JP2006049631A - 半導体装置用パッケージ、および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板の反りが抑制された半導体装置用パッケージ、半導体素子にかかる応力が低減され、放熱性が優れ、信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置用パッケージは、一方の主面に半導体素子が固定される載置部１０６を含む金属板１０１と、金属板の一方の主面に固定され、載置部に対応する位置に厚み方向に貫通する開口部１０９を有する樹脂含有成形体１０２と、樹脂含有成形体の金属板側の面の反対面に設けられた配線１０３ａと、配線と電気接続されたリード端子１０４とを含み、リード端子１０４は、樹脂含有成形体１０２とともに形成された絶縁部１０４ａと、絶縁部に設けられ配線と電気接続された導電体層１０４ｂとを含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置用パッケージ、および半導体装置に関する。

高周波帯で使用される高出力の半導体装置のパッケージ、特に、携帯電話中継基地局や通信衛星等の送信部において、電力増幅用途で使用される半導体装置のパッケージには、高放熱特性かつ高信頼性を有することが求められている。

図１０に、従来の半導体装置用パッケージ（例えば、特許文献１参照）の斜視図を示している。図１０に示すように、従来の半導体装置用パッケージは、一方の主面に、トランジスタ等の半導体素子を固定するための載置部４０６を備えた金属板４０１を含み、載置部４０６の周囲にはウォール４０２が形成されている。金属板４０１は、銅や銅−タングステン合金等からなり、ウォール４０２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金またはセラミックス等からなる。リード端子４０３は、セラミックス部４０４ａとセラミックス部４０４ｂによって挟まれた状態でウォール４０２に固定され、ウォール４０２と絶縁されている。リード端子４０３は、セラミックス部４０４ａの表面に形成されたメタライズ層４０５に電気接続されているので、リード端子４０３により高周波信号成分をウォール４０２内外へ導くことができる。

また、ウォール４０２の上面には、半導体素子を湿気から保護することが可能なように、蓋体４０７が接合され、ウォール４０２、蓋体４０７、金属板４０１によって囲われる空間の気密性が確保されている。蓋体４０７は、金属またはセラミックスからなる。

このような半導体装置用パッケージは、金属板４０１側をヒートシンクに向けてヒートシンクに実装されるが、上記空間内に配置される半導体素子で生じる熱を、効率良く放散させる必要があるため、金属板４０１の反りはできるだけ小さくする必要がある。
特開２００１―５３１８２号公報

しかし、従来の半導体装置用パッケージでは、その製造過程において、金属とセラミック、または金属と金属とを接合する必要があり、例えば、金属板４０１とウォール４０２との接合には、銀ろう（融点：約７８０℃）等のろう材が用いられている。したがって、上記ろう材を用いた高温プロセスにおいて、金属板４０１の熱膨張係数とウォール４０２の熱膨張係数との差により、金属板４０１に反りが生じることがあった。また、金属板４０１の熱膨張係数とウォール４０２の熱膨張係数との差により生じる金属板４０１の反りを小さくするために、通炉時の温度プロファイル等に非常に高度な技術的ノウハウが必要であった。

また、半導体素子が載置部４０６に固定された後、金属またはセラミックからなる蓋体４０７は、金−錫合金（融点：約２８０℃）等を用いてウォール４０２へ接着されるが、蓋体４０７の熱膨張係数とウォール４０２の熱膨張係数とが異なると、蓋体４０７とウォール４０２との接着時に金属板４０１に応力が発生し、金属板４０１に大きな反りが生じるという問題があった。その結果、載置部４０６に半導体素子が固定された半導体装置の放熱特性が劣化するとともに、パッケージ内に配置された半導体素子に過大な応力がかかり、半導体装置の信頼性が低下するという重大な欠点があった。

本発明は、金属板の反りが抑制された半導体装置用パッケージを提供することを第１の目的とする。

本発明は、半導体素子にかかる応力が低減され、放熱性が優れ、信頼性の高い半導体装置を提供することを第２の目的とする。

本発明の半導体装置用パッケージは、一方の主面に半導体素子が固定される載置部を含む金属板と、前記金属板の前記一方の主面に固定され、前記載置部に対応する位置に厚み方向に貫通する開口部を有する樹脂含有成形体と、前記樹脂含有成形体の前記金属板側の面の反対面に設けられた配線と、前記配線に電気接続されたリード端子とを含み、前記リード端子は、前記樹脂含有成形体とともに形成された絶縁部と、前記絶縁部に設けられ前記配線と電気接続された導電体層とを含むことを特徴とする。

本発明の半導体装置は、本発明の半導体装置用パッケージと、前記載置部に固定された半導体素子と、前記半導体素子と前記配線とを電気接続し、前記樹脂含有枠部よりも内側に配置されたボンディングワイヤと、前記開口部を覆うように前記樹脂含有枠部に接合された樹脂含有蓋、および少なくとも前記半導体素子を封止する封止樹脂部のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする。

本発明の別の半導体装置は、本発明の半導体装置用パッケージと、前記載置部に固定された半導体素子と、前記半導体素子と前記配線とを電気接続し、前記樹脂含有枠部よりも内側に配置されたボンディングワイヤと、前記開口部を覆うように前記樹脂含有成形体に接合され樹脂を含むキャップ状部材、および少なくとも前記半導体素子を封止する封止樹脂部のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする。

本発明では、樹脂含有成形体を用いているので、製造過程において、銀ろう（融点：約７８０℃）等を用いた高温プロセスを経ることなく、金属板と樹脂含有成形体とを接合できる。したがって、本発明では、熱によって金属板に加わる応力が小さくなり、金属板の反りが抑制された半導体装置用パッケージを提供できる。

また、本発明の半導体装置では、本発明の半導体装置用パッケージを用いており、樹脂含有部材（樹脂含有蓋および封止樹脂部のうちの少なくとも一方、またはキャップ状部材および封止樹脂部のうちの少なくとも一方）を用いて、半導体素子を湿気から保護している。すなわち、半導体素子を載置部に配置した後の製造工程において、金−錫合金（融点：約２８０℃）等を用いた高温プロセスを経ることなく、半導体素子を湿気から保護している。そのため、本発明では、熱によって金属板に加わる応力が小さく、金属板の反りが抑制されている。この金属板の反りの抑制により、半導体素子にかかる応力が低減され、放熱性が優れ、信頼性の高い半導体装置を提供できる。

以下、本発明の半導体装置用パッケージの一例、それを用いた半導体装置の一例を、図面を用いて説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の半導体装置用パッケージの一例を示した分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、一方の主面に半導体素子が固定される載置部１０６を含む金属板１０１と、金属板１０１の一方の主面に固定された樹脂含有成形体１０２と、樹脂含有成形体１０２の金属板１０１側の面の反対面に設けられた配線層１０３とを含んでいる。配線層１０３は配線１０３ａを含んでいる。尚、本明細書では、樹脂含有成形体１０２のほぼ同一平面に設けられた１以上の配線をまとめて配線層１０３と呼ぶ。樹脂含有成形体１０２は、載置部１０６に対応する位置に厚み方向に貫通する開口部１０９を有している。

また、本実施形態の半導体装置用パッケージは、配線１０３ａに電気接続されたリード端子１０４を含んでいる。リード端子１０４は、信号の入出力を行うために設けられている。リード端子１０４は、樹脂含有成形体１０２とともに成形された絶縁部１０４ａと、導電体層１０４ｂとを含んでいる。導電体層１０４ｂは、配線１０３ａと電気接続されている。図１に示した例では、導電体層１０４ｂと配線１０３ａとが繋がっている。また、絶縁部１０４ａは、樹脂含有成形体１０２の側面から突出しており、絶縁部１０４ａの金属板側の面の反対面と、樹脂含有成形体１０２の配線１０３ａが設けられた面（一方の主面）とは、ほぼ同一平面内にある。また、本実施形態の半導体装置用パッケージは、２個のリード端子１０４を備えており、２個のリード端子１０４は、金属板１０１の中心に関し互いに対称に配置され、それぞれ異なる配線１０３ａに電気接続されている。

図１に示した半導体装置用パッケージでは、導電体層１０４ｂは、絶縁部１０４ａの金属板側の面の反対面に設けられているが、本実施形態の半導体装置用パッケージは、これに限定されない。導電体層１０４ｂは、絶縁部１０４ａの金属板側の面に設けられていてもよいし、絶縁部１０４ａの金属板側の面およびその反対面の両面に設けられていてもよい。上記両面にそれぞれ導電体層１０４ｂを設ける場合、これらを電気接続するために、半導体装置用パッケージは、例えば、ビア導体１１６、または、絶縁部１０４ａの側面に設けられたメタライズ層を含む。メタライズ層は、例えば、導電体層１０４ｂと同じ材料で形成されていてもよい。ただし、絶縁部１０４ａの金属板側の面に導電体層１０４ｂを設ける場合、その導電体層１０４ｂは、金属板１０１や金属蓋１０７と絶縁されるように形成される。

また、本実施形態の半導体装置用パッケージは、配線１０３ａ上に設けられ、開口部１０９を囲う樹脂含有枠部１１５を含んでいる。樹脂含有枠部１１５は、配線１０３ａのうちの樹脂含有成形体１０２の縁部に設けられた部分１０３ｂと開口部１０９近傍に設けられた部分１０３ｃとが露出されるように配線１０３ａ上に設けられている。

本発明の半導体装置用パッケージでは、開口部１０９を覆うように樹脂含有枠部１１５に接合されて用いられる樹脂含有蓋１０５を含んでいると好ましい。樹脂含有蓋１０５が樹脂含有枠部１１５に接合された状態では、半導体装置用パッケージは、開口部１０９内に気体を通さない構造となる。したがって、載置部１０６に固定される半導体素子を、湿気から保護できる。

樹脂含有蓋１０５の形状は、例えば、板状であるが、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、樹脂含有枠部１１５を備えているので、樹脂含有枠部１１５と樹脂含有蓋１０５とが接合された状態で、図１において樹脂含有成形体１０２の上側に空間が確保される。そのため、載置部１０６に配置される半導体素子と配線１０３ａとを電気接続するボンディングワイヤの折り曲げ等が防止される。

また、本実施形態の半導体装置用パッケージは、樹脂含有成形体１０２を覆うように金属板１０１に固定され、金属板１０１に電気接続されて用いられる金属蓋１０７を備えていると好ましい。上記金属蓋１０７を備えていると、載置部１０６に配置される半導体素子に対する不要な発振を抑制できるので半導体素子の動作を安定化でき、かつ、電磁波の不用輻射を抑制できる。

金属蓋１０７は、例えば、空洞構造を有する本体部１０７ａと、鍔部１０７ｂとを有している。鍔部１０７ｂは、本体部１０７ａ部を構成する複数の壁のうちの互いに向かい合う１対の壁の夫々に連結されている。本体部１０７ａには、金属蓋１０７を金属板１０１に被せた状態で、金属蓋１０７の外側にリード線１０４を引き出すことができるように、切り欠き部１０７ｃが形成されている。各鍔部１０７ｂには、略凹部１０７ｄが形成されており、略凹部１０７ｄの位置は、金属板１０１に形成された略凹部１０８に対応している。

金属蓋１０７の金属板１０１への固定方法については、金属蓋１０７と金属板１０１とが電気接続されるのであれば特に制限はなく、図１に示すように、金属蓋１０７の略凹部１０７ｄと金属板１０１の略凹部１０８とが一致するように、金属蓋１０７と金属板１０１とを重ねた状態で、これらをネジ等によりヒートシンク等に固定する方法が挙げられる。この場合、金属蓋１０７と金属板１０１とが、ヒートシンクに固定されると伴に、金属板１０１に金属蓋１０７が固定されることとなる。金属板１０１へ金属蓋１０７を固定する他の方法としては、嵌合、ネジ止め、またはハンダ等による接着等が挙げられる。

尚、本明細書においてハンダは、鉛含有ハンダ、鉛フリーハンダのいずれであってもよい。鉛含有ハンダの組成としては、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ、Ｐｂ−Ａｇが、鉛フリーハンダの組成としては、例えば、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ等が挙げられる。

金属板１０１の材料としては、例えば、熱伝導性の高い、銅または銅合金を含んでいると好ましい。銅合金としては、例えば、銅−タングステン合金が挙げられる。また、金属板１０１には、３層構造を有する複合材、例えば、銅／モリブデン／銅等を用いてもよい。

樹脂含有成形体１０２の材料としては、特に制限はないが、例えば、ガラス不織布や織布にエポキシ樹脂を含浸させたガラス−エポキシ材料や、ポリイミド、紙フェノール等が挙げられる。樹脂含有成形体１０２は、特に、エポキシ樹脂を含んでいると好ましい。

樹脂含有枠部１１５の材料としては、例えば、樹脂含有成形体１０２の材料と同様のものを用いることができる。

樹脂含有成形体１０２と樹脂含有枠部１１５とは、別々に成形され、例えば、エポキシ樹脂系接着剤等を用いて互いに接着されてもよいが、樹脂含有成形体１０２と配線層１０３とを含む構造体１１３を、樹脂含有枠部１１５を成形する金型内に配置し、樹脂含有枠部１１５を成形するとともに、構造体１１３と樹脂含有枠部１１５とを一体化してもよい。

リード端子１０４の絶縁部１０４ａの材料は、樹脂含有成形体１０２の材料と同様であり、絶縁部１０４ａは、樹脂含有成形体１０２と同時に形成される。

配線層１０３（配線１０３ａ）の材料としては、例えば、Ｃｕ等が挙げられる。配線層１０３は、本実施形態の半導体装置用パッケージを用いた半導体装置が使用される周波数帯や変調方式に応じて、適切なパターンに形成すればいよい。

導電体層１０４ｂの材料としては、例えば、配線層１０３（配線１０３ａ）の材料と同じである。導電体層１０４ｂは、配線層１０３の形成と同時に形成されることが好ましい。

樹脂含有成形体１０２と配線層１０３とを含む構造体１１３は、例えば、プリント基板である。配線層１０３は、樹脂含有成形体１０２の金属板１０１側の面の反対面のみならず、樹脂含有成形体１０２の金属板１０１側の面にも設けられていてもよい。すなわち、プリント基板は、両面配線板であってもよい。この場合、樹脂含有成形体１０２の金属板１０１側の面の反対面に設けられた配線層１０３は、グランド用配線を含んでおり、そのグランド用配線と樹脂含有成形体１０２の金属板１０１側の面に設けられた配線層とが、例えば、樹脂含有成形体１０２内に設けられたビア導体によって電気接続されていると好ましい。そして、樹脂含有成形体１０２と配線層１０３とを含む構造体１１３と、金属板１０１との接合には、導電性材料を用いると好ましい。構造体１１３を金属板１０１に接地することができるからである。上記接地は、特に、配線層１０３上に回路部品を配置する場合に有効である。導電性材料としては、例えば、金−錫合金、ハンダ、後述の導電性ペースト等が挙げられる。

樹脂含有成形体１０２の金属板１０１への固定に用いられる接合材について、特に制限はないが、例えば、金−錫合金、ハンダ、金属粉末がバインダー樹脂に分散された導電性ペースト、または、エポキシ樹脂系接着剤等が好ましい。エポキシ樹脂系接着剤は、一液型、二液型のいずれであってもよい。金−錫合金であれば、約２８０度、鉛含有ハンダであれば、約１８０℃、鉛フリーハンダであれば、約２３０度、上記導電性ペーストであれば、約１５０度で、樹脂含有成形体１０２と金属板１０１とを接合できる。エポキシ樹脂系接着剤では、一液型では約１５０度、二液型では常温で、樹脂含有成形体１０２と金属板１０１とを接合できる。導電性ペーストに含まれる上記金属粉末としては、例えば、銀粉末が、上記バインダー樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化製樹脂が挙げられる。ただし、樹脂含有成形体１０２の金属板１０１側の面に配線層が設けられている場合には、上記接合材には、金−錫合金、ハンダ、上記導電性ペーストを用いると好ましい。樹脂含有成形体１０２と配線層１０３とを含む構造体１１３を金属板１０１に接地することができるからである。

樹脂含有蓋１０５の材料としては、特に制限はないが、例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂を含んでいると好ましい。

樹脂含有蓋１０５と樹脂含有枠部１１５との接合に用いられる接合材としては、接着強度が高く、開口部内の耐湿性を保持できるものであれば特に制限はなく、例えば、エポキシ樹脂系接着剤等が用いられる。

金属蓋の材料としては、特に制限はないが、金属板１０１と同様の材料や、洋銀等を用いることができる。

以上のとおり、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、樹脂含有成形体１０２を用いているので、その製造過程において、銀ろう（融点：約７８０℃）等を用いた高温プロセスを経ることなく、金属板１０１と樹脂含有成形体１０２とを接合できる。そのため、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、熱によって金属板に加わる応力が小さく、金属板の反りが抑制されている。

さらに、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、樹脂含有蓋１０５を備えているので、従来、載置部１０６に半導体素子を固定した後に、蓋体４０７とウォール４０２（図１０参照）との接合に用いていた金−錫合金（融点：約２８０℃）を用いなくても、半導体素子を湿気から保護することができる。そのため、熱によって金属板に加わる応力が小さくなり、金属板の反りが抑制され、半導体素子にかかる応力を低減できる。したがって、本実施形態の半導体装置用パッケージを用いれば、半導体素子にかかる応力が低減され、放熱性が優れ、信頼性の高い半導体装置を提供できる。

また、セラミックを用いた従来の半導体装置用パッケージでは、その製造過程において、焼成に長時間を要するため、多大なコストを必要としていた。また、セラミックや金属は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂と比較して材料コストが高い。したがって、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、上記従来の半導体装置用パッケージと比較して大幅にコストを低減できる。

また、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、樹脂含有成形体１０２とともに成形された絶縁部１０４ａと、絶縁部１０４ａに設けられ配線１０３ａと電気接続された導電体層１０４ｂとを、リード端子１０４としているので、例えば、従来行われていた、リード端子と配線とを接合する工程が不要となり、半導体装置用パッケージの製造工程の簡略化が可能となる。

（実施形態２）
図２は、本発明の半導体装置の一例を示した分解斜視図である。図２に示した半導体装置では、図１に示した半導体装置用パッケージを用いている。図２において、図１に示した半導体装置用パッケージと同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の半導体装置では、金属板１０１の載置部１０６に半導体素子１１０が固定され、半導体素子１１０と配線１０３ａとが、ボンディングワイヤ１１１を介して電気接続されている。ボンディングワイヤ１１１は、例えば、Ａｕ、Ａｌ等を含んでいる。ボンディングワイヤ１１１は、その一方の端部が配線１０３ａのうちの開口部１０９近傍に設けられた部分１０３ｃに接合されており、樹脂含有枠部１１５よりも内側に配置されている。本実施形態の半導体装置では、樹脂含有枠部１１５には、開口部１０９を覆うように樹脂含有蓋１０５が接合されており、半導体素子１１０は、湿気から保護されている。

半導体素子１１０としては、例えば、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＮまたはＳｉＣ系のトランジスタが挙げられる。

半導体素子１１０の載置部１０６への固定に用いられる接合材としては、例えば、樹脂含有成形体１０２と金属板１０１との接合に用いられる接合材と同様のものを用いることができる。

本実施形態の半導体装置では、実施形態１の半導体装置用パッケージを用いているので、金属板の反りが抑制され、半導体素子にかかる応力が低減され、放熱性が優れ、信頼性が高い。

また、本実施形態の半導体装置では、実施形態１の半導体装置用パッケージを用いているので、従来の半導体装置と比較して大幅にコストを低減することも可能となる。

図２に示した例では、樹脂含有枠部１１５に樹脂含有蓋１０５を接合することによって、半導体素子１１０を湿気から保護しているが、本実施形態の半導体装置は、少なくとも半導体素子１１０を封止する封止樹脂部をさらに含んでいてもよい。

（実施形態３）
図３は、本発明の半導体装置の他の例を示した分解斜視図である。図３に示した半導体装置では、図１に示した半導体装置用パッケージを用いている。図３において、図１に示した半導体装置用パッケージと同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の半導体装置は、載置部１０６に配置され整合回路を含む回路基板１１２をさらに備えたこと以外は実施形態２の半導体装置と同様の構造をしており、同様の効果を有している。

回路基板１１２は、例えば、半導体素子１１０と配線層１０３を構成する配線１０３ａとの間に配置され、半導体素子１１０と回路基板１１２、回路基板１１２と配線１０３ａとが、其々、ボンディングワイヤ１１１を介して電気接続されている。回路基板１１２と配線１０３ａとを電気接続しているボンディングワイヤ１１１の一方の端部は、配線１０３ａのうちの開口部１０９近傍に設けられた部分１０３ｃに接合されている。

回路基板１１２は、例えば、セラミック等からなる絶縁性基板の一方の主面に金属パターンが形成された構造をしており、比誘電率εrは、例えば、５以上である。回路基板１１２は、金属板１０１と向かい合う側の面に金属パターンを備えていてもよい。この場合、絶縁性基板の一方の主面に形成された金属パターンは、グランド用配線を含んでおり、そのグランド用配線と、回路基板１１２の金属板１０１と向かい合う側の面に備えられた金属パターンとが、例えば、絶縁性基板内に設けられたビア導体によって電気接続されていると好ましい。回路基板１１２と金属板１０１とを接合する接合材として、導電性材料を用いれば、回路基板１１２を金属板１０１に接地することができるからである。

回路基板１１２の金属板１０１への固定に用いられる接合材について、特に制限はないが、例えば、樹脂含有成形体１０２と金属板１０１との接合に用いられる接合材と同様のものを用いることができる。回路基板１１２が金属板１０１側の面にも金属パターンを備えている場合には、上記接合材には、金−錫合金、ハンダ、導電性ペーストを用いると好ましい。回路基板１１２を金属板１０１に接地することができるからである。

本実施形態の半導体装置では、整合回路を含む回路基板１１２を備えているので、例えば、実施形態２の半導体装置よりも、高周波特性が向上している。

（実施形態４）
図４は、本発明の半導体装置の他の例を示した分解斜視図であり、図５は、図４に示した半導体装置の断面図である。

図４および図５に示すように、本実施形態の半導体装置では、一方の主面に半導体素子２１０が固定される載置部２０６を含む金属板２０１と、載置部２０６に固定された半導体素子２１０と、金属板２０１の一方の主面に固定された樹脂含有成形体２０２と、樹脂含有成形体２０２の金属板２０１側の面の反対面に設けられた配線層２０３とを含んでいる。配線層２０３は配線２０３ａを含んでいる。樹脂含有成形体２０２は、載置部２０６に対応する位置に厚み方向に貫通する開口部２０９を有している。

また、本実施形態の半導体装置は、配線２０３ａに電気接続されたリード端子２０４を含んでいる。リード端子２０４は、信号の入出力を行うために設けられている。リード端子２０４は、樹脂含有成形体２０２とともに成形された絶縁部２０４ａと、絶縁部２０４ａに設けられた導電体層２０４ｂとを含んでいる。導電体層２０４ｂは、配線２０３ａと電気接続されている。図４および図５に示した例では、導電体層２０４ｂと配線２０３ａとが繋がっている。また、絶縁部２０４ａは、樹脂含有成形体２０２の側面から突出しており、絶縁部２０４ａの金属板側の面の反対面と、樹脂含有成形体２０２の配線２０３ａが設けられた面（一方の主面）とは、ほぼ同一平面内にある。また、本実施形態の半導体装置用パッケージは、２個のリード端子２０４を備えており、２個のリード端子２０４は、金属板２０１の中心に関し互いに対称に配置され、それぞれ異なる配線２０３ａに電気接続されている。

図４および図５に示した半導体装置では、導電体層２０４ｂは、絶縁部２０４ａの金属板側の面の反対面に設けられているが、本実施形態の半導体装置は、これに限定されない。図１に示した半導体装置用パッケージと同様に、導電体層２０４ｂは、絶縁部２０４ａの金属板側の面に設けられていてもよいし、絶縁部２０４ａの金属板側の面およびその反対面の両面に設けられていてもよい。上記両面にそれぞれ導電体層２０４ｂを設ける場合、それら（導電体層２０４ｂ）を電気接続するために、半導体装置は、ビア導体２１６や、絶縁部２０４ａの側面設けられたメタライズ層を含む。メタライズ層は、例えば、導電体層２０４ｂと同様の材料で形成されていてもよい。ただし、絶縁部２０４ａの金属板側の面に導電体層２０４ｂを設ける場合、その導電体層２０４ｂは、金属板２０１や金属蓋２０７と絶縁されるように形成される。

また、本実施形態の半導体装置は、配線２０３ａ上に設けられ、開口部２０９を囲う樹脂含有枠部２１５を含んでいる。樹脂含有枠部２１５は、配線２０３ａのうちの樹脂含有成形体２０２の縁部に設けられた部分２０３ｂと開口部２０９近傍に設けられた部分２０３ｃとが露出されるように配線２０３ａ上に設けられている。

半導体素子２１０は、例えば、開口部２０９内に収まっており、ボンディングワイヤ２１１を介して配線２０３ａと電気接続されている。ボンディングワイヤ２１１の一方の端部は、配線２０３ａのうちの開口部２０９近傍に設けられた部分２０３ｃに接合されており、ボンディングワイヤ２１１は、樹脂含有枠部２１５よりも内側に配置されている。半導体素子２１０およびボンディングワイヤ２１１は、封止樹脂部２１４によって樹脂封止されている。

本実施形態の半導体装置は、金属蓋２０７を備えていると好ましい。金属蓋２０７は、封止樹脂部２１４側から樹脂含有成形体２０２を覆うように金属板２０１の一方の主面に固定され、金属板２０１に電気接続されている。このように、本実施形態の半導体装置が、金属蓋２０７を備えていると、半導体素子２１０に対する不要な発振が抑制されて半導体素子２１０の動作が安定化されると伴に、電磁波の不用輻射を抑制できる。

上記金属板２０１、樹脂含有成形体２０２、樹脂含有枠部２１５、配線層２０３（配線２０３ａ）、リード端子２０４、および金属蓋２０７の材料は、其々、実施形態１の半導体装置用パッケージと同様のものを用いることができる。また、金属蓋２０７は、実施形態１の半導体装置用パッケージの金属蓋と同様の構造をしている。樹脂含有成形体２０２と配線層２０３とを含む構造体２１３は、例えば、プリント基板である。半導体素子２１０およびボンディングワイヤ２１１は、其々、実施形態２の半導体装置と同様のものを用いることができる。

樹脂含有成形体２０２の金属板２０１への固定に用いられる接合材については、実施形態１の半導体装置用パッケージと同様のものを用いることができ、半導体素子２１０の金属板２０１への固定に用いられる接合材については、実施形態２の半導体装置と同様のものを用いることができる。

封止樹脂部２１４に含まれる樹脂としては、特に制限はないが、例えば、熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂のなかでも、耐クラック性等の特性が優れたエポキシ樹脂が好ましい。封止樹脂部２１４は、例えば、低粘度または液状の樹脂を滴下しまたは注入するポッティング等により形成できる。本実施形態の半導体装置では、樹脂含有枠部２１５を備えているので、封止樹脂部２１４の形成に際に、封止樹脂部２１４を構成する樹脂が、樹脂含有枠部２１５よりも外側に流れ出ることが防止されている。

本実施形態の半導体装置では、樹脂含有成形体２０２を用いているので、その製造過程において、銀ろう（融点：約７８０℃）等を用いた高温プロセスを経ることなく、金属板２０１と樹脂含有成形体２０２とを接合できる。さらに、封止樹脂部２１４によって半導体素子２１０を封止しているので、従来、蓋体４０７とウォール４０２（図１０参照）との接合に用いられていた、融点が約２８０と高い金−錫合金を用いなくても、半導体素子２１０を湿気から保護することができる。そのため、熱によって金属板２０１に加わる応力が小さくなり、金属板２０１の反りが抑制され、半導体素子２１０にかかる応力を低減できる。したがって、本実施形態の半導体装置では、半導体素子２１０にかかる応力が低減され、放熱性が優れ、信頼性が高い。

尚、図４および図５に示した半導体装置では、上記封止樹脂部２１４は、半導体素子２１０のみならずボンディングワイヤ２１１をも封止しており、開口部２０９内には封止樹脂部２１４の樹脂が充填されて、開口部２０９が塞がれているが、本実施形態の半導体装置はこの形態に制限されない。少なくとも半導体素子２１０が封止樹脂部２１４により封止されていれば、例えば、ボンディングワイヤ２１１の一部は封止樹脂部２１４から突き出ていてもよいし、開口部２０９は封止樹脂部２１４の樹脂によって塞がれていなくてもよい。

図４および図５に示した半導体装置では、封止樹脂部２１４により半導体素子２１０を封止することにより半導体素子２１０を湿気から保護しているが、本実施形態の半導体装置は、樹脂含有枠部２１５に接合された樹脂含有蓋をさらに備えていてもよい。

（実施形態５）
図６は、本発明の半導体装置の他の例を示した分解斜視図である。図６に示した半導体装置は、載置部２０６に配置され整合回路を含む回路基板２１２をさらに備えたこと以外は実施形態４の半導体装置と同様の構造をしており、同様の効果を有している。図６において、図４および図５に示した半導体装置と同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

回路基板２１２は、例えば、半導体素子２１０と配線層２０３を構成する配線２０３ａとの間に配置されている。半導体素子２１０と回路基板２１２、回路基板２１２と配線２０３ａとが、其々、ボンディングワイヤ２１１を介して電気接続されている。回路基板２１２と配線２０３ａとを電気接続するボンディングワイヤ２１１の一方の端部は、配線２０３ａのうちの開口部２０９近傍に設けられた部分２０３ｃに接合されている。

回路基板２１２としては、実施形態３の半導体装置に用いられる回路基板と同様のものであり、回路基板２１２の金属板２０１への固定に用いられる接合材についても、実施形態３の半導体装置の場合と同様の材料を用いることができる。

本実施形態の半導体装置では、整合回路を含む回路基板２１２を備えているので、例えば、実施形態４の半導体装置よりも、高周波特性が向上している。

（実施形態６）
図７は、本発明の半導体装置用パッケージの他の例を示した分解斜視図である。図７に示した半導体装置用パッケージは、樹脂含有枠部１１５（図１参照）を含まず、樹脂含有蓋に代えて、キャップ状部材１１７を備えたこと以外は、実施形態１の半導体装置用パッケージと同様の構造をしており、同様の効果を有している。図７において、図１に示した半導体装置用パッケージと同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の半導体装置用パッケージは、開口部１０９を覆うように樹脂含有成形体１０２に接合されて用いられるキャップ状部材１１７を備えている。キャップ状部材１１７を樹脂含有成形体１０２に接合することで、載置部１０６に固定される半導体素子を湿気から保護する構造となっている。キャップ状部材１１７は樹脂を含んでいる。

図８に示すように、キャップ状部材１１７は、空洞構造を有していので、樹脂含有成形体１０２とキャップ状部材１１７とが接合された状態で、開口部１０９内のみならず、図１において樹脂含有成形体１０２の上側にも空間が確保される。そのため、載置部１０６に配置される半導体素子１１０と配線１０３ａとを電気接続するボンディングワイヤ１１１の折り曲げ等が防止される。

キャップ状部材１１７の材料としては、特に制限はないが、樹脂含有蓋１０５（図１参照）と同様でよく、例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂を含んでいると好ましい。

キャップ状部材１１７と樹脂含有成形体１０２との接合に用いられる接合材としては、接着強度が高く、開口部内の耐湿性を保持できるものであれば特に制限はなく、例えば、エポキシ樹脂系接着剤等が用いられる。

（実施形態７）
図９は、本発明の半導体装置の他の例を示した分解斜視図である。図９に示した半導体装置では、図７および図８に示した半導体装置用パッケージを用いたこと以外は、実施形態２の半導体装置と同様の構成をしており、同様の効果を有している。

図９に示した例では、樹脂含成形体１０２に、樹脂を含むキャップ状部材１１７を接合することによって、半導体素子１１０を湿気から保護しているが、本実施形態の半導体装置は、少なくとも半導体素子１１０を封止する封止樹脂部をさらに含んでいてもよい。

また、本実施形態の半導体装置では、実施形態３の半導体装置と同様に、整合回路を含む回路基板を備えていてもよい。

尚、図１〜９に示した例では、いずれも、リード端子は２つであるが、リード端子の数はこれに限定されず、３つ以上であってもよい。また、樹脂含有成形体の金属板側の面の反対面に設けられた配線層に含まれる配線は２本であるが、３本以上であってもよい。また、上記配線層上には、回路部品が配置されていてもよい。

本発明は、金属板の反りが抑制された半導体装置用パッケージを提供でき、半導体素子にかかる応力が低減され、放熱性が優れ、信頼性の高い半導体装置を提供できるので、本発明の半導体装置用パッケージおよび半導体装置は有用である。

本発明の半導体装置用パッケージの一例を示す分解斜視図 本発明の半導体装置の一例を示す分解斜視図 本発明の半導体装置の他の例を示す分解斜視図 本発明の半導体装置のさらに別の例を示す分解斜視図 図４に示した半導体装置の断面図 本発明の半導体装置のさらに別の例を示す分解斜視図 本発明の半導体装置用パッケージの他の例を示す分解斜視図 図７に示した半導体装置用パッケージの断面図 本発明の半導体装置のさらに別の例を示す分解斜視図 従来の半導体装置用パッケージの一例を示す分解斜視図

符号の説明

１０１，２０１ 金属板
１０２，２０２ 樹脂含有成形体
１０３，２０３ 配線層
１０３ａ，２０３ａ 配線
１０４，２０４ リード端子
１０４ａ，２０４ａ 絶縁部
１０４ｂ，２０４ｂ 導電体層
１０５ 樹脂含有蓋
１１７ キャップ状部材
１０６，２０６ 載置部
１０７，２０７ 金属蓋
１０８ 略凹部
１０９，２０９ 開口部
１１０，２１０ 半導体素子
１１１，２１１ ボンディングワイヤ
１１２，２１２ 整合回路を含む回路基板
２１４ 封止樹脂部
１１５，２１５ 樹脂含有枠部

Claims (18)

1. 一方の主面に半導体素子が固定される載置部を含む金属板と、
   前記金属板の前記一方の主面に固定され、前記載置部に対応する位置に厚み方向に貫通する開口部を有する樹脂含有成形体と、
   前記樹脂含有成形体の前記金属板側の面の反対面に設けられた配線と、
   前記配線に電気接続されたリード端子とを含み、
   前記リード端子は、前記樹脂含有成形体とともに形成された絶縁部と、前記絶縁部に設けられ前記配線と電気接続された導電体層とを含むことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
2. 前記配線上に設けられ、前記開口部を囲う樹脂含有枠部をさらに含み、
   前記樹脂含有枠部は、前記配線のうちの前記樹脂含有成形体の縁部に設けられた部分と前記開口部近傍に設けられた部分とが露出されるように前記配線上に設けられている請求項１に記載の半導体装置用パッケージ。
3. 前記開口部を覆うように前記樹脂含有枠部に接合されて用いられる樹脂含有蓋をさらに含む請求項２に記載の半導体装置用パッケージ。
4. 前記開口部を覆うように前記樹脂含有成形体に接合されて用いられ、樹脂を含むキャップ状部材をさらに含む請求項１に記載の半導体装置用パッケージ。
5. 前記樹脂含有成形体を覆うように前記金属板に固定され、前記金属板に電気接続されて用いられる金属蓋をさらに含む請求項１に記載の半導体装置用パッケージ。
6. 前記金属板と前記樹脂含有成形体とが、金−錫合金、ハンダ、金属粉末が樹脂に分散された導電性ペースト、またはエポキシ樹脂系接着剤を介して接合された請求項１に記載の半導体装置用パッケージ。
7. 前記金属板は、銅または銅合金を含む請求項１に記載の半導体装置用パッケージ。
8. 前記樹脂含有成形体は、エポキシ樹脂を含む請求項１に記載の半導体装置用パッケージ。
9. 前記樹脂含有成形体と前記配線とを含む構造体は、プリント基板である請求項１に記載の半導体装置用パッケージ。
10. 前記樹脂含有枠部は、エポキシ樹脂を含む請求項２に記載の半導体装置用パッケージ。
11. 前記樹脂含有蓋は、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂を含む請求項３に記載の半導体装置用パッケージ。
12. 前記キャップ状部材は、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂を含む請求項４に記載の半導体装置用パッケージ。
13. 請求項２に記載の半導体装置用パッケージと、
    前記載置部に固定された半導体素子と、
    前記半導体素子と前記配線とを電気接続し、前記樹脂含有枠部よりも内側に配置されたボンディングワイヤと、
    前記開口部を覆うように前記樹脂含有枠部に接合された樹脂含有蓋、および少なくとも前記半導体素子を封止する封止樹脂部のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする半導体装置。
14. 請求項１に記載の半導体装置用パッケージと、
    前記載置部に固定された半導体素子と、
    前記半導体素子と前記配線とを電気接続し、前記樹脂含有枠部よりも内側に配置されたボンディングワイヤと、
    前記開口部を覆うように前記樹脂含有成形体に接合され樹脂を含むキャップ状部材、および少なくとも前記半導体素子を封止する封止樹脂部のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする半導体装置。
15. 前記封止樹脂部を含み、
    前記ボンディングワイヤが、前記樹脂封止部に封止されている請求項１３または１４に記載の半導体装置。
16. 前記載置部に配置され、整合回路を備えた回路基板をさらに含み、
    前記半導体素子と前記回路基板、前記回路基板と前記配線とが、其々、ボンディングワイヤを介して電気接続された請求項１３または１４に記載の半導体装置。
17. 前記半導体素子は、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＮまたはＳｉＣ系のトランジスタである請求項１３または１４に記載の半導体装置。
18. 金属蓋をさらに含み、前記金属蓋は、前記樹脂含有成形体を覆うように前記金属板に固定され、前記金属板に電気接続された請求項１３または１４に記載の半導体装置。

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