JP4670985B2 - パッケージおよび半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を収納する金属製のパッケージと、複数個のパッケージを電気的に接続して構成される半導体装置に関するものである。

一般に、複数個の同種の半導体デバイスを直列あるいは並列に接続するには、半導体デバイスの端子同士を接続するリード線が用いられるか、半導体デバイスを実装する印刷配線基板に形成した接続用の導電パターンが用いられている。

また、半導体素子を収納したパッケージに複数個の端子を直線状に配置した連結部を設けておき、ハーネス等を用いて端子同士を連結する技術も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００７−１０９８７９号公報（段落番号００１６）

ところで、多数個の半導体デバイスをリード線を用いて接続すると、結線作業に手間がかかる上に誤接続の可能性が高くなるという問題がある。また、印刷配線基板を用いると誤結線の可能性は低減されるが、印刷配線基板の導電パターンを加工する工程が必要になり、工数が増加するという問題を生じる。

特許文献１に記載の技術を採用すれば、誤接続の可能性は少ないが、個々のパッケージにハーネスと接続するための端子を備えた連結部を形成する必要があり、製造時の工数が大幅に増加するという問題を生じる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、製造時の工数の増加が少なく、しかも多数個を電気的に接続する際に配置の誤りの有無を容易に確認できるようにして誤接続を防止することができるパッケージおよび半導体装置を提供することにある。

請求項１の発明は、半導体素子を収納し複数個が支持基台の取付面に並べて取り付けられるパッケージであって、支持基台に取り付けられ半導体素子の一つの電極が電気的に接続された金属板からなるベース基板と、ベース基板の厚み方向の一面に積層され半導体素子の他の電極が電気的に接続された金属板からなるカバー基板とを有し、前記ベース基板は、隣接するベース基板に積層されている前記カバー基板に電気的に接続された第１の接続用導体の一端部に挿通される第２の接続ねじが螺合するベース側接続孔を有し、カバー基板は、ベース基板が前記支持基台上で並ぶ方向に沿ったベース基板の中心線に対して非対称の形状でありかつ当該中心線を跨ぐ形に配置されており、ベース側接続孔は当該中心線に対して一側に形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記カバー基板は、前記中心線を挟んだ各一端縁と中心線との距離が互いに異なるとともに、前記ベース基板においてカバー基板と重複していない部位に前記ベース側接続孔を形成していることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記カバー基板は、前記ベース側接続孔に重複する部位に前記第２の接続ねじと接触しないサイズに切欠した逃げ部を備えることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記カバー基板は、前記中心線に対して前記ベース用接続孔の反対側に第１の接続用導体に挿通された第１の接続ねじが螺合するカバー側接続孔を有していることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記半導体素子は、発光ダイオードであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッケージが前記支持基台に取り付けられた半導体装置であって、支持基台が導電性の金属材料により形成され、前記ベース基板が支持基台と電気的に接続されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッケージが前記支持基台に取り付けられた半導体装置であって、支持基台が絶縁材料により形成されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッケージが前記中心線を一致させる形で前記支持基台に取り付けられた半導体装置であって、隣接するパッケージは前記中心線に対する前記カバー基板の位置が交互に入れ替わるように配置されていることを特徴とする。

請求項９の発明では、請求項８の発明において、前記第１の接続用導体は、前記カバー基板に取り付けられる接続板であり、ベース基板の前面に重複するベース側片と、カバー基板の前面に重複するカバー側片と、ベース側片とカバー側片とを連結する連結片とを備えることを特徴とする。

請求項１０の発明では、請求項８の発明において、前記第１の接続用導体は、前記カバー基板に連続一体に形成された接続片であり、接続片の先端部がベース基板の前面に重複することを特徴とする。

請求項１の発明の構成によれば、半導体素子の電極に電気的に接続されたベース基板とカバー基板とを積層してあり、パッケージを構成するベース基板とカバー基板とが半導体素子の２つの電極にそれぞれ接続されているから、別途に端子を設ける構成に比較すると構成が簡単であり、製造時の工数の増加が少なく、しかもパッケージが金属板により形成されるから、放熱性能が高くパワー素子に対応することができる。

また、ベース基板が半導体素子の一方の電極に接続され、カバー基板が半導体素子の他方の電極に接続されているから、支持基台に並べたパッケージを直列接続する場合には、隣接する各一対のパッケージの一方のベース基板と他方のカバー基板とを電気的に接続すればよく、また支持基台に並べたパッケージを並列接続する場合には、ベース基板同士とカバー基板同士とをそれぞれ電気的に接続すればよく、いずれの場合も一見して誤接続を発見することができるから、誤接続の防止につながる。

さらに、支持基台に取り付けられるベース基板にカバー基板を積層しているから、支持基台の取付面に複数個を並べて取り付けることにより長尺化することが容易であり、しかも、隣接するベース基板の間に隙間を形成することなく支持基台に並べることで、半導体素子を高密度に配置することができる。したがって、半導体素子が発光ダイオードのような発光素子である場合に長尺の発光源を容易に形成することができ、しかも隣接する発光ダイオード間の間隔を小さくすることによって発光源の長手方向における輝度むらを抑制することが可能になる。

加えて、半導体素子の電極に電気的に接続されたベース基板とカバー基板とを積層してあり、パッケージを支持基台に並べて配置する際にベース基板が並ぶ方向に沿ったベース基板の中心線に対して非対称になるようにカバー基板が配置された構成を採用しているから、パッケージを支持基台に並設したときにカバー基板の位置によって配置の誤りの有無を一見して知ることができる。しかも、隣接するパッケージの一方のカバー基板に電気的に接続された第１の接続用導体の一端部を接続ねじによりベース基板に結合するから、パッケージの配置に誤りがなければパッケージ間の誤接続も防止される。その上、隣接するパッケージの電気的接続とともに機械的結合がなされる。加えて、パッケージを構成するベース基板とカバー基板とが半導体素子の２つの電極にそれぞれ接続されているから、別途に端子を設ける構成に比較すると構成が簡単であり、製造時の工数の増加が少なく、しかもパッケージが金属板により形成されるから、放熱性能が高くパワー素子に対応することができる。

請求項２の発明の構成によれば、カバー基板がベース基板に対して非対称に配置されるから、ベース基板の中心線を挟んだ一端側ではカバー基板と重複する部分が多く、他端側ではカバー基板と重複せずにベース基板が露出している部分が多くなるから、外観によって取付向きを容易に確認することができる。すなわち、ベース基板とカバー基板とを他部材と電気的に接続するに際して、他部材との誤接続を発見しやすくなる。しかも、ベース基板においてカバー基板と重複していない部位にベース側接続孔を形成しているから、ベース基板の露出量が多い端部においてベース側接続孔を形成することで、ベース側接続孔に螺合する第２の接続ねじとカバー基板との距離を大きくとることができ電気的絶縁が容易になる。

請求項３の発明の構成によれば、カバー基板においてベース側接続孔に重複する部位に、第２の接続ねじと接触しないサイズに切欠した逃げ部を形成しているから、第２の接続ねじがカバー基板に接触することがなく、第２の接続ねじに絶縁材料を用いることなくベース基板とカバー基板との短絡を防止することができる。

請求項４の発明の構成によれば、ベース基板にベース側接続孔を形成するとともに、カバー基板にカバー側接続孔を形成し、ベース側接続孔とカバー側接続孔とをベースの中心線に対して互いに反対側に形成しているから、支持基台に並べて取り付けた状態で隣接するパッケージのベース基板とカバー基板とを交互に電気的に接続する第１の接続用導体を簡単に取り付けることができる。すなわち、第１の接続用導体の一端部を第２の接続ねじでベース基板に接続し、第１の接続用導体の他端部を第１の接続ねじでカバー基板に接続することによって、隣接するパッケージを直列に接続することができる。また、ベース基板同士とカバー基板同士とをそれぞれ電気的に接続するように第１の接続用導体を設けることによって、隣接するパッケージを並列に接続することも可能である。

請求項５の発明の構成によれば、発光ダイオードのパッケージとして金属製のパッケージを用いるから、放熱効率を高めて発光ダイオードの温度上昇を抑制することができ、発光ダイオードを用いた高出力の光源を得ることができる。すなわち、発光ダイオードは温度が上昇すると発光効率が低下するが、放熱効率の高いパッケージを用いているから、大電流を流しても温度上昇を抑制することができ、発光効率を維持して高出力で点灯させることが可能になる。

請求項６の発明の構成によれば、導電性の金属材料により形成した支持基台にベース基板を電気的に接続しているから、ベース基板の電気的接続を支持基台によって行うことができる。つまり、パッケージを並列に接続するにあたって隣接するベース基板を電気的に接続するために別途の導体を用いる必要がなく、部品点数の削減につながる。また、この構成は、パッケージを並列に接続する場合にしか利用できないが、ベース側接続孔が不要であるから、ベース基板の小型化にもつながる。また、ベース基板が支持基台に直接接触するから、支持基台による放熱効果も期待できる。

請求項７の発明の構成によれば、絶縁材料の支持基台を用いているから、隣接するパッケージ間の電気的な接続関係を自由に選択することができる。

請求項８の発明の構成によれば、隣接するパッケージにおけるベース基板の中心線を一致させて配列するとともに、ベース基板の中心線に対するカバー基板の位置が交互に入れ替わるように配置しているから、隣接するパッケージ間においてベース基板とカバー基板とを正面視直線状の第１の接続用導体を用いて接続するだけで、半導体素子を直列に接続することができる。つまり、短い第１の接続用導体を用いて半導体素子の間を接続することができるから、第１の接続用導体による電流損失を抑制することができる上に、誤結線を抑制することができる。しかも、カバー基板の位置を目視するだけでパッケージの配列の正否を確認することができるから、組立時の誤配置を防止することができる。

請求項９の発明の構成によれば、第１の接続用導体がパッケージとは別体であるから、パッケージの形状を単純化することができる。

請求項１０の発明の構成によれば、第１の接続用導体がパッケージと一体であるから、接続ねじ以外の別途の部材が不要である上に、１本の接続ねじを用いるだけで隣接する一対のパッケージ間の電気的接続が可能であるから、接続作業が容易である。

実施形態１の使用例を示す分解斜視図である。 同上の使用例を示す正面図である。 同上の使用例を示す断面図である。 同上を示し、（ａ）は前面側の斜視図、（ｂ）は背面側の斜視図である。 同上を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図である。 実施形態２の使用例を示す斜視図である。 同上の使用例を示す正面図である。 （ａ）（ｂ）は実施形態３を示す斜視図である。 同上の使用例を示す斜視図である。 実施形態４の使用例を示す斜視図である。 同上の他の使用例を示す斜視図である。

（実施形態１）
以下に説明するパッケージは、半導体素子として紫外線発光ダイオードを収納する場合を例として説明する。ただし、発光波長領域が紫外線領域である発光ダイオードだけではなく、発光波長領域が可視光領域である発光ダイオードに本発明の構成を適用してもよい。

図３ないし図５に示すように、パッケージ１は、紫外線発光ダイオード２を載設した金属板からなる矩形板状のベース基板１１と、ベース基板１１においてベアチップである紫外線発光ダイオード２を載設した部位の周囲を囲む金属板からなる矩形板状のカバー基板１２と、ベース基板１１とカバー基板１２との間に介装されベース基板１１とカバー基板１２とを絶縁する絶縁材層１３とを積層した積層体として構成される。ベース基板１１とカバー基板１２とには、熱伝導率および電気伝導率の大きい材料を用いるのが望ましいから、銅単体または銅系合金を用いる。絶縁材層１３には、絶縁性の高い合成樹脂材料が用いられる。

図３に示すように、紫外線発光ダイオード２の一方の電極（アノード）は、ベース基板１１にダイボンドにより直接接続され、紫外線発光ダイオード２の他方の電極（カソード）は、カバー基板１２に対してワイヤボンドにより接続される。つまり、紫外線発光ダイオード２の一方の電極はベース基板１１に電気的に接続され、他方の電極はカバー基板１２に電気的に接続される。

カバー基板１２にはベース基板１１に載設された紫外線発光ダイオード２を露出させるように露出孔１４が貫設される。露出孔１４の内周面はベース基板１１からの距離が大きくなるほど露出孔１４の内径を広げるように傾斜している。また、露出孔１４には外周面が凸曲面（たとえば、球面状）である投光レンズ１５が装着される。したがって、紫外線発光ダイオード２は、ベース基板１１とカバー基板１２と投光レンズ１５とにより囲まれた密閉空間内に収納され、湿度などの環境の影響から遮断される。なお、投光レンズ１５の位置や特性、あるいは露出孔１４の内周面の傾斜角度や反射率を調節することにより、紫外線発光ダイオード２から放射された光の配光を制御することができる。

パッケージ１は、ヒートシンクを兼ねており、ベース基板１１の背面（カバー基板１２を積層した面の反対面）には、それぞれ円形に開口した一対の流通口１６が開口し、ベース基板１１の内部には両流通口１６の間を連通させる流路１７が形成される。流路１７は、ベース基板１１において紫外線発光ダイオード２が載設されている部位の近傍を通るように形成され、流路１７の中を通る冷却用流体と紫外線発光ダイオード２との熱的な結合度を高めてある。冷却用流体は、水を用いることができるが、常温で液体であって比熱が１に近い材料であれば水以外の液体を用いることができる。

図５に示すように、本例では、投光レンズ１５の正面から見て、ベース基板１１とカバー基板１２とはともに長方形状であって略同幅に形成してある。ただし、ベース基板１１とカバー基板１２とは長さ寸法が異なっており、ベース基板１１のほうがカバー基板１２よりも長寸に形成されている。また、ベース基板１１の長手方向の中心とカバー基板１２の長手方向の中心とは位置が異なっている。言い換えると、カバー基板１２の長手方向の一端部は、ベース基板１１の長手方向の一方に延長されている。投光レンズ１５の中心は、ベース基板１１の長手方向の中心と一致している。両流通口１６は、ベース基板１１の長手方向に離間して形成されている。

ベース基板１１の長手方向の両端部にはそれぞれ取付孔１８が形成される。さらに、ベース基板１１にはねじ孔であるベース側接続孔２１が形成され、カバー基板１２にはねじ孔であるカバー側接続孔２２が形成される。ベース側接続孔２１とカバー側接続孔２２とは、ベース基板１１の長手方向における中心と各取付孔１８との間に位置しており、ベース基板１１の長手方向における中心からベース側接続孔２１までの距離とカバー側接続孔２２までの距離とは等距離になっている。ベース側接続孔２１とカバー側接続孔２２とは紫外線発光ダイオード２を他部材に電気的に接続するために設けられている。

したがって、投光レンズ１５の正面から見て、取付孔１８とベース側接続孔２１とカバー側接続孔２２と投光レンズ１５とは、ベース基板１１の幅方向に沿った中心線に対して対称に位置する。一方、カバー基板１２は、ベース基板１１の幅方向に沿った中心線に対して非対称に位置し、当該中心線を跨ぐ形に配置されており、当該中心線からカバー基板１２の長手方向のの一方の端部までの距離と他方の端部までの距離とが異なっている。つまり、ベース基板１１の長手方向の一端部では取付孔１８が露出する部位を除いて大部分がカバー基板１２に覆われ、ベース基板１１の長手方向の他端部では取付孔１８とベース側接続孔２１とが露出するようにカバー基板１２が重複する。また、カバー基板１２はベース基板１１に積層されており、ベース側接続孔２１はベース基板１１に形成され、カバー側接続孔２２はカバー基板１２に形成されているから、ベース基板１１の厚み方向におけるベース側接続孔２１とカバー側接続孔２２との開口面の高さ位置は異なっている。

ところで、各流通口１６の周囲には、それぞれ円形に開口した凹所２３，２４が形成される。つまり、各流通口１６は、それぞれ凹所２３，２４の内底面に開口し、各流通口１６は各凹所２３，２４とそれぞれ同心上に形成される。

上述したパッケージ１を使用するにあたっては、図１、図２、図３に示すように、冷却用流体を通すヘッダ３に結合する。ヘッダ３は、パッケージ１を並べて取り付ける支持基台として機能するものであり、金属材料からなる支持台３ａと絶縁材料からなるスペーサ３ｂとを結合ねじ３ｃにより固着して形成されている。結合ねじ３ｃは、支持台３ａを通してスペーサ３ｂに螺合する。ただし、ヘッダ３は、この形状に限定されるものではなく、パッケージ１を結合する取付面３１が平面であれば、断面形状はとくに制限されない。

ヘッダ３の内部には、冷却用流体を通す供給路３２と排出路３３とが形成され、ヘッダ３における取付面３１の適所には、供給路３２と排出路３３とにそれぞれ連通した供給口３４と排出口３５とが開口する。なお、図１ではスペーサ３ｂを省略して簡略に表記している。

供給口３４および排出口３５はそれぞれ円形に開口するとともに、開口径は上述した流通口１６の開口径に略一致する。また、供給口３４と排出口３５との距離は、パッケージ１に設けた両流通口１６の間の距離と等しくしてある。供給口３４および排出口３５の組は、ヘッダ３に複数組（たとえば、１０個）形成される。

パッケージ１をヘッダ３に結合するには、ベース基板１１において一対の流通口１６が開口している当接面２５をヘッダ３の取付面３１に当接させ、取付孔１８を通して取付ねじ１９をヘッダ３に螺合させる。このとき、ヘッダ３の取付面３１に開口する一組の供給口３４および排出口３５の口軸が１個のパッケージ１の各流通口１６の口軸に一致する。各凹所２３，２４の中に、それぞれゴム弾性を有した円環状のＯリング４を装着しておき、凹所２３，２４の内底面とヘッダ３の取付面３１との間でＯリング４を圧縮する形で、パッケージ１をヘッダ３に結合することにより、供給口３４および排出口３５と各流通口１６とを隙間なく結合する。

パッケージ１における両流通口１６とヘッダ３における供給口３４および排出口３５とを連結する構造は、ヘッダ３において支持台３ａとスペーサ３ｂとの間にも用いられる。すなわち、供給路３２および排出路３３は、支持台３ａとスペーサ３ｂとの間で連通していなければならないから、支持台３ａとスペーサ３ｂとにおいて、供給路３２および排出路３３を結合する部位では、図３に示すように、支持台３ａに凹所３６を形成し、凹所３６内に配置した円環状のＯリング３７を、支持台３ａとスペーサ３ｂとの間に挟むことにより圧縮する。

ところで、上述したパッケージ１は、ベース基板１１とカバー基板１２とがそれぞれ紫外線発光ダイオード２の電極に電気的に接続されているから、ベース基板１１とカバー基板１２とが半導体デバイスの電極として機能する。発光ダイオードを内蔵したこの種の半導体デバイスを高電力で用いる場合には、複数個の半導体デバイスを直列に接続して用いることが多い。

本例の構成では、半導体デバイスを直列に接続する場合には、以下のように配置する。すなわち、図１、図２に示すように、ベース基板１１の幅方向に沿った中心線を一致させるようにベース基板１１をヘッダ３に結合し、かつベース基板１１の幅方向において隣接するパッケージ１を前記中心線に対してカバー基板１２の位置が交互に入れ替わるように配置する。また、隣接する一対のパッケージ１の一方のベース基板１１と他方のカバー基板１２とを第１の接続用導体である接続板５を介して電気的に接続する。ここで、隣接するパッケージ１においてベース基板１１同士が互いに接触せず、かつカバー基板１２同士が互いに接触することがないように、隣接するパッケージ１の間には電気的絶縁を確保できる程度の隙間を形成するか絶縁材料で形成された絶縁シートを挟装する。

接続板５は、ベース基板１１の前面に重なるベース側片５ａと、カバー基板１２の前面に重なるカバー側片５ｂと、べース基板１１とカバー基板１２との前面の段差に相当する長さ寸法を有しベース側片５ａとカバー側片５ｂとを互いに連結する連結片５ｃとを連続一体に備える。接続板５は、銅あるいは銅系合金により短冊状に形成された金属板を折曲することにより形成される。接続板５のベース側片５ａとカバー側片５ｂとには、それぞれ貫通孔５ｄが形成される。

上述した形状の接続板５を用いてベース基板１１とカバー基板１２とを電気的に接続するには、接続板５のベース側片５ａとカバー側片５ｂとをそれぞれベース基板１１とカバー基板１２との前面に重ね、各貫通孔５ｄを通してベース側接続孔２１とカバー側接続孔２２とにそれぞれ接続ねじ６を螺合させる。

接続板５を用いて隣接するパッケージ１を接続することにより、隣接するパッケージ１においてベース基板１１とカバー基板１２とが互いに接続され、結果的に複数個のパッケージ１において紫外線発光ダイオード２を直列に接続することができる。しかも、パッケージ１を配列している方向に沿ったベース基板１１の中心線に対して、カバー基板１２の位置が（図１、図２の上下方向において）交互に入れ替わるようにパッケージ１を配置することによって、左右に隣接するベース側接続孔２１とカバー側接続孔２２との間を接続する程度の簡単な形状の接続板５を用いるだけで、直列に接続することができる。さらに、カバー基板１２の位置関係によって一見して誤配置を見極めることができるから、誤接続の可能性が低減される。

なお、上述の例ではパッケージ１のベース基板１１においてカバー基板１２とは反対側の面を当接面２５としているが、ベース基板１１においてカバー基板１２を設けた面に隣接する面を当接面２５とすることも可能である。たとえば、ベース基板１１における長手方向の一端面を当接面２５として、流通口１６をこの面に設けてもよい。また、２個の流通口１６を１面に並べて設けるのではなく、ベース基板１１における長手方向の各端面にそれぞれ流通口１６を設け、ヘッダ３を各流通口１６に対応付けて２本設けてもよい。さらに、上述の例では凹所２３，２４をパッケージ１に設けているが、凹所２３，２４をヘッダ３に設けてもよく、凹所２３，２４をパッケージ１とヘッダ３との両方に設けることも可能である。

なお、上述の例では、パッケージ１に収納された紫外線発光ダイオード２を直列に接続する場合を例として説明したが、並列に接続する場合には、ベース基板１１の幅方向に沿った中心線に対して各パッケージ１におけるカバー基板１２の位置を揃え、配列したパッケージ１の全体に跨る第１の接続用導体（帯板状の金属板）に接続すればよい。また、この場合は隣接するパッケージ１においてベース基板１１同士が接触してよく、またカバー基板１２同士も接触してよいから、直列に接続する場合よりもパッケージ１の配列密度を高くすることが可能である。

さらに、ヘッダ３として、金属材料からなる支持台３ａと絶縁材料からなるスペーサ３ｂとを用いる代わりに、ヘッダ３の全体を合成樹脂やセラミックスのような絶縁材料により形成することも可能である。

上述したように、本実施形態では、半導体素子である紫外線発光ダイオード２の電極が金属板からなるベース基板１１とカバー基板１２とであって、別途に端子を設ける構成に比較すると構成が簡単であり、製造時の工数の増加が少なくなる。また、パッケージ１が金属板により形成されるから、高輝度の紫外線発光ダイオード２のようなパワー素子に用いる場合でも放熱性を確保し、結果的に温度上昇による輝度低下を抑制することができる。

また、ベース基板１１とカバー基板１２とにより紫外線発光ダイオード２の各電極を形成してあり、ベース基板１１とカバー基板１２とは矩形板状に形成され、かつヘッダ３に取り付けられるベース基板１１の厚み方向にカバー基板１２が積層されているから、ヘッダ３の取付面に複数個を並べて取り付けることにより長尺化が容易になり、紫外線や可視光の線光源を任意寸法で形成することが可能になる。また、隣接するパッケージ１の間隔を小さくすることができるから、ヘッダ３の長手方向における輝度むらの小さい線光源を提供することができる。

さらにまた、パッケージ１はベース基板１１に挿通される取付ねじ１９でヘッダ３に固定され、電極の接続に関して半田接続が不要であるから、ベース基板１１のヘッダ３に対する固定強度を高くすることができる上にメンテナンスのための着脱が容易になる。

（実施形態２）
実施形態１では、パッケージ１とは別体である接続板５を用いてベース基板１１とカバー基板１２との間の電気的接続を行う例を示したが、本例は接続板５に代えて、図６、図７に示すように、カバー基板１２から連続一体に延設した接続片７を第１の接続用導体に用いてカバー基板１２とベース基板１１とを接続している。すなわち、ベース基板１１の長手方向において、ベース基板１１の長手方向の中心位置から遠いほうのカバー基板１２の一端部の一方の側面から、ベース基板１１の幅方向に接続片７を延設している。本例では、カバー基板１２にはカバー側接続孔２２を形成しておらず、接続片７の先端部に貫通孔７ａを形成してある。

半導体デバイスを直列に接続するには、ベース基板１１の幅方向において複数個のパッケージ１を並設し、カバー基板１２から延設した接続片７を隣接するパッケージ１のベース基板１１に重ね合わせ、さらに、接続片７の先端部に設けた貫通孔７ａを通して接続ねじ８をベース基板１１のベース側接続孔２１に螺合させる。つまり、隣接するパッケージ１のうちの一方のカバー基板１２に設けた接続片７が他方のベース基板１１に電気的に接続され、２個のパッケージが直列に接続される。

上述の接続を繰り返すことによって、複数個のパッケージ１を直列に接続することが可能になる。ここにおいて、実施形態１と同様に、カバー基板１２の位置を交互に入れ替わるように配置することが必要があるが、カバー基板１２の位置が異なっていても接続片７が突出する向きを同じにする必要があるから、カバー基板１２に対する接続片７の位置の異なる２種類のパッケージ１が必要である。

２種類のパッケージ１をベース基板１１の幅方向において交互に配置することにより、隣接するパッケージ１を直列に接続することができる。また、カバー基板１２に延設した接続片７をベース基板１１の前面に重ねるから、絶縁材層１３の厚み寸法分だけベース基板１１から接続片７が離れることになる。絶縁材層１３の厚み寸法は微小であるから、とくに問題にはならないが、接続片７に応力が生じることになる。

接続片７に応力が生じるのを防止するには、接続片７とベース基板１１との間に絶縁材層１３と厚み寸法の等しい導電性材料からなるスペーサを介装するか、接続片７の中間部に段差部を形成すればよい。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
上述した実施形態では、ベース基板１１の幅方向に沿った中心線からカバー基板１２の長手方向の各端部までの距離が異なる形状を例示したが、本実施形態では、図８に示すように、ベース基板１１の幅方向に沿った中心線とカバー基板１２の幅方向に沿った中心線とが略一致しており、ベース基板１１の上記中心線からカバー基板１２の長手方向の各端部までの距離が略等しくなっている。ただし、この構成ではカバー基板１２がベース側接続孔２１を覆うことになるから、カバー基板１２には、ベース側接続孔１２を露出させるための逃げ部２６を形成してある。

逃げ部２６は、図８（ａ）のように、接続ねじ６と接触しない程度に接続ねじ６の頭部よりも直径の大きい透孔、あるいは、図８（ｂ）のように、接続ねじ６と接触しない程度に接続ねじ６の頭部よりも開口幅の広い切欠の形で形成してある。ここで、透孔は全周が周壁で囲まれている形状を意味し、切欠は周壁の一部が開放されている形状を意味している。図８（ｂ）に切欠として示す逃げ部２６は、カバー基板１２の長手方向の一端面に開放されているが、幅方向の側面に開放された形状を採用することも可能である。

支持基台となるヘッダ３にパッケージ１を取り付ける構造は実施形態１と同様であり、紫外線発光ダイオード２を直列に接続するには、図９に示すように、隣接するパッケージ１のベース基板１１とカバー基板１２との間を接続板５を介して接続する。ここで、実施形態１において示した配置では、隣接するパッケージ１において接続板５のベース側片５ａを配置する部位にカバー基板１２が存在していないから、ベース側片５ａが接続されるパッケージ１に設けたカバー基板１２とベース側片５ａとの絶縁についてとくに考慮する必要がないが、本実施形態では、ベース側片５ａとカバー基板１２の一部とが重複するから、両者間の絶縁を考慮する必要がある。

そのため、ベース基板１１とカバー基板１２との間の隙間の寸法をベース側片５ａの厚み寸法よりも大きくするとともに、隣接するパッケージ１の間でカバー基板１２の間の隙間の寸法を連結片５ｃの厚み寸法よりも大きくすることが要求される。ベース基板１１とカバー基板１２との間の隙間の寸法は、絶縁材層１３（図３、図４参照）の厚み寸法により確保する。また、隣り合うカバー基板１２の間の隙間の寸法は、ヘッダ３に取り付けた状態において隣接するパッケージ１の間の距離を大きくするか、ベース基板１１の幅寸法よりもカバー基板１２の幅寸法を小さくすることによって確保する。

上述した構成によって、実施形態１と同様に、隣接するパッケージ１のベース基板１１とカバー基板１２とを接続板５を介して電気的に接続することができる。また、逃げ部２６を設けていることにより、金属製の接続ねじ６を用いても同一のパッケージ１においてベース基板１１とカバー基板１２とが短絡されることがなく、実施形態１と同様に、紫外線発光ダイオード２を直列に接続することができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
本実施形態は、紫外線発光ダイオード２を並列に接続する場合の構成例である。上述した実施形態では、ベース基板１１にベース側接続孔２１を形成しているが、本実施形態では、ベース側接続孔２１を形成していない。したがって、ベース基板１１の長手方向における寸法を上述した各実施形態よりも短くすることが可能になっている。ただし、カバー基板１２にはカバー側接続孔２２（図４参照）を設けてある。

図１０に示すように、支持基台となるヘッダ３にパッケージ１を取り付けるにあたっては、実施形態１と同様に、ベース基板１１の長手方向の両端部に設けた取付孔１８に取付ねじ１９を挿通し、取付ねじ１９をヘッダ３に螺合させる。ヘッダ３にパッケージ１を取り付けるにあたっては、カバー側接続孔２２がヘッダ３の長手方向の一直線上に並ぶように配置する。

本実施形態では、ヘッダ３に取り付けた紫外線発光ダイオード２を並列に接続するから、隣接して配置したパッケージ１のベース基板１１を互いに接続するために、第２の接続用導体として帯板状に形成された接続板９をベース基板１１の前面に重ね、ベース基板１１とともに接続板９にも取付ねじ１９を挿通し、ベース基板１１をヘッダ３に固定すると同時に接続板９をベース基板１１に接続する構成を採用している。

この構成により、ベース基板１１の固定と接続板９の接続とを一括して行うことができ、実施形態１の構成のように、接続板９をベース基板１１に接続するためのベース側接続孔２１を形成する必要がなく、ベース基板１１の小型化につながるとともに、接続ねじ６が不要になりことで部品点数の削減につながる。

隣接して配置されたパッケージ１のカバー基板１２は、第１の接続用導体として帯板状に形成された接続板１０をカバー基板１２の前面に重ね、カバー側接続孔２２に螺合する接続ねじ６を接続板１０に挿通することによって、互いに電気的に接続される。

上述した構成により、ヘッダ３に搭載されたパッケージ１のベース基板１１同士が接続板９を介して電気的に接続され、またカバー基板１２同士が接続板１０を介して電気的に接続されるから、紫外線発光ダイオード２を並列に接続することができる。なお、本実施形態では、紫外線発光ダイオード２を並列に接続するから、ベース基板１１同士とカバー基板１２同士とは互いに接触してもよい。

図１０に示した構成は、ヘッダ３が金属材料の場合に限らず合成樹脂やセラミックスのような絶縁材料によりヘッダ３が形成されている場合でも採用可能である。ヘッダ３が導電性の金属材料により形成されている場合には、ベース基板１１同士を電気的に接続する接続板９を省略することが可能である。すなわち、図１１に示すように、ベース基板１１をヘッダ３に直接接触させた状態で取付ねじ１８を用いて固定すると、ヘッダ３に配置したパッケージ１のベース基板１１同士がヘッダ３を介して電気的に接続されるから、接続板９が不要になり、部品点数の削減につながる。また、ベース基板１１が金属材料のヘッダ３に直接接触するから、ヘッダ３による放熱効果が高くなる。

本実施形態で用いる接続板９，１０は直線状の帯板であればよく、形状が簡単であるとともに、１個のヘッダ３に対して接続板９，１０を１枚ずつ用意すればよいから、部品点数が少なくなる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

１ パッケージ
２ 紫外線発光ダイオード（半導体素子）
３ ヘッダ（支持基台）
５ 接続板（第１の接続用導体）
５ａ ベース側片
５ｂ カバー側片
５ｃ 連結片
５ｄ 貫通孔
６ 接続ねじ
７ 接続片（第１の接続用導体）
７ａ 貫通孔
８ 接続ねじ
９ 接続板（第２の接続用導体）
１１ ベース基板
１２ カバー基板
１３ 絶縁材層
１８ 取付孔
１９ 取付ねじ
２１ ベース側接続孔
２２ カバー側接続孔
２５ 当接面
３１ 取付面

Claims (10)

1. 半導体素子を収納し複数個が支持基台の取付面に並べて取り付けられるパッケージであって、支持基台に取り付けられ半導体素子の一つの電極が電気的に接続された金属板からなるベース基板と、ベース基板の厚み方向の一面に積層され半導体素子の他の電極が電気的に接続された金属板からなるカバー基板とを有し、前記ベース基板は、隣接するベース基板に積層されている前記カバー基板に電気的に接続された第１の接続用導体の一端部に挿通される第２の接続ねじが螺合するベース側接続孔を有し、カバー基板は、ベース基板が前記支持基台上で並ぶ方向に沿ったベース基板の中心線に対して非対称の形状でありかつ当該中心線を跨ぐ形に配置されており、ベース側接続孔は当該中心線に対して一側に形成されていることを特徴とするパッケージ。
2. 前記カバー基板は、前記中心線を挟んだ各一端縁と中心線との距離が互いに異なるとともに、前記ベース基板においてカバー基板と重複していない部位に前記ベース側接続孔を形成していることを特徴とする請求項１記載のパッケージ。
3. 前記カバー基板は、前記ベース側接続孔に重複する部位に前記第２の接続ねじと接触しないサイズに切欠した逃げ部を備えることを特徴とする請求項１記載のパッケージ。
4. 前記カバー基板は、前記中心線に対して前記ベース用接続孔の反対側に第１の接続用導体に挿通された第１の接続ねじが螺合するカバー側接続孔を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパッケージ。
5. 前記半導体素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパッケージ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッケージが前記支持基台に取り付けられた半導体装置であって、支持基台が導電性の金属材料により形成され、前記ベース基板が支持基台と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッケージが前記支持基台に取り付けられた半導体装置であって、支持基台が絶縁材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッケージが前記中心線を一致させる形で前記支持基台に取り付けられた半導体装置であって、隣接するパッケージは前記中心線に対する前記カバー基板の位置が交互に入れ替わるように配置されていることを特徴とする半導体装置。
9. 前記第１の接続用導体は、前記カバー基板に取り付けられる接続板であり、ベース基板の前面に重複するベース側片と、カバー基板の前面に重複するカバー側片と、ベース側片とカバー側片とを連結する連結片とを備えることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
10. 前記第１の接続用導体は、前記カバー基板に連続一体に形成された接続片であり、接続片の先端部がベース基板の前面に重複することを特徴とする請求項８記載の半導体装置。

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