JP2019114639A - 半導体パッケージおよび半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性を向上させ、割れが生じるのを低減させた半導体パッケージおよび半導体装置を提供することができる。【解決手段】 本発明の実施形態に係る半導体パッケージ1は、金属基板2と、枠体3と、複数の第1固定部材11と、第2固定部材12とを備えている。金属基板2は、上面に半導体素子4が実装される実装領域21と、下面のうち実装領域21と重なる位置において下方に張り出した凸部22と、を有している。枠体3は、金属基板2の上面に実装領域21を囲んで位置するとともに、上面に複数の凹部31を有している。複数の第1固定部材11は、複数の凹部31にそれぞれ位置し、金属基板2よりも熱膨張係数が小さい。第2固定部材12は、金属基板2の下面に位置するとともに枠体3と重なって凸部22と間を空けて位置し、金属基板2よりも熱膨張係数が小さい。第2固定部材12は、複数の第1固定部材11同士の間に位置している。【選択図】図1
Description
本発明は、半導体素子が実装される半導体パッケージおよびこれを用いた半導体装置に関する。
近年、高周波の信号で作動する半導体素子等を収容する半導体パッケージが知られている。このような半導体素子等は、作動する際に熱が生じる。この熱を外部に放熱させるために、半導体素子等を実装する基板を金属基板にして放熱性を向上させた半導体パッケージが開示されている(特許文献1参照)。
特許文献1では、金属基板と、第1枠体と、第2枠体とを備えた半導体パッケージが開示されている。金属基板は凸部を有しており、凸部の側面は第2枠体の内壁と接合している。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、金属基板の伸び縮みに対して、第1枠体および第2枠体に負荷がかかり、第1枠体および第2枠体に割れが生じるおそれがあった。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、金属基板と、枠体と、複数の第1固定部材と、第2固定部材とを備えている。金属基板は、上面に半導体素子が実装される実装領域と、下面のうち実装領域と重なる位置において下方に張り出した凸部と、を有している。枠体は、金属基板の上面に実装領域を囲んで位置するとともに、上面に複数の凹部を有している。複数の第1固定部材は、複数の凹部にそれぞれ位置し、金属基板よりも熱膨張係数が小さい。第2固定部材は、金属基板の下面に位置するとともに枠体と重なって凸部と間を空けて位置し、金属基板よりも熱膨張係数が小さい。第2固定部材は、複数の第1固定部材同士の間に位置している。
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上述した半導体パッケージと、半導体素子と、蓋体とを備えている。半導体素子は、実装領域に実装されている。蓋体は、半導体素子を覆うとともに、枠体の上面に位置している。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、上述した構成であることによって、放熱性を向上させたパッケージの割れが生じることを低減させることができる。また、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上述した半導体パッケージを備えていることによって、半導体素子を良好な条件で使用することが可能となる。
以下、各実施形態の半導体パッケージおよびこれを備えた半導体装置について、図面を用いて詳細に説明する。
<半導体パッケージの構成>
図1は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージの上面からの斜視図である。図2は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの斜視図である。図3は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す上面平面図である。図4は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板および枠体を示す上面からの平面図である。図5は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板、枠体および第1固定部材を示す上面からの平面図である。図6は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板および第2固定部材を示す下面からの平面図である。図7は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板、枠体および第1固定部材を示す上面からの平面図である。図8は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す側面図である。図9は、図3に示した本発明の実施形態に係る半導体パッケージにおけるA−A線での断面図である。図10は、図3に示した本発明の実施形態に係る半導体パッケージにおけるB−B線での断面図である。また、図11は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの分解斜視図であり、図12は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの分解斜視図である。これらの図において、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ1は、金属基板2と、枠体3と、第1固定部材11と、第2固定部材12とを備えている。金属基板2は、凸部22を有している。
図1は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージの上面からの斜視図である。図2は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの斜視図である。図3は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す上面平面図である。図4は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板および枠体を示す上面からの平面図である。図5は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板、枠体および第1固定部材を示す上面からの平面図である。図6は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板および第2固定部材を示す下面からの平面図である。図7は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージのうち金属基板、枠体および第1固定部材を示す上面からの平面図である。図8は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す側面図である。図9は、図3に示した本発明の実施形態に係る半導体パッケージにおけるA−A線での断面図である。図10は、図3に示した本発明の実施形態に係る半導体パッケージにおけるB−B線での断面図である。また、図11は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの分解斜視図であり、図12は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの分解斜視図である。これらの図において、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ1は、金属基板2と、枠体3と、第1固定部材11と、第2固定部材12とを備えている。金属基板2は、凸部22を有している。
図1に示すように、本発明の一実施形態における金属基板2は、上面に半導体素子4が実装される実装領域21を有している。また金属基板2は、例えば矩形状である。
なお、本発明の一実施形態において実装領域21とは、金属基板2を平面視した場合に半導体素子4と重なり合う領域を意味している。金属基板2の大きさとしては、例えば10mm×10mm〜50mm×50mmである。また、金属基板2の厚みとしては、例えば、0.5mm〜5mmに設定することができる。
金属基板2は、例えば金属材料から成る。金属材料としては、例えば、銅である。このとき、銅からなる金属基板2の熱膨張係数は16×10−6/Kである。また、銅、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンおよびタングステン、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法、プレス加工、切削加工のような金属加工法を施すことによって金属基板2を構成する金属部材を作製することができる。
図2に示すように、金属基板2は、下面に張り出した凸部22を有している。凸部22は、例えば矩形状である。凸部22は、例えば平面視において、9mm×9mm〜49mm×49mmであり、厚みが0.3mm〜4mmである。凸部22を除いた金属基板2の厚み、つまり、後述する枠体3および第2固定部材12に挟まれた金属基板2の厚みは、0.2mm〜4mmである。
また、枠体3および第2固定部材12に挟まれた金属基板2の厚みは、枠体3の凹部31の深さ、つまり第1固定部材11の厚みおよび第2固定部材12の厚みよりも薄い方がよい。さらに、第1固定部材11の厚みおよび第2固定部材12の厚みは、第1固定部材11および第2固定部材12に挟まれた金属基板2の厚みおよび枠体3の厚みより薄くてよい。第1固定部材11および第2固定部材12に挟まれた金属基板2の厚みおよび枠体3の厚みは、第1固定部材11および第2固定部材12の厚みよりも薄いことによって、挟まれた箇所の金属基板2のそもそもの金属量が少なくなる。このため、熱膨張する金属量が少なくなる。このことによって、金属基板2が反ることを低減させることができる。
また、第1固定部材11および第2固定部材12に挟まれた金属基板2の厚みおよび枠体3の厚みは、第1固定部材11および第2固定部材12の厚みよりも薄いことによって、金属基板2が熱膨張した際に、第1固定部材11および第2固定部材12を押す力よりも、第1固定部材11および第2固定部材12が金属基板2を押える力の方が大きくなる。もし第1枠体3および第2固定部材12の厚みよりも挟まれた箇所の金属基板2の厚みおよび枠体3の方が厚い場合には、金属基板2および枠体3が熱膨張した際に、金属基板2および枠体3が変形しようとして、第1固定部材11および第2固定部材12を押す力が大きくなる。これと比較して、金属基板2および枠体3が変形しようとしたとしても、第1固定部材11および第2固定部材12が金属基板2および枠体3を押える力が大きくなる。
これにより、半導体パッケージ1は、金属基板2および枠体3と、第1固定部材11および第2固定部材12との熱膨張係数差に起因して、それぞれの接合部およびその周囲に生じる応力を低減することができる。その結果、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ1は、金属基板2および枠体3と第1固定部材11および第2固定部材12との接合部に生じるクラックや剥がれ、さらには、後述する第1固定部材11や第2固定部材12にクラックや割れが生じることを低減させることができ、半導体パッケージ1が破損することを低減させることができる。
枠体3は、金属基板2の実装領域21を取り囲んでいる。枠体3は、平面視において、外縁および内縁が矩形状であり、4つの側壁によって構成されている。枠体3は、銀ロウやはんだ等の接合部材を介して金属基板2の上面に接合されている。また、枠体3は、金属基板2と同じ材料を含む、あるいは同じ材料からなっていてもよい。また、金属基板2と一体的に形成されていてもよい。
枠体3は、平面視における外縁の大きさが、たとえば10mm×10mm〜50mm×50mm、内縁の大きさが5mm×5mm〜49mm×49mmである。また、外縁と内縁との間の幅で示される第1枠体3の厚みは、たとえば1mm〜5mmである。また、第
1枠体3の高さは、1mm〜10mmである。
1枠体3の高さは、1mm〜10mmである。
枠体3としては、例えば、金属材料から成る。金属材料としては、例えば、銅である。このとき、銅からなる枠体3の熱膨張係数は16×10−6/Kである。また、銅、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンおよびタングステン、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法、プレス加工、切削加工のような金属加工法を施すことによって枠体3を構成する金属部材を作製することができる。
枠体3は、上面に複数の凹部31を有している。凹部31は、例えば、平面視において矩形状であり、大きさが1mm×2mm〜5mm×20mm、深さが1mm〜5mmである。凹部31は、金属基板2が矩形状の場合には、長辺側に位置していてもよい。金属基板2が矩形状の場合には、長辺方向に反りが生じやすくなる。このため、凹部31に第1固定部材11を位置させることで、金属基板2の長辺方向への反りを低減させることができる。複数の凹部31は、例えば、大きさが同じであってよいし、異なっていてもよい。同じ場合には、複数の凹部31は、中心軸Xに対して対称な位置にあるのがよい。このことによって、中心軸に対して対称に熱膨張による金属基板2の反りを低減させることができる。
第1固定部材11は、複数有り、複数の凹部21にそれぞれ位置している。第1固定部材11は、凹部31とほぼ同じ大きさである。このとき、わずかに間(0.05mm〜0.5mm)が空いていることによって、枠体3が熱膨張しても、枠体3および第1固定部材11にかかる応力を低減させることができる。また、第1固定部材11は四面とも枠体3に囲まれていてもよいし、短辺の2面のみ囲まれて、残りの2面は露出していてもよい。
第1固定部材11は、上面に後述したリード端子5を搭載するため、配線の関係より絶縁性の材料を用いる。例えば、セラミック材料を用いることができる。セラミック材料としては、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等である。なお、このとき金属基板2よりも熱膨張係数の小さい材料を用いてもよい。金属基板2よりも熱膨張係数が小さい場合には、上面側から金属基板2および枠体3の熱膨張を抑えることができる。
第2固定部材12は、金属基板2の下面に位置している。第2固定部材12は、平面視において、枠体3と重なって位置している。また、第2固定部材12は、凸部21と間を空けて位置している。そして、平面視において、第2固定部材12は、複数の第1固定部材11同士の間に位置している。第2固定部材12は、平面視において、金属基板2の下面の、枠体3と重なる位置の一部のみに位置していてもよいし、枠体3と重なる位置の全てに位置していてもよい。枠体3の全てと重なる場合には、外縁および内縁が矩形状である枠状であってもよい。第2固定部材12は、銀ロウやはんだ、樹脂接合材等の接合部材を介して金属基板2の下面に接合されている。
第2固定部材12は、剛性が高く、第1固定部材11と同等の熱膨張係数のものが良く例えば、セラミック材料を用いることができる。セラミック材料としては、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等である。また、他にも、金属基板2と同様に、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、モリブデンのような金属材料、あるいは鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンおよびタングステンのような金属材料からなる合金、例えばFe−Ni−Co等を用いることができる。なお、このとき金属基板2よりも熱膨張係数の小さい材料を用いるのがよい。このことによって、下面側から金属基板2の熱膨張を抑えることができる。なお、第2固定部材12として、第1固定部材11と同等の熱膨張を有する材料を選定する理由は、上下の固定部材の熱膨張係数差に起因する反りを低減するためである。また、剛性の高い材料であれば、変形を生じにくくすることができる。
また、第2固定部材12は、内壁が凸部22の側面に接合されず、接触していてもよい。このとき、接触しているのは一部で第2固定部材12の内壁と凸部22の側面との間に、わずかに隙間が空いている箇所がある。第2固定部材12の内壁と凸部22の側面とが接合されている場合と比較して、接合されずに接触している場合には、金属基板2が熱膨張して、第2固定部材12を押したとしても、接合材で固定されていないため、熱膨張係数差に起因して接合材および第2固定部材12にクラックが生じるおそれを低減させることができる。このことによって、半導体パッケージ1は、金属基板2と第2固定部材12の熱膨張係数差によって、第2固定部材12の内壁の周囲に生じる応力を低減することができる。その結果、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ1は、第2固定部材12に生じるクラックや割れを抑制することができ、半導体パッケージが破損することを低減させることができる。
第2固定部材12は、枠状の場合には、平面視における外縁の大きさが、たとえば10mm×10mm〜50mm×50mm、内縁の大きさが5mm×5mm〜49mm×49mmである。また、外縁と内縁との間の幅で示される第2固定部材12の厚みは、たとえば1mm〜5mmである。また、第2固定部材12の高さは、0.2mm〜3.9mmである。第2固定部材12は、枠状でない場合には、平面視において、例えば、矩形状であり、大きさは1mm×2mm〜5mm×20mmである。また、第2固定部材12の高さは、0.3mm〜4mmである。
また、第2固定部材12は、内壁が凸部22の側面と接触している場合には、凸部22の水平方向の熱膨張を凸部の側面から抑制することができる。その結果、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ1は、凸部22の変形に伴って生じる金属基板2の変形や反りを低減させることができるとともに、実装領域21の平坦性を維持することができる。また、第2固定部材12は、内壁が凸部22の側面と接触していることによって、半導体素子4等からの熱を金属基板2から、直接第固定部材12に逃がすことによって、金属基板2の放熱性を向上させることができる。また、金属基板2の熱膨張を低減させることができる。
また、第2固定部材12は、内壁が凸部22の側面と銀ロウや金−錫はんだ、樹脂接合材等の接合材で接合されてもよい。その結果、第2固定部材12は、凸部22の水平方向の熱膨張を凸部22の側面から抑制することができるとともに、接合材を介して金属基板2の熱を第2固定部材12に逃がすことができるため、凸部22および第2固定部材12を介した半導体パッケージ1の放熱性を向上することができる。
また、凸部22の下面は、第2固定部材12よりも下方に位置していてもよい。このことによって、半導体パッケージ1は、凸部22が外部と接触しやすい状態にあり、半導体装置10を外部の実装基板に実装する際には、凸部22が実装基板に接合されやすくなる。その結果、金属基板2を介した半導体パッケージ1の放熱性を向上することができる。つまり、実装領域21に実装される半導体素子4からの熱が金属基板2に設けられた凸部22を介して外部の実装基板に放熱されやすくなる。
また、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ1において、枠体3の内壁は、平面視において角部が曲線になっている。このことによって、熱膨張した際に角部に応力がかかり難くすることができる。なお、角部が直角になっていてもよい。直角であることによって、枠体3で囲まれた空間を広くすることができる。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ1は、上述した構成であることによって、半導体素子4で生じる熱による金属基板2の変形を低減させることができる。さらに、その際に、金属基板2の反りを抑える第1固定部材11および第2固定部材12にクラックが生じることを低減させることができる。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ1は、第1固定部材11の熱膨張係数をα、第2固定部材12の熱膨張係数をβ、実装領域21に直交する方向の第1固定部材11の厚みをH1、第2固定部材12の厚みをH2とする場合、α≧βかつH1≦H2としてもよい。これにより、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ1は、金属基板2および枠体3と第1固定部材11および第2固定部材12の熱膨張係数の差に起因して生じる金属基板2の反りを低減することができる。
さらに、第2固定部材12の内壁と凸部22の側面とが接触する場合には、金属基板2と第1固定部材11および第2固定部材12の熱膨張係数の差に起因して生じる金属基板2の反りや変形が第2固定部材12によって強制される。この結果、金属基板2の反りや変形が低減される。
また、第2固定部材12の内壁と対向する凸部22の厚みは、枠体3と第2固定部材12とに挟まれた金属基板2の厚みよりも厚くてよい。このことによって、第1固定部材11と第2固定部材12とで金属基板2の厚みの薄い箇所を上下で挟むことで、金属基板2の反りや変形を生じ難くすることができる。また、凸部22を経由した、実装領域21から外部の実装基板への放熱性を良好に維持することができる。さらに、第2固定部材12は、接触するように凸部22の四方を取り囲んでいることで、凸部22の厚みが厚くても金属基板2の反りや変形を生じ難くすることができる。
また、凸部22の厚みが厚いことによって、反りを抑制しつつ、金属基板2の剛性を向上させることができ、この結果、半導体パッケージ1としての剛性を向上させることができる。このことによって、半導体装置10を外部の実装基板に実装する際に加わる外力によって半導体パッケージ1が変形することを低減させることができる。その結果、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ1は、内部に収納された半導体素子4が破損するおそれを低減させることができる。
また、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ1は、第1固定部材11と第2固定部材12とが同じ材料を含んでいてもよく、同じ材料から成っていてもよい。例えば、第1固定部材11および第2固定部材12は、酸化アルミニウム質焼結体からなり、熱膨張係数が7××10−6/Kである。すなわち、第1固定部材11と第2固定部材12とが同じ材料から成っていることによって、凹部31の上面に位置した第1固定部材11と凸部22を除く金属基板2の下面に接合される第2固定部材12の熱膨張係数が同じになり、凸部22を除く金属基板2および枠体3の熱膨張、熱収縮を拘束する力を上下左右の方向に同等にすることができる。このため、金属基板2および枠体3と第1固定部材11および第2固定部材12の熱膨張係数の差に起因して金属基板2が上下左右の方向のどちらかに反ったり、変形したりし難くなる。また、金属基板2の熱膨張、熱収縮を第1固定部材11および第2固定部材12で拘束することにより、金属基板2および枠体3と第1固定部材11および第2固定部材12のそれぞれの接合部に生じる応力が偏って生じることを低減させることができる。
また、第1固定部材11の上面にはリード端子5が設けられていてもよい。このとき、平面視において、金属基板2の外縁は、第1固定部材11の外縁よりも大きく設けられていてもよい。
平面視において、金属基板2の外縁は、枠体3の外縁および第1固定部材11の外縁よりも大きく設けられていてもよい。このとき、リード端子5は金属基板2と重なって設けられている。平面視において、金属基板2の外縁が枠体の外縁および第1固定部材113の外縁よりも大きいことにより、電界分布の広がりを収束させることができる。これは、高周波の電気信号をリード端子5に伝送させる際に、第1固定部材11および外部の回路基板等に接続されず、周囲に接地導体が設けられないリード端子5の部位における電界分布の広がりを、金属基板2によって収束することができるためである。
リード端子5は、銀ロウ、金−錫はんだや樹脂接合材等の接合材によって第1固定部材11の上面に接合され、設けられている。リード端子5は、ボンディングワイヤ等を介して実装領域21に実装される半導体素子4と電気的に接続されて、外部の実装基板や回路基板、電源等と電気的に接続される。リード端子5は、例えば、鉄、ニッケル、コバルトからなる合金や、鉄、ニッケルからなる合金等から成る。リード端子5は、体3の外縁よりも外側に延びている。
この結果、電界分布が不安定にリード端子5の周囲に広がることを低減することができる。すなわち、金属基板2は、平面視において、枠体3の外縁よりも外側に張出していることで、半導体パッケージ1の周波数特性を向上することができる。
金属基板2の第1固定部材11と第2固定部材12とに挟まれた箇所において、第2固定部材12の上面は金属基板2と接合材を介して接合されている。このとき、第2固定部材12が金属材料から成る場合には、接合材が凸部22の側面と、第2固定部材12の内壁との隙間に流れこむことで、凸部22の側面が、第2固定部材12の内壁と接合されていてもよい。
凸部22の側面が、第2固定部材12の内壁と接合されている場合に半導体パッケージ1は、第2固定部材12の内壁と凸部22の側面との一部が接触しており、残りの部分に隙間がある状態である。この隙間に接合材が設けられて、凸部22の側面が、第2固定部材12の内壁と接合される。このことによって、より強固に金属基板2を固定することができ、金属基板2が反ることを抑制することができる。
第1固定部材11および第2固定部材12が、セラミックから成る場合には、剛性が強い傾向にある。このため、金属基板2が熱膨張して、第1枠体3および第2固定部材12を押したとしても、第1固定部材11および第2固定部材12に割れや変形、クラック等が生じるおそれを低減させることができる。
第2固定部材12は、複数の凹部31が金属基板2の長辺側に位置している場合には、長辺の中心軸Xと重なって位置しているのがよい。このとき、長辺の中心付近は、反りやすくなり、反ると実装に影響を与えやすくなる。このため、この箇所を抑えることで、実装を良好にすることができる。
第2固定部材12は、複数の第1固定部材11同士の間に位置するだけでなく、平面視において、互いに隣り合う複数の第1固定部材11に跨って位置していてもよい。このことによって、金属基板2および枠体3が反ることを上下方向からより抑えやすくことすることができる。
<半導体パッケージの製造方法>
金属基板2は、例えば金属材料から成る場合には、銅からなる。また、金属基板2の下面に矩形状に凸部22が加工されて設けられる。このとき、金属材料のインゴットに圧延
加工法、打ち抜き加工法、プレス加工、切削加工のような金属加工法を施すことによって金属基板2を構成する金属部材を作製することができる。
金属基板2は、例えば金属材料から成る場合には、銅からなる。また、金属基板2の下面に矩形状に凸部22が加工されて設けられる。このとき、金属材料のインゴットに圧延
加工法、打ち抜き加工法、プレス加工、切削加工のような金属加工法を施すことによって金属基板2を構成する金属部材を作製することができる。
なお、枠体3は、例えば金属材料からなる場合には、鉄−ニッケル−コバルト合金からなり、切削加工によって枠状に形成される。また、凹部31も同様に切削加工を用いることで形成することができる。そして、枠体3は、実装領域21を囲んで、第1固定部材11が樹脂接合材やガラス接合材等の絶縁材料からなる接合によって接合固定されるとともに、金属基板2の上面に金−錫はんだや鉛フリーはんだ等で接合される。
また、第1固定部材11が、例えば酸化アルミニウム焼結体から成る場合には、マグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えたアルミナ粉末に溶剤を加え、十分に混練し、脱泡させてスラリーを作製する。この後、ドクターブレード法等によってロール状のセラミックグリーンシートを形成して、適当なサイズにカットする。カットして作製したセラミックグリーンシートにリード端子5が接続固定される配線パターン等の信号線路をスクリーン印刷する。この後、約1600℃の還元雰囲気中で焼成して形成する。このとき、焼成前に複数のセラミックグリーンシートを積層してもよい。第1枠体3は、例えば、リード端子5が銀−銅ロウによって上面に接合されるとともに、実装領域21を取り囲むように金−錫はんだで金属基板2の上面に接合される。
第2固定部材12も第1固定部材11と同様に、作製される。第2固定部材12は、金属基板2の下面に接合される。第2固定部材12は、凸部22を除く金属基板2の下面に金−錫はんだ等の接合材によって接合される。
なお、第1固定部材11および第2固定部材12は、例えば金属材料からなる場合には、鉄−ニッケル−コバルト合金からなり、切削加工によって枠状に形成される。そして、第1固定部材11は、実装領域21を囲んで、リード端子5が樹脂接合材やガラス接合材等の絶縁材料からなる接合によって接合固定されるとともに、枠体3の上面に金−錫はんだや鉛フリーはんだ等で接合される。
以上のようにして、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ1を作製することができる。なお、上述した工程順番は指定されない。
<半導体装置の構成>
次に、本発明の一実施形態に係る半導体装置10について、図面を用いて詳細に説明する。図13は、本発明の一実施形態に係る半導体装置10を示す上面からの斜視図である。図13に示すように、本実施形態の一実施形態に係る半導体装置10は、上述した実施形態に代表される半導体パッケージ1と、半導体パッケージ1の実装領域21に実装された半導体素子4と、枠体3と接合された、半導体素子4を封止する蓋体6とを備えている。
次に、本発明の一実施形態に係る半導体装置10について、図面を用いて詳細に説明する。図13は、本発明の一実施形態に係る半導体装置10を示す上面からの斜視図である。図13に示すように、本実施形態の一実施形態に係る半導体装置10は、上述した実施形態に代表される半導体パッケージ1と、半導体パッケージ1の実装領域21に実装された半導体素子4と、枠体3と接合された、半導体素子4を封止する蓋体6とを備えている。
本発明の一実施形態に係る半導体装置10においては、金属基板2の実装領域21に半導体素子4が実装されている。半導体素子4は、ボンディングワイヤを介してリード端子5に電気的に接続される。この半導体素子4にリード端子5およびボンディングワイヤを介して外部からの電気信号を入出力することによって半導体素子4から所望の入出力を得ることができる。
蓋体6は、枠体3と接合され、半導体素子4を封止するように設けられている。半導体素子4としては、例えばIC(Integrated Circuit)またはLSI(Large-Scale Integration)の他、パワーデバイス用の半導体素子等が挙げられる。蓋体6は、第1枠体3の上面に接合されている。そして、金属基板2、第1枠体3および蓋体6で囲まれた空間において半導体素子4を封止している。このように半導体素子4を封止することによって、長期間の半導体パッケージ1の使用による半導体素子4の劣化を抑制することができる。
蓋体6としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。また、枠体3と蓋体6は、例えばシーム溶接法によって接合することができる。また、枠体3と蓋体6は、例えば、金−錫はんだを用いて接合してもよい。
以上、各実施形態の半導体パッケージ1およびこれを備えた半導体装置10について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更および実施形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
1 半導体パッケージ
2 金属基板
21 実装領域
22 凸部
3 枠体
31 凹部
4 半導体素子
5 リード端子
6 蓋体
11 第1固定部材
12 第2固定部材
10 半導体装置
X 中心軸
2 金属基板
21 実装領域
22 凸部
3 枠体
31 凹部
4 半導体素子
5 リード端子
6 蓋体
11 第1固定部材
12 第2固定部材
10 半導体装置
X 中心軸
Claims (8)
- 上面に半導体素子が実装される実装領域と、下面のうち前記実装領域と重なる位置において下方に張り出した凸部と、を有する金属基板と、
前記金属基板の上面に前記実装領域を囲んで位置するとともに、上面に複数の凹部を有する枠体と、
前記複数の凹部にそれぞれ位置した、絶縁性を有する複数の第1固定部材と、
前記金属基板の下面に位置するとともに前記枠体と重なって前記凸部と間を空けて位置した、第2固定部材と、を備えており、
前記第2固定部材は、前記複数の第1固定部材同士の間に位置していることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記金属基板は、矩形状であって、
前記凹部は前記金属基板の長辺側に位置しており、
前記第2固定部材は、長辺の中心軸と重なって位置していることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。 - 前記金属基板と前記枠体とは同じ材料を含んでいることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体パッケージ。
- 前記第1固定部材と前記第2固定部材とは同じ材料を含んでいることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体パッケージ。
- 前記第1固定部材および前記第2固定部材は、前記金属基板よりも熱膨張係数が小さいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体パッケージ。
- 平面視において、前記第2固定部材は、互いに隣り合う前記複数の第1固定部材に跨って位置していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体パッケージ。
- 前記第2固定部材は、枠状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体パッケージ。
- 請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体パッケージと、
前記半導体パッケージの前記実装領域に実装された半導体素子と、
前記半導体素子を覆うとともに、前記枠体の上面に位置した蓋体とを備えていることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017246328A JP2019114639A (ja) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 半導体パッケージおよび半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017246328A JP2019114639A (ja) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 半導体パッケージおよび半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019114639A true JP2019114639A (ja) | 2019-07-11 |
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ID=67222810
Family Applications (1)
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JP2017246328A Pending JP2019114639A (ja) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 半導体パッケージおよび半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019114639A (ja) |
-
2017
- 2017-12-22 JP JP2017246328A patent/JP2019114639A/ja active Pending
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