JP2533997B2 - 半導体装置用ケ―ス - Google Patents

半導体装置用ケ―ス

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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

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  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波半導体素子を実
装するための半導体装置用ケースの構造に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】高周波半導体素子は、従来一般には、金
属製あるいはセラミック製のバスタブ形状のパッケージ
内にろう付け等の手段によって固定収容され、端子間を
ワイヤ,リボンあるいはフィルムキャリア等によって電
気的に接続される。さらに、高周波半導体素子が接続搭
載された該パッケージは、電源バイパスコンデンサ等の
周辺部品とともに、信号入出力用の同軸コネクタを具備
したケース内に実装され、半導体装置として完成され
る。
【0003】図5は従来の高周波半導体素子搭載用のパ
ッケージの例を示す斜視図であり、内部に高周波半導体
素子8を搭載し、ワイヤ接続した状態を示す。高周波半
導体素子8をパッケージ11に搭載した際には、一般
に、高周波半導体素子8の長期信頼性を確保するため
に、パッケージ11の内部に不活性ガスを封入する。そ
のため、パッケージ11は封入した不活性ガスの漏出を
防止するために、パッケージキャップ12を溶接,ろう
付けあるいは接着剤による接着等の手段で封止すること
によって完全に気密が保たれる構造となっている。
【0004】パッケージ信号入出力端子13あるいはパ
ッケージ電源端子14は、同図に示したような板状のリ
ードあるいは丸リードの形状となっており、また、パッ
ケージ信号入出力端子13のパッケージ壁面貫通部分
は、挿入損失や反射減衰量等の高周波特性の劣化を抑え
るために、搭載する高周波半導体素子8の入出力インピ
ーダンスと整合させるように設計されている。
【0005】図6はさらに高周波半導体素子8を搭載
し、気密封止した図5のパッケージ11を、同軸コネク
タ5を具備したケース15に収容し、半導体装置とした
例を示す一部を破断した斜視図である。パッケージ信号
入出力端子13は、インピーダンス整合を図るために、
マイクロストリップ線路等を形成した配線基板16を介
して同軸コネクタ5と接続されており、また、パッケー
ジ電源端子14は高周波バイパス用コンデンサ9等の回
路部品を搭載した配線基板17を介して、外部端子18
と電気的に接続されている。ケース15は、パッケージ
11が気密封止されているため、通常は気密構造にはし
ておらず、蓋19はねじ止め等の手段によって固定され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
高周波半導体装置は、高周波半導体素子8を一旦パッケ
ージ11に収容し、その後にケース15に収容した二重
封止構造となっている。そのため、半導体装置が大形と
なる欠点があり、それに付随して配線長が長くなり、高
周波半導体素子8の持つ本来の性能が引き出せない。す
なわち、配線損失が増加し、半導体装置としての高周波
特性の劣化を招く。さらに、二重封止構造とすること
で、半導体装置の入出力端子間にパッケージ11の入出
力端子が介在し、端子接続箇所が多くなるため、接続部
間での共振が生じやすくなり、半導体装置としての高周
波特性の劣化を招く。
【0007】また、電源系に接続される高周波バイパス
用の静電容量の比較的大きなコンデンサ9は、パッケー
ジ11の外部に接続されるため、高周波半導体素子8の
電源端子からコンデンサ9までの配線長が長くなり、電
源系のインピーダンスを十分に下げられず、やはり高周
波特性を劣化させる欠点がある。加うるに、ケース15
がバスタブ形状となっているため、ケース15内へのパ
ッケージ11や配線基板16,17やコンデンサ9の搭
載が困難で組立作業性が悪くなる欠点がある。
【0008】本発明は、かかる欠点にかんがみてなされ
たものであり、その目的は、信号配線長を短縮するとと
もに、高周波バイパスコンデンサを高周波半導体素子の
直近に接続し、電源インピーダンスを低下させ高周波特
性の劣化を防止できる半導体装置用ケースを提供するこ
とにある。
【0009】本発明の別の目的は、組立作業性を向上さ
せた半導体装置用ケースを提供することにある。本発明
のさらに別の目的は、半導体装置の小形化を可能とする
半導体装置用ケースを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置用ケースは、ケース側壁をなす四囲一体形のケースフ
レームと、このケースフレームに内接するように下方か
ら挿入されてケース底部をなす金属ブロックと、ケース
上部に取り付けるキャップとの3つの構成体に分割し、
ケースフレームには、側面に高周波信号の入出力端子と
して同軸コネクタを少なくとも1つ以上配置し、また、
金属ブロックには、ケースフレームに内接するように下
方から挿入した際に、ケース内深さを規定するためのス
トッパーの役目とともに、両者間を気密接続させるため
に、その下端の四方に鍔状突起部を設けた。
【0011】また、金属ブロックにはケースフレームに
挿入固定する以前に、その上面に配線基板があらかじめ
接着されている。
【0012】さらに、金属ブロックをケースフレームに
挿入し、金属ブロック下端の鍔状突起部分で溶接、ろう
付けあるいは接着剤等によって気密接続される。その後
に、ケースフレームの入出力端子と配線基板の端子との
電気的接続を行い、さらに、キャップを気密接続する。
【0013】また、金属ブロックは中央部をくりぬいた
配線基板を備えたものである。
【0014】
【作用】本発明においては、ケースを、第1の構成体で
あるケースフレームと、高周波半導体素子、配線基板お
よびコンデンサ等の回路部品を搭載接続するための第2
の構成体である金属ブロックとに分割したことによっ
て、組立作業の際のケース側壁の妨げがなくなり組立て
が容易に行える。
【0015】また、金属ブロックには、あらかじめ配線
基板が取り付けてあるので、組立時には回路部品,高周
波半導体素子を取り付けた後、金属ブロックをケースフ
レームに挿入すればよいので、組立が簡単に行える。
【0016】また、同軸コネクタを取り付けたケースそ
のものを不活性ガス等の封止が可能な気密構造としたこ
とによって、高周波半導体素子をケース内に直接搭載す
ることが可能となり、従来、気密封止のために必要とし
ていたパッケージが不要となる。
【0017】さらに、高周波半導体素子をパッケージに
封入する必要がないので、信号入出力配線長を短くする
ことができるとともに、高周波バイパス用コンデンサを
高周波半導体素子の直近に配置できるため、高周波半導
体素子の電源端子からコンデンサまでの配線長を短くす
ることが可能となる。
【0018】その上、パッケージを不要としたことによ
って、入力同軸コネクタから出力同軸コネクタまでの間
の接続箇所を削減できる。すなわち、パッケージの外部
端子および内部端子のそれぞれと接続していた配線基板
および高周波半導体素子の両者が直接接続できるので、
高周波半導体素子1個をケースに封入した場合には、入
力側と出力側の合わせて2箇所が削減できる。
【0019】さらに、配線基板は中央部をくりぬいた1
枚であるので、複数枚の配線基板を用いるものに比べて
位置合わせが簡単となる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は、
本発明の半導体装置用ケースの第1の実施例を示す斜視
図である。同図において、1はケース側壁をなす四囲一
体形のケースフレーム、2はこのケースフレーム1に内
接するように挿入してケース底部をなす金属ブロック、
3は前記金属ブロック2とケースフレーム1との気密接
続が可能なように金属ブロック2下端の四方に設けた鍔
状突起部、4はキャップ、5は同軸コネクタ、6は電源
用端子、7は高周波配線パターンおよび直流電圧供給用
配線パターンが形成された、例えばアルミナ基板等から
なる中央部がくりぬかれた配線基板であり、同図では、
ケースフレーム1と金属ブロック2およびキャップ4の
それぞれを気密接続する前の状態を示した。
【0021】図2は第1の実施例で示した金属ブロック
2上に、高周波半導体素子8と高周波バイパス用コンデ
ンサ9を搭載し、高周波半導体素子8と配線基板7の端
子間をワイヤによって電気的に接続した状態を示す斜視
図である。
【0022】本発明の半導体装置用ケースを用いた半導
体装置の組立ては、まず、ケースフレーム1と金属ブロ
ック2のそれぞれに対して別々に部品の取り付け・搭載
を行う。すなわち、ケースフレーム1に対しては、同軸
コネクタ5および電源用端子6をあらかじめ取り付け
る。また、金属ブロック2に対しては、高周波半導体素
子8を配線基板7のくりぬかれた部分の金属露出面にろ
う材あるいは接着剤等によって接着固定するとともに、
コンデンサ9等の回路部品を配線基板7上にろう材ある
いは接着剤等によって接着固定し、さらに、所要の電気
的接続を行う。
【0023】次に、金属ブロック2をケースフレーム1
に下方から挿入し、金属ブロック2下端の四方に設けた
鍔状突起部3で両者を気密接続する。その後に、配線基
板7の端子と同軸コネクタ5および電源用端子6とをは
んだ付け等の手段で電気的に接続し、キャップ4を不活
性ガス中で気密接続することによって、半導体装置が完
成する。
【0024】図3は、図1および図2で示した本発明の
第1の実施例のケースを用いて組立てた半導体装置の構
造の詳細を示す縦断面図である。10は前記ケースフレ
ーム1と金属ブロック2の鍔状突起部3との接続部分で
あり、接続方法としては、シーム溶接によるのが気密
性、作業性および搭載部品への温度ストレスの点からも
優れている。この時、ケースフレーム1と金属ブロック
2の機械加工精度および金属ブロック2上面に接着した
配線基板7の位置合わせ精度は、±0.1mm程度であ
れば、金属ブロック2を挿入するだけで配線基板7の端
子とケースフレーム1に取り付けた同軸コネクタ5およ
び電源用端子6との必要な位置精度が十分に確保でき
る。従って、接続部10の部分での気密接続に際して目
視による位置の合わせ込み、確認を必要としない。
【0025】なお、本実施例では、配線基板7として中
央部をくりぬいた一体形の配線基板を用いた例を示した
が、入力部,出力部および電源部をそれぞれに分割した
配線基板を用いても良い。ただし、それぞれに分割した
配線基板7を使用する場合には、金属ブロック2への接
着の際の位置合わせが、中央部をくりぬいた一体形の配
線基板の場合に比べ煩雑になる。
【0026】以上のように、本発明の半導体装置用ケー
スでは、従来バスタブ形状であったものをケースフレー
ム1とケース底部をなす金属ブロック2とに分割したの
で、ケース側壁のない状態で高周波半導体素子8,配線
基板7,コンデンサ9等の搭載ができるため、組立作業
が極めて容易となる。また、同軸コネクタ5を取り付け
たケースそのものを気密構造としたので、高周波半導体
素子8をケース内に直接搭載することが可能となり、従
来使用していた気密パッケージが必要なくなるため二重
封止構造が解消でき、半導体装置の小形化が図れる。
【0027】さらに、パッケージを使用する必要がなく
なったために、信号入出力配線長を短くすることができ
るとともに、高周波バイパス用コンデンサ9を高周波半
導体素子8の直近に配置できるため、高周波半導体素子
8の電源端子からコンデンサ9までの配線長を短くする
ことが可能となる。その上、パッケージを不要としたこ
とによって入力同軸コネクタから出力同軸コネクタまで
の間の接続箇所数を削減できる。すなわち、パッケージ
の外部端子および内部端子のそれぞれと接続していた配
線基板7および高周波半導体素子8の両者が直接接続で
きるので、高周波半導体素子81個をケースに封入した
場合には、従来の同軸コネクタ5と高周波半導体素子8
間の接続箇所が同軸コネクタ5−配線基板7−パッケー
ジ11−ワイヤ−高周波半導体素子8の片側で4箇所で
あったものが、本発明の半導体装置用ケースでは、同軸
コネクタ5−配線基板7−ワイヤ−高周波半導体素子8
の3箇所となり、入力側と出力側の合わせて2箇所が削
減できる。ちなみに、高周波半導体素子8を2個封入す
る場合には、接続箇所数は従来方法では13箇所となる
が、本発明によれば8箇所となり、5箇所の削減が可能
である。従って、配線損失,反射の低減が図れるととも
に、電源系インピーダンスを下げることができ、半導体
装置としての高周波特性の劣化を防止することができ
る。
【0028】図4は本発明の第2の実施例の構造の詳細
を示す一部破断斜視図である。本実施例は、合成・分岐
等の機能を持ち、複数の信号入力あるいは複数の信号出
力を有するような高周波半導体素子8に対応するために
同軸コネクタ5の数を増やしたもので、ケースフレーム
1の側面に4個の同軸コネクタ5を配置し、電源用端子
6をケースの下方に引き出す様にしたものである。その
ために、電源用端子6は金属ブロック2にガラスハーメ
チックシール等の手段で取り付けていた。
【0029】従来のバスタブ形状のケースでは、電源用
端子6をケースの下方に引き出すようにした場合には、
配線基板7をケース底部に接着する際にケース側壁とと
もに電源用端子6の頭部が障害になり、配線基板接着作
業が極めて困難となる。これに対し、第2の実施例で示
した半導体装置用ケースでは、第1の実施例で述べたと
同様に、ケース側壁がない状態で作業できるため、配線
基板7の接着が容易に行える。なお、第2の実施例で
も、高周波特性の劣化防止および小形化に対しては第1
の実施例と同様の利点がある。
【0030】以上、第1の実施例,第2の実施例によっ
て本発明の詳細を説明した。なお、配線基板7について
は特に詳細には述べていないが、配線基板7が内部に導
体層を有する多層配線基板である場合には、配線引き回
しの自由度が増大する等の利点が付加されることはいう
までもない。
【0031】
【発明の効果】本発明にかかる半導体装置用ケースは以
上説明したように、従来バスタブ形状であったケースを
同軸コネクタを具備したケース側壁をなす四囲一体形の
ケースフレームと、このケースフレームに内接するよう
に下方から挿入してケース底部をなす金属ブロックと、
ケース上部に取り付けるキャップの3つの構成体に分割
するとともに、3つの構成体のそれぞれは気密接続が可
能な構造とした。
【0032】このようにケースを第1の構成体であるケ
ースフレームと、高周波半導体素子,配線基板およびコ
ンデンサ等の回路部品を搭載接続するための第2の構成
体である金属ブロックとに分割したことによって、組立
作業の際のケース側壁の妨げがなくなるため組立作業が
容易となり、組立作業性の向上に大きな効果がある。さ
らに、金属ブロックにはあらかじめ配線基板が取り付け
てあるので、これに回路部品や高周波半導体素子を取り
付けてケースフレームに挿入すれば組立が終了するの
で、組立が簡単となる。
【0033】また、同軸コネクタを取り付けたケースそ
のものを不活性ガス封止が可能な気密構造としたことに
よって、高周波半導体素子をケース内に直接搭載するこ
とが可能となり、気密封止パッケージを使用したために
避けられなかった従来のような二重封止構造が解消で
き、半導体装置の小形化が図れる。
【0034】さらに、高周波半導体素子をパッケージに
封入する必要がないので、信号入出力配線長を短くする
ことができるとともに、高周波バイパス用コンデンサを
高周波半導体素子の直近に配置できるため、高周波半導
体素子の電源端子からコンデンサまでの配線長を短くす
ることが可能となる。その上、パッケージを不要とした
ことによって、入力同軸コネクタから出力同軸コネクタ
までの間の接続箇所数を削減できる。従って、配線損
失,反射の低減が図れるとともに、電源系インピーダン
スの低減が図れ、半導体装置としての高周波特性の劣化
を防止することができる。
【0035】また、配線基板は中央部をくりぬかれた1
枚であるので、複数枚の配線基板を用いるものに比べて
位置合わせが簡単となる。
【0036】以上のように、本発明の半導体装置用ケー
スは、半導体装置の組立作業性の改善、半導体装置の小
形化ならびに高周波特性の改善に関し、極めて優れた効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置用ケースの第1の実施例を
示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施例で示した金属ブロック上
に高周波半導体素子と高周波バイパス用コンデンサを搭
載し、高周波半導体素子と配線基板の端子間をワイヤに
よって電気的に接続した状態を示す斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施例で示した半導体装置用ケ
ースを用いて組立てた半導体装置の構造を示す縦断面図
である。
【図4】本発明の第2の実施例の構造の詳細を示す一部
破断斜視図である。
【図5】従来の高周波半導体素子搭載用のパッケージの
例を示す斜視図である。
【図6】図5に示した従来のパッケージを、従来技術に
よって半導体装置とした例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ケースフレーム 2 金属ブロック 3 鍔状突起部 4 キャップ 5 同軸コネクタ 6 電源用端子 7 配線基板 8 高周波半導体素子 9 コンデンサ 10 ケースフレームと金属ブロックの鍔状突起部との
接続部分 11 パッケージ 12 パッケージキャップ 13 パッケージ信号入出力端子 14 パッケージ電源端子 15 ケース 16 配線基板 17 配線基板 18 外部端子 19 蓋

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケース側壁をなす四囲一体形のケースフ
    レームと、このケースフレームに内接するように下方か
    ら挿入されてケース底部をなす金属ブロックと、ケース
    上部に取り付けるキャップとの3つの構成体からなり、
    前記ケースフレームは側面に高周波信号の入出力端子と
    して同軸コネクタを少なくとも1つ以上具備し、前記金
    属ブロックはその下端の四方に設けた鍔状突起部を有す
    ることを特徴とした半導体装置用ケース。
  2. 【請求項2】 ケース底部をなす金属ブロックは、ケー
    ス側壁をなす四囲一体形のケースフレームと接続する以
    前の状態において、その上面にセラミックあるいは樹脂
    からなる配線基板が、ろう材あるいは接着剤等によって
    接着されていることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置用ケース。
  3. 【請求項3】 前記3つの構成体のそれぞれは、気密封
    止接続されたことを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置用ケース。
  4. 【請求項4】 金属ブロックは、上面にろう材あるいは
    接着剤等によって接着されている中央部をくりぬいた形
    状のセラミックあるいは樹脂からなる配線基板を備えた
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置
    用ケース。
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