JP2004296577A

JP2004296577A - 入出力端子および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置

Info

Publication number: JP2004296577A
Application number: JP2003084279A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Tanaka; 信幸田中; Shinichi Takahashi; 伸一高橋
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】入出力端子の平板部となるセラミックグリーンシートの積層間に剥がれが生じるのを抑制することにより、入出力端子の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子の作動性を向上させること。
【解決手段】入出力端子３は、上面に配線導体３Ａを有するとともに下面に接地導体層３ｂを有する平板部８と、平板部８の上面に立壁部７とを具備しており、平板部８は、その内部の配線導体３Ａの直下の部位に一辺側の側面および他辺側の側面の間にわたって帯状の内層導体層３ｃが形成されているとともに、この一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層３ｃから平板部８の上下面の少なくとも一方にかけて内層導体層３ｃの中央部よりも幅が狭い、内面に導体層６ａが形成された溝６が設けられており、内層導体層３ｃは、溝６に接する端部が溝６に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝６と同じである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子収納用パッケージの入出力端子に関し、特に入出力端子における平板部の内部の内層導体層に関するものであり、またこの入出力端子を用いた半導体素子収納用パッケージ、さらに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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）に用いられる入出力端子の斜視図を図６に示す。
【０００３】
同図において、１０８はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質セラミックス，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質セラミックス等の誘電体から成る四角形状の平板部である。平板部１０８は、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やこの線路導体１０３ａに平行な同一面接地導体１０３ｆ等の配線導体１０３Ａが形成されている。さらに、平板部１０８の下面には、その全面に配線導体１０３Ａと同様のメタライズ層から成る接地導体層１０３ｂが形成されている。
【０００４】
また、平板部１０８の上面には、配線導体１０３Ａの一部を間に挟んで接合されているとともに、上面に上部接地導体層１０３ｅを有するＡｌ_２Ｏ_３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質セラミックス等の誘電体から成る直方体状の立壁部１０７が設置されている。これにより、線路導体１０３ａは、平板部１０８と立壁部１０７とに狭持されていない部位がマイクロストリップ線路となり、平板部１０８と立壁部１０７とに狭持されている部位がストリップ線路となる。
【０００５】
さらに、これらの平板部１０８および立壁部１０７は、線路導体１０３ａの線路方向に平行な側面に配線導体１０３Ａと同様のメタライズ層から成る側面接地導体層１０３ｄが形成されている。
【０００６】
また平板部１０８は、内部の配線導体１０３Ａの直下の部位に一辺側の側面および他辺側の側面の間にわたってＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等のメタライズ層から成る帯状の内層導体層１０３ｃが形成されている。さらにこの一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層１０３ｃから平板部１０８の上下面の少なくとも一方にかけて内層導体層１０３ｃよりも幅が狭い、内面にＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等のメタライズ層から成る導体層１０６ａが形成された溝１０６が設けられている。これにより、線路導体１０３ａと内層導体層１０３ｃと、または接地導体層１０３ｂと内層導体層１０３ｃとを電気的に接続することができる。
【０００７】
このような入出力端子１０３は以下のようにして作製される。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３質焼結体から成る場合、先ずＡｌ_２Ｏ_３、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術により複数のセラミックグリーンシートを得る。
【０００８】
次に、このセラミックグリーンシートに、Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、配線導体１０３Ａ、接地導体層１０３ｂ、内層導体層１０３ｃ、上部接地導体層１０３ｅを所定パターンに形成する。また、溝１０６となる切り欠き部１０６を金型等を用いた打ち抜き加工によって形成するとともに切り欠き部１０６の内面に導体層１０６ａを形成する。その後、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、側面接地導体層１０３ｄとなるＷ，Ｍｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを塗布する。そして、これを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することにより製作することができる。
【０００９】
このような平板部１０８と立壁部１０７とから構成された入出力端子１０３は、パッケージに設けられ、パッケージ内外を電気的に接続するための導電路として機能するとともに、パッケージ内外を気密に遮断し、その内部を封止することができる（例えば、下記の特許文献１参照）。
【００１０】
この入出力端子１０３において、図７に示すように、導体層１０６ａを溝１０６の内面の全面に設け、内層導体層１０３ｃとの接触面積を大きくすることによって、溝１０６内面の導体層１０６ａ全面を入出力信号や電源電流等の電流を伝送させるための導体として有効に機能させることができる。
【００１１】
この入出力端子１０３が取着されたパッケージは、上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、上側主面に載置部を囲繞するように取着された枠体と、この枠体を貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子１０３の取付部と、この取付部に嵌着された上記の入出力端子１０３とを具備している。枠体が金属から成る場合、枠体を貫通してまたは切り欠いて形成した取付部に入出力端子１０３を嵌着し、いわゆるメタルウォールタイプのパッケージとして使用されている。また、枠体がセラミックスから成る場合、入出力端子１０３が枠体と一体的に形成され、いわゆるセラミックウォールタイプのパッケージとして使用されている。これらは用途に応じて適宜選択され使用されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００３−３７２０８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の入出力端子１０３では、セラミックグリーンシートを積層して平板部１０８を形成する際に、溝１０６となる切り欠き部を形成したセラミックグリーンシートに内層導体層１０３ｃとなる金属ペーストを塗布後、この内層導体層１０３ｃを挟み込むようにセラミックグリーンシートを積層すると、内層導体層１０３ｃの端部の切り欠き部１０６の周囲がセラミックグリーンシートとの密着性の低い金属ペーストで囲まれているため、切り欠き部１０６の周囲において金属ペーストとセラミックグリーンシートと間で剥がれが生じるという問題点を有していた。
【００１４】
そして、このような剥がれが生じた平板部１０８となるセラミックグリーンシート積層体を焼成して外形加工を施し、入出力端子１０３を製造した後、この入出力端子１０３をパッケージに組み込んで、例えばパッケージを通信用システム等に組みこんだ場合、内層導体層１０３ｃの端部の剥がれを起点として入出力端子１０３にクラックが発生してパッケージ内部を気密に封止できなくなったり、または内層導体層１０３ｃの端部の剥がれによって導体層１０６ａと内層導体層１０３ｃとの接続部が断線したりし、その結果、半導体素子が良好に作動しなくなるという問題点を有していた。
【００１５】
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、パッケージの入出力端子を作製する際の平板部となるセラミックグリーンシートの積層間に剥がれが生じるのを抑制することにより、入出力端子の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子の作動性を向上させることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の入出力端子は、上面に一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体を有するとともに下面に接地導体層を有する誘電体からなる四角形状の平板部と、該平板部の上面に前記配線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とを具備しており、前記平板部は、その内部の前記配線導体の直下の部位に前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の間にわたって帯状の内層導体層が形成されているとともに、前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の少なくとも一方に、前記内層導体層から前記平板部の上下面の少なくとも一方にかけて前記内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、前記内層導体層は、前記溝に接する端部が前記溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が前記溝と同じであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の入出力端子は、平板部の内部の配線導体の直下の部位に一辺側の側面および他辺側の側面の間にわたって帯状の内層導体層が形成されているとともに、この一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層から平板部の上下面の少なくとも一方にかけて内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、内層導体層は、溝に接する端部が溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝と同じであることから、セラミックグリーンシートを積層して平板部を形成する際、溝となる切り欠き部を有するセラミックグリーンシートを内層導体層を挟み込むように積層しても、内層導体層の端部が溝となる切り欠き部に向かって漸次幅が狭くなって内層導体層を挟んだ上下のセラミックグリーンシート同士の密着面積が大きくなり、セラミックグリーンシート間に剥がれが生じるのを有効に抑制することができる。その結果、入出力端子の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子の作動性を向上させることができる。
【００１８】
また、内層導体層の先端の幅は溝と同じであることから、内層導体層が溝となる切り欠き部を全面にわたって覆っているので、溝の内面の全面に導体層を形成することにより導体層と内層導体層との接触面積を大きくすることができ、配線導体と内層導体層とを、あるいは接地導体層と内層導体層とを低抵抗で導体層を介して接続することができる。その結果、入出力端子の電気的特性を良好にすることができる。
【００１９】
本発明の入出力端子は、上面に一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体を有するとともに下面に接地導体層を有する誘電体からなる四角形状の平板部と、該平板部の上面に前記配線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とを具備しており、前記平板部は、その内部の前記配線導体の直下の部位に前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の間にわたって複数の帯状の内層導体層が上下に間隔を空けて位置するように形成されているとともに、前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の少なくとも一方に、前記内層導体層のうちの少なくとも２つの間にわたって、それら内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、それら内層導体層は、前記溝に接する端部が前記溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が前記溝と同じであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の入出力端子は、平板部の内部の配線導体の直下の部位に一辺側の側面および他辺側の側面の間にわたって複数の帯状の内層導体層が上下に間隔を空けて位置するように形成されているとともに、この一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層のうちの少なくとも２つの間にわたって、それら内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、それら内層導体層は、溝に接する端部が溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝と同じであることから、セラミックグリーンシートを積層して平板部を形成する際、溝となる切り欠き部を有するセラミックグリーンシートを内層導体層を挟み込むように積層しても、内層導体層の端部が溝となる切り欠き部に向かって漸次幅が狭くなって内層導体層を挟んだ上下のセラミックグリーンシート同士の密着面積が大きくなり、セラミックグリーンシート間に剥がれが生じるのを有効に抑制することができる。その結果、入出力端子の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子の作動性を向上させることができる。
【００２１】
また、内層導体層の先端の幅は溝と同じであることから、内層導体層が溝となる切り欠き部を全面にわたって覆っているので、溝の内面の全面に導体層を形成することにより導体層と内層導体層との接触面積を大きくすることができ、複数の内層導体層のうちの少なくとも２つの内層導体層同士を低抵抗で導体層を介して接続することができる。その結果、入出力端子の電気的特性を良好にすることができる。
【００２２】
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基体と、前記上側主面に前記載置部を囲繞するように取着された枠体と、該枠体を貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付部と、前記取付部に嵌着された上記本発明の入出力端子とを具備していることを特徴とする。
【００２３】
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基体と、上側主面に載置部を囲繞するように取着された枠体と、この枠体を貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付部と、取付部に嵌着された上記本発明の入出力端子とを具備していることから、上記本発明の入出力端子を用いた気密性および導通信頼性に優れたものとなり、半導体素子を長期にわたって正常かつ安定に作動させることができる。
【００２４】
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、前記載置部に載置固定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
本発明の半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の入出力端子および半導体素子収納用パッケージを用いた気密性および導通信頼性に優れたものとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の入出力端子について以下に詳細に説明する。図１は本発明の入出力端子の斜視図である。図２は本発明の入出力端子の平板部の要部拡大断面図を示し、図３は平板部の要部拡大側面図である。また、図４は本発明のパッケージの上面図、図５は本発明のパッケージの断面図である。同図において、１は基体、２は枠体、３は入出力端子であり、基体１、枠体２、入出力端子３および蓋体５で、半導体素子４をパッケージ内に収容する容器が基本的に構成される。
【００２６】
本発明の入出力端子３は、外部電気回路基板とパッケージに収容された半導体素子との高周波信号の入出力を行う機能と電源電流等の大電流の入力を行う機能とを有しており、また、パッケージの内部を気密に封止する機能も有する。この入出力端子３は、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された高周波信号や電源電流を入出力するための線路導体３ａおよび線路導体３ａに対する接地導体としての同一面接地導体３ｆ等の配線導体３Ａを有する誘電体から成る平板部８と、平板部８の上面に複数の配線導体３Ａを間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部７とから主に構成されている。
【００２７】
入出力端子３は、パッケージを構成する基体１や枠体２と熱膨張係数が近似するＡｌ_２Ｏ_３質セラミックス等のセラミックスから成り、立壁部７と平板部８とが重なる部位が枠体２を貫通してまたは切り欠いて形成された取付部に嵌着される。また、平板部８の下面および立壁部７の上面には、配線導体３Ａと同様のメタライズ層から成る接地導体層３ｂおよび上部接地導体層３ｅをそれぞれ有している。さらに、平板部８の側面および立壁部７の側面には配線導体３Ａと同様のメタライズ層から成る側面接地導体層３ｄが形成され、接地導体層３ｂおよび上部接地導体層３ｅが側面接地導体層を介して電気的に接続されている。
【００２８】
また、平板部８は、内部の配線導体３Ａの直下の部位に一辺側の側面から他辺側の側面の間にわたって帯状のＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等のメタライズ層から成る内層導体層３ｃが形成されているとともに、この一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層３ｃから平板部８の上下面の少なくとも一方にかけて内層導体層３ｃの中央部よりも幅が狭い、内面にＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等のメタライズ層から成る導体層６ａが形成された溝６が設けられており、内層導体層３ｃは溝６に接する端部が溝６に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝６と同じである。
【００２９】
このような内面に導体層６ａを有する溝６は、図３（ａ）に示すように内層導体層３ｃと配線導体３Ａとを電気的に接続したり、図３（ｂ）に示すように内層導体層３ｃと接地導体層３ｂとを電気的に接続したり、あるいは配線導体３Ａから接地導体層３ｂにかけて溝６を設けて、配線導体３Ａ、内層導体層３ｃおよび接地導体層３ｂを電気的に接続してもよい。
【００３０】
溝６の横断面形状は、図２（ａ）に示すような半円等の円弧状、図２（ｂ）に示すような四角形等の多角形状、放物線状、Ｕ字状あるいはＶ字状等種々の形状とし得る。
【００３１】
このような入出力端子３は以下のようにして作製される。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、先ずＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯおよびＣａＯ等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術により複数のセラミックグリーンシートを得る。
【００３２】
次に、このセラミックグリーンシートに、Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、配線導体３Ａ、接地導体層３ｂ、内層導体層３ｃ、上部接地導体層３ｅを所定パターンに形成する。また、平板部８となるセラミックグリーンシートに金型等によって打ち抜き加工を施すことによって、溝６となる切り欠き部６を形成し、切り欠き部６の内面に導体層６ａとなるＷ，Ｍｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを塗布する。
【００３３】
その後、これらのセラミックグリーンシートを複数枚積層し、側面接地導体層３ｄとなるＷ，Ｍｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを塗布する。そして、これを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することにより製作することができる。
【００３４】
導体層６ａの厚さは５〜３０μｍがよく、５μｍ未満では、Ｗ等のメタライズにより導体層６ａを形成するのが困難となって均一な厚みの導体層６ａを形成できず断線し易くなる。また、３０μｍを超えると、導体層６ａと平板部８との間の熱膨張差により平板部８に加わる応力が大きくなり平板部８が破損し易くなる。
【００３５】
また、内層導体層３ｃの厚さは５〜２０μｍがよく、５μｍ未満では、Ｗ等のメタライズにより内層導体層３ｃを形成するのが困難となって均一な厚みの内層導体層３ｃを形成できず断線し易くなる。また、２０μｍを超えると、内層導体層３ｃと立壁部７との間の熱膨張差により立壁部７に加わる応力が大きくなり立壁部７が破損し易くなる。
【００３６】
本発明の内層導体層３ｃは、図２に示すように、溝６に接する端部が溝６に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝６と同じである。この構成により、セラミックグリーンシートを積層して平板部８を形成する際、溝６となる切り欠き部６を有するセラミックグリーンシートを内層導体層３ｃを挟み込むように積層しても、内層導体層３ｃの端部が溝６となる切り欠き部６に向かって漸次幅が狭くなって内層導体層３ｃを挟んだ上下のセラミックグリーンシート同士の密着面積が大きくなり、セラミックグリーンシート間に剥がれが生じるのを有効に抑制することができる。その結果、入出力端子３の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子４の作動性を向上させることができる。
【００３７】
また、内層導体層３ｃの先端の幅は溝６と同じであることから、内層導体層３ｃが溝６となる切り欠き部６を全面にわたって覆っているので、溝６の内面の全面に導体層６ａを形成することにより導体層６ａと内層導体層３ｃとの接触面積を大きくすることができ、配線導体３Ａと内層導体層３ｃとを、あるいは接地導体層３ｂと内層導体層３ｃとを低抵抗で導体層６ａを介して接続することができる。その結果、入出力端子３の電気的特性を良好にすることができる。
【００３８】
また、平板部８の上面には、配線導体３Ａの一部を間に挟んで接合されているとともに、上面に上部接地導体層３ｅを有するＡｌ_２Ｏ_３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質セラミックス等の誘電体から成る直方体状の立壁部７が設置されている。これにより、線路導体３ａは、平板部８と立壁部７とに狭持されていない部位のマイクロストリップ線路と、平板部８と立壁部７とに狭持されている部位のストリップ線路とを有するものとなる。また、平板部８と立壁部７の線路導体３ａの線路方向に平行な側面には配線導体３Ａと同様のメタライズ層から成る側面接地導体層３ｄが形成されている。
【００３９】
なお、入出力端子３の配線導体３Ａ、接地導体層３ｂ、内層導体層３ｃ、側面接地導体層３ｄ、上部接地導体層３ｅの表面に露出する部分には厚さ０．５〜９μｍのニッケル（Ｎｉ）層と厚さ０．５〜５μｍの金（Ａｕ）層を順次メッキ法により被着しておくのがよく、配線導体３Ａ、接地導体層３ｂ、内層導体層３ｃ、側面接地導体層３ｄ、上部接地導体層３ｅが酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、線路導体３ａの電気抵抗を低減させ導電性を向上させることができる。
【００４０】
また本発明の他の発明において、入出力端子３は、平板部８の内部の配線導体３Ａの直下の部位に一辺側の側面および他辺側の側面の間にわたって複数の帯状の内層導体層３ｃが上下に間隔を空けて位置するように形成されているとともに、この一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層３ｃのうちの少なくとも２つの間にわたって、それら内層導体層３ｃの中央部よりも幅が狭い、内面に導体層６ａが形成された溝６が設けられており、それら内層導体層３ｃは、溝６に接する端部が溝６に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝６と同じである。
【００４１】
これにより、セラミックグリーンシートを積層して平板部８を形成する際、溝６となる切り欠き部６を有するセラミックグリーンシートを内層導体層３ｃを挟み込むように積層しても、内層導体層３ｃの端部が溝となる切り欠き部６に向かって漸次幅が狭くなって内層導体層３ｃを挟んだ上下のセラミックグリーンシート同士の密着面積が大きくなり、セラミックグリーンシート間に剥がれが生じるのを有効に抑制することができる。その結果、入出力端子３の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子４の作動性を向上させることができる。
【００４２】
また、内層導体層３ｃの先端の幅は溝６と同じであることから、内層導体層３ｃが溝６となる切り欠き部６を全面にわたって覆っているので、溝６の内面の全面に導体層６ａを形成することにより導体層６ａと内層導体層３ｃとの接触面積を大きくすることができ、複数の内層導体層３ｃのうちの少なくとも２つの内層導体層３ｃ同士を低抵抗で導体層６ａを介して接続することができる。その結果、入出力端子３の電気的特性を良好にすることができる。
【００４３】
このような内面に導体層６ａを有する溝６は、図３（ｃ）に示すように複数の内層導体層３ｃのうちの少なくとも２つを電気的に接続しており、その横断面形状は、図２（ａ）に示すような半円等の円弧状、図２（ｂ）に示すような四角形等の多角形状、放物線状、Ｕ字状あるいはＶ字状等種々の形状とし得る。
【００４４】
次に本発明のパッケージについて、図４，５に基づき詳細に説明する。基体１は、その上側主面に集積回路（ＩＣ），半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の半導体素子４を載置するための載置部１ａを有している。
【００４５】
この基体１は、鉄（Ｆｅ）−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金，銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）等の金属材料や、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質セラミックス等の誘電体から成る。金属材料から成る場合、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。一方、セラミックスから成る場合、その原料粉末に適当な有機バインダーや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、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焼成することによって作製される。
【００４６】
なお、基体１が金属材料から成る場合、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しておくのがよく、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の上側主面の載置部１ａに半導体素子４を強固に接着固定することができる。一方、基体１がセラミックスから成る場合、半導体素子４を載置する載置部１ａ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しておくのがよく、基体１の上側主面の載置部１ａに半導体素子４を熱電冷却素子５を間に介して強固に接着固定することができる。
【００４７】
枠体２は、基体１の上側主面に載置部１ａを囲繞するように取着され、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料やＡｌ_２Ｏ_３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質セラミックス等の誘電体から成る。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴットをプレス加工により所定の枠状となすことによって製作される。
【００４８】
また、枠体２の側部には、貫通孔または切ち欠きから成る入出力端子３の取付部が形成されている。取付部には本発明の入出力端子３がＡｇロウ、Ａｇ−Ｃｕロウ等のロウ材により嵌着接合されている。そして、入出力端子３の接地導体層３ｂ、上部接地導体層３ｅおよび側面接地導体層３ｄは、枠体２および基体１が誘電体からなる場合、取付部の内面に形成された導電層に接続されることにより接地され、ケースグランドとなる。あるいは、枠体２および基体１が金属からなる場合、入出力端子３の接地導体層３ｂ、上部接地導体層３ｅおよび側面接地導体層３ｄは、金属製の枠体２や基体１に接続されて接地され、ケースグランドとなる。
【００４９】
入出力端子３は、枠体２の外側の線路導体３ａの露出した部位にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成るリード端子１１が銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、枠体２の内側の線路導体３ａの露出した部位に半導体素子４と電気的に接続するためのボンディングワイヤが接合される。そして、リード端子１１が外部電気回路に接続されることにより、外部電気回路と半導体素子４との間で高周波信号の入出力を行なうことができる。
【００５０】
また、枠体２の上面にはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成るシールリングがＡｇロウ等のロウ材で接合されていてもよく、上面に蓋体５をシーム溶接等により接合するための接合媒体として機能する。特に、取付部が枠体２を切り欠いてなり、入出力端子３の上面と枠体２の上面とが面一となっている場合、シールリングを枠体２の上面および入出力端子３の上面に接合することにより、蓋体５との接合面を良好に平坦化することができ、蓋体５の接合強度を向上するとともにパッケージの気密性を向上することができる。
【００５１】
このようなパッケージの載置部１ａに半導体素子４が接着固定され、半導体素子４の電極をボンディングワイヤを介して線路導体３ａに接続させる。次に、枠体２の上面に蓋体５をロウ付け法や溶接法などで取着し、基体１と枠体２と入出力端子３と蓋体５とから成る容器内部に半導体素子４を気密に収容することによって、最終製品としての半導体装置となる。そして、半導体素子４と外部電気回路との信号の授受が可能となる。
【００５２】
なお、本発明は以上の実施の形態の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は可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の入出力端子は、上面に一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体を有するとともに下面に接地導体層を有する誘電体からなる四角形状の平板部と、この平板部の上面に配線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とを具備しており、平板部は、その内部の配線導体の直下の部位に一辺側の側面および他辺側の側面の間にわたって帯状の内層導体層が形成されているとともに、この一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層から平板部の上下面の少なくとも一方にかけて内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、内層導体層は、溝に接する端部が溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝と同じであることから、セラミックグリーンシートを積層して平板部を形成する際、溝となる切り欠き部を有するセラミックグリーンシートを内層導体層を挟み込むように積層しても、内層導体層の端部が溝となる切り欠き部に向かって漸次幅が狭くなって内層導体層を挟んだ上下のセラミックグリーンシート同士の密着面積が大きくなり、セラミックグリーンシート間に剥がれが生じるのを有効に抑制することができる。その結果、入出力端子の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子の作動性を向上させることができる。
【００５４】
また、内層導体層の先端の幅は溝と同じであることから、内層導体層が溝となる切り欠き部を全面にわたって覆っているので、溝の内面の全面に導体層を形成することにより導体層と内層導体層との接触面積を大きくすることができ、配線導体と内層導体層とを、あるいは接地導体層と内層導体層とを低抵抗で導体層を介して接続することができる。その結果、入出力端子の電気的特性を良好にすることができる。
【００５５】
本発明の入出力端子は、上面に一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体を有するとともに下面に接地導体層を有する誘電体からなる四角形状の平板部と、この平板部の上面に配線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とを具備しており、平板部は、その内部の配線導体の直下の部位に一辺側の側面および他辺側の側面の間にわたって複数の帯状の内層導体層が上下に間隔を空けて位置するように形成されているとともに、この一辺側の側面および他辺側の側面の少なくとも一方に、内層導体層のうちの少なくとも２つの間にわたって、それら内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、それら内層導体層は、溝に接する端部が溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が溝と同じであることから、セラミックグリーンシートを積層して平板部を形成する際、溝となる切り欠き部を有するセラミックグリーンシートを内層導体層を挟み込むように積層しても、内層導体層の端部が溝となる切り欠き部に向かって漸次幅が狭くなって内層導体層を挟んだ上下のセラミックグリーンシート同士の密着面積が大きくなり、セラミックグリーンシート間に剥がれが生じるのを有効に抑制することができる。その結果、入出力端子の気密性および導通信頼性を向上させ、半導体素子の作動性を向上させることができる。
【００５６】
また、内層導体層の先端の幅は溝と同じであることから、内層導体層が溝となる切り欠き部を全面にわたって覆っているので、溝の内面の全面に導体層を形成することにより導体層と内層導体層との接触面積を大きくすることができ、複数の内層導体層のうちの少なくとも２つの内層導体層同士を低抵抗で導体層を介して接続することができる。その結果、入出力端子の電気的特性を良好にすることができる。
【００５７】
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基体と、上側主面に載置部を囲繞するように取着された枠体と、この枠体を貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付部と、前記取付部に嵌着された上記本発明の入出力端子とを具備していることことから、上記本発明の入出力端子を用いた気密性および導通信頼性に優れたものとなり、半導体素子を長期にわたって正常かつ安定に作動させることができる。
【００５８】
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、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、上記本発明の入出力端子および半導体素子収納用パッケージを用いた気密性および導通信頼性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入出力端子について実施の形態の例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の入出力端子における平板部の要部拡大断面図、（ｂ）は本発明の入出力端子における平板部ついて実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の入出力端子における平板部の各種例を示す要部拡大側面図である。
【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例を示す平面図である。
【図５】図４の半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【図６】従来の入出力端子の斜視図である。
【図７】従来の入出力端子における平板部の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１：基体
２：枠体
３：入出力端子
３Ａ：配線導体
３ｂ：接地導体層
３ｃ：内層導体層
４：半導体素子
５：蓋体
６：溝
６：導体層
７：立壁部
８：平板部

Claims

上面に一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体を有するとともに下面に接地導体層を有する誘電体からなる四角形状の平板部と、該平板部の上面に前記配線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とを具備しており、前記平板部は、その内部の前記配線導体の直下の部位に前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の間にわたって帯状の内層導体層が形成されているとともに、前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の少なくとも一方に、前記内層導体層から前記平板部の上下面の少なくとも一方にかけて前記内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、前記内層導体層は、前記溝に接する端部が前記溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が前記溝と同じであることを特徴とする入出力端子。
上面に一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体を有するとともに下面に接地導体層を有する誘電体からなる四角形状の平板部と、該平板部の上面に前記配線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とを具備しており、前記平板部は、その内部の前記配線導体の直下の部位に前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の間にわたって複数の帯状の内層導体層が上下に間隔を空けて位置するように形成されているとともに、前記一辺側の側面および前記他辺側の側面の少なくとも一方に、前記内層導体層のうちの少なくとも２つの間にわたって、それら内層導体層の中央部よりも幅が狭い、内面に導体層が形成された溝が設けられており、それら内層導体層は、前記溝に接する端部が前記溝に向かって漸次幅が狭くなっているとともに先端の幅が前記溝と同じであることを特徴とする入出力端子。
上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、前記上側主面に前記載置部を囲繞するように取着された枠体と、該枠体を貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付部と、前記取付部に嵌着された請求項１または請求項２記載の入出力端子とを具備してい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３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半導体装置。