JP2020009953A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】下段部のクラックを抑制する半導体装置を提供する。【解決手段】銅製のベース1と、ベース上にモリブテン製の緩衝部材20を介して搭載されたアルミナセラミック製の枠体30と、枠体を覆うリッドと、を有し、リッドで画定された枠体内の空間に半導体素子を封止した半導体装置である。枠体が、リッドが固定されるシールリングを有したトップ部60と、トップ部の下方に配置され、半導体素子に信号を入力する入力電極および半導体素子からの信号を出力する出力電極が形成される下段部40と、入力電極と出力電極の配置方向に形成され、トップ部の下方であって下段部の上方に形成される上段部50と、を備える。上段部が、入力電極と出力電極の配置方向に交差する方向で、下段部の周囲に形成された上段連絡部53を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、半導体装置に関し、詳細には、ベース上に搭載された枠体内の空間に半導体素子を封止した半導体装置に関する。
この種の半導体装置は、例えば通信機器に設置されており、銅製のベースと、ベース上に搭載されたセラミック製の枠体と、を有し、枠体により形成される空間に半導体素子が封止されている。銅製のベースとセラミック製の枠体とは線膨張係数が違うので、この線膨張係数の違いに起因するクラックが枠体に発生することがある。このため、例えば、特許文献1には、ベース(パッケージ基体)と枠体(外囲器)との間にモリブテン製の緩衝部材(モリブテン板)を介在させることにより、枠体に対するクラックの発生を抑える構造が開示されている。
ところで、特許文献1に記載の枠体は、その上方がリッドで覆われており、このリッドが固定されるトップ部(枠体のうちの上部部位)と、このトップ部よりも下方に配置された下段部(枠体のうちの下部部位)とを有し、両者の間に段差が形成され、その段差の段差表面上面に、半導体素子にワイヤボンディングされる電極パッドが設けられている。そして、トップ部と下段部との厚みの差に起因して、トップ部と下段部の境界位置に歪みが集中するので、下段部にクラックが発生することがある。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、下段部のクラックを抑制する半導体装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る半導体装置は、銅製のベースと、該ベース上にモリブテン製の緩衝部材を介して搭載されたアルミナセラミック製の枠体と、該枠体を覆うリッドと、を有し、該リッドで画定された前記枠体内の空間に半導体素子を封止した半導体装置であって、前記枠体が、前記リッドが固定されるシールリングを有したトップ部と、該トップ部の下方に配置され、前記半導体素子に信号を入力する入力電極および前記半導体素子からの信号を出力する出力電極が形成される下段部と、前記入力電極と前記出力電極の配置方向に形成され、前記トップ部の下方であって前記下段部の上方に形成される上段部と、を備え、該上段部が、前記入力電極と前記出力電極の配置方向に交差する方向で、前記下段部の周囲に形成された上段連絡部を有する。
本発明の一態様に係る半導体装置は、銅製のベースと、該ベース上にモリブテン製の緩衝部材を介して搭載されたアルミナセラミック製の枠体と、該枠体を覆うリッドと、を有し、該リッドで画定された前記枠体内の空間に半導体素子を封止した半導体装置であって、前記枠体が、前記リッドが固定されるシールリングを有したトップ部と、該トップ部の下方に配置され、前記半導体素子に信号を入力する入力電極および前記半導体素子からの信号を出力する出力電極が形成される下段部と、前記入力電極と前記出力電極の配置方向に形成され、前記トップ部の下方であって前記下段部の上方に形成される上段部と、を備え、前記下段部が、前記出力電極と同一面上であって前記入力電極および前記出力電極を設けていない箇所に、前記入力電極および前記出力電極とは絶縁される補強用の金属パターンを有する。
本発明の一態様に係る半導体装置は、銅製のベースと、該ベース上にモリブテン製の緩衝部材を介して搭載されたアルミナセラミック製の枠体と、該枠体を覆うリッドと、を有し、該リッドで画定された前記枠体内の空間に半導体素子を封止した半導体装置であって、前記枠体が、前記リッドが固定されるシールリングを有したトップ部と、該トップ部の下方に配置され、前記半導体素子に信号を入力する入力電極および前記半導体素子からの信号を出力する出力電極が形成される下段部と、前記入力電極と前記出力電極の配置方向に形成され、前記トップ部の下方であって前記下段部の上方に形成される上段部と、を備え、前記下段部が、前記出力電極と同一面上であって前記入力電極および前記出力電極を設けていない箇所に、前記入力電極および前記出力電極とは絶縁される補強用の金属パターンを有する。
上記によれば、下段部に対するクラックの発生を抑制することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る半導体装置の具体例について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を説明するための図である。
当該半導体装置は、ベース1、緩衝部材20、枠体30、リッド70を含み、例えば通信機器のフロントエンドに搭載される。なお、図1(A)は、リッド70を取り外し、枠体30の内側に搭載されている半導体素子90を模式的に示している。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る半導体装置の具体例について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を説明するための図である。
当該半導体装置は、ベース1、緩衝部材20、枠体30、リッド70を含み、例えば通信機器のフロントエンドに搭載される。なお、図1(A)は、リッド70を取り外し、枠体30の内側に搭載されている半導体素子90を模式的に示している。
図1(A)に示すように、ベース1は銅製のベース本体10を有する。ベース本体10の両端には、固定用の螺子(図示省略)を挿通するネジ固定部11がそれぞれ設けられる。各ネジ固定部11の間には、ネジ固定部11よりも薄肉の放熱部12が設けられる。放熱部12の中央部分には、図1(B)に示すように、上方(図示のZ方向)に突出した載置台13が形成され、載置台13上に半導体素子90が載置されている。
緩衝部材20はモリブテン製であり、銅製のベース本体10とアルミナセラミック製の枠体30との線膨張係数の違いを補償する。緩衝部材20は、図1(B)に示すように、板状の緩衝部22を有し、緩衝部22の中央には、表面22bと裏面22aとを貫通した緩衝開口21が形成される。載置台13が緩衝開口21を貫通し、緩衝部22の裏面22aがベース本体10に当接し、緩衝部22の表面22bが枠体30に当接する。
枠体30は、図示のX方向とY方向に延びた計4枚の側壁で囲まれており、外形が正面視四角形状に形成されている。図1(B)に示すように、枠体30は、緩衝部材20に載置される下段部40と、下段部40よりも上方に位置する上段部50と、上段部50よりも上方に位置してリッド70に接着されるトップ部60と、を有している。
リッド70は例えば金錫製であり、シールリング(図示省略)を介してトップ部60に固定される。これにより、半導体素子90は、リッド70で画定された枠体30内の空間に気密に封止される。
リッド70は例えば金錫製であり、シールリング(図示省略)を介してトップ部60に固定される。これにより、半導体素子90は、リッド70で画定された枠体30内の空間に気密に封止される。
図2は、第1実施例の枠体の外観斜視図であり、図3(A)は第1実施例の半導体装置の要部平面図、図3(B)は図3(A)のB−B線矢視断面図である。なお、図3(A)では、枠体30の構造を理解しやすくするために、載置台13は図示するが、図1で説明した半導体素子90やベース本体10は省略する。
枠体30の下段部40は、中央に載置台13を囲む枠体開口41と、枠体開口41の外側に、枠体開口41を全周に亘って囲む段差表面42とを有している。
枠体30の下段部40は、中央に載置台13を囲む枠体開口41と、枠体開口41の外側に、枠体開口41を全周に亘って囲む段差表面42とを有している。
段差表面42には、入力端子81と載置台13との間に、図1で説明した半導体素子90に信号を入力するための入力電極43が設けられており、入力電極43と半導体素子90はワイヤボンディングされる。また、出力端子82と載置台13との間には、半導体素子90からの信号を出力するための出力電極44が設けられ、出力電極44と半導体素子90もワイヤボンディングされる。入力電極43は出力電極44よりも広く形成されている。
一方、枠体30の上段部50は、枠体30内の空間の気密性を高めるために、段差表面42よりも高く形成されており、トップ部60と入力電極43との間、および出力電極44とトップ部60との間に、上段表面52を有している。
そして、上段部50は、入力電極43と出力電極44の配置方向(図示のY方向)に交差する方向(図示のX方向)に、トップ部60と下段部40との高低差を解消するための、上段連絡部53を有している。より詳しくは、上段連絡部53は、枠体30の内壁に沿って下段部40の周囲に、下段部40よりも一段高い位置に形成されており、例えば上段表面52と面一で設けられている。なお、上段連絡部53は、上段部50を形成する型の変更によって容易に作成可能である。
トップ部60と下段部40とは枠体30内において厚さの変化が最も大きくなる箇所である。トップ部60と下段部40との間に大きな高低差があると、半導体装置を−65℃〜175℃、50サイクルのヒートサイクル試験を行った場合に、段差表面42には、トップ部60と下段部40との境界位置を起点に、入力電極43と出力電極44の配置方向(図示のY方向)に交差する方向(図示のX方向)に伸びるクラックが発生していた。このクラックはリーク不良を招く要因になる。
しかし、上記のように、上段連絡部53をトップ部60と下段部40との間に形成するので、トップ部60と下段部40との大きな高低差に起因してトップ部60と下段部40との境界位置に生ずる歪みの集中を緩和でき、段差表面42に対するクラックの発生を抑制することができる。
上記第1実施例では、上段連絡部53を設けてトップ部60と下段部40との大きな高低差を解消する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこの例に限定されない。
上記第1実施例では、上段連絡部53を設けてトップ部60と下段部40との大きな高低差を解消する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこの例に限定されない。
図4(A)は第2実施例の半導体装置の要部平面図であり、図4(B)は図4(A)のB−B線矢視断面図である。
この例の上段部50もまた、トップ部60と入力電極43との間、および出力電極44とトップ部60との間に、上段表面52を有している。一方、下段部40の段差表面42は枠体30の内壁にまで達しており、トップ部60と下段部40との間には大きな高低差がある。
この例の上段部50もまた、トップ部60と入力電極43との間、および出力電極44とトップ部60との間に、上段表面52を有している。一方、下段部40の段差表面42は枠体30の内壁にまで達しており、トップ部60と下段部40との間には大きな高低差がある。
しかし、段差表面42には、出力電極44と同一面上であって入力電極43および出力電極44を設けていない箇所に、補強用の金属パターン45が設置されている。金属パターン45は金メッキ(例えば2.5(μm)程度の厚さ)で形成され、入力電極43および出力電極44とは絶縁される。なお、補強用の金属パターン45は、出力電極44と同じ工程で容易に作成できる。
このように、補強用の金属パターン45を段差表面42に形成するので、この場合にもトップ部60と下段部40との大きな高低差に起因してトップ部60と下段部40との境界位置に生ずる歪みの集中を緩和でき、段差表面42に対するクラックの発生を抑制することができる。
また、図4(B)に示すように、枠体開口41に補強用の金属パターン46を設置してもよい。この場合の補強用の金属パターン46は、緩衝部材20を経由してベース本体10と電気的に接続されたGND配線とする。これにより、下段部40の強度をより一層高くすることができる。
また、図4(B)に示すように、枠体開口41に補強用の金属パターン46を設置してもよい。この場合の補強用の金属パターン46は、緩衝部材20を経由してベース本体10と電気的に接続されたGND配線とする。これにより、下段部40の強度をより一層高くすることができる。
あるいは、段差表面42よりも外側に位置する枠体30の内壁に補強用の金属パターン47を設置することも可能である。この場合も、下段部40の強度向上に貢献する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1…ベース、10…ベース本体、11…ネジ固定部、12…放熱部、13…載置台、20…緩衝部材、21…緩衝開口、22…緩衝部、22a…裏面、22b…表面、30…枠体、40…下段部、41…枠体開口、42…段差表面、43…入力電極、44…出力電極、45〜47…補強用の金属パターン、50…上段部、52…上段表面、53…上段連絡部、60…トップ部、70…リッド、81…入力端子、82…出力端子、90…半導体素子。
Claims (3)
- 銅製のベースと、該ベース上にモリブテン製の緩衝部材を介して搭載されたアルミナセラミック製の枠体と、該枠体を覆うリッドと、を有し、該リッドで画定された前記枠体内の空間に半導体素子を封止した半導体装置であって、
前記枠体が、前記リッドが固定されるシールリングを有したトップ部と、該トップ部の下方に配置され、前記半導体素子に信号を入力する入力電極および前記半導体素子からの信号を出力する出力電極が形成される下段部と、前記入力電極と前記出力電極の配置方向に形成され、前記トップ部の下方であって前記下段部の上方に形成される上段部と、を備え、
該上段部が、前記入力電極と前記出力電極の配置方向に交差する方向で、前記下段部の周囲に形成された上段連絡部を有する、半導体装置。 - 銅製のベースと、該ベース上にモリブテン製の緩衝部材を介して搭載されたアルミナセラミック製の枠体と、該枠体を覆うリッドと、を有し、該リッドで画定された前記枠体内の空間に半導体素子を封止した半導体装置であって、
前記枠体が、前記リッドが固定されるシールリングを有したトップ部と、該トップ部の下方に配置され、前記半導体素子に信号を入力する入力電極および前記半導体素子からの信号を出力する出力電極が形成される下段部と、前記入力電極と前記出力電極の配置方向に形成され、前記トップ部の下方であって前記下段部の上方に形成される上段部と、を備え、
前記下段部が、前記出力電極と同一面上であって前記入力電極および前記出力電極を設けていない箇所に、前記入力電極および前記出力電極とは絶縁される補強用の金属パターンを有する、半導体装置。 - 前記下段部が、前記半導体素子の周囲を囲む枠体開口を有し、該枠体開口に前記補強用の金属パターンを設置し、該補強用の金属パターンが、前記緩衝部材を経由して前記ベースと電気的に接続されたGND配線である、請求項2に記載の半導体装置。
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