JP3990646B2 - 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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および半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、特に高周波で作動する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（以下、単にパッケージともいう）には、内部の半導体素子と外部の同軸ケーブルとを電気的に接続するための同軸コネクタが設けられている。この同軸コネクタが設けられたパッケージを図面に基づき詳細に説明する。図３，図４は従来のパッケージを示し、11は基体、12は枠体、13は同軸コネクタである。基体11は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属から成る四角形状の板体である。
【０００３】
基体11の上面中央部には、半導体素子15を載置するための載置部11ａが形成されている。この載置部11ａには、半導体素子15が、例えば上面に線路導体16ａを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックスから成る回路基板16等に実装されその電極が線路導体16ａにボンディングワイヤ17を介して電気的に接続された状態で載置固定される。
【０００４】
また基体11の上面外周部には載置部11ａを囲繞するようにして枠体12が取着されており、枠体12は基体11とともに半導体素子15を収容する空所を形成する作用をなす。
【０００５】
枠体12は、基体11と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属から成り、基体11と一体成形されることによって、あるいは基体11に銀（Ａｇ）ロウ，Ａｇ−Ｃｕロウ等のロウ材を介してロウ付けされたり、シーム溶接法等の溶接法により溶接されることによって基体11の上面外周部に取着される。
【０００６】
また、枠体12はその一部に同軸コネクタ13が挿入固定される貫通孔12ａが形成されている。そして、貫通孔12ａには同軸コネクタ13が挿入されるとともに同軸コネクタ13の外周面と貫通孔12ａの内面とが金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田，鉛（Ｐｂ）−Ｓｎ半田等の半田から成る封着材18を介して固定されている。
【０００７】
更に枠体12に形成された貫通孔12ａは、図４に示すように、その直径が枠体12の外面側に段状に広がった封着材挿入部12ｂを有している。これにより、同軸コネクタ13が全周にわたって封着材挿入部12ｂに広がる封着材18によって保持されることから、枠体12の内外が完全に気密に仕切られる。
【０００８】
貫通孔12ａ内に挿入固定される同軸コネクタ13は、内部に収容する半導体素子15を外部電気回路基板に接続された同軸ケーブルに電気的に接続する作用をなし、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体13ａの中心部に同じくＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る中心導体13ｂが絶縁体13ｃを介して固定された構造をしており、外周導体13ａが枠体12に封着材18を介して、中心導体13ｂが回路基板16の線路導体16ａにＡｕ−Ｓｎ半田、Ｐｂ−Ｓｎ半田等の導電性接着剤を介してそれぞれ電気的に接続されている。
【０００９】
このような同軸コネクタ13を有するパッケージに同軸ケーブルを接続するため、枠体12の外面側に同軸コネクタ13に同軸状に連なるとともに同軸コネクタ13に電気的に接続される同軸ケーブルを固定する円筒状固定部材（ランチャー）がネジ込まれることによって固定される。
【００１０】
このようなパッケージの載置部11ａに、半導体素子15がその電極を線路導体16に電気的に接続した状態で実装された回路基板16を載置固定し、しかる後、回路基板16の線路導体16ａと同軸コネクタ13の中心導体13ｂとを半田を介して電気的に接続し、そして枠体12の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体を半田付け法やシームウエルド法により接合することにより製品としての半導体装置となる。そして、この半導体装置に円筒状固定部材を介して外部電気回路基板に接続された同軸ケーブルを接続することにより、内部に収容された半導体素子15が外部電気回路に電気的に接続されることとなる（例えば、下記の特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−64219号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の半導体素子収納用パッケージは、円筒状固定部材がネジ込まれることにより円筒状固定部材の先端と同軸コネクタ13とが接触することにより電気的な接続が得られるが、同軸コネクタ13および円筒状固定部材の加工形状の精度に少しでもばらつきが生じると、円筒状固定部材と同軸コネクタ13の外周導体13ａとが全周にわたって接触することができなくなってそれらの間に隙間が生じ、その結果、円筒状固定部材の接地電位と外周導体13ａとの接地電位が同一でなくなり、中心導体13ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が発生し易くなるという問題点を有していた。
【００１３】
また、時間が経つにつれて円筒状固定部材が緩み易くなり、円筒状固定部材と同軸コネクタ13の外周導体13ａとの間に接触不良が生じ、その結果、パッケージに高周波信号を効率よく入出力できなくなり、内部に収容する半導体素子15を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができないという問題点を有していた。
【００１４】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、同軸ケーブルが接続される同軸コネクタを有する半導体素子収納用パッケージにおいて高周波信号の伝送効率を向上することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように設けられ、側部に断面が円形状の貫通孔が形成された枠体と、前記貫通孔に嵌着された、円筒状の外周導体および該外周導体の中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記貫通孔は、前記同軸コネクタが嵌着された前記枠体の内面側の小径部と、それに同軸状に連なるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続される同軸ケーブルを固定する金属製の円筒状固定部材が挿入固定される前記枠体の外面側の大径部と、前記小径部の前記大径部側の開口部に全周にわたって形成された段差とを有しており、前記円筒状固定部材は、前記同軸コネクタ側の端面が前記段差に配置され、外周面の前記大径部側の端に前記大径部側の主面と面一とされた鍔部が設けられているとともに、該鍔部が前記段差を塞ぐように前記大径部の前記中心導体に直交する前記小径部側の面に全周にわたって接触している金属製の環状部材を介して前記外周導体に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、貫通孔が、同軸コネクタが嵌着された枠体の内面側の小径部と、それに同軸状に連なるとともに同軸コネクタに電気的に接続される同軸ケーブルを固定する金属製の円筒状固定部材が挿入固定される枠体の外面側の大径部と、小径部の大径部側の開口部に全周にわたって形成された段差とを有しており、円筒状固定部材は、同軸コネクタ側の端面が段差に配置された金属製の環状部材を介して外周導体に電気的に接続されていることから、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、円筒状固定部材の先端の接地電位を同軸コネクタの外周導体の接地電位と同一電位として、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じるのを有効に抑制して高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００１７】
また、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができるため、時間の経過とともに筒状固定部材が緩んだとしても、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とに加わっている圧力が適度に開放されることによって接触を維持することができ、半導体素子に入出力される高周波信号の伝送効率を維持して半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１９】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、環状部材の外周面の大径部側の端に大径部側の主面と面一とされた鍔部が設けられているとともに、この鍔部が段差を塞ぐように大径部の中心導体に直交する小径部側の面に全周にわたって接触していることにより、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、また、鍔部を介して枠体と円筒状固定部材の先端とが圧力が加わった状態で接触するため、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体との間に集中する圧力を鍔部側にも分散することができる。その結果、円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に同軸コネクタの外周導体に圧力が加わりすぎるのを防止して、同軸コネクタの絶縁体にクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。
【００２０】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体装置は、上記構成により、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた高周波信号の伝送特性の優れたものとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１のパッケージの要部拡大断面図である。これらの図において、１は基体、２は枠体、３は同軸コネクタ、９は円筒状固定部材である。
【００２３】
基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミックスから成る四角形状等の板体であり、金属から成る場合、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き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形状に製作される。また、基体１が、例えばＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合、以下のようにして作製される。Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状となす。これを従来周知のドクターブレード法でシート状となすことによって複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、積層した後、還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２４】
基体１の上面中央部には、半導体素子５を載置するための載置部１ａが形成されており、この載置部１ａには、半導体素子５が、例えば上面に線路導体６ａを有するＡｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体等から成る回路基板６等に実装されその電極が線路導体６ａにボンディングワイヤ７を介して電気的に接続された状態で載置固定される。
【００２５】
このような回路基板６は以下のようにして作製される。例えば、回路基板６はセラミックグリーンシートに、Ｗやモリブデン（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、線路導体６ａとなるメタライズ層を所定パターンに形成する。しかる後、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【００２６】
また線路導体６ａは薄膜形成法によって形成されていてもよく、その場合、線路導体６ａは窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等から形成され、セラミックグリーンシートを焼成した後に形成される。
【００２７】
なお、線路導体６ａは、その露出表面にＮｉやＡｕから成るメッキ金属層を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、線路導体６ａの酸化腐食を有効に防止することができるとともに線路導体６ａとボンディングワイヤ７や同軸コネクタ３の中心導体３ｂとの接続性を良好なものとすることができる。従って、線路導体６ａは、その表面にＮｉやＡｕから成るメッキ金属層を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２８】
また基体１の上面外周部には載置部１ａを囲繞するようにして枠体２が取着されており、枠体２は基体１とともに半導体素子５を収容する空所を形成する作用をなす。
【００２９】
枠体２は、基体１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属から成り、基体１と一体成形されることによって、あるいは基体１にＡｇロウ等のロウ材を介してロウ付けされたり、シーム溶接法等の溶接法により溶接されることによって基体１の上面外周部に取着される。
【００３０】
枠体２は、その一部に同軸コネクタ３および同軸ケーブルを固定する円筒状固定部材９を固定するための貫通孔が形成されており、この貫通孔は、同軸コネクタ３が嵌着された枠体２の内面側の小径部２ａと、それに同軸状に連なるとともに同軸コネクタ３に電気的に接続される同軸ケーブルを固定する金属製の円筒状固定部材９が挿入固定される枠体２の外面側の大径部２ｄと、小径部２ａの大径部２ｄ側の開口部に全周にわたって形成された段差２ｂとを有している。
【００３１】
小径部２ａ内には同軸コネクタ３が挿入されるとともに同軸コネクタ３と小径部２ａ内面とがＡｕ−Ｓｎ半田、Ｐｂ−Ｓｎ半田等の半田から成る封着材８を介して固定されている。
【００３２】
このような同軸コネクタ３は、パッケージ内部に収容する半導体素子５を外部の同軸ケーブル10に電気的に接続するためのものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体３ａの中心軸に同じくＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る中心導体３ｂが絶縁体３ｃを介して固定された構造をしている。なお、同軸ケーブル10は、貫通孔の大径部２ｄにネジ込まれて固定された円筒状固定部材９を介して、同軸コネクタ３に接続される。
【００３３】
中心導体３ｂを伝送する高周波信号は、枠体２の内部にある中心導体３ｂの部分では同軸線路のモードで伝送し、特性インピーダンス値に整合されている。そして枠体２の内側では回路基板６の上面に被着形成された線路導体６ａに接続されて線路導体６ａ上を伝送することとなる。
【００３４】
同軸コネクタ３は、図２に示すように段差２ｂ内に突出しているのがよい。これにより、同軸コネクタ３が全周にわたって段差２ｂに広がる封着材８によって保持されることから、枠体２の内外が完全に気密に仕切られる。
【００３５】
円筒状固定部材９は、中心軸に絶縁体を介して中心導体を有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属であり、一端部に同軸ケーブルが接続されるとともに他端部が貫通孔の大径部２ｄにネジ込まれることにより固定される。この円筒状固定部材９の外周部は接地導体となっており、その先端が外周導体３ａと電気的に接続されることによって円筒状固定部材９の外周部の接地電位が同軸コネクタ３の外周導体３ａの接地電位と同一電位となり、円筒状固定部材９の中心導体を伝送する高周波信号と、同軸コネクタ３の中心導体３ｂを伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３を伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失を発生させることなく効率よく伝送させることができる。
【００３６】
また、円筒状固定部材９は、同軸コネクタ３側の端面が段差２ｂに配置された金属製の環状部材30を介して外周導体３ａに電気的に接続されている。
【００３７】
これにより、枠体２の外面側に円筒状固定部材９をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、円筒状固定部材９の先端の接地電位を同軸コネクタ３の外周導体３ａの接地電位と同一電位として、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３を伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３を伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じるのを有効に抑制して高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００３８】
また、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを圧力が加わった状態で確実に接触させることができるため、時間の経過とともに筒状固定部材９が緩んだとしても、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとに加わっている圧力が適度に開放されることによって接触を維持することができ、半導体素子５に入出力される高周波信号の伝送効率を維持して半導体素子５を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００３９】
このような環状部材30は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ＳＵＳ，Ｃｕ等の金属やＡｇエポキシ等の導電性樹脂等の導電性部材からなり、中央に同軸コネクタ３の中心導体３ｂを挿通させるための貫通孔を有している。また、外径が外周導体３ａの直径よりも大きくなっており、外周導体３ａとより確実に接続することにより環状部材30を介して円筒状固定部材９の先端と外周導体３ａとの電気的接続をより向上させている。
【００４０】
好ましくは、環状部材30は円筒状固定部材９側が大径部２ｄの内部に0.03〜0.3ｍｍ程度突出しているのがよい。これにより、円筒状固定部材９の先端と環状部材30とをより確実に接触させることができ、環状部材30を介して円筒状固定部材９の先端の接地電位と同軸コネクタ３の外周導体３ｂの接地電位とをより確実に同一電位とすることができる。
【００４１】
環状部材30の大径部２ｄの内部に突出している長さが0.03ｍｍ未満であると、大径部２ｄに形成されるネジ溝の加工寸法にバラツキがあった場合、円筒状固定部材９が完全に大径部２ｄの奥までネジ込まれ難くなり、円筒状固定部材９の先端と環状部材30とを接触させるのが困難になる。また0.3ｍｍを超えると、環状部材30が大径部２ｄに突出しすぎて、円筒状固定部材９を大径部２ｄにネジ込んだ際、環状部材30を介して外周導体３ａに大きな力が加わり易くなり、絶縁体３ｃにクラック等の破損が生じ易くなる。
【００４２】
また好ましくは、環状部材30は円筒状固定部材９よりも縦弾性係数が低い材料であるのがよい。例えば円筒状固定部材９がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＳＵＳの場合、Ｃｕ，Ａｇ，アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料やＡｇエポキシ等の導電性樹脂等の変形し易い材料であるのがよい。これにより、環状部材30を応力緩衝部材としても機能させることができ、円筒状固定部材９を大径部２ｄにネジ込んだ際、外周導体３ａに加わる応力を緩和することができ、絶縁体３ｃにクラック等の破損を生じるのを有効に抑制できる。
【００４３】
さらに好ましくは、図２に示すように、環状部材30の同軸コネクタ３側の外周部には、外周導体３ａの外周を全周にわたって取り囲むように突出部が形成されており、この突出部が外周導体３ａの外周と嵌合しているのがよい。これにより、環状部材30の中央部に設けられた貫通孔を所定の位置に容易に配置することができる。従って、環状部材30の貫通孔に挿通される中心導体３ｂが貫通孔の中心に精度よく配置されるので、中心導体３ｂの環状部材30内部を伝送する高周波信号のインピーダンス値を容易に所望の値とすることができ、中心導体３ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が発生するのを有効に抑制し、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００４４】
また好ましくは、環状部材30の外周面の大径部２ｄ側の端に大径部２ｄ側の主面と面一とされた鍔部30ａが設けられているとともに、この鍔部30ａが段差２ｂを塞ぐように大径部２ｄの中心導体３ｂに直交する小径部側の面に全周にわたって接触していることにより、枠体２の外面側に円筒状固定部材９をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、また、鍔部30ａを介して枠体２と円筒状固定部材９の先端とが圧力が加わった状態で接触するため、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとの間に集中する圧力を鍔部30ａ側にも分散することができる。その結果、円筒状固定部材９をネジ込み固定した場合に同軸コネクタ３の外周導体３ａに圧力が加わりすぎるのを防止して、同軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。
【００４５】
この場合、鍔部30ａの厚さが0.3〜１ｍｍであるのがよい。これにより、円筒状固定部材９の先端と環状部材30とをより大きい圧力で確実に接触させることができ、環状部材30を介して円筒状固定部材９の先端の接地電位と同軸コネクタ３の外周導体３ｂの接地電位とをより確実に同一電位とすることができる。
【００４６】
鍔部30ａの厚さが0.3ｍｍ未満であると、鍔部30ａが変形し易くなり、同軸コネクタ３に円筒状固定部材９をネジ込む際、同軸コネクタ３の外周導体３ａと円筒状固定部材９との間に応力が集中して軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損が生じ易くなる。また、鍔部30ａの厚さが１ｍｍを超えると、環状部材30が大径部２ｄの内部に突出し過ぎるため、環状部材30が傾いて取り付けられ易くなり、環状部材30の一部が外周導体３ａに接触せず、円筒状固定部材９の先端の接地電位を同軸コネクタ３の外周導体３ｂの接地電位と同一にし難くなる。また外周導体３ａの一部に局所的に大きな応力が加わって同軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損が生じ易くなる。さらに、環状部材30の貫通孔を層通する中心導体３ｂの信号伝送モードを同軸線路モードにし難くなり、中心導体３ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じ易くなる。
【００４７】
これらの構成により、枠体２の外面側から円筒状固定部材９をネジ込んでも同軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損を生じさせることなく、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを環状部材30を介して確実に電気的接続させることができ、円筒状固定部材９の接地電位を同軸コネクタ３の外周導体３ａの接地電位と同一電位とすることができ、さらに中心導体３ｂを伝送する高周波信号のインピーダンス値を所望の値とすることができる。その結果、中心導体３ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が発生するのをより有効に抑制し、半導体素子５に高周波信号を良好に入出力させることができる。
【００４８】
このような本発明のパッケージの載置部１ａに、半導体素子５を、回路基板16等に実装されその電極が線路導体６ａにボンディングワイヤ７を介して電気的に接続された状態で載置固定し、しかる後、回路基板６の線路導体６ａと同軸コネクタ３の中心導体３ｂとを半田を介して電気的に接続し、枠体２の大径部２ｄに筒状固定部材９をネジ込んで固定し、最後に枠体２の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属等から成る蓋体４を半田付け法やシームウエルド法等により取着することにより製品としての半導体装置となる。
【００４９】
このような半導体装置は、円筒状固定部材９と外部電気回路に接続される同軸ケーブル10とを嵌合させることにより内部に収容する半導体素子５が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００５０】
尚、本発明は以上の実施の形態の例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あれば種々の変更は可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面の外周部に載置部を囲繞するように取着され、側部に断面が円形状の貫通孔が形成された枠体と、貫通孔に嵌着された、円筒状の外周導体およびこの外周導体の中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、貫通孔は、同軸コネクタが嵌着された枠体の内面側の小径部と、それに同軸状に連なるとともに同軸コネクタに電気的に接続される同軸ケーブルの金属製の円筒状固定部材が挿入固定される枠体の外面側の大径部と、小径部の大径部側の開口部に全周にわたって形成された段差とを有しており、円筒状固定部材は、同軸コネクタ側の端面が段差に配置された金属製の環状部材を介して外周導体に電気的に接続されていることから、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、円筒状固定部材の先端の接地電位を同軸コネクタの外周導体の接地電位と同一電位として、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じるのを有効に抑制して高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００５２】
また、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができるため、時間の経過とともに筒状固定部材が緩んだとしても、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とに加わっている圧力が適度に開放されることによって接触を維持することができ、半導体素子に入出力される高周波信号の伝送効率を維持して半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００５３】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、環状部材の外周面の大径部側の端に大径部側の主面と面一とされた鍔部が設けられているとともに、この鍔部が段差を塞ぐように大径部の中心導体に直交する小径部側の面に全周にわたって接触していることにより、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、また、鍔部を介して枠体と円筒状固定部材の先端とが圧力が加わった状態で接触するため、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体との間に集中する圧力を鍔部側にも分散することができる。その結果、円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に同軸コネクタの外周導体に圧力が加わりすぎるのを防止して、同軸コネクタの絶縁体にクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。
【００５４】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置されるとともに同軸コネクタに電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることにより、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた高周波信号の伝送特性の優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の半導体素子収納用パッケージにおける同軸コネクタ部の要部拡大断面図である。
【図３】従来の半導体素子収納用パッケージを示す断面図である。
【図４】図３の半導体素子収納用パッケージにおける同軸コネクタ部の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：小径部
２ｂ：段差
２ｄ：大径部
３：同軸コネクタ
４：蓋体
５：半導体素子
９：円筒状固定部材
10：同軸ケーブル
30：環状部材
30ａ：鍔部
【発明の属する技術分野】
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および半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、特に高周波で作動する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（以下、単にパッケージともいう）には、内部の半導体素子と外部の同軸ケーブルとを電気的に接続するための同軸コネクタが設けられている。この同軸コネクタが設けられたパッケージを図面に基づき詳細に説明する。図３，図４は従来のパッケージを示し、11は基体、12は枠体、13は同軸コネクタである。基体11は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属から成る四角形状の板体である。
【０００３】
基体11の上面中央部には、半導体素子15を載置するための載置部11ａが形成されている。この載置部11ａには、半導体素子15が、例えば上面に線路導体16ａを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックスから成る回路基板16等に実装されその電極が線路導体16ａにボンディングワイヤ17を介して電気的に接続された状態で載置固定される。
【０００４】
また基体11の上面外周部には載置部11ａを囲繞するようにして枠体12が取着されており、枠体12は基体11とともに半導体素子15を収容する空所を形成する作用をなす。
【０００５】
枠体12は、基体11と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属から成り、基体11と一体成形されることによって、あるいは基体11に銀（Ａｇ）ロウ，Ａｇ−Ｃｕロウ等のロウ材を介してロウ付けされたり、シーム溶接法等の溶接法により溶接されることによって基体11の上面外周部に取着される。
【０００６】
また、枠体12はその一部に同軸コネクタ13が挿入固定される貫通孔12ａが形成されている。そして、貫通孔12ａには同軸コネクタ13が挿入されるとともに同軸コネクタ13の外周面と貫通孔12ａの内面とが金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田，鉛（Ｐｂ）−Ｓｎ半田等の半田から成る封着材18を介して固定されている。
【０００７】
更に枠体12に形成された貫通孔12ａは、図４に示すように、その直径が枠体12の外面側に段状に広がった封着材挿入部12ｂを有している。これにより、同軸コネクタ13が全周にわたって封着材挿入部12ｂに広がる封着材18によって保持されることから、枠体12の内外が完全に気密に仕切られる。
【０００８】
貫通孔12ａ内に挿入固定される同軸コネクタ13は、内部に収容する半導体素子15を外部電気回路基板に接続された同軸ケーブルに電気的に接続する作用をなし、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体13ａの中心部に同じくＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る中心導体13ｂが絶縁体13ｃを介して固定された構造をしており、外周導体13ａが枠体12に封着材18を介して、中心導体13ｂが回路基板16の線路導体16ａにＡｕ−Ｓｎ半田、Ｐｂ−Ｓｎ半田等の導電性接着剤を介してそれぞれ電気的に接続されている。
【０００９】
このような同軸コネクタ13を有するパッケージに同軸ケーブルを接続するため、枠体12の外面側に同軸コネクタ13に同軸状に連なるとともに同軸コネクタ13に電気的に接続される同軸ケーブルを固定する円筒状固定部材（ランチャー）がネジ込まれることによって固定される。
【００１０】
このようなパッケージの載置部11ａに、半導体素子15がその電極を線路導体16に電気的に接続した状態で実装された回路基板16を載置固定し、しかる後、回路基板16の線路導体16ａと同軸コネクタ13の中心導体13ｂとを半田を介して電気的に接続し、そして枠体12の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体を半田付け法やシームウエルド法により接合することにより製品としての半導体装置となる。そして、この半導体装置に円筒状固定部材を介して外部電気回路基板に接続された同軸ケーブルを接続することにより、内部に収容された半導体素子15が外部電気回路に電気的に接続されることとなる（例えば、下記の特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−64219号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の半導体素子収納用パッケージは、円筒状固定部材がネジ込まれることにより円筒状固定部材の先端と同軸コネクタ13とが接触することにより電気的な接続が得られるが、同軸コネクタ13および円筒状固定部材の加工形状の精度に少しでもばらつきが生じると、円筒状固定部材と同軸コネクタ13の外周導体13ａとが全周にわたって接触することができなくなってそれらの間に隙間が生じ、その結果、円筒状固定部材の接地電位と外周導体13ａとの接地電位が同一でなくなり、中心導体13ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が発生し易くなるという問題点を有していた。
【００１３】
また、時間が経つにつれて円筒状固定部材が緩み易くなり、円筒状固定部材と同軸コネクタ13の外周導体13ａとの間に接触不良が生じ、その結果、パッケージに高周波信号を効率よく入出力できなくなり、内部に収容する半導体素子15を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができないという問題点を有していた。
【００１４】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、同軸ケーブルが接続される同軸コネクタを有する半導体素子収納用パッケージにおいて高周波信号の伝送効率を向上することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように設けられ、側部に断面が円形状の貫通孔が形成された枠体と、前記貫通孔に嵌着された、円筒状の外周導体および該外周導体の中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記貫通孔は、前記同軸コネクタが嵌着された前記枠体の内面側の小径部と、それに同軸状に連なるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続される同軸ケーブルを固定する金属製の円筒状固定部材が挿入固定される前記枠体の外面側の大径部と、前記小径部の前記大径部側の開口部に全周にわたって形成された段差とを有しており、前記円筒状固定部材は、前記同軸コネクタ側の端面が前記段差に配置され、外周面の前記大径部側の端に前記大径部側の主面と面一とされた鍔部が設けられているとともに、該鍔部が前記段差を塞ぐように前記大径部の前記中心導体に直交する前記小径部側の面に全周にわたって接触している金属製の環状部材を介して前記外周導体に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、貫通孔が、同軸コネクタが嵌着された枠体の内面側の小径部と、それに同軸状に連なるとともに同軸コネクタに電気的に接続される同軸ケーブルを固定する金属製の円筒状固定部材が挿入固定される枠体の外面側の大径部と、小径部の大径部側の開口部に全周にわたって形成された段差とを有しており、円筒状固定部材は、同軸コネクタ側の端面が段差に配置された金属製の環状部材を介して外周導体に電気的に接続されていることから、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、円筒状固定部材の先端の接地電位を同軸コネクタの外周導体の接地電位と同一電位として、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じるのを有効に抑制して高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００１７】
また、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができるため、時間の経過とともに筒状固定部材が緩んだとしても、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とに加わっている圧力が適度に開放されることによって接触を維持することができ、半導体素子に入出力される高周波信号の伝送効率を維持して半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１９】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、環状部材の外周面の大径部側の端に大径部側の主面と面一とされた鍔部が設けられているとともに、この鍔部が段差を塞ぐように大径部の中心導体に直交する小径部側の面に全周にわたって接触していることにより、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、また、鍔部を介して枠体と円筒状固定部材の先端とが圧力が加わった状態で接触するため、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体との間に集中する圧力を鍔部側にも分散することができる。その結果、円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に同軸コネクタの外周導体に圧力が加わりすぎるのを防止して、同軸コネクタの絶縁体にクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。
【００２０】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体装置は、上記構成により、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた高周波信号の伝送特性の優れたものとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１のパッケージの要部拡大断面図である。これらの図において、１は基体、２は枠体、３は同軸コネクタ、９は円筒状固定部材である。
【００２３】
基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミックスから成る四角形状等の板体であり、金属から成る場合、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き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形状に製作される。また、基体１が、例えばＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合、以下のようにして作製される。Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状となす。これを従来周知のドクターブレード法でシート状となすことによって複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、積層した後、還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２４】
基体１の上面中央部には、半導体素子５を載置するための載置部１ａが形成されており、この載置部１ａには、半導体素子５が、例えば上面に線路導体６ａを有するＡｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体等から成る回路基板６等に実装されその電極が線路導体６ａにボンディングワイヤ７を介して電気的に接続された状態で載置固定される。
【００２５】
このような回路基板６は以下のようにして作製される。例えば、回路基板６はセラミックグリーンシートに、Ｗやモリブデン（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、線路導体６ａとなるメタライズ層を所定パターンに形成する。しかる後、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【００２６】
また線路導体６ａは薄膜形成法によって形成されていてもよく、その場合、線路導体６ａは窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等から形成され、セラミックグリーンシートを焼成した後に形成される。
【００２７】
なお、線路導体６ａは、その露出表面にＮｉやＡｕから成るメッキ金属層を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、線路導体６ａの酸化腐食を有効に防止することができるとともに線路導体６ａとボンディングワイヤ７や同軸コネクタ３の中心導体３ｂとの接続性を良好なものとすることができる。従って、線路導体６ａは、その表面にＮｉやＡｕから成るメッキ金属層を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２８】
また基体１の上面外周部には載置部１ａを囲繞するようにして枠体２が取着されており、枠体２は基体１とともに半導体素子５を収容する空所を形成する作用をなす。
【００２９】
枠体２は、基体１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属から成り、基体１と一体成形されることによって、あるいは基体１にＡｇロウ等のロウ材を介してロウ付けされたり、シーム溶接法等の溶接法により溶接されることによって基体１の上面外周部に取着される。
【００３０】
枠体２は、その一部に同軸コネクタ３および同軸ケーブルを固定する円筒状固定部材９を固定するための貫通孔が形成されており、この貫通孔は、同軸コネクタ３が嵌着された枠体２の内面側の小径部２ａと、それに同軸状に連なるとともに同軸コネクタ３に電気的に接続される同軸ケーブルを固定する金属製の円筒状固定部材９が挿入固定される枠体２の外面側の大径部２ｄと、小径部２ａの大径部２ｄ側の開口部に全周にわたって形成された段差２ｂとを有している。
【００３１】
小径部２ａ内には同軸コネクタ３が挿入されるとともに同軸コネクタ３と小径部２ａ内面とがＡｕ−Ｓｎ半田、Ｐｂ−Ｓｎ半田等の半田から成る封着材８を介して固定されている。
【００３２】
このような同軸コネクタ３は、パッケージ内部に収容する半導体素子５を外部の同軸ケーブル10に電気的に接続するためのものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体３ａの中心軸に同じくＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る中心導体３ｂが絶縁体３ｃを介して固定された構造をしている。なお、同軸ケーブル10は、貫通孔の大径部２ｄにネジ込まれて固定された円筒状固定部材９を介して、同軸コネクタ３に接続される。
【００３３】
中心導体３ｂを伝送する高周波信号は、枠体２の内部にある中心導体３ｂの部分では同軸線路のモードで伝送し、特性インピーダンス値に整合されている。そして枠体２の内側では回路基板６の上面に被着形成された線路導体６ａに接続されて線路導体６ａ上を伝送することとなる。
【００３４】
同軸コネクタ３は、図２に示すように段差２ｂ内に突出しているのがよい。これにより、同軸コネクタ３が全周にわたって段差２ｂに広がる封着材８によって保持されることから、枠体２の内外が完全に気密に仕切られる。
【００３５】
円筒状固定部材９は、中心軸に絶縁体を介して中心導体を有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属であり、一端部に同軸ケーブルが接続されるとともに他端部が貫通孔の大径部２ｄにネジ込まれることにより固定される。この円筒状固定部材９の外周部は接地導体となっており、その先端が外周導体３ａと電気的に接続されることによって円筒状固定部材９の外周部の接地電位が同軸コネクタ３の外周導体３ａの接地電位と同一電位となり、円筒状固定部材９の中心導体を伝送する高周波信号と、同軸コネクタ３の中心導体３ｂを伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３を伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失を発生させることなく効率よく伝送させることができる。
【００３６】
また、円筒状固定部材９は、同軸コネクタ３側の端面が段差２ｂに配置された金属製の環状部材30を介して外周導体３ａに電気的に接続されている。
【００３７】
これにより、枠体２の外面側に円筒状固定部材９をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、円筒状固定部材９の先端の接地電位を同軸コネクタ３の外周導体３ａの接地電位と同一電位として、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３を伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３を伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じるのを有効に抑制して高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００３８】
また、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを圧力が加わった状態で確実に接触させることができるため、時間の経過とともに筒状固定部材９が緩んだとしても、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとに加わっている圧力が適度に開放されることによって接触を維持することができ、半導体素子５に入出力される高周波信号の伝送効率を維持して半導体素子５を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００３９】
このような環状部材30は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ＳＵＳ，Ｃｕ等の金属やＡｇエポキシ等の導電性樹脂等の導電性部材からなり、中央に同軸コネクタ３の中心導体３ｂを挿通させるための貫通孔を有している。また、外径が外周導体３ａの直径よりも大きくなっており、外周導体３ａとより確実に接続することにより環状部材30を介して円筒状固定部材９の先端と外周導体３ａとの電気的接続をより向上させている。
【００４０】
好ましくは、環状部材30は円筒状固定部材９側が大径部２ｄの内部に0.03〜0.3ｍｍ程度突出しているのがよい。これにより、円筒状固定部材９の先端と環状部材30とをより確実に接触させることができ、環状部材30を介して円筒状固定部材９の先端の接地電位と同軸コネクタ３の外周導体３ｂの接地電位とをより確実に同一電位とすることができる。
【００４１】
環状部材30の大径部２ｄの内部に突出している長さが0.03ｍｍ未満であると、大径部２ｄに形成されるネジ溝の加工寸法にバラツキがあった場合、円筒状固定部材９が完全に大径部２ｄの奥までネジ込まれ難くなり、円筒状固定部材９の先端と環状部材30とを接触させるのが困難になる。また0.3ｍｍを超えると、環状部材30が大径部２ｄに突出しすぎて、円筒状固定部材９を大径部２ｄにネジ込んだ際、環状部材30を介して外周導体３ａに大きな力が加わり易くなり、絶縁体３ｃにクラック等の破損が生じ易くなる。
【００４２】
また好ましくは、環状部材30は円筒状固定部材９よりも縦弾性係数が低い材料であるのがよい。例えば円筒状固定部材９がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＳＵＳの場合、Ｃｕ，Ａｇ，アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料やＡｇエポキシ等の導電性樹脂等の変形し易い材料であるのがよい。これにより、環状部材30を応力緩衝部材としても機能させることができ、円筒状固定部材９を大径部２ｄにネジ込んだ際、外周導体３ａに加わる応力を緩和することができ、絶縁体３ｃにクラック等の破損を生じるのを有効に抑制できる。
【００４３】
さらに好ましくは、図２に示すように、環状部材30の同軸コネクタ３側の外周部には、外周導体３ａの外周を全周にわたって取り囲むように突出部が形成されており、この突出部が外周導体３ａの外周と嵌合しているのがよい。これにより、環状部材30の中央部に設けられた貫通孔を所定の位置に容易に配置することができる。従って、環状部材30の貫通孔に挿通される中心導体３ｂが貫通孔の中心に精度よく配置されるので、中心導体３ｂの環状部材30内部を伝送する高周波信号のインピーダンス値を容易に所望の値とすることができ、中心導体３ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が発生するのを有効に抑制し、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００４４】
また好ましくは、環状部材30の外周面の大径部２ｄ側の端に大径部２ｄ側の主面と面一とされた鍔部30ａが設けられているとともに、この鍔部30ａが段差２ｂを塞ぐように大径部２ｄの中心導体３ｂに直交する小径部側の面に全周にわたって接触していることにより、枠体２の外面側に円筒状固定部材９をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、また、鍔部30ａを介して枠体２と円筒状固定部材９の先端とが圧力が加わった状態で接触するため、円筒状固定部材９の先端と同軸コネクタ３の外周導体３ａとの間に集中する圧力を鍔部30ａ側にも分散することができる。その結果、円筒状固定部材９をネジ込み固定した場合に同軸コネクタ３の外周導体３ａに圧力が加わりすぎるのを防止して、同軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。
【００４５】
この場合、鍔部30ａの厚さが0.3〜１ｍｍであるのがよい。これにより、円筒状固定部材９の先端と環状部材30とをより大きい圧力で確実に接触させることができ、環状部材30を介して円筒状固定部材９の先端の接地電位と同軸コネクタ３の外周導体３ｂの接地電位とをより確実に同一電位とすることができる。
【００４６】
鍔部30ａの厚さが0.3ｍｍ未満であると、鍔部30ａが変形し易くなり、同軸コネクタ３に円筒状固定部材９をネジ込む際、同軸コネクタ３の外周導体３ａと円筒状固定部材９との間に応力が集中して軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損が生じ易くなる。また、鍔部30ａの厚さが１ｍｍを超えると、環状部材30が大径部２ｄの内部に突出し過ぎるため、環状部材30が傾いて取り付けられ易くなり、環状部材30の一部が外周導体３ａに接触せず、円筒状固定部材９の先端の接地電位を同軸コネクタ３の外周導体３ｂの接地電位と同一にし難くなる。また外周導体３ａの一部に局所的に大きな応力が加わって同軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損が生じ易くなる。さらに、環状部材30の貫通孔を層通する中心導体３ｂの信号伝送モードを同軸線路モードにし難くなり、中心導体３ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じ易くなる。
【００４７】
これらの構成により、枠体２の外面側から円筒状固定部材９をネジ込んでも同軸コネクタ３の絶縁体３ｃにクラック等の破損を生じさせることなく、円筒状固定部材９と同軸コネクタ３の外周導体３ａとを環状部材30を介して確実に電気的接続させることができ、円筒状固定部材９の接地電位を同軸コネクタ３の外周導体３ａの接地電位と同一電位とすることができ、さらに中心導体３ｂを伝送する高周波信号のインピーダンス値を所望の値とすることができる。その結果、中心導体３ｂを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が発生するのをより有効に抑制し、半導体素子５に高周波信号を良好に入出力させることができる。
【００４８】
このような本発明のパッケージの載置部１ａに、半導体素子５を、回路基板16等に実装されその電極が線路導体６ａにボンディングワイヤ７を介して電気的に接続された状態で載置固定し、しかる後、回路基板６の線路導体６ａと同軸コネクタ３の中心導体３ｂとを半田を介して電気的に接続し、枠体２の大径部２ｄに筒状固定部材９をネジ込んで固定し、最後に枠体２の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属等から成る蓋体４を半田付け法やシームウエルド法等により取着することにより製品としての半導体装置となる。
【００４９】
このような半導体装置は、円筒状固定部材９と外部電気回路に接続される同軸ケーブル10とを嵌合させることにより内部に収容する半導体素子５が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００５０】
尚、本発明は以上の実施の形態の例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あれば種々の変更は可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面の外周部に載置部を囲繞するように取着され、側部に断面が円形状の貫通孔が形成された枠体と、貫通孔に嵌着された、円筒状の外周導体およびこの外周導体の中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、貫通孔は、同軸コネクタが嵌着された枠体の内面側の小径部と、それに同軸状に連なるとともに同軸コネクタに電気的に接続される同軸ケーブルの金属製の円筒状固定部材が挿入固定される枠体の外面側の大径部と、小径部の大径部側の開口部に全周にわたって形成された段差とを有しており、円筒状固定部材は、同軸コネクタ側の端面が段差に配置された金属製の環状部材を介して外周導体に電気的に接続されていることから、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、円筒状固定部材の先端の接地電位を同軸コネクタの外周導体の接地電位と同一電位として、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号のインピーダンス値を整合させることができる。その結果、円筒状固定部材と同軸コネクタを伝送する高周波信号に反射損失等の伝送損失が生じるのを有効に抑制して高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００５２】
また、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができるため、時間の経過とともに筒状固定部材が緩んだとしても、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とに加わっている圧力が適度に開放されることによって接触を維持することができ、半導体素子に入出力される高周波信号の伝送効率を維持して半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００５３】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、環状部材の外周面の大径部側の端に大径部側の主面と面一とされた鍔部が設けられているとともに、この鍔部が段差を塞ぐように大径部の中心導体に直交する小径部側の面に全周にわたって接触していることにより、枠体の外面側に円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体とを圧力が加わった状態で確実に接触させることができ、また、鍔部を介して枠体と円筒状固定部材の先端とが圧力が加わった状態で接触するため、円筒状固定部材の先端と同軸コネクタの外周導体との間に集中する圧力を鍔部側にも分散することができる。その結果、円筒状固定部材をネジ込み固定した場合に同軸コネクタの外周導体に圧力が加わりすぎるのを防止して、同軸コネクタの絶縁体にクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。
【００５４】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置されるとともに同軸コネクタに電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることにより、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた高周波信号の伝送特性の優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の半導体素子収納用パッケージにおける同軸コネクタ部の要部拡大断面図である。
【図３】従来の半導体素子収納用パッケージを示す断面図である。
【図４】図３の半導体素子収納用パッケージにおける同軸コネクタ部の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：小径部
２ｂ：段差
２ｄ：大径部
３：同軸コネクタ
４：蓋体
５：半導体素子
９：円筒状固定部材
10：同軸ケーブル
30：環状部材
30ａ：鍔部
Claims (2)
- 上面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように設けられ、側部に断面が円形状の貫通孔が形成された枠体と、前記貫通孔に嵌着された、円筒状の外周導体および該外周導体の中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記貫通孔は、前記同軸コネクタが嵌着された前記枠体の内面側の小径部と、それに同軸状に連なるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続される同軸ケーブルを固定する金属製の円筒状固定部材が挿入固定される前記枠体の外面側の大径部と、前記小径部の前記大径部側の開口部に全周にわたって形成された段差とを有しており、前記円筒状固定部材は、前記同軸コネクタ側の端面が前記段差に配置され、外周面の前記大径部側の端に前記大径部側の主面と面一とされた鍔部が設けられているとともに、該鍔部が前記段差を塞ぐように前記大径部の前記中心導体に直交する前記小径部側の面に全周にわたって接触している金属製の環状部材を介して前記外周導体に電気的に接続されていることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
- 請求項１記載の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする半導体装置。
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