JP2012178525A - Package - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a package in which warping of a base surface is reduced.SOLUTION: The package comprises a conductive base plate 200; a semiconductor device disposed on the conductive base plate; and a metal wall 16 housing the semiconductor device and arranged on the conductive base plate, the metal wall being composed of material different from the conductive base plate. Since one pair of edge faces 100a and 100b opposing with each other have an arcuate shape and the metal wall also has an arcuate shape, the conductive base plate can suppress occurring of warping at the time of bonding, mounting substrate, or soldering a cap.

Description

本発明の実施形態は、パッケージに関する。   Embodiments of the invention relate to a package.

従来から半導体素子をパッケージングした半導体装置として、樹脂封止型の半導体装置と気密封止型の半導体装置とが知られている。   Conventionally, resin-sealed semiconductor devices and hermetically sealed semiconductor devices are known as semiconductor devices in which semiconductor elements are packaged.

樹脂封止型は、リードフレームに搭載した半導体素子をトランスファーモールドなどにより直接、樹脂内に埋め込んだ構造のものであり、コストが安い、大量生産に向いている、小型化が可能などの利点により広く採用されている。   The resin-encapsulated type has a structure in which the semiconductor element mounted on the lead frame is directly embedded in the resin by transfer molding, etc., and is advantageous for low cost, suitable for mass production, and miniaturization. Widely adopted.

気密封止型は、セラミックなど絶縁体からなる基体に搭載した半導体素子を中空で気密保持した構造のものであり、樹脂封止型の半導体装置に比べてコストは高くなるが、気密性に優れるため、高い信頼性が要求される場合に採用されている。   The hermetic sealing type has a structure in which a semiconductor element mounted on a base made of an insulator such as ceramic is hollow and hermetically held. The cost is higher than that of a resin-sealed semiconductor device, but the hermeticity is excellent. Therefore, it is adopted when high reliability is required.

近年、半導体素子の大型化、高密度化および高集積化が進み、半導体素子の動作時に発生する発熱量が急激に増大してきた。   In recent years, semiconductor elements have been increased in size, density, and integration, and the amount of heat generated during the operation of the semiconductor elements has increased rapidly.

気密封止型の半導体装置においては、金属からなる放熱体の上に直接、半導体素子を搭載した気密封止型の半導体装置が知られている。   As the hermetically sealed semiconductor device, a hermetically sealed semiconductor device in which a semiconductor element is mounted directly on a heat radiator made of metal is known.

特開2000−183222号公報JP 2000-183222 A 特開2011−3718号公報JP 2011-3718 A

導体ベースプレートは、放熱性が高い銅(Cu)、Cuとモリブデン(Mo)のクラッド材、若しくはCuとMoのコンパウンド材などで構成される。一方、金属外壁は低価格で、硬度が高いKOVALで作られることが多い。ここで、導体ベースプレート材とKOVALの熱膨張係数は異なるため、銀ロウ付けする際の反りが生じる。   The conductor base plate is made of copper (Cu), a clad material of Cu and molybdenum (Mo), or a compound material of Cu and Mo, which has high heat dissipation. On the other hand, the metal outer wall is often made of KOVAL which is inexpensive and has high hardness. Here, since the thermal expansion coefficients of the conductor base plate material and KOVAL are different, warping occurs when silver brazing is performed.

初期状態が平面な導体ベースプレート材と金属外壁を高温で接合しているために駒状、もしくはお椀状の大きな反りが生じる。   Since the conductor base plate material having a flat initial state and the metal outer wall are joined at a high temperature, a large piece-like or bowl-like warp occurs.

本発明が解決しようとする課題は、ベース面の反りが制御されたパッケージを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a package in which the warpage of the base surface is controlled.

本実施の形態に係るパッケージは、導体ベースプレートと、半導体装置と、金属壁とを備える。半導体装置は、導体ベースプレート上に配置される。金属壁は、半導体装置を内在し、導体ベースプレート上に配置され、前記導体ベースプレートとは異なる材料からなる。導体ベースプレートは、緩やかな弧を有する。 The package according to the present embodiment includes a conductor base plate, a semiconductor device, and a metal wall. The semiconductor device is disposed on the conductor base plate. The metal wall includes the semiconductor device, is disposed on the conductor base plate, and is made of a material different from that of the conductor base plate. The conductor base plate has a gentle arc.

実施の形態に係るパッケージの模式的鳥瞰図であって、(a)メタルキャップ10、(b)メタルシールリング14a、(c)金属壁16、(d)導体ベースプレート200、フィードスルー下層部20、入力ストリップライン19aおよび出力ストリップライン19b、およびフィードスルー上層部22の模式的構成図。It is a typical bird's-eye view of the package which concerns on embodiment, Comprising: (a) Metal cap 10, (b) Metal seal ring 14a, (c) Metal wall 16, (d) Conductor baseplate 200, Feedthrough lower layer part 20, Input The schematic block diagram of the stripline 19a and the output stripline 19b, and the feedthrough upper layer part 22. FIG. 実施の形態に係るパッケージの模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram of the package which concerns on embodiment. 実施の形態に係るパッケージの模式的断面構成であって、図2のI−I線に沿う模式的断面構造図。It is typical sectional structure of the package which concerns on embodiment, Comprising: The typical cross-section figure which follows the II line | wire of FIG. 実施の形態に係るパッケージの模式的断面構成であって、図2のII−II線に沿う模式的断面構造図。It is typical sectional structure of the package which concerns on embodiment, Comprising: Typical sectional structure drawing which follows the II-II line | wire of FIG. 実施の形態に係るパッケージの模式的断面構成であって、図2のIII−III線に沿う模式的断面構造図。It is typical sectional structure of the package which concerns on embodiment, Comprising: The typical cross-section figure which follows the III-III line | wire of FIG. 実施の形態に係るパッケージの模式的平面パターン構成であって、予めC−C’方向に反りを持つ構造のパッケージのC−C’方向、A−A’方向を説明する図。FIG. 6 is a schematic plan pattern configuration of the package according to the embodiment, and illustrates a C-C ′ direction and an A-A ′ direction of a package having a structure having a warp in the C-C ′ direction in advance. 実施の形態に係るパッケージのC−C’方向の反りを説明する図。10A and 10B are diagrams illustrating warpage in a C-C ′ direction of a package according to an embodiment. 実施の形態に係るパッケージにおいて、A−A’方向の反りを説明する図。8A and 8B illustrate a warpage in an A-A ′ direction in a package according to an embodiment. 実施の形態に係るパッケージの模式的鳥瞰構造であって、予めC−C’方向に反りを持つ構造の説明図。Explanatory drawing of the structure which is the typical bird's-eye view structure of the package which concerns on embodiment, and has curvature in the C-C 'direction previously. 比較例に係るパッケージの模式的平面パターン構成において、パッケージのC−C’方向、A−A’方向を説明する図。The figure explaining the C-C 'direction and A-A' direction of a package in the typical plane pattern composition of the package concerning a comparative example. 比較例に係るパッケージのC−C’方向の反りを説明する図。The figure explaining the curvature of the C-C 'direction of the package which concerns on a comparative example. 比較例に係るパッケージのA−A’方向の反りを説明する図。The figure explaining the curvature of the A-A 'direction of the package which concerns on a comparative example. (a)比較例に係るパッケージの模式的平面パターン構成において、駒状の反りの方向C−C’、A−A’を説明する図、(b)A−A’方向の反りを説明する図、(c)C−C’方向の反りを説明する図。(A) In the schematic plane pattern structure of the package which concerns on a comparative example, the figure explaining the direction CC 'and AA' of a piece-shaped curvature, (b) The figure explaining the curvature of an AA 'direction (C) The figure explaining the curvature of a CC 'direction. (a)比較例に係るパッケージの模式的平面パターン構成において、お椀状の反りの方向C−C’、A−A’を説明する図、(b)A−A’方向の反りを説明する図、(c)C−C’方向の反りを説明する図。(A) In the schematic plane pattern structure of the package which concerns on a comparative example, the figure explaining bowl-shaped curvature direction CC ', AA', (b) The figure explaining the curvature of AA 'direction (C) The figure explaining the curvature of a CC 'direction. (a)実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置の模式的平面パターン構成の拡大図、(b)図15(a)のJ部分の拡大図。(A) The enlarged view of the typical plane pattern structure of the semiconductor device mounted in the package which concerns on embodiment, (b) The enlarged view of J part of Fig.15 (a). 実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置の構成例1であって、図15(b)のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。FIG. 16 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a configuration example 1 of the semiconductor device mounted on the package according to the embodiment, taken along line IV-IV in FIG. 実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置の構成例2であって、図15(b)のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。FIG. 16 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a configuration example 2 of the semiconductor device mounted on the package according to the embodiment, taken along line IV-IV in FIG. 実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置の構成例3であって、図15(b)のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。FIG. 16 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a configuration example 3 of the semiconductor device mounted on the package according to the embodiment, taken along line IV-IV in FIG. 実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置の構成例4であって、図15(b)のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。FIG. 16 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line IV-IV in FIG. 15B, which is a configuration example 4 of the semiconductor device mounted on the package according to the embodiment.

次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下において、同じ要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Next, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following, the same elements are denoted by the same reference numerals to avoid duplication of explanation and to simplify the explanation. It should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   The embodiment described below exemplifies an apparatus and a method for embodying the technical idea, and the embodiment does not specify the arrangement of each component as described below. This embodiment can be modified in various ways within the scope of the claims.

[第1の実施の形態]
(パッケージ構造)
実施の形態に係るパッケージを説明する模式的鳥瞰構成は、図1に示すように表される。図1(a)はメタルキャップ10、図1(b)はメタルシールリング14a、図1(c)は、金属壁16、図1(d)は、導体ベースプレート200、フィードスルー下層部20、入力ストリップライン19aおよび出力ストリップライン19b、およびフィードスルー上層部22の模式的構成をそれぞれ表す。
[First embodiment]
(Package structure)
A schematic bird's-eye view configuration describing the package according to the embodiment is represented as shown in FIG. 1A shows a metal cap 10, FIG. 1B shows a metal seal ring 14a, FIG. 1C shows a metal wall 16, FIG. 1D shows a conductor base plate 200, a feedthrough lower layer 20, an input. A schematic configuration of the strip line 19a, the output strip line 19b, and the feedthrough upper layer portion 22 is shown.

実施の形態に係るパッケージは、図1に示すように、メタルキャップ10と、メタルシールリング14aと、金属壁16と、導体ベースプレート200と、導体ベースプレート200上に配置されたフィードスルー下層部20と、フィードスルー下層部20上に配置された入力ストリップライン19aおよび出力ストリップライン19bと、フィードスルー下層部20上に配置されたフィードスルー上層部22とを備える。   As shown in FIG. 1, the package according to the embodiment includes a metal cap 10, a metal seal ring 14 a, a metal wall 16, a conductor base plate 200, and a feedthrough lower layer portion 20 disposed on the conductor base plate 200. , An input strip line 19 a and an output strip line 19 b disposed on the feedthrough lower layer portion 20, and a feedthrough upper layer portion 22 disposed on the feedthrough lower layer portion 20.

実施の形態に係るパッケージ1の模式的平面パターン構成は、図2に示すように表される。また、図2のI−I線に沿う模式的断面構造は、図3に示すように表される。   A schematic planar pattern configuration of the package 1 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. Further, a schematic cross-sectional structure taken along line II in FIG. 2 is expressed as shown in FIG.

また、図2のII−II線に沿う模式的断面構造は、図4に示すように表され、図2のIII−III線に沿う模式的断面構造は、図5に示すように表される。   2 is represented as shown in FIG. 4, and the schematic sectional structure along the line III-III in FIG. 2 is represented as shown in FIG. .

実施の形態に係るパッケージ1の構成例は、図1〜図5に示すように、導体ベースプレート200と、導体ベースプレート200上に配置された半導体装置24と、半導体装置24を内在し、導体ベースプレート200上に配置された金属壁16と、金属壁16の入出力部に設けられた貫通孔34(図1(c)参照)と、貫通孔34にはめ込まれ、かつ導体ベースプレート200上に配置されたフィードスルー下層部20と、貫通孔34にはめ込まれ、かつフィードスルー下層部20上に配置されたフィードスルー上層部22とを備える。   As shown in FIGS. 1 to 5, the configuration example of the package 1 according to the embodiment includes a conductor base plate 200, a semiconductor device 24 disposed on the conductor base plate 200, a semiconductor device 24, and a conductor base plate 200. The metal wall 16 disposed above, the through hole 34 provided in the input / output part of the metal wall 16 (see FIG. 1C), and fitted into the through hole 34 and disposed on the conductor base plate 200. The feedthrough lower layer part 20 and the feedthrough upper layer part 22 fitted in the through hole 34 and disposed on the feedthrough lower layer part 20 are provided.

また、実施の形態に係るパッケージ1は、図1〜図4に示すように、金属壁16の入力部において、フィードスルー下層部20とフィードスルー上層部22の間に配置された入力ストリップライン19aと、金属壁16の出力部において、フィードスルー下層部20とフィードスルー上層部22の間に配置された出力ストリップライン19bとを備えていても良い。   In addition, as shown in FIGS. 1 to 4, the package 1 according to the embodiment includes an input strip line 19 a disposed between the feedthrough lower layer portion 20 and the feedthrough upper layer portion 22 in the input portion of the metal wall 16. In addition, the output portion of the metal wall 16 may include an output strip line 19b disposed between the feedthrough lower layer portion 20 and the feedthrough upper layer portion 22.

また、実施の形態に係るパッケージ1は、図2〜図3に示すように、金属壁16に囲まれた導体ベースプレート200上に半導体装置24に隣接して配置された入力回路基板26および出力回路基板28と、入力回路基板26上に配置され、入力ストリップライン19aに接続された入力整合回路17と、出力回路基板28上に配置され、出力ストリップライン19bに接続された出力整合回路18と、半導体装置24と入力整合回路17を接続するボンディングワイヤ12と、半導体装置24と出力整合回路18を接続するボンディングワイヤ14とを備えていても良い。   In addition, as shown in FIGS. 2 to 3, the package 1 according to the embodiment includes an input circuit board 26 and an output circuit disposed adjacent to the semiconductor device 24 on the conductor base plate 200 surrounded by the metal wall 16. A substrate 28, an input matching circuit 17 disposed on the input circuit board 26 and connected to the input stripline 19a, an output matching circuit 18 disposed on the output circuit board 28 and connected to the output stripline 19b, The bonding wire 12 that connects the semiconductor device 24 and the input matching circuit 17 and the bonding wire 14 that connects the semiconductor device 24 and the output matching circuit 18 may be provided.

実施の形態に係るパッケージ1においては、半導体装置24、入力回路基板26、および出力回路基板28の長辺方向に垂直な方向(III−III線方向)に、約10μm程度の緩やかな弧を導体ベースプレート200および/若しくは金属壁16に持たせ、その反り量をネジ70a・70bを用いて、ヒートシンク(図示省略)にネジ止めすることで、平坦化するように抑えている。   In the package 1 according to the embodiment, a gentle arc of about 10 μm is conducted in the direction perpendicular to the long side direction (III-III line direction) of the semiconductor device 24, the input circuit board 26, and the output circuit board 28. The base plate 200 and / or the metal wall 16 is held, and the amount of warpage is suppressed to be flattened by screwing to a heat sink (not shown) using screws 70a and 70b.

また、半導体装置24、入力回路基板26、および出力回路基板28が図2のように配置されることから、入力部の凸状フィードスルー25部分では、RF入力端子21aが接続される入力ストリップライン19aは、入力回路基板26の短辺方向から入力整合回路17に接続され、出力部の凸状フィードスルー25部分では、RF出力端子21bが接続される出力ストリップライン19bは、出力回路基板28の短辺方向から出力整合回路18に接続される。   Further, since the semiconductor device 24, the input circuit board 26, and the output circuit board 28 are arranged as shown in FIG. 2, the input strip line to which the RF input terminal 21a is connected in the convex feedthrough 25 portion of the input section. 19 a is connected to the input matching circuit 17 from the short side direction of the input circuit board 26, and the output strip line 19 b to which the RF output terminal 21 b is connected in the convex feedthrough 25 portion of the output section is connected to the output circuit board 28. The output matching circuit 18 is connected from the short side direction.

また、実施の形態に係るパッケージ1は、図1、図3〜図5に示すように、金属壁16上に配置されたメタルシールリング14aと、メタルシールリング14a上に配置されたメタルキャップ10とを備えていても良い。   Moreover, as shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the package 1 according to the embodiment includes a metal seal ring 14 a disposed on the metal wall 16 and a metal cap 10 disposed on the metal seal ring 14 a. And may be provided.

導体ベースプレート200は、例えば、モリブデン、銅モリブデン合金などの導電性金属によって形成されている。さらに、導体ベースプレート200の表面には、例えば、Au、Ni、Ag、Ag−Pt合金、Ag−Pd合金などのメッキ導体を形成してもよい。   The conductor base plate 200 is made of, for example, a conductive metal such as molybdenum or a copper molybdenum alloy. Furthermore, a plated conductor such as Au, Ni, Ag, Ag—Pt alloy, or Ag—Pd alloy may be formed on the surface of the conductor base plate 200.

金属壁16は、例えば、アルミニウム、モリブデン、銅モリブデン合金などの導電性金属によって形成される。   The metal wall 16 is formed of a conductive metal such as aluminum, molybdenum, or copper molybdenum alloy.

金属壁16の上面には、メタルシールリング14aを介して、半田付けのためのハンダメタル層(図示省略)が形成される。ハンダメタル層としては、例えば、金ゲルマニウム合金、金錫合金などから形成可能である。   A solder metal layer (not shown) for soldering is formed on the upper surface of the metal wall 16 via a metal seal ring 14a. The solder metal layer can be formed from, for example, a gold germanium alloy, a gold tin alloy, or the like.

また、実施の形態に係るパッケージにおいて、金属壁16は、絶縁性若しくは導電性の接着剤を介して、導体ベースプレート200上に配置される。絶縁性の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、ガラスなどから形成可能であり、導電性の接着剤としては、例えば、金ゲルマニウム合金、金錫合金などから形成可能である。   In the package according to the embodiment, the metal wall 16 is arranged on the conductor base plate 200 via an insulating or conductive adhesive. The insulating adhesive can be formed from, for example, an epoxy resin or glass, and the conductive adhesive can be formed from, for example, a gold germanium alloy or a gold-tin alloy.

実施の形態に係るパッケージ1の構成例では、図3に示すように、フィードスルー上層部22の厚さW2を金属壁16の厚さW1よりも厚く形成しても良い。   In the configuration example of the package 1 according to the embodiment, as shown in FIG. 3, the thickness W2 of the feedthrough upper layer portion 22 may be formed thicker than the thickness W1 of the metal wall 16.

実施の形態に係るパッケージ1の構成例では、図3に示すように、フィードスルー下層部20とフィードスルー上層部22からなる凸状フィードスルー25において、フィードスルー上層部22の厚さW2を金属壁16の厚さW1よりも厚く形成することにより、フィードスルー下層部20とフィードスルー上層部22の接続部分の応力集中点と応力発生源(金属壁16)を離すことができる。これによって、応力が緩和され、応力集中点におけるクラックの発生を抑制することができる。   In the configuration example of the package 1 according to the embodiment, as shown in FIG. 3, in the convex feedthrough 25 including the feedthrough lower layer portion 20 and the feedthrough upper layer portion 22, the thickness W2 of the feedthrough upper layer portion 22 is made of metal. By forming the wall 16 thicker than the thickness W1, the stress concentration point and the stress generation source (metal wall 16) at the connection portion between the feedthrough lower layer 20 and the feedthrough upper layer 22 can be separated. As a result, the stress is relaxed and the generation of cracks at the stress concentration point can be suppressed.

フィードスルー下層部20およびフィードスルー上層部22は、同一の材質、例えば、セラミックで形成されていても良い。セラミックの材質としては、例えば、アルミナ(Al23)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化ベリリウム(BeO)などから形成可能である。 The feedthrough lower layer 20 and the feedthrough upper layer 22 may be formed of the same material, for example, ceramic. The ceramic material can be formed from, for example, alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), beryllium oxide (BeO), or the like.

メタルキャップ10は、図1に示すように、平板形状を備える。メタルキャップ10は、例えば、アルミニウム、モリブデン、銅モリブデン合金などの導電性金属によって形成される。   As shown in FIG. 1, the metal cap 10 has a flat plate shape. The metal cap 10 is formed of, for example, a conductive metal such as aluminum, molybdenum, or copper molybdenum alloy.

金属壁16上にメタルシールリング14aを介してメタルキャップ10を配置する。   The metal cap 10 is disposed on the metal wall 16 via the metal seal ring 14a.

結果として、実施の形態に係るパッケージは、図1に示すように、金属壁16と、金属壁16上に配置されたメタルシールリング14aと、金属壁16上にメタルシールリング14aを介して配置されたメタルキャップ10とを備える。   As a result, as shown in FIG. 1, the package according to the embodiment is disposed on the metal wall 16, the metal seal ring 14 a disposed on the metal wall 16, and the metal seal ring 14 a on the metal wall 16. The metal cap 10 is provided.

実施の形態に係るパッケージ1は、前述のように、予め所定の方向(図2のIII−III線に沿う方向)に約10μm程度の反りを有する。すなわち、実施の形態に係るパッケージ1の模式的平面パターン構成であって、予めC−C’方向に反りを持つ構造のパッケージ1のC−C’方向、A−A’方向は図6に示すように表される。また、実施の形態に係るパッケージ1のC−C’方向の反りは、図7に示すように表され、実施の形態に係るパッケージ1のA−A’方向の形状は、図8に示すように表される。また、実施の形態に係るパッケージ1の模式的鳥瞰構造であって、予めC−C’方向に反りを持つ構造は、図9に示すように表される。図7および図8から明らかなように、実施の形態に係るパッケージ1は、予めC−C’方向に反りを有するが、A−A’方向には、ほとんど反りを有していない。   As described above, the package 1 according to the embodiment has a warp of about 10 μm in a predetermined direction (a direction along the line III-III in FIG. 2) in advance. That is, FIG. 6 shows the CC ′ direction and the AA ′ direction of the package 1 having a structure having a warp in the CC ′ direction in advance, which is a schematic planar pattern configuration of the package 1 according to the embodiment. It is expressed as follows. Further, the warpage in the CC ′ direction of the package 1 according to the embodiment is represented as shown in FIG. 7, and the shape of the package 1 according to the embodiment in the AA ′ direction is as shown in FIG. It is expressed in In addition, a schematic bird's-eye view structure of the package 1 according to the embodiment, which has a warp in the C-C ′ direction in advance, is expressed as shown in FIG. 9. As is clear from FIGS. 7 and 8, the package 1 according to the embodiment has a warp in the C-C 'direction in advance, but has almost no warp in the A-A' direction.

実施の形態に係るパッケージ1は、図6〜図9に示すように、導体ベースプレート200と、導体ベースプレート200上に配置された半導体装置24と、半導体装置24を内在し、導体ベースプレート200上に配置され、導体ベースプレート200とは異なる材料からなる金属壁16とを備え、導体ベースプレート200はベース面に緩やかな弧を有する。   As shown in FIGS. 6 to 9, the package 1 according to the embodiment includes the conductor base plate 200, the semiconductor device 24 disposed on the conductor base plate 200, and the semiconductor device 24, and is disposed on the conductor base plate 200. And a metal wall 16 made of a material different from that of the conductor base plate 200, and the conductor base plate 200 has a gentle arc on the base surface.

また、実施の形態に係るパッケージ1は、図9に示すように、金属壁16は、緩やかな弧を有していても良い。   In the package 1 according to the embodiment, the metal wall 16 may have a gentle arc as shown in FIG.

また、実施の形態に係るパッケージ1は、図9に示すように、導体ベースプレート200の対抗する1対の端面100a・100bが約10μm程度の緩やかな弧を有していても良い。   Further, as shown in FIG. 9, the pair of end faces 100a and 100b facing each other of the conductor base plate 200 may have a gentle arc of about 10 μm in the package 1 according to the embodiment.

また、実施の形態に係るパッケージ1においては、図6〜図9に示すように、半導体装置24の基板の長辺は、緩やかな弧を有する導体ベースプレート200の長辺方向C−C’に垂直に配置されている。   In the package 1 according to the embodiment, as shown in FIGS. 6 to 9, the long side of the substrate of the semiconductor device 24 is perpendicular to the long side direction CC ′ of the conductor base plate 200 having a gentle arc. Is arranged.

また、実施の形態に係るパッケージ1においては、図6〜図9に示すように、金属壁16に囲まれた導体ベースプレート200上に半導体装置24に隣接して配置された入力回路基板26および出力回路基板28を備え、入力回路基板26および出力回路基板28の長辺は、緩やかな弧を有する導体ベースプレート200の長辺方向C−C’に垂直に配置されていても良い。   Further, in the package 1 according to the embodiment, as illustrated in FIGS. 6 to 9, the input circuit board 26 and the output that are disposed adjacent to the semiconductor device 24 on the conductor base plate 200 surrounded by the metal wall 16. The circuit board 28 may be provided, and the long sides of the input circuit board 26 and the output circuit board 28 may be arranged perpendicular to the long side direction CC ′ of the conductor base plate 200 having a gentle arc.

実施の形態に係るパッケージ1においては、図9の鳥瞰図のように、予め短辺方向に反り量を有する導体ベースプレート200をプレス型で形成している。   In the package 1 according to the embodiment, as shown in a bird's eye view of FIG. 9, the conductor base plate 200 having a warp amount in the short side direction is formed in a press die in advance.

ここで、対向する1対の端面100a・100bが約10μm程度の緩やかな孤を有する。対向する1対の端面100a・100bが弧に対する接線との開き量dが約10μm程度の緩やかな孤を有する。   Here, the pair of opposed end faces 100a and 100b have a moderate arc of about 10 μm. A pair of opposed end faces 100a and 100b have a gentle arc with an opening amount d of about 10 μm between the tangent to the arc.

予め導体ベースプレート200および/若しくは金属壁16に緩やかな弧を設けることによって、その結果、接合時や基板実装時、キャップ半田付け時の反りの発生を抑えることができる。
基板実装時、キャップ半田付け時には加熱するため、基板やキャップとパッケージとの線熱膨張率差から、冷却時に反りが生じる。基板が長方形の場合、長手方向において熱収縮差が大きいため、短辺方向に反りが生じ易い。一般に、弧状の板は、平面状の板よりも弧を描いていない長辺方向に対しては強度が高い。このため、実施の形態に係るパッケージ1においては、図9に示すように、導体ベースプレート200はベース面に短辺方向に約10μm程度の反り量の緩やかな弧を持たせている。
By providing a gentle arc in the conductor base plate 200 and / or the metal wall 16 in advance, as a result, it is possible to suppress the occurrence of warping during bonding, board mounting, and cap soldering.
Since heat is applied when the board is mounted and when the cap is soldered, warping occurs during cooling due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the board and the cap and the package. When the substrate is rectangular, the difference in heat shrinkage in the longitudinal direction is large, and thus warpage tends to occur in the short side direction. In general, an arc-shaped plate has a higher strength than a planar plate in a long side direction in which an arc is not drawn. For this reason, in the package 1 according to the embodiment, as shown in FIG. 9, the conductor base plate 200 has a gentle arc with a warpage amount of about 10 μm in the short side direction on the base surface.

尚、上記において、約10μm程度の反り量とする理由は、既存パッケージの同心円状の反りが約10μm程度であることから、実験的に得られる数値であり、予め与えておく反り量としても同程以上は必要だからである。   In the above, the reason why the warpage amount is about 10 μm is a numerical value obtained experimentally because the concentric warpage of the existing package is about 10 μm, and the warpage amount given in advance is the same. This is because more than that is necessary.

実施の形態に係るパッケージ1においては、導体ベースプレート200が平面構造を有するために外力(金属枠との線熱膨張差)で反りが生じ易くなっていることに対して、導体ベースプレート200の短辺方向に弧を持たせることで、導体ベースプレート200の長辺方向に強度を持たせている。柔らかい紙でも、弧をつければ立てることができるが、平らな状態では立てることができないように、弧を持たせることで強度が生まれるからである。尚、導体ベースプレート200の長辺方向にも弧をもたせると、強度は得られなくなる。   In the package 1 according to the embodiment, since the conductor base plate 200 has a planar structure, warping is likely to occur due to external force (difference in linear thermal expansion from the metal frame). By giving an arc in the direction, strength is given in the long side direction of the conductor base plate 200. This is because even soft paper can be set up with an arc, but strength is born by providing an arc so that it cannot be set up in a flat state. If an arc is also provided in the long side direction of the conductor base plate 200, the strength cannot be obtained.

(比較例)
比較例に係るパッケージ1aの模式的平面パターン構成において、パッケージのC−C’方向、A−A’方向を説明する図は、図10に示すように表される。また、比較例に係るパッケージ1aのC−C’方向の反りは、図11に示すように表され、A−A’方向の反りは、図12に示すように表される。
(Comparative example)
In the schematic planar pattern configuration of the package 1a according to the comparative example, a diagram for explaining the CC ′ direction and the AA ′ direction of the package is expressed as shown in FIG. Further, the warpage in the CC ′ direction of the package 1a according to the comparative example is expressed as shown in FIG. 11, and the warpage in the AA ′ direction is expressed as shown in FIG.

比較例に係るパッケージ1aにおいては、半導体装置24、入力回路基板26、および出力回路基板28の長辺方向に並行な方向(C−C’線に沿う方向)に、導体ベースプレート200のネジ止め位置が配置され、当該長辺方向に垂直な方向(A−A’線に沿う方向)に、RF入力端子21a・RF出力端子21bが配置される。   In the package 1a according to the comparative example, the screw position of the conductor base plate 200 in the direction parallel to the long side direction of the semiconductor device 24, the input circuit board 26, and the output circuit board 28 (the direction along the line CC ′). Are arranged, and the RF input terminal 21a and the RF output terminal 21b are arranged in a direction perpendicular to the long side direction (a direction along the line AA ′).

また、半導体装置24、入力回路基板26、および出力回路基板28が図10のように配置されることから、入力部の凸状フィードスルー25部分では、RF入力端子21aが接続される入力ストリップライン19aは、入力回路基板26の長辺方向から入力整合回路17に接続され、出力部の凸状フィードスルー25部分では、RF出力端子21bが接続される出力ストリップライン19bは、出力回路基板28の長辺方向から出力整合回路18に接続される。   Further, since the semiconductor device 24, the input circuit board 26, and the output circuit board 28 are arranged as shown in FIG. 10, the input strip line to which the RF input terminal 21a is connected in the convex feedthrough 25 portion of the input section. 19 a is connected to the input matching circuit 17 from the long side direction of the input circuit board 26, and the output strip line 19 b to which the RF output terminal 21 b is connected in the convex feedthrough 25 portion of the output section is connected to the output circuit board 28. The output matching circuit 18 is connected from the long side direction.

図10に示す比較例に係るパッケージ1aにおいては、導体ベースプレート200の長辺方向に反ることから、図11に示すように、C−C’方向に反りが生じる。また、図10に示す比較例に係るパッケージ1aにおいては、半導体装置24、入力回路基板26、および出力回路基板28が図10のように配置されることから、図12に示すように、A−A’方向にも反りが生じる。   In the package 1a according to the comparative example shown in FIG. 10, since the warp is in the long side direction of the conductor base plate 200, warping occurs in the C-C 'direction as shown in FIG. Further, in the package 1a according to the comparative example shown in FIG. 10, since the semiconductor device 24, the input circuit board 26, and the output circuit board 28 are arranged as shown in FIG. 10, as shown in FIG. Warping also occurs in the A ′ direction.

比較例に係るパッケージ1aの模式的平面パターン構成において、駒状の反りの方向C−C’、A−A’を説明する図は、図13(a)に示すように表され、A−A’方向の反りは、図13(b)に示すように表され、C−C’方向の反りは、図13(c)に示すように表される。   In the schematic planar pattern configuration of the package 1a according to the comparative example, a diagram for explaining the direction CC ′ and AA ′ of the piece-like warpage is expressed as shown in FIG. The warp in the 'direction is expressed as shown in FIG. 13B, and the warp in the CC' direction is expressed as shown in FIG. 13C.

比較例に係るパッケージ1aの模式的平面パターン構成において、お椀状の反りの方向C−C’、A−A’を説明する図は、図14(a)に示すように表され、A−A’方向の反は、図14(b)に示すように表され、C−C’方向の反りは、図14(c)に示すように表される。   In the schematic planar pattern configuration of the package 1a according to the comparative example, a diagram for explaining bowl-shaped warping directions CC ′ and AA ′ is expressed as shown in FIG. The warping in the 'direction is expressed as shown in FIG. 14 (b), and the warping in the CC' direction is expressed as shown in FIG. 14 (c).

基板実装時、キャップ半田付け時には加熱するため、基板やキャップとパッケージとの線熱膨張率差から、冷却時に反りが生じる。平面の場合、A−A’方向とC−C’方向ともに強度は同程度なのでほぼ同心円上に反る。正確には実装する基板形状の影響を受けるので多少歪みが生じ、駒状若しくはお碗状に反る。   Since heat is applied when the board is mounted and when the cap is soldered, warping occurs during cooling due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the board and the cap and the package. In the case of a flat surface, since the strength is the same in both the A-A ′ direction and the C-C ′ direction, the directions are almost concentric. Exactly, since it is affected by the shape of the substrate to be mounted, some distortion occurs and warps in a piece shape or bowl shape.

(半導体素子構造)
実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24の模式的平面パターン構成の拡大図は、図15(a)に示すように表され、図15(a)のJ部分の拡大図は、図15(b)に示すように表される。また、実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24の構成例1〜4であって、図15(b)のIV−IV線に沿う模式的断面構成例1〜4は、それぞれ図16〜図19に示すように表される。
(Semiconductor element structure)
An enlarged view of a schematic planar pattern configuration of the semiconductor device 24 mounted on the package according to the embodiment is represented as shown in FIG. 15A, and an enlarged view of a portion J in FIG. It is expressed as shown in 15 (b). Moreover, it is the structural examples 1-4 of the semiconductor device 24 mounted in the package which concerns on embodiment, Comprising: The typical cross-section structural examples 1-4 along the IV-IV line of FIG.15 (b) are respectively FIG. To be expressed as shown in FIG.

実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24において、複数のFETセルFET1〜FET10は、図16〜図19に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110の第1表面に配置され、それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極124、ソースフィンガー電極120およびドレインフィンガー電極122と、半絶縁性基板110の第1表面に配置され、ゲートフィンガー電極124、ソースフィンガー電極120およびドレインフィンガー電極122ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成した複数のゲート端子電極G1,G2,…,G10、複数のソース端子電極S11,S12,S21,S22,…,S101,S102およびドレイン端子電極D1,D2,…,D10と、ソース端子電極S11,S12,S21,S22,…,S101,S102の下部に配置されたVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC101,SC102と、半絶縁性基板110の第1表面と反対側の第2表面に配置され、ソース端子電極S11,S12,S21,S22,…,S101,S102に対してVIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC101,SC102を介して接続された接地電極(図示省略)とを備える。   In the semiconductor device 24 mounted on the package according to the embodiment, the plurality of FET cells FET1 to FET10 include a semi-insulating substrate 110 and a first surface of the semi-insulating substrate 110 as shown in FIGS. The gate finger electrode 124, the source finger electrode 120, and the drain finger electrode 122, each having a plurality of fingers, and the first surface of the semi-insulating substrate 110, the gate finger electrode 124, the source finger electrode 120, and the drain A plurality of gate terminal electrodes G1, G2,..., G10 formed by bundling a plurality of fingers for each finger electrode 122, a plurality of source terminal electrodes S11, S12, S21, S22,..., S101, S102 and a drain terminal electrode D1 , D2,..., D10 and source terminals VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC101, SC102 disposed under the poles S11, S12, S21, S22,..., S101, S102, and the opposite side of the first surface of the semi-insulating substrate 110. Ground electrodes (disposed on the second surface and connected to the source terminal electrodes S11, S12, S21, S22,..., S101, S102 via the VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,. (Not shown).

ゲート端子電極G1,G2,…,G10には、ボンディングワイヤ12が接続され、ドレイン端子電極D1,D2,…,D10には、ボンディングワイヤ14が接続され、ソース端子電極S11,S12,S21,S22,…,S101,S102の下部には、VIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC101,SC102が形成され、VIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC101,SC102の内壁に形成されたバリア金属層(図示省略)およびバリア金属層上に形成され、VIAホールを充填する充填金属層(図示省略)を介してソース端子電極S11,S12,S21,S22,…,S101,S102は、接地電極(図示省略)に接続されている。   The bonding wire 12 is connected to the gate terminal electrodes G1, G2,..., G10, the bonding wire 14 is connected to the drain terminal electrodes D1, D2,..., D10, and the source terminal electrodes S11, S12, S21, S22. ,..., S101, S102, VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC101, SC102 are formed on the inner walls of the VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,. The source terminal electrodes S11, S12, S21, S22,..., S101, S102 are formed on the barrier metal layer (not shown) and the filling metal layer (not shown) that is formed on the barrier metal layer and fills the VIA hole. It is connected to a ground electrode (not shown).

半絶縁性基板110は、GaAs基板、SiC基板、GaN基板、SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成した基板、SiC基板上にGaN/AlGaNからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかである。   The semi-insulating substrate 110 is a GaAs substrate, a SiC substrate, a GaN substrate, a substrate in which a GaN epitaxial layer is formed on a SiC substrate, a substrate in which a heterojunction epitaxial layer made of GaN / AlGaN is formed on a SiC substrate, a sapphire substrate, or One of the diamond substrates.

(構造例1)
実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24のFETセルの構成例1は、図16に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上に配置されたソースフィンガー電極(S)120、ゲートフィンガー電極(G)124およびドレインフィンガー電極(D)122とを備える。窒化物系化合物半導体層112とアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118との界面には、2次元電子ガス(2DEG:Two Dimensional Electron Gas)層116が形成されている。図16に示す構成例1では、高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)が示されている。
(Structural example 1)
As shown in FIG. 16, the configuration example 1 of the FET cell of the semiconductor device 24 mounted on the package according to the embodiment includes a semi-insulating substrate 110 and a nitride compound disposed on the semi-insulating substrate 110. Semiconductor layer 112, aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118 disposed on nitride compound semiconductor layer 112, and aluminum gallium nitride layer (Al x Ga) 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118, a source finger electrode (S) 120, a gate finger electrode (G) 124, and a drain finger electrode (D) 122. A two-dimensional electron gas (2DEG) layer is formed at the interface between the nitride-based compound semiconductor layer 112 and the aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118. 116 is formed. In the configuration example 1 shown in FIG. 16, a high electron mobility transistor (HEMT) is shown.

(構造例2)
実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24のFETセルの構成例2は、図17に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたソース領域126およびドレイン領域128と、ソース領域126上に配置されたソースフィンガー電極(S)120、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたゲートフィンガー電極(G)124およびドレイン領域128上に配置されたドレインフィンガー電極(D)122とを備える。窒化物系化合物半導体層112とゲートフィンガー電極(G)124との界面には、ショットキーコンタクト(Schottky Contact)が形成されている。図17に示す構成例2では、金属−半導体電界効果トランジスタ(MESFET:Metal Semiconductor Field Effect Transistor)が示されている。
(Structural example 2)
As shown in FIG. 17, the configuration example 2 of the FET cell of the semiconductor device 24 mounted on the package according to the embodiment includes a semi-insulating substrate 110 and a nitride compound disposed on the semi-insulating substrate 110. On semiconductor layer 112, source region 126 and drain region 128 disposed on nitride compound semiconductor layer 112, source finger electrode (S) 120 disposed on source region 126, on nitride compound semiconductor layer 112 A gate finger electrode (G) 124 disposed on the drain region 128 and a drain finger electrode (D) 122 disposed on the drain region 128. A Schottky contact is formed at the interface between the nitride-based compound semiconductor layer 112 and the gate finger electrode (G) 124. In Configuration Example 2 shown in FIG. 17, a metal-semiconductor field effect transistor (MESFET) is shown.

(構造例3)
実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24のFETセルの構成例3は、図18に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上に配置されたソースフィンガー電極(S)120およびドレインフィンガー電極(D)122と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上のリセス部に配置されたゲートフィンガー電極(G)124とを備える。窒化物系化合物半導体層112とアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118との界面には、2DEG層116が形成されている。図18に示す構成例3では、HEMTが示されている。
(Structural example 3)
As shown in FIG. 18, the configuration example 3 of the FET cell of the semiconductor device 24 mounted on the package according to the embodiment includes a semi-insulating substrate 110 and a nitride-based compound disposed on the semi-insulating substrate 110. Semiconductor layer 112, aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118 disposed on nitride compound semiconductor layer 112, and aluminum gallium nitride layer (Al x Ga) 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118 source finger electrode (S) 120 and drain finger electrode (D) 122, and aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118 and a gate finger electrode (G) 124 disposed in a recess portion. A 2DEG layer 116 is formed at the interface between the nitride-based compound semiconductor layer 112 and the aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118. In the configuration example 3 illustrated in FIG. 18, the HEMT is illustrated.

(構造例4)
実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24のFETセルの構成例4は、図19に示すように、半絶縁性基板110と、半絶縁性基板110上に配置された窒化物系化合物半導体層112と、窒化物系化合物半導体層112上に配置されたアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上に配置されたソースフィンガー電極(S)120およびドレインフィンガー電極(D)122と、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118上の2段リセス部に配置されたゲートフィンガー電極124とを備える。窒化物系化合物半導体層112とアルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)118との界面には、2DEG層116が形成されている。図19に示す構成例4では、HEMTが示されている。
(Structural example 4)
The configuration example 4 of the FET cell of the semiconductor device 24 mounted on the package according to the embodiment includes a semi-insulating substrate 110 and a nitride compound disposed on the semi-insulating substrate 110, as shown in FIG. Semiconductor layer 112, aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118 disposed on nitride compound semiconductor layer 112, and aluminum gallium nitride layer (Al x Ga) 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118 source finger electrode (S) 120 and drain finger electrode (D) 122, and aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118 and a gate finger electrode 124 disposed in a two-stage recess portion. A 2DEG layer 116 is formed at the interface between the nitride-based compound semiconductor layer 112 and the aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 118. In the configuration example 4 illustrated in FIG. 19, the HEMT is illustrated.

また、上記の構成例1〜4においては、活性領域以外の窒化物系化合物半導体層112を電気的に不活性な素子分離領域として用いている。ここで、活性領域とは、ソースフィンガー電極120、ゲートフィンガー電極124およびドレインフィンガー電極122の直下の2DEG層116、ソースフィンガー電極120とゲートフィンガー電極124間およびドレインフィンガー電極122とゲートフィンガー電極124間の2DEG層116からなる。   Moreover, in the above configuration examples 1 to 4, the nitride-based compound semiconductor layer 112 other than the active region is used as an electrically inactive element isolation region. Here, the active region refers to the 2DEG layer 116 immediately below the source finger electrode 120, the gate finger electrode 124, and the drain finger electrode 122, between the source finger electrode 120 and the gate finger electrode 124, and between the drain finger electrode 122 and the gate finger electrode 124. 2 DEG layer 116.

素子分離領域の他の形成方法としては、アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)18および窒化物系化合物半導体層112の深さ方向の一部まで、イオン注入により形成することもできる。イオン種としては、例えば、窒素(N)、アルゴン(Ar)などを適用することができる。また、イオン注入に伴うドーズ量は、例えば、約1×1014(ions/cm2)であり、加速エネルギーは、例えば、約100keV〜200keVである。 As another method for forming the element isolation region, the aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1) 18 and a part of the nitride-based compound semiconductor layer 112 in the depth direction are used. It can also be formed by ion implantation. As the ion species, for example, nitrogen (N), argon (Ar), or the like can be applied. The dose accompanying ion implantation is, for example, about 1 × 10 14 (ions / cm 2 ), and the acceleration energy is, for example, about 100 keV to 200 keV.

素子分離領域上およびデバイス表面上には、パッシベーション用の絶縁層(図示省略)が形成されている。この絶縁層としては、例えば、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法によって堆積された窒化膜、アルミナ(Al23)膜、酸化膜(SiO2)、酸窒化膜(SiON)などで形成することができる。 A passivation insulating layer (not shown) is formed on the element isolation region and the device surface. As this insulating layer, for example, a nitride film, an alumina (Al 2 O 3 ) film, an oxide film (SiO 2 ), an oxynitride film (SiON) or the like deposited by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) method is formed. be able to.

ソースフィンガー電極120およびドレインフィンガー電極122は、例えば、Ti/Alなどで形成される。ゲートフィンガー電極124は、例えばNi/Auなどで形成することができる。   The source finger electrode 120 and the drain finger electrode 122 are made of, for example, Ti / Al. The gate finger electrode 124 can be formed of, for example, Ni / Au.

なお、実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置24において、ゲートフィンガー電極124、ソースフィンガー電極120およびドレインフィンガー電極122の長手方向のパターン長は、マイクロ波/ミリ波/サブミリ波と動作周波数が高くなるにつれて、短く設定される。例えば、ミリ波帯においては、パターン長は、約25μm〜50μmである。   In the semiconductor device 24 mounted on the package according to the embodiment, the longitudinal pattern lengths of the gate finger electrode 124, the source finger electrode 120, and the drain finger electrode 122 are microwave / millimeter wave / submillimeter wave and the operating frequency. As the value increases, it is set shorter. For example, in the millimeter wave band, the pattern length is about 25 μm to 50 μm.

また、ソースフィンガー電極120の幅は、例えば、約40μm程度であり、ソース端子電極S11,S12,S21,S22,…,S101,S102の幅は、例えば、約100μm程度である。また、VIAホールSC11,SC12,SC21,SC22,…,SC101,SC102の形成幅は、例えば、約10μm〜40μm程度である。   Further, the width of the source finger electrode 120 is, for example, about 40 μm, and the width of the source terminal electrodes S11, S12, S21, S22,..., S101, S102 is, for example, about 100 μm. Further, the formation width of the VIA holes SC11, SC12, SC21, SC22,..., SC101, SC102 is, for example, about 10 μm to 40 μm.

本実施の形態に係るパッケージによれば、回路基板、半導体装置の長辺が緩やかな弧をもつ導体ベースプレートおよび/若しくは金属壁の辺に垂直に配置されている。   According to the package of the present embodiment, the long sides of the circuit board and the semiconductor device are arranged perpendicular to the sides of the conductor base plate and / or the metal wall having a gentle arc.

本実施の形態に係るパッケージによれば、導体ベースプレートおよび/若しくは金属壁に弧を与えることで強度を得ている。   According to the package according to the present embodiment, strength is obtained by giving an arc to the conductor base plate and / or the metal wall.

本実施の形態に係るパッケージによれば、予めベースプレート材と金属外壁に緩やかな弧を設けることで、接合時や基板実装時、キャップ半田付け時のそりの発生を抑えることができる。   According to the package according to the present embodiment, by generating a gentle arc in advance in the base plate material and the metal outer wall, it is possible to suppress the occurrence of warping during bonding, board mounting, and cap soldering.

本実施の形態に係るパッケージによれば、配置を実装する部品の長辺が緩やかな弧をもつ辺に垂直になるようにすることによって、緩やかな弧を描いているベースプレートに回路基板、半導体装置を実装したパッケージを筐体にネジ止めするときに、回路基板、半導体装置の割れを防止することができる。   According to the package according to the present embodiment, the circuit board and the semiconductor device are mounted on the base plate on which the gentle arc is drawn by making the long side of the component mounting the arrangement perpendicular to the side having the gentle arc. The circuit board and the semiconductor device can be prevented from cracking when the package mounted with is screwed to the housing.

本実施の形態によれば、ベース面の反りの少ないパッケージを提供することができる。   According to this embodiment, a package with less warping of the base surface can be provided.

[その他の実施の形態]
本実施形態および変形例を説明したが、この実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
[Other embodiments]
Although the present embodiment and the modification have been described, the embodiment and the modification are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

なお、実施の形態に係るパッケージに搭載される半導体装置としては、FET、HEMTに限らず、LDMOS(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)やヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Hetero-junction Bipolar Transistor)などの増幅素子、メムス(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)素子なども適用できることは言うまでもない。   The semiconductor device mounted on the package according to the embodiment is not limited to the FET and HEMT, but is also an LDMOS (Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) or a hetero-junction bipolar transistor (HBT). Needless to say, an amplifying element such as), a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element, and the like can also be applied.

このように、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。   As described above, various embodiments that are not described herein are included.

1、1a…パッケージ
10…メタルキャップ
11、12,14,15…ボンディングワイヤ
14a…メタルシールリング
16…金属壁
17…入力整合回路
18…出力整合回路
19a…入力ストリップライン
19b…出力ストリップライン
20…フィードスルー下層部
21a…RF入力端子
21b…RF出力端子
22…フィードスルー上層部
24…半導体装置
25…凸状フィードスルー
26…入力回路基板
28…出力回路基板
34…貫通孔
70a、70b…ネジ
100a、100b…端面
110…半絶縁性基板
112…窒化物系化合物半導体層(GaNエピタキシャル成長層)
116…2次元電子ガス(2DEG)層
118…アルミニウム窒化ガリウム層(AlxGa1-xN)(0.1≦x≦1)
120…ソースフィンガー電極
122…ドレインフィンガー電極
124…ゲートフィンガー電極
126…ソース領域
128…ドレイン領域
200…導体ベースプレート
G,G1,G2,…,G10…ゲート端子電極
S,S11,S12,…,S101,S102…ソース端子電極
D,D1,D2,…,D10…ドレイン端子電極
SC11,SC12,…,SC91,SC92,SC101,SC102…VIAホール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Package 10 ... Metal cap 11, 12, 14, 15 ... Bonding wire 14a ... Metal seal ring 16 ... Metal wall 17 ... Input matching circuit 18 ... Output matching circuit 19a ... Input strip line 19b ... Output strip line 20 ... Feedthrough lower layer 21a ... RF input terminal 21b ... RF output terminal 22 ... feedthrough upper layer 24 ... Semiconductor device 25 ... convex feedthrough 26 ... input circuit board 28 ... output circuit board 34 ... through holes 70a, 70b ... screw 100a 100b ... end face 110 ... semi-insulating substrate 112 ... nitride compound semiconductor layer (GaN epitaxial growth layer)
116: Two-dimensional electron gas (2DEG) layer 118: Aluminum gallium nitride layer (Al x Ga 1-x N) (0.1 ≦ x ≦ 1)
120 ... Source finger electrode 122 ... Drain finger electrode 124 ... Gate finger electrode 126 ... Source region 128 ... Drain region 200 ... Conductor base plates G, G1, G2, ..., G10 ... Gate terminal electrodes S, S11, S12, ..., S101, S102 ... Source terminal electrodes D, D1, D2, ..., D10 ... Drain terminal electrodes SC11, SC12, ..., SC91, SC92, SC101, SC102 ... VIA holes

Claims (11)

導体ベースプレートと、
前記導体ベースプレート上に配置された半導体装置と、
前記半導体装置を内在し、前記導体ベースプレート上に配置され、前記導体ベースプレートとは異なる材料からなる金属壁と
を備え、前記導体ベースプレートはベース面に緩やかな弧を有することを特徴とするパッケージ。
A conductor base plate;
A semiconductor device disposed on the conductor base plate;
And a metal wall made of a material different from that of the conductor base plate, the conductor base plate having a gentle arc on a base surface.
前記金属壁は、緩やかな弧を有することを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。   The package of claim 1, wherein the metal wall has a gentle arc. 前記導体ベースプレートの対抗する1対の端面が10μmの緩やかな弧を有することを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。   The package according to claim 1, wherein the pair of opposing end faces of the conductor base plate have a gentle arc of 10 µm. 前記半導体基板の長辺は、前記緩やかな弧を有する前記導体ベースプレートの弧を有する辺に垂直に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。   The package according to claim 1, wherein a long side of the semiconductor substrate is disposed perpendicular to a side having an arc of the conductor base plate having the gentle arc. 前記金属壁に囲まれた前記導体ベースプレート上に前記半導体装置に隣接して配置された入力回路基板および出力回路基板を備え、
前記入力回路基板および出力回路基板の長辺は、前記緩やかな弧を有する前記導体ベースプレートの弧を有する辺に垂直に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。
An input circuit board and an output circuit board disposed adjacent to the semiconductor device on the conductor base plate surrounded by the metal wall;
2. The package according to claim 1, wherein the long sides of the input circuit board and the output circuit board are disposed perpendicular to the sides of the conductor base plate having the gentle arc.
前記金属壁上に配置されたメタルシールリングと、
前記メタルシールリング上に配置されたメタルキャップと
を備えることを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。
A metal seal ring disposed on the metal wall;
The package according to claim 1, further comprising a metal cap disposed on the metal seal ring.
前記金属壁の入出力部に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔にはめ込まれ、かつ前記導体ベースプレート上に配置されたフィードスルー下層部と、
前記貫通孔にはめ込まれ、かつ前記フィードスルー下層部上に配置されたフィードスルー上層部とを備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のパッケージ。
A through hole provided in the input / output part of the metal wall;
A feedthrough lower layer portion fitted in the through hole and disposed on the conductor base plate;
The package according to any one of claims 1 to 6, further comprising a feedthrough upper layer part fitted in the through hole and disposed on the feedthrough lower layer part.
前記金属壁の入力部において、前記フィードスルー下層部と前記フィードスルー上層部の間に配置された入力ストリップラインと、
前記金属壁の出力部において、前記フィードスルー下層部と前記フィードスルー上層部の間に配置された出力ストリップライン
とを備えることを特徴とする請求項7に記載のパッケージ。
In the input part of the metal wall, an input strip line arranged between the feedthrough lower layer part and the feedthrough upper layer part,
The package according to claim 7, further comprising: an output strip line disposed between the feedthrough lower layer portion and the feedthrough upper layer portion at the output portion of the metal wall.
前記入力回路基板上に配置され、前記入力ストリップラインに接続された入力整合回路と、
前記出力回路基板上に配置され、前記出力ストリップラインに接続された出力整合回路と、
前記半導体装置と前記入力整合回路および前記出力整合回路を接続するボンディングワイヤと
を備えることを特徴とする請求項8に記載のパッケージ。
An input matching circuit disposed on the input circuit board and connected to the input stripline;
An output matching circuit disposed on the output circuit board and connected to the output stripline;
The package according to claim 8, further comprising: a bonding wire that connects the semiconductor device to the input matching circuit and the output matching circuit.
前記半導体装置は、
半絶縁性基板と、
前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,それぞれ複数のフィンガーを有するゲートフィンガー電極、ソースフィンガー電極およびドレインフィンガー電極と、
前記半絶縁性基板の第1表面に配置され,前記ゲートフィンガー電極、前記ソースフィンガー電極および前記ドレインフィンガー電極ごとに複数のフィンガーをそれぞれ束ねて形成した複数のゲート端子電極、複数のソース端子電極およびドレイン端子電極と、
前記ソース端子電極の下部に配置されたVIAホールと、
前記半絶縁性基板の第1表面と反対側の第2表面に配置され、前記ソース端子電極に対して前記VIAホールを介して接続された接地電極と
を備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のパッケージ。
The semiconductor device includes:
A semi-insulating substrate;
A gate finger electrode, a source finger electrode and a drain finger electrode disposed on the first surface of the semi-insulating substrate, each having a plurality of fingers;
A plurality of gate terminal electrodes arranged on the first surface of the semi-insulating substrate and formed by bundling a plurality of fingers for each of the gate finger electrode, the source finger electrode and the drain finger electrode; A drain terminal electrode;
A VIA hole disposed under the source terminal electrode;
2. A ground electrode disposed on a second surface opposite to the first surface of the semi-insulating substrate and connected to the source terminal electrode via the VIA hole. 10. The package according to any one of items 9.
前記半絶縁性基板は、GaAs基板、SiC基板、GaN基板、SiC基板上にGaNエピタキシャル層を形成した基板、SiC基板上にGaN/AlGaNからなるヘテロ接合エピタキシャル層を形成した基板、サファイア基板、若しくはダイヤモンド基板のいずれかであることを特徴とする請求項10に記載のパッケージ。   The semi-insulating substrate is a GaAs substrate, a SiC substrate, a GaN substrate, a substrate in which a GaN epitaxial layer is formed on a SiC substrate, a substrate in which a heterojunction epitaxial layer made of GaN / AlGaN is formed on a SiC substrate, a sapphire substrate, or The package according to claim 10, wherein the package is any one of a diamond substrate.
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