JP5725900B2 - 半導体素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、台座と台座の入出力端子搭載部に搭載された入出力端子との間の熱膨張または熱収縮で生じる応力を低減することができる半導体素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置に関する。

半導体素子収納用パッケージにおいて、半導体素子を収容するための金属容器体、金属蓋体、入出力端子から構成されたものがある。このような半導体収納用パッケージとしては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平９−１８１２０７号公報

このような半導体収容用パッケージにおいて、入出力端子、および半導体素子が設けられる回路基板を台座に搭載して金属容器体に載置することがある。しかしながら、台座と台座の入出力端子搭載部に搭載された入出力端子との間に熱膨張または熱収縮で生じる応力が発生しやすいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、台座と台座の入出力端子搭載部に搭載された入出力端子との間に熱膨張または熱収縮で生じる応力を低減することができる半導体素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明における半導体収納用パッケージは、板状の基体と、上面視したときに外形が四角形状である、前記基体の上側主面に設けられた、側壁の前記基体側の一部が切り取られた取付け部を有する枠体と、入出力端子搭載部を備えた第１の主面、および該第１の主面よりも前記枠体の内側に位置し、半導体素子が実装される回路基板が搭載される回路基板搭載部を備えた、前記基体の上側主面からの高さが前記第１の主面よりも高い第２の主面を有する、前記基体の前記上側主面に設けられて前記第１の主面を有する部分が前記取付け部に取り付けられた台座と、前記回路基板に電気的に接続される配線導体層を備え、前記入出力端子搭載部に搭載されて前記取付け部に取り付けられた入出力端子とを備えており、前記台座は、外表面が外部に露出するように設けられているとともに、前記第１の主面と前記第２の主面との間であって平面視において前記入出力端子の端部と重なる位置に、前記第１の主面から凹んだ凹部を有することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために本発明における半導体装置は、本発明に係る半導体素子収納用パッケージと、前記台座に搭載されて、前記配線導体層に電気的に接続された回路基板と、該回路基板に設けられた半導体素子と、前記枠体の上面に前記枠体の内側を塞ぐように設けられた蓋体とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の半導体素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置は、台座と台座の入出力端子搭載部に搭載された入出力端子との間の熱膨張または熱収縮で生じる応力を
低減することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る半導体素子収納用パッケージの斜視図である。 図１に示す半導体素子収納用パッケージの平面図である。 図１に示す半導体素子収納用パッケージをＸ−Ｘで切断した、回路基板、半導体素子、蓋体を設けた場合の断面図である。 図１に示す本実施形態に係る半導体素子収納用の台座であって、（ａ）は、台座の斜視図、（ｂ）は、台座の側面図、（ｃ）は、入出力端子を設けた場合の台座の平面図である。 本実施形態に係る半導体素子収納用の変形例１の台座であって、（ａ）は、台座の側面図、（ｂ）は、入出力端子を設けた場合の台座の平面図である。 本実施形態に係る半導体素子収納用の変形例２の台座の入出力端子を設けた場合の台座の平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態＞
＜半導体素子収納用パッケージの構成、および半導体装置の構成＞
本実施形態に係る半導体素子収納用パッケージ、ならびに半導体装置は、図１乃至図３に示すような構成である。半導体収納用パッケージは、基体１と、上面視したときに外形が四角形状である、基体１の上側主面に設けられた、側壁の基体側１の一部が切り取られた取付け部２ａを有する枠体２と、入出力端子搭載部３ａ１を備えた第１の主面３ａ、および第１の主面３ａよりも枠体２の内側に位置し、半導体素子８が実装される回路基板７が搭載される回路基板搭載部３ｂ１を備えた、基体１の上側主面からの高さが第１の主面３ａよりも高い第２の主面３ｂを有する、基体１の上側主面に設けられて第１の主面３ａを有する部分が取付け部２ａに取り付けられた台座３と、回路基板７に電気的に接続される配線導体層４ａを備え、入出力端子搭載部３ｂに搭載されて取付け部２ａに取り付けられた入出力端子４とを備えており、台座３は、第１の主面３ａと第２の主面３ｂとの間であって平面視において入出力端子４の端部と重なる位置に、第１の主面３ａから凹んだ凹部３ｃを有している。

また、半導体装置は、本発明に係る半導体素子収納用パッケージと、台座３に搭載されて、配線導体層４ａに電気的に接続された回路基板７と、回路基板７に設けられた半導体素子８と、枠体２の上面に枠体２の内側を塞ぐように設けられた蓋体１１とを備えている。

基体１は、図１乃至図３に示すように、上面視したとき、矩形状に形成された板状の部材であり、回路基板７が搭載される台座３が載置される載置部を上側主面に有している。また、基体１は、枠体２の外側に延出する延出部を設け、延出部に貫通孔から成るネジ取付け部を設けることができる。なお、ネジ取付け部は、半導体素子収納用パッケージと外部基板とをネジ等によってネジ止め固定するためのものである。なお、外部基板は、例えば、ヒートシンク板、プリント回路基板等である。また、ネジ取付け部は、基体１を外部基板に取り付ける機能を有していればよく、ネジ取付け部の貫通孔の形状は、限定されない、例えば、上下を貫通する切欠きであってもよい。

また、基体１は、例えば、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る。基
体１は、回路基板７または半導体素子８から生じる熱をすみやかに放熱する材料が好ましい。

基体１の熱伝導率は、例えば、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）〜５００（Ｗ／ｍ・Ｋ）に設定されている。また、基体１の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）〜２０（ｐｐｍ／℃）に設定されている。基体１は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法を採用することによって、所定の形状となるように製作される。

また、基体１は、外表面に耐蝕性に優れ、接合材との濡れ性が良い金属を被着させておくのがよい。具体的には、ニッケルメッキ層および金メッキ層を基体１の外表面にメッキ形成方法によって順次被着させておくのがよい。なお、ニッケルメッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）〜９（μｍ）である。また、金メッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）〜５（μｍ）である。これらの金属メッキ層は、基体１が酸化腐蝕するのを効果的に抑制することができる。

また、基体１は、寸法として、例えば、一方の辺幅は、２０（ｍｍ）〜１００（ｍｍ）に、他方の辺幅は、１０（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）に、厚みは、０．５（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。

枠体２は、上面視したときに外形が四角形状の枠状の部材である。そして、枠体２は、基体１の上側主面に設けられ、側壁の基体１側の一部が切り取られた取付け部２ａを有している。なお、枠体２の取付け部２ａには、入出力端子４が取り付けられる。

枠体２は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る。

枠体２の熱伝導率は、例えば、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）〜５００（Ｗ／ｍ・Ｋ）に設定されている。また、枠体２の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）〜２０（ｐｐｍ／℃）に設定されている。また、枠体２は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法を採用することによって、所定の形状となるように製作される。

また、枠体２は、外表面に耐蝕性に優れ、接合材との濡れ性が良い金属を被着させておくのがよい。具体的には、枠体２は、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層および金メッキ層を枠体２の外表面にメッキ形成方法によって順次被着させておくのがよい。なお、ニッケルメッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）〜９（μｍ）である。また、金メッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）〜５（μｍ）である。これらの金属メッキ層は、枠体２が酸化腐蝕するのを効果的に抑制することができる。

枠体２は、寸法として、例えば、一方の側壁の幅は、１０（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）に、他方の側壁の幅は、２０（ｍｍ）〜１００（ｍｍ）に、高さは、３（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）に、側壁の厚みは、０．５（ｍｍ）〜２０（ｍｍ）に設定されている。なお、枠体２は、接合材を介して基体１の上側主面に設けられる。接合材は、例えば、銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等である。

また、枠体２は、図１および図２に示すように、取付け部２ａが設けられている側壁に垂直な方向の対向する一対の側壁に第１の入出力端子５および第２の入出力端子６を設け
るために、側壁の一部が切り取られた取付け部がそれぞれ設けられている。また、取付け部２ａが設けられている側壁に対向する側壁に、側壁を貫通する貫通孔が設けられている。なお、貫通孔には、半導体素子８と光学的に結合する光ファイバを設けるための光入出力部９が設けられる。

台座３は、図４に示すように、入出力端子搭載部３ａ１を備えた第１の主面および半導体素子８が実装される回路基板７が搭載される回路基板搭載部３ｂ１を備えた第２の主面３ｂを有し、第２の主面３ｂは、第１の主面３ａよりも枠体２の内側に位置している。また、第２の主面３ｂは、基体１の上側主面からの高さが第１の主面３ａよりも高い。そして、台座３は、基体１の上側主面に設けられて第１の主面３ａを有する部分が取付け部２ａに取り付けられている。

また、台座３は、入出力端子４とともに枠体２の取付け部２ａに取り付けられることによって、枠体２の一部になって枠体２の内外を気密に仕切ることができる。そして、台座３は、図４（ａ）に示すように、第２の主面３ｂの基体１の上側主面からの高さが第１の主面３ａの基体１の上側主面からの高さよりも高く、第１の主面３ａと第２の主面３ｂとの高さの差は、例えば、０．６（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。

また、台座３は、図３および図４に示すように、第１の主面３ａと第２の主面３ｂとの間であって、平面視において入出力端子４の端部と重なる位置に、第１の主面３ａから凹んだ凹部３ｃを有している。台座３の凹部３ｃの深さＡは、図４（ｂ）に示すように、例えば、０．３（ｍｍ）〜３（ｍｍ）に設定されている。０．３（ｍｍ）〜３（ｍｍ）に設定されることにより、入出力端子４が、台座３と入出力端子４との熱膨張係数差によって発生する応力や半導体素子８からの熱によって発生する応力で変形したとしても、入出力端子４の端部が台座３に接合されておらず、凹部３ｃによって自由端となっているため、クラックや割れ等の発生の起点となりやすい入出力端子４の端部には応力が集中しにくく。したがって、入出力端子４に発生するクラックや割れ等を有効に抑制することができる。

台座３は、寸法として、上面視において、例えば、一方の辺幅は、６（ｍｍ）〜４６（ｍｍ）に、他方の辺幅は、１５（ｍｍ）〜９５（ｍｍ）に設定されている。また、台座３の形状は、上面視して、四角形状に設けられているが、入出力端子４および回路基板７を搭載可能な形状であればよい。

また、台座３は、第１の主面３ａに凹部３ｃを有しているため、台座３と入出力端子４とを接合する接合材を凹部３ｃに溜めることができる。これによって、ボンディングワイヤを介して、入出力端子４と回路基板７との間で高周波信号を入出力する際に、ボンディングワイヤにおける特性インピーダンスの変動を抑制することができる。

すなわち、入出力端子４および回路基板７との間で高周波信号を入出力する場合には、入出力端子４および回路基板７は、高周波信号を良好に伝送させるために特性インピーダンスが同程度に調整される。ボンディングワイヤは、その周囲が空間であるとともにその直下の凹部３ｃとの距離が大きいため、ボンディングワイヤと接地導体となる台座３との静電容量が小さくなり、入出力端子４および回路基板７は特性インピーダンスを調整しにくくなる。

しかしながら、台座３が第１の主面３ａに凹部３ｃを有しているため、台座３と入出力端子４とを接合する接合材を凹部３ｃに溜めることによって、凹部３ｃに溜められた接合材によりボンディングワイヤと接地導体となる接合材との距離を短くすることができる。これによって、ボンディングワイヤと周辺の接地導体との静電容量が大きくなり、入出力
端子４および回路基板７は特性インピーダンスを調整しやすくなり、入出力端子４と回路基板７との間でボンディングワイヤを介して高周波信号を良好に伝送させることができる。

台座３は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る。

台座３の熱伝導率は、例えば、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）〜５００（Ｗ／ｍ・Ｋ）に設定されている。また、台座３の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）〜２０（ｐｐｍ／℃）に設定されている。また、台座３は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法を採用することによって、所定の形状となるように製作される。

また、台座３は、外表面に耐蝕性に優れ、接合材との濡れ性が良い金属を被着させておくのがよい。具体的には、台座３は、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層および金メッキ層を順次被着させておくのがよい。なお、ニッケルメッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）〜９（μｍ）である。また、金メッキ層のメッキ厚みは、０．５（μｍ）〜５（μｍ）である。これらの金属メッキ層は、台座３が酸化腐蝕するのを効果的に抑制することができる。

入出力端子４は、図３に示すように、回路基板７に電気的に接続される配線導体層４ａを有しており、入出力端子搭載部３ａ１に搭載されて、取付け部２ａに取り付けられている。また、入出力端子４は、台座３とともに枠体２の取付け部２ａに取り付けられることによって、枠体２の一部になって枠体２の内外を気密に仕切るとともに、枠体２の内外を導通させる導電層として機能する。すなわち、入出力端子４は、回路基板７に設けられた半導体素子８と外部基板とを電気的に接続する。入出力端子４は、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体層４ａを有する平坦部、および平坦部の上面に配線導体層４ａを挟んで接合されている立壁部から構成されている。平坦部は、枠体２の内外に突出して設けられている。

入出力端子４は、図４（ｃ）に示すように、台座３の第１の主面３ａの入出力端子搭載部３ａ１に、入出力端子４の枠体２側に突出している平坦部の端部が、台座３の凹部３ｃに重なるように設けられている。

また、入出力端子４は、枠体２の第１の取付け部２ａおよび入出力端子搭載部３ａ１に、銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して取り付けられている。

また、配線導体層４ａは、入出力端子４の平坦部の上面に枠体２の内外を導出するように形成されている。入出力端子４は、図３に示すように、枠体２の内側に位置している配線導体層４ａがボンディングワイヤ等を介して回路基板７に電気的に接続される。枠体２の外側に位置している配線導体層４ａは、リード端子に電気的に接続される。

入出力端子４は、例えば、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックス等のセラミック材料から成る。入出力端子４の熱伝導率は、例えば、１８（Ｗ／ｍ・Ｋ）〜２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）に設定されている。また、入出力端子４の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）〜２０（ｐｐｍ／℃）に設定されている。

また、配線導体層４ａは、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストから成る。そして、入出力端子４は、セラミックグリーンシートに予め周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布することによって、平坦部の上面に配線導体層４ａが形成される。また、入出力端子４は、基体１および枠体２との接合部に対応する部分にメタライズ層が形成されている。なお、配線導体層４ａは、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層、金メッキ層を形成することができる。

また、リード端子は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。また、リード端子は、これらの金属のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法で所定の形状に製作されている。なお、リード端子は、例えば、幅は、０．２（ｍｍ）〜２（ｍｍ）に、長さは、２（ｍｍ）〜２０（ｍｍ）に、厚みは、０．１（ｍｍ）〜２（ｍｍ）に設定されている。

回路基板７は、台座３の第２の主面３ｂの回路基板搭載部３ｂ１に搭載される。そして、回路基板７は、入出力端子４の配線導体層４ａに電気的に接続される導体層を上面に有している。また、第１の入出力端子５および第２の入出力端子６に電気的に接続される導体層を上面に有している。また、回路基板７の形状は、上面視して四角形状に設けられているが、半導体素子８が搭載可能な形状であればよい。

また、回路基板７は、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックス等のセラミック材料から成る。また、回路基板７は、矩形状の場合、正方形や長方形の略四角形であり、一辺の長さは、例えば、６（ｍｍ）〜８０（ｍｍ）に、また、厚みは、例えば、０．３（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。

また、回路基板７の導体層は、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストをセラミックグリーンシートに予め周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布することによって回路基板７の上面に形成される。回路基板７は、銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材からなる接合材を介して基体１の上側主面の載置部に接合される。また、回路基板７は、例えば、樹脂から成るプリント回路基板等であってもよい。

半導体素子８は、回路基板７に搭載され、回路基板７の導体層と電気的に接続される。そして、回路基板７は、ボンディングワイヤ等を介して入出力端子４の配線導体層４ａに電気的に接続される。また、回路基板７は、ボンディングワイヤ等を介して第１の入出力端子５の配線導体層５ａ、第２の入出力端子６の配線導体層６ａに電気的に接続される。

光入出力部９は、光ファイバを枠体２に固定するための筒状の部材である。光入出力部９は、図３に示すように、枠体２に設けられている貫通孔の外側開口の周囲または貫通孔の内面に銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材を介して接合されている。光ファイバは、光入出力部９を介して取着される。また、光入出力部９は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属から成り、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金のインゴットを周知のプレス加工等で所定の筒状に製作されている。

また、光入出力部９は、光ファイバが挿通可能な貫通孔を有しており、光ファイバが、光入出力部９の貫通孔に一端が挿通され、半田等の接着剤やレーザ溶接により固定される。これによって、光ファイバは、半導体素子８と光軸を合わせるように固定され、そして
、半導体素子８に光学的に結合され、内部に収容される半導体素子８と外部との光信号の授受が可能となる。

シールリング１０は、上面視したときに矩形状であり、シールリング１０の上面に蓋体１１をシーム溶接等により接合するための接合媒体として設けられる。また、シールリング１０は、その少なくとも一部を枠体２の上面に当接させて設けられている。すなわち、シールリング１０は、枠体２の上面、第１の入出力端子５および第２の入出力端子６の上面に設けられている。

また、シールリング１０は、枠体２の上面および第１の入出力端子５および第２の入出力端子６の上面に銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材で接合される。シールリング１０は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。

蓋体１１は、図３に示すように、半導体素子８を気密に封止するために、シールリング１０を介して枠体２の上面に設けられる。また、蓋体１１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。また、蓋体１１の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）〜１５（ｐｐｍ／℃）に設定されている。また、蓋体１１は、寸法として、例えば、一方の辺幅が、２０（ｍｍ）〜１００（ｍｍ）に、他方の辺幅が、１０（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）に、厚みが、０．２（ｍｍ）〜２（ｍｍ）に設定されている。

半導体素子８は、図３に示すように、台座３に搭載された回路基板７上に設けられる。そして、回路基板７に設けられている導体層がボンディングワイヤ等を介して入出力端子４の配線導体層４ａに電気的に接続される。また第１の入出力端子５の配線導体層５ａおよび第２の入出力端子６の配線導体層６ａに電気的に接続される。次に、蓋体１１が、枠体２の上面にシールリング１０を介して枠体２の内側を塞ぐように設けられる。そして、半導体素子８が、基体１、枠体２および蓋体１１の内部に気密に収納されて半導体装置となる。すなわち、少なくとも半導体素子８を搭載した後、蓋体１１で密封することにより半導体装置となる。

本実施形態の半導体素子収納用パッケージは、台座３が、第１の主面３ａに第１の主面３ａから凹んだ凹部３ｃを有しており、入出力端子４の端部と凹部３ｃとが重なるように設けられているため、入出力端子４の端部は、台座３に接合されておらずに自由端となり、クラックや割れ等が発生する起点となりやすい入出力端子４の端部に応力が集中しにくくなる。したがって、台座３と入出力端子４との熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮で生じる応力が入出力端子４の端部に集中するのを低減することができる。これによって、入出力端子４は、クラックや割れ等の発生が抑制される。

入出力端子４の端部と凹部３ｃとの重なりＢは、図４（ｃ）に示すように、例えば、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）に設定されている。このように設定することによって、台座３と入出力端子４との接合部において、台座３と入出力端子４との熱膨張係数差に起因して発生する応力が入出力端子４の端部まで伝達されにくく、入出力端子４は、端部を起点とするクラックや割れ等の発生が抑制される。

また、入出力端子４と回路基板７とがボンディングワイヤで接続される際に、台座３に接合されていない入出力端子４の端部の部分の曲げモーメントによって、入出力端子４は、入出力端子４の端部の上面にワイヤボンディングする際の荷重によって発生するクラックや割れ等が抑制される。

また、入出力端子４の端部と凹部３ｃとが重なる部分が長いと、台座３に接合されていない入出力端子４の端部の部分に対する曲げモーメントが大きくなり、入出力端子４に発生するクラックや割れが発生しやすくなる。したがって、入出力端子４の端部と凹部凸３ｃとの重なりＢを１０（ｍｍ）以下にすることにより、入出力端子４は、端部上面にワイヤボンディングする際の荷重によって発生するクラックや割れ等の発生を抑制することができる。

また、台座３は、図４（ｂ）に示すように、第１の主面３ａに凹部３ｃを有しているため、側面視して第１の主面３ａを有する部分と第２の主面を有する部分との境界部において、台座３の基体１の上側主面からの高さが、第１の主面３ａの基体１の上側主面からの高さよりも低くなり、第２の主面３ｂを有する部分から第１の主面３ａを有する部分への熱抵抗が大きくなる。これによって、第２の主面３ｂ上の回路基板７に設けられる半導体素子８から生じる熱が、凹部３ｃの部分で、第２の主面３ｂ側から凹部３ｃの下部を経由して第１の主面３ａ側に伝導するのを抑制することができる。したがって、台座３と入出力端子４との熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮で生じる応力が低減され、入出力端子４は、クラックや割れ等の発生が抑制される。

＜半導体素子収納用パッケージ、および半導体装置の製造方法＞
ここで、半導体素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置の製造方法を説明する。

基体１は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状に製作される。

また、枠体２は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状に製作される。

また、台座３は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状に製作される。

入出力端子４は、平坦部と平坦部の上面に接合される立壁部から構成される。入出力端子４は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、平坦部および立壁部のグリーンシートは、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤、溶剤、分散剤等を混合添加してペースト状とし、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によって形成される。

そして、入出力端子４は、金型を用いて平板形状のグリーンシートに打ち抜きを施すことによってそれぞれの形状に合わせて製作される。

配線導体層４ａは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の高融点金属粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加してなる導電ペーストを、平坦部の上面の所定位置にスクリーン印刷法等によって印刷塗布して形成される。また、平坦部および立壁部は、枠体２および台座３との接合部に該当する位置に導電ペーストを印刷塗布してメタライズ層が形成される。

さらに、入出力端子４は、グリーンシート状態の平坦部上に、グリーンシート状態の立壁部を積層して、約１６００℃の温度で同時に焼成することにより、焼成後に、平坦部と
立壁部が一体化される。

また、入出力端子４は、電解メッキ又は無電解メッキ等のメッキ形成方法によって、露出している配線導体層４ａおよびメタライズ層上にメッキ層の厚みが、１（μｍ）〜３（μｍ）のニッケルメッキ層、０．５（μｍ）〜５（μｍ）の金メッキ層が形成される。

また、第１の入出力端子５および第２の入出力端子６は、平坦部と平坦部の上面に接合される立壁部から構成される。また、第１の入出力端子５および第２の入出力端子６は、入出力端子４と同様にして製作される。

枠体２は、接合材を介して基体１上側主面に接合される。

台座３は、第１の主面３ａを有する部分が取付け部２ａに接合材を介して取り付けられ、基体１の上側主面に接合材を介して接合される。そして、入出力端子４が、台座３の第１の主面３ａの入出力端子搭載部３ａ１に搭載されて、枠体２の取付け部２ａに接合材を介して取り付けられる。また、第１の入出力端子５および第２の入出力端子６が枠体２に接合材を介してそれぞれ取り付けられる。

リード端子は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工、打ち抜き加工、プレス加工等の金属加工法を用いて所定の形状に製作される。リード端子は、枠体２の外側に位置している入出力端子４の配線導体層４ａ、第１の入出力端子５の配線導体層５ａ、第２の入出力端子６の配線導体層６ａにそれぞれ銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して接合される。

ここで、半導体装置の製造方法について説明する。

半導体装置は、半導体素子収納用パッケージに、回路基板７、半導体素子８および蓋体１１を備えている。蓋体１１は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定の形状に製作される。回路基板７が、台座３に搭載され、回路基板７上に半導体素子８が搭載される。そして、回路基板７は、入出力端子４の配線導体層４ａにボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。また、回路基板７は、第１の入出力端子５の配線導体層５ａおよび第２の入出力端子６の配線導体層６ａにボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。次に、蓋体１１は、シールリング１０を介して枠体２の上面に枠体２の内側を塞ぐように設けられる。すなわち、半導体装置は、半導体素子８が蓋体１１によって気密に封止されている。

本発明は上述の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において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る半導体素子収納用パッケージのうち、本実施形態に係る半導体素子収納用パッケージと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
本実施形態に係る変形例の半導体素子収納用パッケージは、図５に示すように、台座３は、凹部３ｃと第２の主面３ｂとの間に段差部を有している。すなわち、凹部３ｃが第２の主面３ｂを有する部分の側面から間をおいた位置に設けられている。このような構成にすることによって、入出力端子４と台座３とを接合する接合材が、凹部３ｃの内側面から第２の主面３ｂに向かって這い上がり、第２の主面３ｂに搭載される回路基板７に濡れ拡
がることを抑制することができる。すなわち、接合材が、凹部３ｃの内側面を這い上がったとしても、凹部３ｃと第２の主面３ｂとの間に段差部を有しているため、接合材が段差部の部分で溜められ、凹部３ｃの内側面から第２の主面３ｂに向かって這い上がりにくくなり、第２の主面３ｂに搭載される回路基板７に濡れ拡がることが抑制される。したがって、回路基板７の電気的な不具合の発生を防止することができる。

＜変形例２＞
本実施形態に係る変形例の半導体素子収納用パッケージは、図６に示すように、凹部３ｃは、平面視して入出力端子４の端部に沿った方向において、両端部が第１の主面３ａの両側の辺よりも内側に位置するように設けられている。このような構成にすることによって、台座３の剛性が向上して、台座３の熱膨張または熱収縮によって発生する変形や撓みが低減され、入出力端子４は、入出力端子４の端部を起点するクラックや割れ等が抑制される。すなわち、凹部３ｃは、平面視にして入出力端子４の端部に沿った方向において、両端部が第１の主面３ａの両側の辺よりも内側に位置するように設けられていることにより、台座３は鉛直方向の剛性を向上させることができる。

これによって、入出力端子４の端部が第２の主面３ｂを有する部分の側面に接近して設けられたとしても、台座３は、半導体素子８から発生する熱によって変形、歪みまたは撓み等が抑制される。したがって、入出力端子４の端部と第２の主面３ｂを有する部分の側面とが接触することによって発生する応力によるクラックや割れ等が抑制される。

また、台座３と入出力端子４と接合材を介して接合する際、これらの部材を接合する接合材が接合箇所からはみ出したとしても、凹部３ｃにこれらの接合材を溜めることができるので、予想外の位置、例えば、台座３の側面付近に接合材が流れることを抑制することができる。これによって、例えば、台座３の側面付近の部分と第１の入出力端子５または第２の入出力端子６との電気的な短絡の発生を抑制することができる。

１ 基体
２ 枠体
２ａ 取付け部
３ 台座
３ａ 第１の主面
３ａ１ 入出力端子搭載部
３ｂ 第２の主面
３ｂ２ 回路基板搭載部
４ 入出力端子
４ａ 配線導体層
５ 第１の入出力端子
５ａ 配線導体層
６ 第２の入出力端子
６ａ 配線導体層
７ 回路基板
８ 半導体素子
９ 光入出力部
１０ シールリング
１１ 蓋体

Claims (4)

1. 板状の基体と、
   上面視したときに外形が四角形状である、前記基体の上側主面に設けられた、側壁の前記基体側の一部が切り取られた取付け部を有する枠体と、
   入出力端子搭載部を備えた第１の主面、および該第１の主面よりも前記枠体の内側に位置し、半導体素子が実装される回路基板が搭載される回路基板搭載部を備えた、前記基体の上側主面からの高さが前記第１の主面よりも高い第２の主面を有する、前記基体の前記上側主面に設けられて前記第１の主面を有する部分が前記取付け部に取り付けられた台座と、
   前記回路基板に電気的に接続される配線導体層を備え、前記入出力端子搭載部に搭載されて前記取付け部に取り付けられた入出力端子とを備えており、
   前記台座は、外表面が外部に露出するように設けられているとともに、前記第１の主面と前記第２の主面との間であって平面視において前記入出力端子の端部と重なる位置に、前記第１の主面から凹んだ凹部を有することを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
2. 請求項１に記載の半導体素子収納用パッケージであって、
   前記台座は、前記凹部と前記第２の主面との間に段差部を有していることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体素子収納用パッケージであって、
   前記凹部は、平面視して前記入出力端子の端部に沿った方向において、両端部が前記第１の主面の両側の辺よりも内側に位置していることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体素子収納用パッケージと、
   前記台座に搭載されて、前記配線導体層に電気的に接続された回路基板と、
   該回路基板に設けられた半導体素子と、
   前記枠体の上面に前記枠体の内側を塞ぐように設けられた蓋体と
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
   

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