JP3766621B2

JP3766621B2 - I / O terminal and semiconductor element storage package

Info

Publication number: JP3766621B2
Application number: JP2001310595A
Authority: JP
Inventors: 義明植田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP2003115554A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子を収納するための半導体素子収納用パッケージ用いられる入出力端子および半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時の無線通信に代表される通信機器の発達に伴って、高周波帯域において高出力で作動するＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子の需要が大幅に伸びている。特に携帯電話の基地局に代表されるような情報機器では、限られた電力で高出力の動作や長時間の信号変換ができるように高い効率で動作する高出力用の半導体素子と、これを収納する半導体素子収納用パッケージ（以下、半導体パッケージという）が重要となってきている。即ち、半導体素子内部での電力損失が小さく、印加する直流電力を効率よく高周波電力に変換する半導体素子と、この半導体素子を収納して、その性能を最大限引き出すことができる半導体パッケージが望まれている。
【０００３】
このようなことから、ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）化合物半導体を用いたＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor:金属半導体電界効果トランジスタ）の開発が進められてきたが、低電圧時に良好な特性が得られない、大電流を効率よく高周波電力に変換できない、という点で問題があった。しかしながら、近年、ＧａＡｓ化合物半導体系ＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor：ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）などの半導体素子が、ＭＥＳＦＥＴに比し優れた低電圧時の特性を有し、また大きな直流電力を効率よく高周波電力に変換することのできる半導体素子として注目されてきている。
【０００４】
このような半導体素子を収納する半導体パッケージを図３（ａ）に示す。同図に示す半導体パッケージＡは、筒状の外周導体である金属管１１１ａの中心軸に絶縁体としてのガラス１１１ｂを介して取着された中心導体１１１ｃを有するガラス端子Ｄが、側部１０９に設けた貫通孔または切欠き部から成る取付部１０９ａに嵌着される。入出力端子としてのガラス端子Ｄは、取付部１０９ａにおいて内部に収納される半導体素子Ｂを気密に封止するように嵌着される。また、ガラス端子Ｄは、半導体素子Ｂに大きな直流電力を入力するとともに半導体素子Ｂから出力される高周波電力を外部電気装置（図示せず）に伝達するものである。
【０００５】
ガラス端子Ｄは、直流電力や高周波電力が流れる板状または円柱状の中心導体１１１ｃが、金属基体１０８の側部１０９に設けた取付部１０９ａに金属管１１１ａ内に充填されたガラス１１１ｂを貫いて設けられるものであり、側部１０９から電気的に絶縁された状態となっている。このガラス端子Ｄは、例えば半導体素子Ｂを作動させるための数Ａ〜十数Ａの大きな直流電力が流れるような半導体パッケージに用いられる（特開平９−１８１２０７号公報参照）。
【０００６】
しかしながら、ガラス端子Ｄは、中心導体１１１ｃがガラス１１１ｂで固定されている構造であり、また中心導体１１１ｃと半導体素子Ｂとを接続するボンディングワイヤは大きな直流電力を流せるように径が数十〜数百μｍ程度の太いものを使用している。そのため、半導体パッケージＡ内の中心導体１１１ｃの端部にワイヤボンダーでボンディングワイヤを接合して電気的に半導体素子Ｂに接続する際に、中心導体１１１ｃの端部をワイヤボンダーのキャピラリー（Capillary：ワイヤ供給用細管）によって大きな力で下方に押さえつけないと良好なワイヤの接合状態が得られない。
【０００７】
その結果、このように太いボンディングワイヤを中心導体１１１ｃに接合する際、中心導体１１１ｃにかかる圧力により中心導体１１１ｃを固定するガラス１１１ｂにマイクロクラックが発生する場合がある。このマイクロクラックが半導体素子Ｂの作動時に中心導体１１１ｃとガラス１１１ｂの熱膨張差に起因した熱応力によって次第に大きくなり、最終的に半導体パッケージＡ内部の気密性が損なわれるという問題点を有していた。また、中心導体１１１ｃの材質を銅（Ｃｕ）などの熱伝導性が良好なものに代えることも試みられたが、Ｃｕは極めて軟質な材料であるため、ワイヤボンディング時にキャピラリーによって下方に押し曲げられる場合があり、そのためボンディングワイヤの接合不良が発生していた。
【０００８】
そこで、図３（ａ）のガラス端子Ｄに代えて、図３（ｂ）に示すようなセラミック端子Ｅを用いた半導体パッケージＡが提案されている（特開平９−１８１２０７号公報参照）。このセラミック端子Ｅは、セラミックグリーンシート積層法によって作製された縦断面形状が凸型状であり、セラミックスからなる平板部１０１、および平板部１０１上に線路導体１０３を挟んで取着されたセラミックスからなる立壁部１０２とで構成されている。尚、図３（ｂ）では、図３（ａ）と同じ部材については同じ符号を付している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ｂ）のような従来のセラミック端子Ｅにおいて、大きな直流電力を流すために線路導体１０３の電気抵抗を小さくすることが望まれるが、線路導体１０３の厚さは５〜２０μｍ程度と非常に薄いため、このままではその電気抵抗を小さくすることは極めて困難である。従って、半導体素子Ｂの作動に必要な十数〜数十Ａ程度の大きな直流電力をセラミック端子Ｅに流すと、大きなジュール熱が発生していた。そして、この熱により、線路導体１０３が断線したり、また半導体パッケージＡ内部の温度が上昇して半導体素子Ｂに誤作動が生じたり、最終的に半導体素子Ｂを熱破壊させてしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、線路導体１０３の電気抵抗を小さくする構成として、線路導体１０３の幅を広げることが考えられるが、線路導体１０３の幅を電気抵抗が低下するような幅にまで十分に広げると、必然的にセラミック端子Ｅの大きさを数倍以上に大きくしなければならない。そのため、金属基体１０８の側部１０９に嵌着できなくなるという問題点があった。
【００１１】
また、線路導体１０３の厚さを厚くすることにより電気抵抗を小さくすることができるが、その場合例えば厚さが従来の数倍〜十数倍程度の線路導体１０３を形成する必要があり、そうすると入出力端子Ｅの平板部１０１と立壁部１０２との接合部において、線路導体１０３の幅方向の端部付近でセラミックグリーンシート間に積層のための圧力がかかり難くなってセラミックグリーンシート同士の良好な接合状態が得られなくなる。そのため、入出力端子Ｅの平板部１０１と立壁部１０２との間に剥れ（デラミネーション）が生じることがあり、半導体パッケージＡ内部の気密性が損なわれ易いという問題があった。
【００１２】
また、電気抵抗の小さい銅（Ｃｕ）から成る線路導体１０３を用いることも考えられるが、Ｃｕの融点が約１０８３℃と低いため、一般的に用いられている１５００〜１６００℃で焼成されるアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックからなるセラミック端子Ｅ上に、同時焼成によって線路導体１０３を形成しようとすると、Ｃｕが融解し流れて所望の形状の線路導体１０３を形成できないという問題があった。
【００１３】
従って、本発明は上記問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、入出力端子の線路導体を幅広化および層厚化することなくその電気抵抗を小さくすることができ、その結果小型の入出力端子によって大きな直流電力を半導体素子に供給できるようにし、また半導体素子の作動性および半導体パッケージの気密性を損なうことのない入出力端子、およびこの入出力端子を用いた半導体パッケージを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の入出力端子は、略直方体とされ、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて線路導体が形成された誘電体から成る平板部と、前記線路導体上に線路方向に略平行でありかつ前記線路導体の中央部から前記平板部の前記一辺側を超えて延出するように接合されるとともに幅が前記線路導体よりも狭いリード端子と、前記平板部の上面に前記線路導体および前記リード端子を間に挟んで接合されるとともに下面に前記リード端子を収容する溝が形成されている誘電体から成る立壁部とから成る入出力端子であって、前記平板部は、前記一辺側で前記リード端子の下方の部位に内面にメタライズ層が形成された切欠きが形成されており、前記立壁部は、前記溝の幅が前記線路導体よりも狭くなっており、かつ前記溝の前記立壁部の側面における開口の周囲に前記側面から前記溝の内面にかけて切り欠いて成る切欠き部が形成されており、さらに前記溝の内面および前記切欠き部の内面にメタライズ層が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、リード端子が平板部の上面の線路導体上に線路方向に略平行でありかつ線路導体の中央部から平板部の一辺側を超えて延出するように接合されており、立壁部の下面にリード端子を収容するとともにリード端子に接合される溝が形成されているため、例えばＣｕからなるリード端子が、その接合部で例えば銀（Ａｇ）ロウなどのロウ材に取り囲まれた状態で立壁部を貫通して接合されることとなる。その結果、極めて気密性の良好な入出力端子を得ることができ、またリード端子の接合時においてロウ材が固化する際にロウ材によりその周囲がリード端子に向かう方向に引張られて圧縮応力を内在させた状態となる。従って、半導体パッケージを作動させた場合に発生する熱によってリード端子が膨張したとしても、圧縮応力によって膨張を抑えることができ、入出力端子の破壊が防止され、極めて信頼性の高い半導体パッケージを得ることができる。
【００１６】
また、リード端子は、立壁部の下面の溝に挿着され、溝の内面および平板部の上面のメタライズ層およびロウ材によって取り囲むように接合されているため、リード端子の電気抵抗を小さくすることができる。そのため、リード端子で発生するジュール熱が極めて小さくなり、半導体パッケージの温度上昇を抑制することができるという点からも、入出力端子がリード端子やロウ材の熱膨張により破壊されることがなくなる。
【００１７】
また、従来リード端子が線路導体の一端側に接合されて、その一端側に相当する平板部の端部に集中的に引張り応力が作用しその端部を起点としてクラックが発生していたが、本発明では、線路導体の一端側に相当する平板部の端部に内面にメタライズ層が形成された切欠きが形成され、メタライズ層と線路導体とが線路方向に切れ目なくつながっていることにより平板部の端部に集中的に作用する引張り応力に対して補強がなされ、上記のようなクラックは発生しなくなる。
【００１８】
また、立壁部の下面に形成された溝の立壁部の側面における開口の周囲に側面から溝の内面にかけて切り欠いて成る切欠き部が形成され、溝の内面および切欠き部の内面にメタライズ層が形成されていることにより、リード端子を溝に接合する際に、接合面積を大きくすることで接合強度を大きくすることができる。また、切欠き部内面のメタライズ層と立壁部下面のメタライズ層とが切れ目なくつながっていることにより、溝の端部に集中的に作用する引張り応力に対して補強がなされ、溝の端部を起点として発生するクラックを解消することができる。
【００１９】
さらに、電流は線路導体の全長にわたってリード端子および線路導体を流れることから、リード端子および線路導体の電気抵抗を従来の数分の一〜十数分の一程度に小さくすることができ、極めて大きな直流電力を流すことが可能になる。
【００２０】
本発明の半導体パッケージは、略直方体とされ、上側主面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部が設けられるとともに一側部から前記凹部にかけて形成された貫通孔または切欠部から成る入出力端子の取付部が形成された基体と、前記取付部に嵌着された本発明の入出力端子とを具備したことを特徴とする。
【００２１】
本発明は、上記の構成により、大きな直流電力を入力することが可能であり、半導体素子の作動性および半導体パッケージの気密性を損なうことのない信頼性の高いものとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の入出力端子および半導体パッケージを以下に詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の入出力端子Ｃを示し、（ｄ）は入出力端子Ｃの平面図である。（ａ）は（ｄ）のＸ−Ｘ’線における断面図、（ｂ）は（ｄ）のＹ−Ｙ’線における断面図、（ｃ）は入出力端子Ｃの斜視図である。また、図２は本発明の半導体パッケージＡの断面図である。
【００２３】
これらの図において、１は入出力端子の平板部、２は入出力端子の立壁部、３は線路導体、４は、平板部１の一辺側でリード端子７の下方の部位に内面にメタライズ層４ａが形成された切欠き、５は立壁部２の下面の溝、５ａは溝５の内面に設けられたメタライズ層、６は溝５の立壁部２の側面における開口の周囲に側面から溝５の内面にかけて切り欠いて成る切欠き部、６ａは切欠き部６の内面に設けられたメタライズ層である。また、７はリード端子、８は基体、８ａは載置部、９は基体８の側部、９ａは側部９に形成され貫通孔または切欠き部から成る取付部、Ｂは半導体素子である。
【００２４】
本発明の入出力端子Ｃは、略直方体とされ、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて線路導体３が形成された誘電体から成る平板部１と、線路導体３上に線路方向に略平行でありかつ少なくとも線路導体３の中央部から平板部１の一辺側を超えて延出するように接合されるとともに幅が線路導体３よりも狭いリード端子７と、平板部１の上面に線路導体３およびリード端子７を間に挟んで接合されるとともに下面にリード端子７を収容する溝５が形成されている誘電体から成る立壁部２とから成り、平板部１は、一辺側でリード端子７の下方の部位に内面にメタライズ層４ａが形成された切欠き４が形成されており、立壁部２は、溝５の幅が線路導体３よりも狭くなっており、かつ溝５の立壁部２の側面における開口の周囲に側面から溝５の内面にかけて切り欠いて成る切欠き部６が形成されており、さらに溝５の内面および切欠き部６の内面にメタライズ層が形成されている。
【００２５】
なお、切欠き４は、他辺側でリード端子７の下方の部位にも設けることができる。
【００２６】
溝５の幅を線路導体３の幅よりも狭くするのは、溝５の幅を線路導体３の幅より広くすると線路導体３とメタライズ層５ａにロウ材を介してリード端子７を接合する際に、線路導体３上でロウ材が流れない部分が生じ、半導体パッケージＡの気密性が確保できなくなるからである。溝５の幅を線路導体３の幅よりも狭くするに際して、溝５の幅方向の両端において、溝５の幅方向の端と線路導体３の幅方向の端との距離がそれぞれ０．５〜１ｍｍであることがよい。０．５ｍｍ未満の場合、立壁部２の接合の際に僅かな位置ずれが発生しただけで半導体パッケージＡの気密性が確保できなくなる。また、１ｍｍを超えると、線路導体３の幅に対してリード端子７の幅がかなり小さくなり、大きな直流電力を流すことができなくなる。
【００２７】
本発明の入出力端子Ｃは、図２に示すように、半導体パッケージＡの側部９に設けた貫通孔または切欠部から成る取付部９ａにロウ付けにより嵌着接合される。これにより、入出力端子Ｃは、半導体パッケージＡを取付部９ａにおいて気密に封止するとともに、外部電気装置からの大きな直流電力を半導体パッケージＡの内部の半導体素子Ｂにボンディングワイヤ（図示せず）を介して伝達する機能を有する。
【００２８】
また、入出力端子Ｃの平板部１および立壁部２は電気的な絶縁体であるセラミックスから成り、立壁部２によって線路導体３が中央部で区分されるように構成されている。この入出力端子Ｃは、例えばセラミック母基板を多数個に分割する作製法、所謂多数個取りによる作製法によって作製され、平板部１や立壁部２がアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）等のセラミックスからなる。
【００２９】
入出力端子Ｃが例えばＡｌ₂Ｏ₃セラミックスからなる場合、以下のようにして作製される。まずＡｌ₂Ｏ₃の粉末と、焼結助材としての２酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの粉末と、適当なバインダーおよび溶剤とを混合してスラリーとなし、次いで従来周知のドクターブレード法などのテープ成形法によって所定厚さのセラミックグリーンシートに成形する。
【００３０】
次に、セラミックグリーンシートを２枚準備し、これらのグリーンシートに帯状の貫通孔を複数個平行に形成し、所定のピッチで互いに平行な複数個の帯状の貫通孔が形成されたグリーンシートを得る。上層となるセラミックグリーンシートには、切欠き４となるスリットを平板部１となる部位の一辺側に形成する。次に、吸引印刷法により例えばタングステン（Ｗ）を主成分とする導体ペーストをスリットの内面に塗布し、また焼成後において幅が例えば１．５〜２ｍｍ、厚さが５〜２０μｍの線路導体３のパターンとなるように導体ペーストを印刷塗布し、電気的な導電路を形成する。
【００３１】
次に、下層となるセラミックグリーンシートの下面に取付部９ａへの接合用および下部接地導体層用の導体層（図示せず）となる導体ペーズトを、焼成後に厚さが５〜２０μｍ程度になるように印刷塗布する。
【００３２】
これらのセラミックグリーンシートを積層し、帯状の貫通孔間の帯状部について、帯状部の両辺をスリットが長手方向で２分されるように金型により切断し、一辺側に切欠き４が形成された所定幅の帯状部、即ち平板部１が長手方向に一列につながった集合体である短冊状の積層体を得る。
【００３３】
また、焼成後に立壁部２となるセラミックグリーンシートを２枚準備し、上層となるセラミックグリーンシートを、帯状の貫通穴が複数平行に形成されるように打抜くことにより、帯状の貫通穴間に、幅が２ｍｍで長さが数十ｍｍの複数の互いに平行な帯状部が所定のピッチで形成されたセラミックグリーンシートを得る。その帯状部の上面に、上部接地導体層となる導体ペーストを焼成後に５〜２０μｍの厚さとなるように印刷塗布するとともに、下面の切欠き部６の内面および溝５の底面となる部位に導体ペーストを塗布する。
【００３４】
また、下層となるセラミックグリーンシートについて、上層側のセラミックグリーンシートの帯状部と同じ幅および同じ長さの帯状部を複数本同じピッチで平行に作製する。次に、両端に幅広部を有する複数の略長方形の貫通穴（焼成後に貫通穴が溝５に、幅広部が切欠き部６となる）を、帯状部の長手方向に対して垂直方向に延びるように形成する。次に、貫通穴の内面に導体ペーストを吸引印刷法により印刷塗布する。しかる後、これらのセラミックグリーンシートを積層圧着する。得られたセラミックグリーンシートの積層体を、金型を用いて再度打ち抜いて、所定幅の帯状部、即ち立壁部２が長手方向に一列につながった集合体である短冊状の積層体を得る。
【００３５】
次に、平板部１となる積層体に立壁部２となる積層体を積層圧着し、断面が凸型状の帯状の積層体を複数得る。この積層体を長手方向に垂直な面で所定長さで複数個に切断することにより、入出力端子Ｃとなる個片の積層体を得る。得られた個片の積層体の側面に、側部接地導体層となる導体層を焼成後に５〜２０μｍ程度の厚さになるように印刷塗布し、最後に１５００〜１６００℃程度の高温で焼成することにより、入出力端子Ｃが作製される。
【００３６】
このようにして得られた入出力端子Ｃは、図２に示すように半導体パッケージＡの側部９の取付部９ａに嵌着され、同時にリード端子７が、溝５、切欠き４、および切欠き部６に形成されたメタライズ層ならびに線路導体３に、Ａｇロウ材などの接合材を介して挿着固定され、半導体パッケージＡに収納される半導体素子Ｂにおける直流電力の入力用として機能する。また、高周波電力の出力用として他方の取付部９ａに嵌着された他の入出力端子は、リード端子７が取着されていない。これは、高周波信号の出力用として特性インピーダンスを所定の値にする必要があり、そのため電気抵抗が小さいリード端子７が障害となるからである。
【００３７】
本発明の入出力端子Ｃは、上記の構成とされていることにより、従来のセラミック端子Ｅでは得られない大きな直流電力を流すことができる。また、リード端子７をその接合部で例えばＡｇロウなどのロウ材で囲むようにして入出力端子Ｃに接合できるため、リード端子７の接合部の気密性を十分なものとすることができるとともに、入出力端子に引張り応力を内在させて熱膨張時の応力を緩和することができる。
【００３８】
さらに、切欠き４や切欠き部６を設けることにより、リード端子７と平板部１や溝５との接合部のロウ付け面積を大きくすることができ、接合強度をさらに大きくすることを可能としている。また、線路導体３とメタライズ層４ａとが切れ目なくつながっていることにより、リード端子７と平板部１との接合部の端部の強度が補強され、接合部の端部を起点とするクラックが発生することがなくなる。
【００３９】
また、溝５の立壁部２の側面における開口の周囲に側面から溝５の内面にかけて切り欠いて成る切欠き部６が形成されていることにより、リード端子７と溝５との接合に際して、接合面積を大きくすることで接合強度を大きくすることができる。さらに、メタライズ層５ａとメタライズ層６ａとが切れ目なくつながっていることにより、これらのメタライズ層５ａ，６ａの層方向の強度によって接合部の端部の強度が大きく補強される。その結果、溝５の接合部の端部を起点として発生するクラックを解消することができる。
【００４０】
また、リード端子７および線路導体３の電気抵抗を数分の一〜十数分の一程度に小さくすることができ、極めて大きな直流電力を流すことができる。なお、リード端子７の材質、厚さ、幅を調整することにより、線路導体３の電気抵抗を制御することが可能であり、リード端子７の厚さは０．０８〜１．５ｍｍが好適である。０．０８ｍｍ未満の場合、大きな直流電力が流れると発生するジュール熱が大きくなり、入出力端子が破壊されたり、半導体素子が熱破壊されたりするという恐れがある。１．５ｍｍを超えると、リード端子７の剛性が大きくなりすぎるため、リード端子７と入出力端子Ｃとの接合時の熱膨張差により入出力端子Ｃが破壊される場合がある。
【００４１】
このように、本発明の入出力端子Ｃによれば、外部電気装置からの大きな直流電力が平板部１の線路導体３およびリード端子７を介して半導体パッケージＡの内部に導かれることから、大きなジュール熱が発生することがなく、入出力端子Ｃの熱による破壊を防止することができる。
【００４２】
また従来の入出力端子では、線路導体３の電気抵抗を小さくするために線路導体３の幅を広げると、入出力端子の大きさが数倍以上に大きくなり、半導体パッケージＡの側部９に嵌着できなくなるという問題があり、また線路導体３を厚くするとセラミックグリーンシート同士の接合不良が生じることから、線路導体３の電気抵抗を低下させることが困難であったものが、本発明の入出力端子Ｃにより、線路導体３の幅や厚さを大きくせずに入出力端子Ｃの大きさを従来通り、もしくはリード端子の幅を変えることなく厚くすることができることにより、入出力端子の幅を従来よりも小さくすることができる。
【００４３】
本発明の入出力端子Ｃにおいて、切欠き部６の上下方向の幅および奥行き（線路方向の幅）は０．１５〜１ｍｍが良い。０．１５ｍｍ未満の場合、ロウ材のメニスカスが小さくなるので、溝５の開口周辺部におけるリード端子７の接合強度が小さくなる。特に幅が１ｍｍ程度でリード端子の接合強度が十分なものとなる。１ｍｍを超える場合、入出力端子Ｃが大きくなり、近時の小型化という要求に反するものとなる。
【００４４】
また、切欠き４の高さは０．０５〜０．５ｍｍであればよい。０．０５ｍｍ未満の場合、ロウ材のメニスカスが小さくなるのでリード端子７の切欠き４周辺における接合強度が小さくなる。特に高さが０．５ｍｍでリード端子７の接合強度が十分なものとなる。０．５ｍｍを超える場合、ロウ材のメニスカスの形成が不十分となり逆に接合強度が低下する。また、切欠き４の奥行き（線路方向の幅）は０．０５〜０．５ｍｍであれば良い。０．０５ｍｍ未満では、ロウ材のメニスカスが小さくなるので接合強度が小さくなり、リード端子７が切欠き４周辺で剥れる場合がある。０．５ｍｍを超えると、リード端子７と線路導体３との接合面積が小さくなって接合強度が小さくなる。
【００４５】
そして、本発明の半導体パッケージＡは、本発明の入出力端子Ｃを基体８の側部９の取付部９ａに例えばＡｇロウなどの接合材で嵌着した構成であり、半導体素子Ｂを載置部８ａに載置して、半導体素子Ｂ上の電極（図示せず）と半導体パッケージＡ内側にあるリード端子７の部位とをボンディングワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続し、側部９の上面に蓋体を接合することにより、半導体装置となる。このように、本発明の入出力端子Ｃを有する半導体パッケージＡを用いることにより、大きな直流電力で作動する半導体素子Ｂを収納した半導体装置を提供し得る。
【００４６】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更は可能である。例えば、上記実施の形態では、本発明の入出力端子Ｃを半導体パッケージＡに適用した場合について説明したが、混成集積回路基板等の入出力部に本発明の入出力端子Ｃを適用してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、平板部と立壁部と立壁部下面の溝に立壁部を挿通するように設置されたリード端子とから成る入出力端子であって、平板部は、一辺側でリード端子の下方の部位に内面にメタライズ層が形成された切欠きが形成されており、立壁部は、溝の幅が線路導体よりも狭くなっており、かつ溝の立壁部の側面における開口の周囲に側面から溝の内面にかけて切り欠いて成る切欠き部が形成されており、さらに溝の内面および切欠き部の内面にメタライズ層が形成されていることにより、極めて気密性の良好な入出力端子を得ることができる。
【００４８】
また、リード端子の接合時においてロウ材が固化する際にロウ材によりその周囲がリード端子に向かう方向に引張られて圧縮応力を内在させた状態となる。従って、半導体パッケージを作動させた際に発生する熱によってリード端子が膨張しても、圧縮応力によって膨張を抑えることができ、入出力端子の破壊が防止され、極めて信頼性の高い半導体パッケージを得ることができる。
【００４９】
また、リード端子は、立壁部の下面の溝に挿着され、溝の内面および平板部の上面のメタライズ層およびロウ材によって取り囲むように接合されているため、リード端子の電気抵抗を小さくすることができる。そのため、リード端子で発生するジュール熱が極めて小さくなり、半導体パッケージの温度上昇を抑制することができるという点からも、入出力端子がリード端子やロウ材の熱膨張により破壊されることがなくなる。
【００５０】
また、従来リード端子が線路導体の一端側に接合されて、その一端側に相当する平板部の端部に集中的に引張り応力が作用しその端部を起点としてクラックが発生していたが、本発明では、線路導体の一端側に相当する平板部の端部に内面にメタライズ層が形成された切欠きが形成され、メタライズ層と線路導体とが線路方向に切れ目なくつながっていることにより平板部の端部に集中的に作用する引張り応力に対して補強がなされ、上記のようなクラックは発生しなくなる。
【００５１】
また、立壁部の下面に形成された溝の立壁部の側面における開口の周囲に側面から溝の内面にかけて切り欠いて成る切欠き部が形成され、溝の内面および切欠き部の内面にメタライズ層が形成されていることにより、リード端子を溝に接合する際に、接合面積を大きくすることで接合強度を大きくすることができる。また、切欠き部内面のメタライズ層と立壁部下面のメタライズ層とが切れ目なくつながっていることにより、溝の端部に集中的に作用する引張り応力に対して補強がなされ、溝の端部を起点として発生するクラックを解消することができる。
【００５２】
さらに、電流は線路導体の全長にわたってリード端子および線路導体を流れることから、リード端子および線路導体の電気抵抗を従来の数分の一〜十数分の一程度に小さくすることができ、極めて大きな直流電力を流すことが可能になる。
【００５３】
本発明の半導体パッケージは、略直方体とされ、上側主面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置する載置部が設けられるとともに一側部から凹部にかけて形成された貫通孔または切欠部から成る入出力端子の取付部が形成された基体と、取付部に嵌着された本発明の入出力端子とを具備したことにより、大きな直流電力を入力することが可能であり、半導体素子の作動性および半導体パッケージの気密性を損なうことのない信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の入出力端子の線路方向に平行な面における断面図、（ｂ）は本発明の入出力端子の線路方向に垂直な面における断面図、（ｃ）は本発明の入出力端子の斜視図、（ｄ）は本発明の入出力端子の平面図である。
【図２】本発明の半導体パッケージの断面図である。
【図３】（ａ）は従来のガラス端子を側部に有する半導体パッケージの断面図、（ｂ）は従来のセラミック端子を側部に有する半導体パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：平板部
２：立壁部
３：線路導体
４：切欠き
４ａ：メタライズ層
５：溝
５ａ：メタライズ層
６：切欠き部
６ａ：メタライズ層
７：リード端子
Ａ：半導体パッケージ
Ｂ：半導体素子
Ｃ：入出力端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an input / output terminal used for a semiconductor element housing package for housing a semiconductor element such as an IC or LSI, and a semiconductor element housing package.
[0002]
[Prior art]
With the recent development of communication equipment typified by wireless communication, the demand for semiconductor elements such as ICs and LSIs that operate at a high output in a high frequency band has greatly increased. Especially in information devices such as mobile phone base stations, high-power semiconductor elements that operate with high efficiency so that high-power operation and long-time signal conversion with limited power can be performed. A package for housing a semiconductor element (hereinafter referred to as a semiconductor package) is becoming important. That is, there is a demand for a semiconductor element that has low power loss inside the semiconductor element, efficiently converts applied DC power into high-frequency power, and a semiconductor package that can accommodate this semiconductor element and maximize its performance. ing.
[0003]
For this reason, MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) using a gallium arsenide (GaAs) compound semiconductor has been developed, but good characteristics cannot be obtained at low voltage. However, there is a problem in that a large current cannot be efficiently converted into high-frequency power. However, in recent years, semiconductor devices such as GaAs compound semiconductor HBTs (Heterojunction Bipolar Transistors) have superior low-voltage characteristics compared to MESFETs, and large DC power can be efficiently converted to high-frequency power. It has attracted attention as a semiconductor element that can be converted.
[0004]
A semiconductor package for storing such a semiconductor element is shown in FIG. In the semiconductor package A shown in the figure, a glass terminal D having a central conductor 111c attached to a central axis of a metal tube 111a which is a cylindrical outer conductor via a glass 111b as an insulator is provided on a side portion 109. It fits into the mounting part 109a which consists of the provided through-hole or notch. The glass terminal D as the input / output terminal is fitted so as to hermetically seal the semiconductor element B accommodated therein in the attachment portion 109a. Further, the glass terminal D is for inputting a large DC power to the semiconductor element B and transmitting a high frequency power output from the semiconductor element B to an external electric device (not shown).
[0005]
In the glass terminal D, a plate-like or cylindrical center conductor 111c through which DC power or high-frequency power flows passes through the glass 111b filled in the metal tube 111a in the mounting portion 109a provided on the side portion 109 of the metal base 108. It is provided and is electrically insulated from the side portion 109. This glass terminal D is used for a semiconductor package in which a large DC power of several A to several tens A for operating the semiconductor element B flows, for example (see JP-A-9-181207).
[0006]
However, the glass terminal D has a structure in which the central conductor 111c is fixed by the glass 111b, and the bonding wire connecting the central conductor 111c and the semiconductor element B has a diameter of several tens to several so that a large DC power can flow. A thick one of about 100 μm is used. Therefore, when a bonding wire is joined to the end portion of the center conductor 111c in the semiconductor package A by a wire bonder and electrically connected to the semiconductor element B, the end portion of the center conductor 111c is connected to a capillary (capillary) of the wire bonder. A good bonding state of the wire cannot be obtained unless it is pressed downward with a large force by the supply thin tube.
[0007]
As a result, when such a thick bonding wire is joined to the center conductor 111c, a microcrack may occur in the glass 111b that fixes the center conductor 111c due to the pressure applied to the center conductor 111c. The microcracks gradually increase due to the thermal stress caused by the difference in thermal expansion between the central conductor 111c and the glass 111b during the operation of the semiconductor element B, and the airtightness inside the semiconductor package A is eventually impaired. It was. In addition, attempts have been made to replace the material of the center conductor 111c with a material having good thermal conductivity such as copper (Cu). However, since Cu is an extremely soft material, it is pushed downward by a capillary during wire bonding. In some cases, a bonding failure of the bonding wire has occurred.
[0008]
Therefore, a semiconductor package A using a ceramic terminal E as shown in FIG. 3B instead of the glass terminal D in FIG. 3A has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-181207). The ceramic terminal E has a convex shape in a longitudinal section produced by a ceramic green sheet laminating method, and is made of a ceramic plate attached to the flat plate portion 101 with the line conductor 103 interposed therebetween. And a standing wall portion 102. In FIG. 3B, the same members as those in FIG. 3A are denoted by the same reference numerals.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ceramic terminal E as shown in FIG. 3B, it is desired to reduce the electric resistance of the line conductor 103 in order to flow a large DC power, but the thickness of the line conductor 103 is about 5 to 20 μm. Therefore, it is extremely difficult to reduce the electrical resistance as it is. Therefore, when a large DC power of about 10 to several tens A required for the operation of the semiconductor element B is passed through the ceramic terminal E, a large Joule heat is generated. This heat causes a problem that the line conductor 103 is disconnected, the temperature inside the semiconductor package A rises, the semiconductor element B malfunctions, or the semiconductor element B is finally thermally destroyed. there were.
[0010]
Therefore, it is conceivable to increase the width of the line conductor 103 as a configuration for reducing the electric resistance of the line conductor 103. However, if the width of the line conductor 103 is sufficiently widened to reduce the electric resistance, it is inevitable. In addition, the size of the ceramic terminal E must be increased several times. For this reason, there is a problem that the metal base 108 cannot be fitted to the side portion 109.
[0011]
In addition, it is possible to reduce the electrical resistance by increasing the thickness of the line conductor 103. In that case, however, it is necessary to form the line conductor 103 having a thickness that is several times to several tens times that of the conventional case. At the joint between the flat plate portion 101 and the standing wall portion 102 of the input / output terminal E, it is difficult to apply pressure for lamination between the ceramic green sheets near the end in the width direction of the line conductor 103, and the ceramic green sheets are good. It becomes impossible to obtain a proper bonding state. Therefore, peeling (delamination) may occur between the flat plate portion 101 and the standing wall portion 102 of the input / output terminal E, and there is a problem that the airtightness inside the semiconductor package A is easily impaired.
[0012]
Although it is conceivable to use the line conductor 103 made of copper (Cu) having a low electrical resistance, since the melting point of Cu is as low as about 1083 ° C., alumina that is generally fired at 1500 to 1600 ° C. (Al ₂ O _Three ) When the line conductor 103 is formed on the ceramic terminal E made of ceramic by simultaneous firing, there is a problem that the line conductor 103 having a desired shape cannot be formed because Cu melts and flows.
[0013]
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above problems, and the object thereof is to reduce the electric resistance without increasing the width and the layer thickness of the line conductor of the input / output terminal. I / O terminals can supply large DC power to semiconductor elements, and input / output terminals that do not impair the operability of semiconductor elements and the airtightness of semiconductor packages, and semiconductor packages using these input / output terminals are provided. There is to do.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The input / output terminal of the present invention is a substantially rectangular parallelepiped, and is substantially parallel to the line direction on the line conductor, and a flat plate portion made of a dielectric in which a line conductor is formed from one side of the upper surface to the opposite side. And a lead terminal that is joined so as to extend beyond the one side of the flat plate portion from the center portion of the line conductor and has a width narrower than that of the line conductor, and the line conductor and the upper surface of the flat plate portion. An input / output terminal including a standing wall portion made of a dielectric material which is joined with a lead terminal interposed therebetween and a groove for accommodating the lead terminal is formed on a lower surface thereof, wherein the flat plate portion is formed on the one side side. A notch having a metallized layer formed on the inner surface is formed at a lower portion of the lead terminal, the standing wall portion has a width of the groove narrower than the line conductor, and the standing wall of the groove On the side of the club A notch formed by cutting from the side surface to the inner surface of the groove is formed around the opening, and a metallized layer is formed on the inner surface of the groove and the inner surface of the notch. To do.
[0015]
In the present invention, the lead terminal is joined on the line conductor on the upper surface of the flat plate portion so as to be substantially parallel to the line direction and to extend beyond the one side of the flat plate portion from the center portion of the line conductor, Since a groove for accommodating the lead terminal and being joined to the lead terminal is formed on the lower surface of the lead, for example, the lead terminal made of Cu is surrounded by a brazing material such as silver (Ag) solder at the joint Thus, the vertical wall portion is penetrated and joined. As a result, an input / output terminal with extremely good airtightness can be obtained, and when the brazing material is solidified at the time of joining the lead terminal, the brazing material is pulled in the direction toward the lead terminal to compress the stress. It will be in an indwelling state. Therefore, even if the lead terminal expands due to the heat generated when the semiconductor package is operated, the expansion can be suppressed by the compressive stress, the destruction of the input / output terminals can be prevented, and an extremely reliable semiconductor package can be obtained. be able to.
[0016]
In addition, since the lead terminal is inserted into the groove on the lower surface of the standing wall portion and joined so as to be surrounded by the metallized layer and the brazing material on the inner surface of the groove and the upper surface of the flat plate portion, the electrical resistance of the lead terminal should be reduced. Can do. Therefore, the Joule heat generated at the lead terminal is extremely small, and the temperature rise of the semiconductor package can be suppressed, so that the input / output terminal is not destroyed by the thermal expansion of the lead terminal or the brazing material.
[0017]
In addition, the conventional lead terminal is joined to one end side of the line conductor, and tensile stress acts intensively on the end portion of the flat plate portion corresponding to the one end side, and cracks have occurred from that end portion, In the present invention, a notch having a metallized layer formed on the inner surface is formed at the end of the flat plate corresponding to one end of the line conductor, and the metallized layer and the line conductor are connected in the line direction without any breaks. Reinforcement is made against the tensile stress acting intensively on the end of the part, and the cracks as described above do not occur.
[0018]
In addition, a notch formed by cutting from the side surface to the inner surface of the groove is formed around the opening in the side surface of the standing wall portion of the groove formed on the lower surface of the standing wall portion, and the metallization layer is formed on the inner surface of the groove and the inner surface of the notch portion. As a result, the bonding strength can be increased by increasing the bonding area when bonding the lead terminal to the groove. In addition, since the metallized layer on the inner surface of the notch and the metallized layer on the lower surface of the standing wall are connected to each other, reinforcement is made against tensile stress that acts intensively on the end of the groove. Cracks generated as a starting point can be eliminated.
[0019]
Furthermore, since the current flows through the lead terminal and the line conductor over the entire length of the line conductor, the electrical resistance of the lead terminal and the line conductor can be reduced to about one-tenth to one-tenth, which is extremely large. It becomes possible to flow DC power.
[0020]
The semiconductor package of the present invention has a substantially rectangular parallelepiped shape, and a mounting portion for mounting the semiconductor element is provided on the bottom surface of the recess formed on the upper main surface, and a through hole or notch formed from one side to the recess. And an input / output terminal according to the present invention fitted to the mounting portion.
[0021]
According to the above configuration, the present invention can input large DC power, and has high reliability without impairing the operability of the semiconductor element and the airtightness of the semiconductor package.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The input / output terminals and semiconductor package of the present invention will be described in detail below. 1A to 1D show an input / output terminal C of the present invention, and FIG. 1D is a plan view of the input / output terminal C. FIG. (A) is sectional drawing in the XX 'line of (d), (b) is sectional drawing in the YY' line of (d), (c) is a perspective view of the input-output terminal C. FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor package A of the present invention.
[0023]
In these drawings, 1 is a flat plate portion of the input / output terminal, 2 is a standing wall portion of the input / output terminal, 3 is a line conductor, and 4 is a metallized layer on the inner surface of the flat plate portion 1 on one side of the lead terminal 7. 4a is formed in the groove 5 on the lower surface of the standing wall 2; 5a is a metallized layer provided on the inner surface of the groove 5; 6 is a groove 5 from the side surface around the opening on the side surface of the standing wall 2 of the groove 5; Reference numeral 6 a denotes a metallization layer provided on the inner surface of the notch 6. 7 is a lead terminal, 8 is a base, 8a is a mounting portion, 9 is a side portion of the base 8, 8a is a mounting portion formed on the side portion 9 and formed of a through hole or a notch, and B is a semiconductor element. .
[0024]
The input / output terminal C of the present invention is a substantially rectangular parallelepiped, and is substantially flat in the line direction on the line conductor 3 and the flat plate portion 1 made of a dielectric in which the line conductor 3 is formed from one side of the upper surface to the opposite side. A lead terminal 7 that is parallel and extends so as to extend from at least the center of the line conductor 3 beyond one side of the flat plate portion 1 and has a width narrower than that of the line conductor 3, and a line on the upper surface of the flat plate portion 1. It consists of a standing wall portion 2 made of a dielectric material which is joined with the conductor 3 and the lead terminal 7 sandwiched therebetween and has a groove 5 for accommodating the lead terminal 7 on the lower surface. A notch 4 in which a metallized layer 4 a is formed on the inner surface is formed at a lower portion of the terminal 7, the standing wall 2 has a groove 5 narrower than the line conductor 3, and the standing wall of the groove 5. The groove 5 from the side surface around the opening on the side surface of the part 2 And notch 6 formed by cutting out over the inner surface is formed, are further metallized layer is formed on the inner surface of the inner surface and the cutout portion 6 of the groove 5.
[0025]
Note that the notch 4 can also be provided at a portion below the lead terminal 7 on the other side.
[0026]
The width of the groove 5 is made narrower than the width of the line conductor 3 when the width of the groove 5 is made wider than the width of the line conductor 3 when the lead terminal 7 is joined to the line conductor 3 and the metallized layer 5a via the brazing material. This is because a portion where the brazing material does not flow on the line conductor 3 is generated, and the airtightness of the semiconductor package A cannot be secured. When the width of the groove 5 is made narrower than the width of the line conductor 3, the distance between the end in the width direction of the groove 5 and the end in the width direction of the line conductor 3 is 0.5˜ It is good that it is 1 mm. In the case of less than 0.5 mm, the airtightness of the semiconductor package A cannot be ensured only by a slight misalignment when the standing wall 2 is joined. If it exceeds 1 mm, the width of the lead terminal 7 becomes considerably smaller than the width of the line conductor 3, and a large DC power cannot be passed.
[0027]
As shown in FIG. 2, the input / output terminal C of the present invention is fitted and joined by brazing to a mounting portion 9a comprising a through hole or a notch provided in the side portion 9 of the semiconductor package A. As a result, the input / output terminal C hermetically seals the semiconductor package A at the attachment portion 9a, and a large DC power from the external electric device is bonded to the semiconductor element B inside the semiconductor package A by a bonding wire (not shown). It has the function to transmit via.
[0028]
Further, the flat plate portion 1 and the standing wall portion 2 of the input / output terminal C are made of ceramic which is an electrical insulator, and the line conductor 3 is divided at the central portion by the standing wall portion 2. The input / output terminal C is manufactured by, for example, a manufacturing method in which a ceramic mother substrate is divided into a large number, that is, a so-called multi-chip manufacturing method. ₂ O _Three ), Aluminum nitride (AlN), mullite (3Al ₂ O _Three ・ 2SiO ₂ ) And other ceramics.
[0029]
Input / output terminal C is, for example, Al ₂ O _Three When made of ceramics, it is produced as follows. First Al ₂ O _Three And silicon dioxide (SiO2) as a sintering aid ₂ ), Calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), etc., and a suitable binder and solvent are mixed to form a slurry, and then a ceramic having a predetermined thickness by a tape forming method such as a conventionally known doctor blade method. Mold into green sheets.
[0030]
Next, two ceramic green sheets are prepared, and a plurality of strip-shaped through holes are formed in parallel in these green sheets, and a green sheet in which a plurality of strip-shaped through holes parallel to each other at a predetermined pitch is formed. obtain. In the ceramic green sheet that is the upper layer, a slit that becomes the notch 4 is formed on one side of the part that becomes the flat plate portion 1. Next, a conductor paste containing, for example, tungsten (W) as a main component is applied to the inner surface of the slit by suction printing, and the line conductor 3 having a width of, for example, 1.5 to 2 mm and a thickness of 5 to 20 μm after firing. A conductive paste is printed and applied so as to form the following pattern to form an electrically conductive path.
[0031]
Next, a conductor paste that becomes a conductor layer (not shown) for joining to the attachment portion 9a and a lower ground conductor layer on the lower surface of the lower ceramic green sheet has a thickness of about 5 to 20 μm after firing. Apply as printed.
[0032]
By laminating these ceramic green sheets, the strip-shaped portion between the strip-shaped through-holes is cut with a mold so that the slit is divided into two in the longitudinal direction, and a notch 4 is formed on one side. Further, a strip-shaped laminate that is an aggregate in which the strip-shaped portions having a predetermined width, that is, the flat plate portions 1 are connected in a line in the longitudinal direction is obtained.
[0033]
In addition, two ceramic green sheets that become the standing wall portion 2 after firing are prepared, and the upper ceramic green sheet is punched out so that a plurality of belt-like through holes are formed in parallel, so that A ceramic green sheet in which a plurality of parallel strips having a width of 2 mm and a length of several tens of mm are formed at a predetermined pitch is obtained. On the upper surface of the belt-like portion, a conductor paste to be an upper ground conductor layer is printed and applied so as to have a thickness of 5 to 20 μm after firing. Apply paste.
[0034]
Moreover, about the ceramic green sheet used as a lower layer, a plurality of belt-shaped portions having the same width and the same length as the belt-shaped portion of the upper ceramic green sheet are produced in parallel at the same pitch. Next, a plurality of substantially rectangular through holes having wide portions at both ends (the through holes become grooves 5 and the wide portions become notches 6 after firing) extend in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the belt-like portion. To form. Next, a conductor paste is printed on the inner surface of the through hole by suction printing. Thereafter, these ceramic green sheets are laminated and pressure-bonded. The obtained laminate of ceramic green sheets is again punched out using a mold to obtain a strip-like laminate that is an aggregate in which strip-shaped portions having a predetermined width, that is, standing wall portions 2 are connected in a line in the longitudinal direction.
[0035]
Next, the laminated body which becomes the standing wall part 2 is laminated and pressure-bonded to the laminated body which becomes the flat plate part 1 to obtain a plurality of belt-like laminated bodies having a convex cross section. The laminate is cut into a plurality of pieces with a predetermined length on a plane perpendicular to the longitudinal direction, thereby obtaining a laminate of individual pieces to be input / output terminals C. A conductor layer to be a side ground conductor layer is printed and applied to the side surface of the obtained laminate of individual pieces so as to have a thickness of about 5 to 20 μm after firing, and finally fired at a high temperature of about 1500 to 1600 ° C. Thus, the input / output terminal C is manufactured.
[0036]
As shown in FIG. 2, the input / output terminal C thus obtained is fitted to the mounting portion 9a of the side portion 9 of the semiconductor package A, and at the same time, the lead terminal 7 has the groove 5, the notch 4, and the cutout. The metallized layer formed in the notch 6 and the line conductor 3 are inserted and fixed via a bonding material such as an Ag brazing material and function as an input for DC power in the semiconductor element B housed in the semiconductor package A. Further, the lead terminal 7 is not attached to the other input / output terminals fitted to the other attachment portion 9a for the output of the high frequency power. This is because it is necessary to set the characteristic impedance to a predetermined value for outputting a high-frequency signal, so that the lead terminal 7 having a small electric resistance becomes an obstacle.
[0037]
Since the input / output terminal C of the present invention has the above-described configuration, a large DC power that cannot be obtained by the conventional ceramic terminal E can flow. Further, since the lead terminal 7 can be joined to the input / output terminal C by surrounding the lead terminal 7 with a brazing material such as Ag brazing, the airtightness of the joint portion of the lead terminal 7 can be made sufficient and A tensile stress can be inherent in the output terminal to relieve the stress during thermal expansion.
[0038]
Furthermore, by providing the notch 4 and the notch 6, it is possible to increase the brazing area of the joint between the lead terminal 7 and the flat plate 1 or the groove 5, thereby further increasing the joint strength. Yes. Further, since the line conductor 3 and the metallized layer 4a are connected continuously, the strength of the end portion of the joint portion between the lead terminal 7 and the flat plate portion 1 is reinforced, and a crack starting from the end portion of the joint portion is generated. It will not occur.
[0039]
Further, the notch 6 formed by cutting from the side surface to the inner surface of the groove 5 is formed around the opening in the side surface of the standing wall portion 2 of the groove 5, so that when the lead terminal 7 and the groove 5 are joined, The bonding strength can be increased by increasing the area. Furthermore, since the metallized layer 5a and the metallized layer 6a are connected seamlessly, the strength of the end of the joint is greatly reinforced by the strength of the metallized layers 5a and 6a in the layer direction. As a result, it is possible to eliminate a crack generated from the end of the joint portion of the groove 5 as a starting point.
[0040]
In addition, the electrical resistance of the lead terminal 7 and the line conductor 3 can be reduced to about one-tenth to one-tenth, and extremely large DC power can be passed. The electrical resistance of the line conductor 3 can be controlled by adjusting the material, thickness, and width of the lead terminal 7, and the thickness of the lead terminal 7 is preferably 0.08 to 1.5 mm. is there. When the thickness is less than 0.08 mm, Joule heat generated when large DC power flows increases, which may cause destruction of the input / output terminals or the semiconductor element. If it exceeds 1.5 mm, the rigidity of the lead terminal 7 becomes too large, and the input / output terminal C may be destroyed due to a difference in thermal expansion when the lead terminal 7 and the input / output terminal C are joined.
[0041]
As described above, according to the input / output terminal C of the present invention, a large DC power from the external electric device is led into the semiconductor package A through the line conductor 3 and the lead terminal 7 of the flat plate portion 1. Joule heat is not generated, and destruction of the input / output terminal C due to heat can be prevented.
[0042]
Further, in the conventional input / output terminal, when the width of the line conductor 3 is increased in order to reduce the electric resistance of the line conductor 3, the size of the input / output terminal is increased several times or more, and the side portion 9 of the semiconductor package A is formed. There is a problem that it becomes impossible to fit, and if the line conductor 3 is made thick, a bonding failure between the ceramic green sheets occurs. Therefore, it is difficult to reduce the electric resistance of the line conductor 3. The output terminal C can increase the size of the input / output terminal C without increasing the width and thickness of the line conductor 3 as usual or without changing the width of the lead terminal. Can be made smaller than before.
[0043]
In the input / output terminal C of the present invention, the width and depth (width in the line direction) in the vertical direction of the notch 6 are preferably 0.15 to 1 mm. When the thickness is less than 0.15 mm, the meniscus of the brazing material is small, so that the bonding strength of the lead terminals 7 around the opening of the groove 5 is small. In particular, when the width is about 1 mm, the bonding strength of the lead terminals is sufficient. If it exceeds 1 mm, the input / output terminal C becomes large, which is contrary to the recent demand for miniaturization.
[0044]
Moreover, the height of the notch 4 should just be 0.05-0.5 mm. When the thickness is less than 0.05 mm, the meniscus of the brazing material is small, so that the bonding strength around the notch 4 of the lead terminal 7 is small. In particular, the joint strength of the lead terminal 7 is sufficient when the height is 0.5 mm. When the thickness exceeds 0.5 mm, the formation of the brazing material meniscus becomes insufficient, and conversely the bonding strength decreases. Further, the depth (width in the line direction) of the notch 4 may be 0.05 to 0.5 mm. If it is less than 0.05 mm, the meniscus of the brazing material is small, so that the bonding strength is low, and the lead terminal 7 may be peeled around the notch 4. If it exceeds 0.5 mm, the bonding area between the lead terminal 7 and the line conductor 3 is reduced, and the bonding strength is reduced.
[0045]
The semiconductor package A of the present invention has a configuration in which the input / output terminal C of the present invention is fitted to the attachment portion 9a of the side portion 9 of the base 8 with a bonding material such as Ag brazing, and the semiconductor element B is mounted. Placed on the part 8a, an electrode (not shown) on the semiconductor element B and a portion of the lead terminal 7 inside the semiconductor package A are electrically connected via a bonding wire (not shown) A semiconductor device is obtained by bonding a lid to the upper surface of the portion 9. Thus, by using the semiconductor package A having the input / output terminal C of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device containing the semiconductor element B that operates with a large DC power.
[0046]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although the case where the input / output terminal C of the present invention is applied to the semiconductor package A has been described in the above embodiment, the input / output terminal C of the present invention may be applied to an input / output unit such as a hybrid integrated circuit board. Good.
[0047]
【The invention's effect】
The present invention is an input / output terminal comprising a flat plate portion, a standing wall portion, and a lead terminal installed so as to be inserted into the groove on the lower surface of the standing wall portion. A notch with a metallized layer formed on the inner surface is formed at the site, and the standing wall portion has a groove width narrower than that of the line conductor, and the groove from the side surface around the opening on the side surface of the standing wall portion of the groove. A notch formed by cutting out the inner surface of the groove and a metallized layer formed on the inner surface of the groove and the inner surface of the notch can provide an input / output terminal with extremely good airtightness. it can.
[0048]
In addition, when the brazing material is solidified at the time of joining the lead terminals, the brazing material is pulled in the direction toward the lead terminals to create a state in which compression stress is inherent. Therefore, even if the lead terminal expands due to heat generated when the semiconductor package is operated, the expansion can be suppressed by the compressive stress, the destruction of the input / output terminals can be prevented, and an extremely reliable semiconductor package can be obtained. be able to.
[0049]
In addition, since the lead terminal is inserted into the groove on the lower surface of the standing wall portion and joined so as to be surrounded by the metallized layer and the brazing material on the inner surface of the groove and the upper surface of the flat plate portion, the electrical resistance of the lead terminal should be reduced. Can do. Therefore, the Joule heat generated at the lead terminal is extremely small, and the temperature rise of the semiconductor package can be suppressed, so that the input / output terminal is not destroyed by the thermal expansion of the lead terminal or the brazing material.
[0050]
In addition, the conventional lead terminal is joined to one end side of the line conductor, and tensile stress acts intensively on the end portion of the flat plate portion corresponding to the one end side, and cracks have occurred from that end portion, In the present invention, a notch having a metallized layer formed on the inner surface is formed at the end of the flat plate corresponding to one end of the line conductor, and the metallized layer and the line conductor are connected in the line direction without any breaks. Reinforcement is made against the tensile stress acting intensively on the end of the part, and the cracks as described above do not occur.
[0051]
In addition, a notch formed by cutting from the side surface to the inner surface of the groove is formed around the opening in the side surface of the standing wall portion of the groove formed on the lower surface of the standing wall portion, and the metallization layer is formed on the inner surface of the groove and the inner surface of the notch portion. As a result, the bonding strength can be increased by increasing the bonding area when bonding the lead terminal to the groove. In addition, since the metallized layer on the inner surface of the notch and the metallized layer on the lower surface of the standing wall are connected to each other, reinforcement is made against tensile stress that acts intensively on the end of the groove. Cracks generated as a starting point can be eliminated.
[0052]
Furthermore, since the current flows through the lead terminal and the line conductor over the entire length of the line conductor, the electrical resistance of the lead terminal and the line conductor can be reduced to about one-tenth to one-tenth, which is extremely large. It becomes possible to flow DC power.
[0053]
The semiconductor package of the present invention is a substantially rectangular parallelepiped, and is provided with a mounting portion for mounting a semiconductor element on the bottom surface of the recess formed on the upper main surface, and a through hole or notch formed from one side to the recess It is possible to input a large DC power by providing the base body on which the input / output terminal mounting portion is formed and the input / output terminal of the present invention fitted to the mounting portion. It becomes highly reliable without impairing the operability and the airtightness of the semiconductor package.
[Brief description of the drawings]
1A is a cross-sectional view of a plane parallel to the line direction of the input / output terminal of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the line direction of the input / output terminal of the present invention, and FIG. The perspective view of the input / output terminal of this invention, (d) is a top view of the input / output terminal of this invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor package of the present invention.
3A is a cross-sectional view of a semiconductor package having a conventional glass terminal on its side, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a semiconductor package having a conventional ceramic terminal on its side.
[Explanation of symbols]
1: Flat plate
2: Standing wall
3: Line conductor
4: Notch
4a: Metallized layer
5: Groove
5a: Metallized layer
6: Notch
6a: Metallized layer
7: Lead terminal
A: Semiconductor package
B: Semiconductor element
C: Input / output terminal

Claims

A substantially rectangular parallelepiped, a flat plate portion made of a dielectric in which a line conductor is formed from one side of the upper surface to the opposite side, and a substantially parallel to the line direction on the line conductor and from the center of the line conductor Joined so as to extend beyond the one side of the flat plate portion and having a width narrower than the line conductor, and joined to the upper surface of the flat plate portion with the line conductor and the lead terminal interposed therebetween And an input / output terminal comprising a standing wall portion made of a dielectric having a groove for receiving the lead terminal formed on a lower surface thereof, wherein the flat plate portion is located at a portion below the lead terminal on the one side. A notch with a metallized layer formed on the inner surface is formed, the standing wall portion has a width of the groove narrower than that of the line conductor, and around the opening on the side surface of the standing wall portion of the groove. Said side Input and output terminals, wherein a metallized layer is formed on the inner surface and the inner surface of the notch of the notched portion formed by cutting out over the inner surface of the groove is formed, further wherein the groove from.

An input / output terminal having a substantially rectangular parallelepiped shape and provided with a mounting portion for mounting a semiconductor element on the bottom surface of the recess formed on the upper main surface and including a through hole or a notch formed from one side to the recess A package for housing a semiconductor element, comprising: a base on which the mounting portion is formed; and the input / output terminal according to claim 1 fitted to the mounting portion.