JP3185724U - パッケージ基体および半導体素子載置体 - Google Patents

パッケージ基体および半導体素子載置体 Download PDF

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Abstract

【課題】リード端子や配線基板が損傷しにくい半導体素子収納用パッケージのパッケージ基体および半導体素子載置体を提供する。
【解決手段】パッケージ基体10は、上側主面に半導体素子を載置するための載置部を有する多角形状の配線基板1と、この配線基板1の下側主面の一辺に接合されたリード端子4と、配線基板1の下側主面に接合された金属基板2とを備え、金属基板2は、一辺1cの両側の少なくとも1つの角1bにおいて外側に張り出した張出部2aを有しており、張出部2aは、側面2cに突起2dを有している。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージに用いられるパッケージ基体および半導体装置に用いられる半導体素子載置体に関するものである。
従来の半導体素子を実装するための半導体素子収納用パッケージ(以下、単にパッケージともいう)の基体部分の例を図6に示す(例えば、特許文献1参照)。図6はパッケージ基体の裏面(下側実装面)を上側にして示した斜視図である。
図6に示すように、従来のパッケージ基体は、誘電体層11の裏面(図では上面)に裏面導体層12が接合され、表面に表面導体層13が接合されている。裏面導体層12には外周部に切り欠き12a,12b,12c,12dが設けられそこにリード端子14a,14b,14c,14dの一端がそれぞれ接合される。また、リード端子14a〜14dの一端は、表面導体層13に形成された導体回路とヴィア(via)導体等を介して接続さ
れている。
このようなパッケージ基体の表面側に半導体チップを搭載し、その端子を表面導体層13に形成された導体回路と接続した後に、金属キャップ等で半導体チップを封止して半導体装置とする。
その後、半導体装置は、外部実装基板等に実装されて用いられる。半導体装置を実装する際には、裏面導体12を導電性接着剤で装置のグランドとなる金属ブロックや板状部分に導電性接着剤で接着する。そして、リード端子14a〜14dは外部実装基板の対応するパターンが施された部分に半田等で接続する。このようにして半導体装置が実装され、電源等に接続されることによって機器内で作動する。
特開平11−17063号公報
しかしながら、上記従来の半導体装置は、運送途上その他の移動時に、リード端子14a〜14dがパッケージ基体の外側に突出しているため、物に当たると変形してしまうという問題があった。
また、誘電体層が物に衝突した場合には、誘電体層にクラックが入ったり、誘電体層が欠けたりしてしまうことがあるという問題があった。
従って、本考案は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、パッケージを取り扱う際に、リード端子が変形しにくいパッケージ基体を提供することにある。
本考案の一実施形態に係るパッケージ基体は、上側主面に半導体素子を載置するための載置部を有する多角形状の配線基板と、該配線基板の下側主面の一辺に接合されたリード端子と、前記配線基板の下側主面に接合された、前記配線基板の角に対応した角を有する金属基板とを備えたパッケージ基体において、前記金属基板は、前記一辺の両側の少なく
とも1つの角において外側に張り出した張出部を有しており、該張出部は、前記一辺側の側面に突起を有していることを特徴とするものである。
上記パッケージ基体において、前記配線基板は、セラミックスから成るのが好ましい。
上記パッケージ基体において、前記金属基板は、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金,銅合金,およびこれら金属の複合金属のいずれかから成るのが好ましい。
上記パッケージ基体において、前記リード端子は、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金および銅合金のいずれかから成るのが好ましい。
上記パッケージ基体において、前記リード端子は四角柱状であるのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記突起は、前記リード端子よりも幅が広いのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記突起は、前記リード端子の長さと同じまたはそれ以上に突出しているのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記張出部は、前記一辺の両側に設けられているのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記突起は、前記張出部の側面に複数設けられているのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記金属基板の前記張出部は、前記配線基板の前記角の外側に角部を有しており、該角部が凸曲面であるのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記配線基板の前記角に位置する側面が凹曲面であるのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記配線基板の前記一辺に前記張出部を介して隣接する隣接辺に、前記一辺よりも多くのリード端子が接合されており、前記張出部には前記隣接辺側の側面にも突起を有しているとともに、前記張出部における角の前記一辺側から該一辺側の前記突起までの距離は、前記張出部における角の前記隣接辺側から該隣接辺側の前記突起までの距離よりも長いのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記張出部の前記一辺側の前記突起から該突起に最も近い前記一辺に接合された前記リード端子までの距離と、前記張出部の前記隣接辺側の前記突起から該突起に最も近い前記隣接辺に接合された前記リード端子までの距離とが同じであるのが好ましい。
また、上記パッケージ基体において、前記金属基板は残りの角にも張出部を有するとともに、該張出部も側面に突起を有しており、前記突起のうちの一つは他の前記突起よりも幅が広いのが好ましい。
本発明の一実施形態に係る半導体素子載置体は、上記いずれかに記載のパッケージ基体と、前記載置部に載置された半導体素子とを具備していることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係るパッケージ基体によれば、金属基板は、一辺の両側の少なくとも1つの角において外側に張り出した張出部を有しており、この張出部は、一辺側の側面に突起を有していることから、突起によってリード端子が保護され、リード端子が変形し難いものとできる。
上記パッケージ基体において、配線基板が、セラミックスから成る場合、絶縁性の良好なパッケージ基体とできる。
上記パッケージ基体において、金属基板が、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金,銅合金,およびこれら金属の複合金属のいずれかから成る場合、配線基板との接合性を良好なものとできる。
上記パッケージ基体において、前記リード端子が、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金および銅合金のいずれかから成る場合、配線基板との接合性を良好なものとできる。
上記パッケージ基体において、リード端子が四角柱状である場合には、金属基板への接合を強固なものにできる。
また、上記パッケージ基体において、突起をリード端子よりも幅が広いものとした場合には、突起によるリード端子の保護能力を高めることができる。
また、上記パッケージ基体において、突起がリード端子の長さと同じまたはそれ以上に突出している場合には、突起によるリード端子の保護能力を高めることができる。
また、上記パッケージ基体において、張出部が一辺の両側に設けられている場合には、リード端子を両側から保護することができて、保護能力を高めることができる。
また、上記パッケージ基体において、突起が、張出部の側面に複数設けられている場合、リード端子の保護能力を高めることができる。
また、上記パッケージ基体において、金属基板の張出部が、配線基板の角の外側に角部を有しており、この角部が凸曲面である場合には、金属基板の角部も保護機能を果たし、リード端子および配線基板を保護することができる。
また、上記パッケージ基体において、配線基板の角に位置する側面が凹曲面である場合には、角部における金属基板の長さを確保でき、金属基板の配線基板に対する保護能力を高めることができる。
また、上記パッケージ基体において、配線基板の一辺に張出部を介して隣接する隣接辺に、一辺よりも多くのリード端子が接合されており、張出部には隣接辺側の側面にも突起を有しているとともに、張出部における角の一辺側から一辺側の突起までの距離が、張出部における角の隣接辺側から隣接辺側の突起までの距離よりも長い場合は、一辺側の張出部における金属基板と配線基板との接合距離を長くして接合を強化することができる。
また、上記パッケージ基体において、張出部の一辺側の突起から突起に最も近い一辺に接合されたリード端子までの距離と、張出部の隣接辺側の突起から突起に最も近い隣接辺に接合されたリード端子までの距離とが同じである場合は、一辺側および他辺側のリード端子をそれぞれの突起によって同様に保護することができる。
また、上記パッケージ基体において、金属基板は残りの角にも張出部を有するとともに、この張出部も側面に突起を有しており、突起のうちの一つは他の突起よりも幅が広い場合は、幅が広い突起を、パッケージ基体を外部実装基板に実装する位置の目印として用いることができる。
本発明の一実施形態に係る半導体素子載置体は、上記パッケージ基体と、載置部に載置された半導体素子とを具備していることから、パッケージ基体部分のリード端子や配線基板が損傷しにくい半導体素子載置体とすることができる。
本発明の実施の形態の一例を示し、パッケージ基体の下側主面を示す斜視図である。 図1のパッケージ基体の上側主面の一例を示す斜視図である。 図2の分解斜視図である。 本発明の半導体素子載置体を用いた半導体装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。 図4の分解斜視図である。 従来の半導体素子収納用パッケージ基体の下面の例を示す斜視図である。
本発明の半導体素子収納用パッケージのパッケージ基体および半導体素子載置体について以下に図を示しつつ説明する。図1は本発明のパッケージ基体10の実施の形態の一例を示し、パッケージ基体10の上下をひっくり返して下側主面を上側にして表した斜視図、図2は図1のパッケージ基体10の上側主面を上側にして表した斜視図である。また図3は、図2の分解斜視図である。図1、図2、図3において、1は配線基板、2は金属基板、2aは張出部、3は配線導体、4はリード端子を示す。
また、図4はこのようなパッケージ基体10を用いた半導体装置の実施の形態の一例としての外観斜視図を示す。図5は、図4の半導体装置の分解斜視図である。図4,図5において、5は半導体素子、6は蓋体を示す。
なお、これら図において、それぞれ相当する部位には同じ符号を付した。また、煩雑を避けるため、符号を省略して示した図もある。
本発明のパッケージ基体10は、上側主面に半導体素子5を載置するための載置部1aを有する配線基板1と、配線基板1の下側主面に接合されたリード端子4と、配線基板1の下側主面に接合された金属基板2とを備えている。金属基板2は、配線基板1のリード端子4が接合された側面1cの両側の角1bのうち、少なくとも1つの角1bにおいて外側に張り出した張出部2aを有している。
また、張出部2aは、配線基板1の角1bおよび角1bを挟んだ側面1cから外側に張り出した張出部2aの側面2cに突起2dを有している。突起2dは、リード端子が接合された側面1cの外側に突出するように設けられた張出部2aの側面2cから突出して設けられている。図1〜図5においては、配線基板1および金属基板2が四角形状であり、リード端子4が配線基板1の四辺に接合され、張出部2aが四隅に設けられている例を示す。
配線基板1は、アルミナ(Al)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体,ムライト(3Al・2SiO)質焼結体等のセラミックスからなる多角形状のものである。例えば図に示すように四角形状に形成される。この配線基板1は上面に半
導体素子5の載置部1aが形成され、載置部1aの周囲から配線基板1の下面の外周部にかけてタングステン(W),モリブデン(Mo)等のメタライズから成る配線導体3が形成されている。また、下側主面の金属基板2と接合される部分にも、メタライズから成る配線導体3と同様にタングステン(W),モリブデン(Mo)等から成るメタライズ層が形成される。
本パッケージ基体10の具体例として、配線基板1は、縦5mm〜60mm、横5mm〜60mm、厚さ0.3mm〜5mmのアルミナセラミック基板等で形成される。
このような配線基板1は以下のようにして作製される。例えば、配線基板1がアルミナ質焼結体から成る場合であれば、先ず酸化アルミニウム(Al),酸化珪素(SiO),酸化マグネシウム(MgO)および酸化カルシウム(CaO)等の原料粉末に適当な有機バインダ,可塑剤,溶剤等を添加混合し、乾燥させながら、従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術を採用することにより複数のセラミックグリーンシートを得る。
次に、このセラミックグリーンシートに、W,Mo等の高融点金属粉末に適当な有機バインダ,可塑剤,溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、配線導体3等のメタライズ層となる金属ペースト層を所定パターンに形成する。また、配線基板1の内部を上下に貫通する貫通導体の部分は、セラミックグリーンシートを金型等によって打ち抜き加工を施すことによって、貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体となる上記金属ペーストを充填して金属ペースト層を形成する。そして、これら複数のセラミックグリーンシートを積層した後、還元雰囲気中にて、約1600℃の温度で焼成することにより製作することができる。
金属基板2は、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金,鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金や銅(Cu)合金、またはこれら金属の複合材等の金属板から成り、金属基板2となる金属のインゴットに圧延加工を行って板状にしたものに、打ち抜き加工,エッチング加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。例えば、金属基板2は外周部のリード端子4の取付部の周囲に、リード端子4の取付部を避けるための切り欠き2eが設けられ、角2bとリード端子4取り付け用の切り欠き2eの間に、配線基板1の外周より外側に張り出す張出部2aを形成し、張出部2aの側面2cには突起2dが形成される形状に製作される。
本パッケージ基体10の具体例として、金属基板2は、厚さ0.3mm〜3mmの銅とモリブデンとの合金から成る金属板を用い、縦5mm〜60mm、横5mm〜60mm、張出部2aの配線基板1の側面1cからの張り出し長さが、1mm〜5mm、突起2dは幅1mm〜3mmで1mm〜3mmの突出長さのものである。
なお、図1,図3にはリード端子4を取り付けるための切り欠き2eを複数のリード端子4から成るリード端子4の群ごとにその周囲を切り欠いた形状にしているが、個々のリード端子4の周囲に切り欠き2eを設けたものとしてもよい。この場合、個々のリード端子4の両側に金属基板2が配置されるので、リード端子4とその両側の金属基板2とをコプレーナ式の配線構造とすることができる。
リード端子4は、金属基板2と同様に、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金,鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金、または銅(Cu)合金等から成り、金属基板2と同様の打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定形状に製作される。リード端子4は円柱形状、四角柱状等の形状であるが、加工性の観点および配線基板1への接合性の観点から四角柱状にするのが好ましい。
なお、金属基板2およびリード端子4には、耐蝕性に優れ、かつ導電性接着材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層をめっき法等により被着させておくのがよい。
そして、配線基板1と金属基板2とリード端子4とを位置合わせし、金属基板2の上側主面と配線基板1のメタライズ層、および配線基板1の配線導体3とリード端子4の一端とを銀(Ag)ロウやAg−Cuロウ等のロウ材によってロウ付け等で接合することによってパッケージ基体10とする。
金属基板2とリード端子4とは、先ず同じ金属板から一体に打ち抜いた一体のリードフレームとしてもよい。このリードフレームを配線基板1にロウ材等で接合することによって、パッケージ基体とすることもできる。リードフレーム法を用いることによって、配線基板1,金属基板2,リード端子4の組み立てを容易にすることができる。
そしてさらに、図5に示すように、パッケージ基体10の載置部1aに半導体素子5を半田等の接合材を介して載置固定するとともに、半導体素子5の電極を周囲の配線導体3にボンディングワイヤ等の電気的接続手段(図示せず)を介して電気的に接続して、半導体素子載置体とする。
最後に、半導体素子載置体の配線基板1の上面に、半導体素子5を封止するようにFe−Ni−Co合金等の金属やアルミナ質焼結体等のセラミックスや樹脂等から成る蓋体6を取り付けることによって、図4に示すような半導体素子5が気密に封止された半導体装置が組み立てられる。そして、リードフレーム法を用いた場合は、リード端子4と金属基板2の吊りリード部とをフレームから切断し、個々の半導体装置を切り離すことによって製品としての半導体装置が得られる。
なお、図4,図5では蓋体6として金属キャップ等を被せる場合を例示したが、半導体素子を樹脂ポッティング等で封止する等の他の方法を用いてもよい。
本パッケージ基体10において、金属基板2には辺2cと辺2cとの間の角2bから延びる2辺2cが配線基板1の角1bより延びる2側面1cより外側に張り出すようにして張出部2aが設けられている。つまり、2辺2cおよび角2bが配線基板1の2側面1cおよび角1bより外側に飛び出すようにして設けられている。さらに、角2bを挟んだ金属基板2の2辺2cには外側に突出する突起2dが設けられている。
また、突起2dが設けられている側面1cには、リード端子4が並べて接合されている。突起2dの配線基板1からの突出長さは、リード端子4の配線基板1から突出した先端と同じまたはそれ以上の長さとなるようにしておくのが好ましい。さらに、突起2dの幅はリード端子4の幅よりも広くしておくのが好ましい。
本パッケージ基体10によれば、リード端子4の側方に突起2dが配置されるので、リード端子4が突起2dによって保護され、リード端子4の先端に力が加わって変形する虞を少なくできる。また、側面1cの両側の角1bに張出部2aおよび突起2dを設けると、側面1cに接合されたリード端子4が両側の張出部2aおよび突起2dに挟まれて保護され、張出部2aおよび突起2dによる保護能力を高めることができる。
突起2dは、図に示すように四角形状の他、三角形状等の多角形状、半円形状等の曲面形状にするのがよい。加工性等を考えて、図に示すような四角形状が好ましい。
図では各辺2cに一つずつ突起2dを設けた例を示すが、突起2dを複数設ければ、リード端子4の保護能力を高めることができる。
また、角2b自体を凸曲面にすれば、角2bが配線基板1の角1bの保護機能を有するものとできるので、好ましい。
また、配線基板1の角1bは、図に示すように配線基板1の角1bを抉るように形成した凹曲面1dとするのが好ましい。凹曲面1dとすることによって、凹曲面1dと金属基板2の角部2bとの間の距離が長くなるので、張出部2aが伸縮しやすくなる。これによって、配線基板1の角における張出部2aの保護能力を高めることができる。
また、図2に示すように、配線基板1の隣接する2辺のうち、一辺1caに隣接する隣接辺1cbには、一辺1caよりも多くのリード端子4が接合されている。一辺1caと隣接辺1cbとの間の角には、張出部2aが設けられ、張出部2aの両側面に突起2daおよび突起2dbが設けられている。そして、張出部2aの角2bから一辺1ca側の突起2daまでの距離L1が、張出部2aの角2bから隣接辺1cb側の突起2dbまでの距離L2よりも長くしてある。この場合は、一辺1ca側において金属基板2と配線基板1との接合距離を長くすることができるので、配線基板1と金属基板2との接合力を大きくできる。また、一辺1ca側における金属基板2と外部実装基板との接合力を大きくできる。
また、図2に示すように、一辺1ca側の突起2daに最も近い一辺側1caに接合されたリード端子4までの距離L3と、隣接辺1cb側の突起2dbに最も近い隣接辺1cbに接合されたリード端子4までの距離L4とが同じである場合は、一辺側および隣接辺側のリード端子4をそれぞれの突起によって同じように保護することができる。
図1,図3において、金属基板2は、配線基板1の各角1bに対応する各角2bに張出部2が設けられ、張出部2の各辺2cには突起2dが設けられている。図には示されていないが、この場合、突起2dの内の一つは他の突起2dよりも幅を広くしておくのが好ましい。パッケージ基体10を外部実装基板に実装する場合に、この幅が広い突起2dを、実装位置の目印として用いることができる。
以上のようにして製造された半導体素子収納用パッケージは、パッケージ基体10の張出部2aおよび突起2dによって配線基板1およびリード端子4が損傷しにくく、取り扱い性のよい半導体素子収納用パッケージとできる。また、このような半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置は、実装性に優れ、半導体素子が劣化しにくい半導体装置とすることができる。
尚、本考案は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
1:配線基板
1a:載置部
1b:角
1c:側面
1d:凹曲面
2:金属基板
2a:張出部
2b:角
2c:辺
2d:突起
2e:切り欠き
3:配線導体
4:リード端子
5:半導体素子
6:蓋体
10:パッケージ基体

Claims (15)

  1. 上側主面に半導体素子を載置するための載置部を有する多角形状の配線基板と、該配線基板の下側主面の一辺に接合されたリード端子と、前記配線基板の下側主面に接合された、前記配線基板の角に対応した角を有する金属基板とを備えたパッケージ基体において、前記金属基板は、前記一辺の両側の少なくとも1つの角において外側に張り出した張出部を有しており、該張出部は、前記一辺側の側面に突起を有していることを特徴とするパッケージ基体。
  2. 前記配線基板は、セラミックスから成ることを特徴とする請求項1記載のパッケージ基体。
  3. 前記金属基板は、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金,銅合金,およびこれら金属の複合金属のいずれかから成ることを特徴とする請求項1または2記載のパッケージ基体。
  4. 前記リード端子は、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金および銅合金のいずれかから成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  5. 前記リード端子は四角柱状であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  6. 前記突起は、前記リード端子よりも幅が広いことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  7. 前記突起は、前記リード端子の長さと同じまたはそれ以上に突出していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  8. 前記張出部は、前記一辺の両側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  9. 前記突起は、前記張出部の側面に複数設けられていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  10. 前記金属基板の前記張出部は、前記配線基板の前記角の外側に角部を有しており、該角部が凸曲面であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  11. 前記配線基板の前記角に位置する側面が凹曲面であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  12. 前記配線基板の前記一辺に前記張出部を介して隣接する隣接辺に、前記一辺よりも多くのリード端子が接合されており、前記張出部には前記隣接辺側の側面にも突起を有しているとともに、前記張出部における角の前記一辺側から該一辺側の前記突起までの距離は、前記張出部における角の前記隣接辺側から該隣接辺側の前記突起までの距離よりも長いことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  13. 前記張出部の前記一辺側の前記突起から該突起に最も近い前記一辺に接合された前記リード端子までの距離と、前記張出部の前記隣接辺側の前記突起から該突起に最も近い前記隣接辺に接合された前記リード端子までの距離とが同じであることを特徴とする請求項12
    記載のパッケージ基体。
  14. 前記金属基板は残りの角にも張出部を有するとともに、該張出部も側面に突起を有しており、前記突起のうちの1つは他の前記突起よりも幅が広いことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1つに記載のパッケージ基体。
  15. 請求項1乃至14のいずれか1つに記載のパッケージ基体と、前記載置部に載置された半導体素子とを具備していることを特徴とする半導体素子載置体。
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