることができる。
【００４４】
このような立壁部３ｂの枠体２の内側および外側に向いた両側面に延出した上部接地導体３ｂ−Ａは、立壁部３ｂの上面や側面に上部接地導体３ｂ−Ａおよび側部接地導体３ｂ−Ｂとなる金属ペーストを印刷し、さらに立壁部３ｂの枠体２の内側および外側に向いた両側面に金属ペーストを印刷した後、これらを同時に焼成することにより形成される。または、立壁部３ｂの上面および側面に上部接地導体３ｂ−Ａおよび側部接地導体３ｂ−Ｂとなるとなる金属ペーストを印刷して焼成した後、上部接地導体３ｂ−Ａおよび側部接地導体３ｂ−Ｂよりも融点の低い金属を含む金属ペーストを立壁部３ｂの枠体２の内側および外側に向いた両側面に印刷して再度焼成することにより形成してもよい。
【００４５】
このようなパッケージに、半導体素子５を載置部１ａにＡｕ−Ｓｎロウ材等の低融点接合材で載置するとともに、線路導体３ａ−Ａと半導体素子５の電極とをボンディングワイヤで電気的に接続し、環状部材６の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等の蓋体（図示せず）をシーム溶接等により取着することにより、製品としての半導体装置となる。この半導体装置は、例えば外部電気回路基板から供給される高周波信号等の駆動信号によって半導体素子５を作動させ、大容量の情報を高速に伝送する、通信基地局などの通信装置等に用いられる。
【００４６】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明する。図２の入出力端子３を以下のように構成した。すなわち、グリーンシート積層法を用いて、縦（線路導体３ａ−Ａの方向）２ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＡｌ_２Ｏ_３質焼結体から成る平板部３ａを形成し、この上面に厚さ１５μｍのＷのメタライズ層から成る３本の線路導体３ａ−Ａを形成した。しかる後、この平板部３ａの上面に線路導体３ａ−Ａの一部を間に挟んで縦１ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ１ｍｍのＡｌ_２Ｏ_３質焼結体から成る立壁部３ｂを形成した。
【００４７】
そして、この立壁部３ｂの上面の全面に厚さ１５μｍの上部接地導体３ｂ−Ａと、この上面の枠体２の内側の辺部に厚さが１５μｍの金属層８を種々の幅で形成し、段差の幅が表１に示される値となるようにした。
【００４８】
さらに下部接地導体３ａ−Ｃおよび側部接地導体３ａ−Ｂ，３ｂ−ＢをＷのメタライズ層により形成し、これを焼成することにより種々の幅の段差を有するテスト用入出力端子３を各段差の幅に対して１０個ずつ、計７０個形成した。
【００４９】
そして、これらのテスト用入出力端子３を別途準備した７０個のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る基体１上の枠体２の取付部２ａに嵌め込み、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る環状部材６を枠体２の上面にＡｇロウ材のプリフォームとともに載置し、次いでブレージング炉で加熱することにより基体１、枠体２、入出力端子３、環状部材６から成るパッケージとしてのテストサンプルを得た。また、比較用として入出力端子３の立壁部３ｂの上面に段差を形成していない比較サンプルを１０個作成した。
【００５０】
そして、これらのサンプルにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る蓋体をシーム溶接した後、温度幅が−６５〜１５０℃の温度サイクルに１０サイクル曝して環状部材６と立壁部３ｂとの間のロウ材７におけるマイクロクラックの発生の有無をヘリウム（Ｈｅ）ガスのリークを測定することにより評価するとともに、接合強度を評価した。
【００５１】
なお、Ｈｅリーク測定による評価は、サンプルをテスト容器内に入れて減圧した後、同一テスト容器内で１０気圧に保持されたＨｅガス中に１０分間放置し、次いでサンプルをテスト容器から取り出し、テスト容器内のＨｅガスを空気に置換し、続いてサンプルを再びテスト容器内に戻して減圧することによってロウ材７のマイクロクラック部から出てくるＨｅガスを検知することにより実施した。また、接合強度は入出力端子３の直上の蓋体の縁を挟んで上部に引き上げることによって評価し、環状部材６の剥がれが無いものを良好とした。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】

【００５３】
表１より、上部接地導体３ｂ−Ａ上に金属層８を設けて段差を形成することにより、ロウ材７のマイクロクラックが生じるのを抑制してパッケージの気密性が向上することが明らかになった。また、環状部材６の接合強度の結果から、比較サンプルにおける環状部材６の剥がれは、ロウ材７と上部接地導体３ｂ−Ａとの界面における剥がれであり、比較サンプルではロウ材７と上部接地導体３ｂ−Ａとの密着性が弱いのに対し、テストサンプルでは良好となることが明らかになった。なお、段差の幅が０．４５ｍｍのテストサンプルにおける環状部材６の剥がれは、金属層８が破損したことによる破損であり、比較サンプルの剥がれの状態とは異なったものであった。
【００５４】
なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例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内であれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００５５】
例えば、半導体素子５が半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子である場合においても本発明の効果は同様であり、その場合は枠体２に光ファイバ取着用の貫通孔を設ければ良い。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する金属製の基体と、この基体の上側主面に載置部を囲繞するようにして取着され、一側部を貫通するとともに上下面にわたって切り欠いて成る入出力端子の取付部が形成された金属製の枠体と、上面に一辺から対向する他辺にかけて線路導体が形成された四角形状の誘電体から成る平板部およびこの平板部の上面に線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部から成り、取付部に嵌着された入出力端子と、枠体および入出力端子の上面にロウ付けされた金属製の環状部材とを具備しており、立壁部は、その上面と枠体の外側に向いた側面との間に段差が形成されていることから、段差と環状部材との間のロウ材の体積が大きくなり、段差の側に大きな面積のロウ材のメニスカスを形成することが可能となり、ロウ材に加わる枠体と入出力端子との熱膨張係数差によって生じる応力を、この大きなメニスカスによって有効に分散することによってロウ材にマイクロクラックが発生するのを有効に抑制することができる。その結果、半導体素子収納用パッケージの気密性が損なわれるのを有効に抑制することができる。
【００５７】
また、段差によってロウ材が入出力端子の上面に引っ掛かって強固に接合することができ、環状部材と入出力端子との接合部における気密信頼性をより向上させることができる。
【００５８】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、段差が、立壁部の上面の全面に形成された上部接地導体と、この上部接地導体上の枠体の内側の辺部に形成された金属層とから成り、上部接地導体は立壁部の枠体の内側および外側に向いた両側面にそれぞれ延出していることから、ロウ材が立壁部の枠体の内側および外側に向いた両側面に延出した上部接地導体の表面に濡れ広がることによってロウ材のより大きなメニスカスを形成することが可能となり、ロウ材に加わる枠体と入出力端子との熱膨張係数差によって生じる応力をより有効に分散することができる。また、立壁部の枠体の内側および外側に向いた両側面を導体で部分的に覆うことができるので線路導体を伝送する高周波信号に対して電磁遮蔽効果により放射損失を有効に抑制することができる。さらに、上部接地導体と立壁部との密着面積を大きくでき、これらの密着強度を向上させることができる。
【００５９】
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、載置部に載置されるとともに入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、環状部材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。
【００６０】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、内部に収容する半導体素子を長期にわたって正常、かつ安定して作動させることのできる気密信頼性の高いものとなる。
【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例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の半導体素子収納用パッケージにおける入出力端子の斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図３】従来の半導体素子収納用パッケージの斜視図である。
【図４】図３の半導体素子収納用パッケージにおける入出力端子の斜視図である。
【図５】本発明の半導体素子収納用パッケージにおける入出力端子について実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：取付部
３：入出力端子
３ａ：平板部
３ａ−Ａ：線路導体
３ｂ：立壁部
３ｂ−Ａ：上部接地導体
５：半導体素子
６：環状部材
７：ロウ材
７ａ：メニスカス
８：金属層

Claims

上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する金属製の基体と、該基体の前記上側主面に前記載置部を囲繞するようにして設けられ、一側部を貫通するとともに上下面にわたって切り欠いて成る入出力端子の取付部が形成された金属製の枠体と、上面に一辺から対向する他辺にかけて線路導体が形成された四角形状の誘電体から成る平板部および該平板部の上面に前記線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部から成り、前記取付部に嵌着された入出力端子と、前記枠体および前記入出力端子の上面にロウ付けされた金属製の環状部材とを具備しており、前記立壁部は、その上面と前記枠体の外側に向いた側面との間に段差が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。
前記段差は、前記立壁部の上面の全面に形成された上部接地導体と、該上部接地導体上の前記枠体の内側の辺部に形成された金属層とから成り、前記上部接地導体は前記立壁部の前記枠体の内側および外側に向いた両側面にそれぞれ延出していることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
請求項１または請求項２記載の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、前記環状部材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半導体装置。