JP5730038B2 - Semiconductor element storage package and semiconductor device including the same - Google Patents
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本発明は、枠体を構成している側壁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。 The present invention relates to a package for housing a semiconductor element that can reduce stress generated by thermal expansion or contraction of a side wall constituting a frame, and a semiconductor device including the same.
半導体素子収納用パッケージにおいて、四面の側壁で構成された長方形をなす枠体を長尺側壁の厚さが短尺側壁の厚さよりも厚くしたものがある。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。
In a package for housing a semiconductor element, a rectangular frame composed of four side walls has a longer side wall thicker than a shorter side wall. Such a semiconductor storage package is disclosed in
しかしながら、枠体を構成している側壁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。 However, there has been a problem that stress generated by thermal expansion or contraction is likely to occur on the side wall constituting the frame.
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、枠体を構成している側壁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を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a package for housing a semiconductor element that can reduce stress caused by thermal expansion or contraction of a side wall constituting the frame, and A semiconductor device having the above is provided.
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、半導体素子が搭載される回路基板が載置される載置部を上側主面に有する基体と、上面視したときに外形が四角形状であり、互いに対向する位置に配置された第1の側壁および第3の側壁ならびに第2の側壁および第4の側壁を有し、前記載置部を取り囲むように前記基体の前記上側主面に設けられた、前記第1の側壁に前記半導体素子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を有し、前記第2の側壁に前記基体側の一部が切り取られた第1の取付け部を有し、前記第4の側壁に前記基体側の一部が切り取られた第2の取付け部を有し、前記第3の側壁に前記基体側の一部が切り取られた第3の取付け部を有する枠体と、前記回路基板に電気的に接続される第1の配線導体層を有する、前記第1の取付け部に取り付けられた第1の入出力端子と、前記回路基板に電気的に接続される第2の配線導体層を有する、前記第2の取付け部に取り付けられた第2の入出力端子と、前記回路基板に電気的に接続される第3の配線導体層を有する、前記第3の取付け部に取り付けられた第3の入出力端子とを備えており、前記第2の側壁および前記第4の側壁は、それぞれ厚みが薄い部分と厚みが厚い部分とを有していて、前記厚みが薄い部分に前記第1の取付け部および前記第2の取付け部を有しており、前記第1の側壁は、前記第2の側壁および前記第4の側壁の前記厚みが厚い部分に挟まれており、前記第3の側壁は、前記第2の側壁および前記第4の側壁の前記厚みが薄い部分よりも厚みが薄いことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a package for semiconductor storage according to the present invention has a rectangular outer shape when viewed from above, a base body having a mounting portion on the upper main surface on which a circuit board on which a semiconductor element is mounted is mounted. A first side wall and a third side wall, and a second side wall and a fourth side wall disposed at positions facing each other, and the upper main surface of the base body so as to surround the mounting portion. An optical input / output unit for providing an optical fiber optically coupled to the semiconductor element on the first side wall, and a part on the base side is cut off on the second side wall; A first mounting portion, a second mounting portion cut out on the fourth side wall on the base side, and a base side cut off on the third side wall. A frame having three attachment portions and electrically connected to the circuit board. The first input / output terminal attached to the first attachment portion and the second wiring conductor layer electrically connected to the circuit board. And a third input / output terminal attached to the third attachment portion, the second input / output terminal attached to the attachment portion, and a third wiring conductor layer electrically connected to the circuit board. Each of the second side wall and the fourth side wall has a thin portion and a thick portion, and the first attachment portion and the thin portion are attached to the thin portion. A second attachment portion, wherein the first side wall is sandwiched between the thick portions of the second side wall and the fourth side wall, and the third side wall is 2 side wall and the fourth side wall are thinner than the thinner part. The one in which the features.
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、前記基体に載置された回路基板と、該回路基板に搭載された半導体素子と、前記枠体の上面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。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element storage package according to the present invention, a circuit board placed on the base, a semiconductor element mounted on the circuit board, And a lid provided on the upper surface of the frame.
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、枠体を構成している側壁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。
The package for housing a semiconductor element and the semiconductor device including the same according to the present invention have an effect that stress generated by thermal expansion or thermal contraction of the side wall constituting the frame can be reduced.
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。 Hereinafter, a semiconductor element storage package and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<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、半導体素子8が搭載される回路基板7が載置される載置部1aを上側主面に有する基体1と、上面視したときに外形が四角形状であり、互いに対向する位置に配置された第1の側壁2aおよび第3の側壁2cならびに第2の側壁2bおよび第4の側壁2dを有し、載置部1aを取り囲むように基体1の上側主面に設けられた、第1の側壁2aに半導体素子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2eを有し、第2の側壁2bに基体1側の一部が切り取られた第1の取付け部2fを有し、第4の側壁2dに基体1側の一部が切り取られた第2の取付け部2gを有し、第3の側壁2cに基体1側の一部が切り取られた第3の取付け部2hを有する枠体2と、回路基板7に電気的に接続される第1の配線導体層3aを有する、第1の取付け部2fに取り付けられた第1の入出力端子3と、回路基板7に電気的に接続される第2の配線導体層4aを有する、第2の取付け部2gに取り付けられた第2の入出力端子4と、回路基板7に電気的に接続される第3の配線導体層5aを有する、第3の取付け部2hに取り付けられた第3の入出力端子5とを備えており、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dは、それぞれ厚みが薄い部分2b1、2d1と厚みが厚い部分2b2、2d2とを有していて、厚みが薄い部分2b1、2d1に第1の取付け部2fおよび第2の取付け部2gを有しており、第3の側壁2cは、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dの厚みが薄い部分2b1、2d1よりも厚みが薄く設けられている。
<Embodiment>
<Configuration of Semiconductor Element Storage Package and Configuration of Semiconductor Device>
The package for housing a semiconductor element and the semiconductor device according to this embodiment are configured as shown in FIGS. The package for semiconductor storage has a
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、基体1に載置された回路基板7と、回路基板7に搭載された半導体素子8と、枠体2の上面に設けられた蓋体9とを備えている。
Further, the semiconductor device is provided on the upper surface of the
基体1は、図1および図3に示すように、平面視したとき、矩形状に形成された板状の部材であり、半導体素子8が搭載される回路基板7が載置される載置部1aを上側主面に有している。また、図2(b)に示すように、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1cを設けることができる。なお、ネジ取付け部1c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1c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1c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。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
また、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。
The
また、基体1の熱伝導率は、例えば、10(W/m・K)以上500(W/m・K)以下に設定されている。また、基体1の熱膨張係数は、例えば、5(ppm/℃)以上20(ppm/℃)以下に設定されている。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。
The thermal conductivity of the
また、基体1は、外表面に耐蝕性に優れ、かつ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、基体1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)以上9(μm)以下である。また、金メッキ層のメッキ厚みは、0.5(μm)以上5(μm)以下である。これらの金属メッキ層は、基体1が酸化腐蝕するのを有効に抑制することができる。
In addition, the
また、基体1は、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、0.5(mm)〜5(mm)に設定されている。
The
枠体2は、上面視したときに外形が四角形状であり、互いに対向する位置に配置された第1の側壁2aおよび第3の側壁2c、ならびに第2の側壁2bおよび第4の側壁2dを有している。そして、枠体2は、基体1の載置部1aを取り囲むように基体1の上側主面に設けられている。第1の側壁2a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2eを有している。第2の側壁2bは、基体1側の一部が切り取られた第1の取付け部2fを、第4の側壁2dは、基体1側の一部が切り取られた第2の取付け部2gを有している。また、第3の側壁2cは、基体1側の一部が切り取られた第3の取付け部2hを有している。
The
枠体2は、枠体2を構成している側壁の厚みが異なって設けられている。すなわち、第2の側壁2bは、図3に示すように、厚みが薄い部分2b1および厚みが厚い2b2を有している。また、第4の側壁2dは、図3に示すように、厚みが薄い部分2d1と厚みが厚い部分2d2を有している。そして、第2の側壁2bは、厚みが薄い部分2b1に第1の取付け部2fを、第4の側壁2dは、厚みが薄い2d1に第2の取付け部2gを有している。
The
また、第3の側壁は、第2の側壁2bの厚みが薄い部分2b1および第4の側壁2dの厚みが薄い部分2d1よりも厚みが薄くなっている。枠体2のそれぞれの側壁の厚みは、
図3に示すように、第2の側壁2bの厚みが厚い部分2b2の厚みA1は、3(mm)〜4(mm)に、第4の側壁2dの厚みが厚い部分2d2の厚みA2は、3(mm)〜4(mm)に、第2の側壁2bの厚みが薄い部分2b1の厚みB1は、1.5(mm)〜3(mm)に、第4の側壁2dの厚みが薄い部分2d1の厚みB2は、1.5(mm)〜3(mm)に設定されている。また、第3の側壁の厚みCは、0.5(mm)〜2(mm)に設定されている。
The third sidewall is thinner than the portion 2b1 where the
As shown in FIG. 3, the thickness A1 of the thick part 2b2 of the
また、第2の側壁2bの厚みが薄い部分2b1と第4の側壁2dの厚みが薄い部分2d1の厚みは、同じ厚みであっても異なっていてもよい。また、第2の側壁2bの厚みが厚い部分2b2と第4の側壁2dの厚みが厚い部分2d2の厚みは、同じ厚みであっても異なっていてもよい。
The thickness of the portion 2b1 where the thickness of the
また、第1の側壁2aの厚みDは、第2の側壁2bの厚みが厚い部分2b2および第4の側壁2dの厚みが厚い部分2d2の厚みと同じ、または、それよりも厚く設けることが好ましい。このように、第1の側壁2aの厚みDを厚くすることによって、枠体2の剛性を向上させることができる。第1の側壁2a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2eを有しているため、剛性が向上することにより、光入出力部2e部の変形が抑制される。その結果、半導体装置は、光結合効率の変動を抑制することができる。
The thickness D of the
また、第1の側壁2aの厚みDは、図3に示すように、第2の側壁2bの厚みが厚い部分2b2および第4の側壁2dの厚みが厚い部分2d2の厚みよりも厚くなるように、3(mm)〜7(mm)に設定されている。このような厚みにすることにより、第1の側壁2aの剛性が高くなり、第1の側壁2aに設けられている光入出力部の変形等が抑制され、半導体素子8の光軸と光ファイバとの相対的な位置ずれを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the thickness D of the
光入出力部2eは、枠体2の第1の側壁2aに設けられ、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2eは、図4に示すように、枠体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2eを介して取着される。また、光入出力部2e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。
The light input /
また、光入出力部2e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2e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。
The optical input /
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。また、枠体2の熱伝導率は、例えば、10(W/m・K)以上500(W/m・K)以下に設定されている。また、枠体2の熱膨張係数は、例えば、5(ppm/℃)以上20(ppm/℃)以下に設定されている。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。
The
また、枠体2は、外表面に耐蝕性に優れ、かつ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)以上9(μm)以下である。また、金メッキ層のメッキ厚みは、0.5(μm)以上5(μm)以下である。これらの金属メッキ層は、枠体2が酸化腐蝕するのを有効に抑制することができる。
In addition, the
また、枠体2は、例えば、第1の側壁2aおよび第3の側壁2cの幅が、10(mm)〜50(mm)に、第2の側壁および第4の側壁の幅が、20(mm)〜100(mm)に、高さが、3(mm)〜10(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ている。接合材は、例えば、銀(Ag)−銅(Cu)、銀(Ag)等である。
The
第1の入出力端子3は、図1乃至図5に示すように、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された第1の配線導体層3aを有する平坦部、および平坦部の上面に第1の配線導体層3aを挟んで接合されている立壁部から構成されている。また、第2の入出力端子4は、図1乃至図5に示すように、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された第2の配線導体層4aを有する平坦部、および平坦部の上面に第2の配線導体層4aを挟んで接合されている立壁部から構成されている。それぞれの平坦部は、枠体2の内外に突出して設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the first input /
また、第1の配線導体層3aは、第1の入出力端子3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。第2の配線導体層4aは、第2の入出力端子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。なお、第1の入出力端子3および第2の入出力端子4は、基体1および枠体2との接合部に対応する部位にメタライズ層が形成されている。なお、図5は、基体1、枠体2、第1の入出力端子3、第2の入出力端子4および第3の入出力端子5を分解した分解斜視図を示している。
Further, the first
また、第1の入出力端子3は、図3に示すように、枠体2の内側に位置している第1の配線導体層3a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。また、第2の入出力端子4は、図3に示すように、枠体2の内側に位置している第2の配線導体層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第1の配線導体層3aおよび第2の配線導体層4aは、リード端子6に電気的に接続される。また、第1の入出力端子3は枠体2の第1の取付け部2fに、第2の入出力端子4は枠体2の第2の取付け部2gに、銀(Ag)ロウまたは銀(Ag)−銅(Cu)ロウ等のロウ材を介して取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 3, the first input /
第1の入出力端子3および第2の入出力端子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。また、第1の配線導体層3aおよび第2の配線導体層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、第1の入出力端子3および第2の入出力端子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、平坦部の上面に第1の配線導体層3a、第2の配線導体層4aが形成される。なお、第1の配線導体層3aおよび第1の配線導体層4aは、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層、金メッキ層が形成されている。
The first input /
第3の入出力端子5は、図1乃至図5に示すように、上面に第3の配線導体層5aが設けられている平坦部、および平坦部の上面の第3の配線導体層5aを挟んで接合されている立壁部から構成されている。第3の配線導体層5aは、第3の入出力端子5の内部に設
けられている内部導体層を介して、第3の入出力端子5の下面に設けられている配線パターンに接続されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the third input /
また、第3の入出力端子5は、図3に示すように、枠体2の内側に位置している第3の配線導体層5a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。また、第3の入出力端子5は、図4に示すように、第3の入出力端子5の下面に設けられている配線パターンがリード端子6に電気的に接続される。第3の入出力端子5は、枠体2の第3の取付け部2hに、銀(Ag)ロウまたは銀(Ag)−銅(Cu)ロウ等のロウ材を介して取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 3, the third input /
第3の入出力端子5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、第3の配線導体層5a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、第3の入出力端子5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、平坦部の上面に第3の配線導体層5aが形成される。また、第3の入出力端子5の下面に設けられている配線パターンおよび第3の入出力端子5の内部に設けられている内部導体層も同様にして形成される。なお、第3の配線導体層5aおよび配線パターンは、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層、金メッキ層が形成されている。
The third input /
リード端子6は、外部電気回路と第1の入出力端子3、第2の入出力端子4および第3の入出力端子5との高周波信号等の入出力を行なうものである。リード端子6は、外部電気回路基板に接続されている。そして、半導体素子8は、図3に示すように、第1の配線導体層3aおよびリード端子6、第2の配線導体層4aおよびリード端子6、第3の配線導体層5aおよびリード端子6を介してそれぞれ外部電気回路基板に電気的に接続される。リード端子6は、それぞれ枠体2の外側に位置している第1の配線導体層3aに、第2の配線導体層4aに、第3の配線導体層5a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。
The
また、リード端子6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6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6は、例えば、幅が、0.2(mm)〜2(mm)に、長さが、2(mm)〜20(mm)に、厚みが、0.1(mm)〜2(mm)に設定されている。
The
回路基板7は、基体1の上側主面の載置部1aに載置される。そして、回路基板7は、半導体素子8に電気的に接続される導体層を上面に備えている。また、第1の入出力端子3、第2の入出力端子4および第3の入出力端子5に電気的に接続される導体層を上面に備えている。また、回路基板7の形状は、平面視して略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。
The
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、5(mm)以上80(mm)以下、また、厚みは、例えば、0.3(mm)以上5(mm)以下に設定されている。
The
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の載置部1aに接合される。
In addition, the conductive layer of the
また、回路基板7は、例えば、ペルチェ素子等の電子冷却素子上に設けることもできる。そして、回路基板7が設けられた電子冷却素子を基体1の載置部1aに載置することもできる。
The
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第1の入出力端子3、第2の入出力端子4および第3の入出力端子5に電気的に接続される。
The
蓋体9は、図4に示すように、半導体素子8を気密に封止するために、枠体2の上面に設けられる。また、蓋体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)合金等の金属材料から成る。また、蓋体9の熱膨張係数は、例えば、5(ppm/℃)以上15(ppm/℃)以下に設定されている。また、蓋体9は、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。
As shown in FIG. 4, the
半導体素子8は、図3に示すように、基体1の載置部1aに載置された回路基板7上に搭載される。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第1の入出力端子3、第2の入出力端子4および第3の入出力端子5に電気的に接続される。次に、枠体2の上面に蓋体9を接合し、半導体素子8が基体1、枠体2および蓋体9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9で密封することにより半導体装置となる。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態の半導体素子収納用パッケージは、第2の側壁2bは、厚みが薄い部分2b1と厚みが厚い部分2b2とを有し、第4の側壁2dは、厚みが薄い部分2d1と厚みが厚い部分2d2とを有しており、第3の側壁2cは、第2の側壁2bの厚みが薄い部分2b1および第4の側壁2dの厚みが薄い部分2d1よりも厚みが薄く設けられている。
In the semiconductor element storage package of the present embodiment, the
枠体2の第2の側壁2bおよび第4の側壁2dが、幅方向にわたって側壁の厚みが同じであれば、第1の入出力端子3および第2の入出力端子4が取り付けられていない部分の剛性は、第1の入出力端子3および第2の入出力端子4が取り付けられている部分の剛性に比較して小さくなる。これによって、例えば、基体1に設けられたネジ取付け部を介して半導体素子収納用パッケージを外部基板にネジ止め固定する際に、半導体素子収納用パッケージの製造時に生じた基体1の反りが、ネジ止め固定によって矯正されることによって、第2の側壁2bの厚みが厚い部分2b2、第4の側壁2dの厚みが厚い部分2d2および基体1の変形が大きくなりやすい。そして、半導体素子8および第1の側壁2aの光入出力部2eの位置が変動しやすくなり、半導体素子8と光ファイバとの相対的な位置にずれが生じ、半導体装置の光結合効率が変動しやすくなる。
If the
しかしながら、第2の側壁2bは厚みが薄い部分2b1と厚みが厚い部分2b2を有し、第4の側壁2dは厚みが薄い部分2d1と厚みが厚い部分2d2を有し、厚みが薄い部分2b1に第1の取付け部2fを、厚みが薄い部分2d1に第2の取り付け部2gを有している。そして、第1の取付け部2fに第1の入出力端子3、第2の取付け部2gに第2の入出力端子4が取り付けられているため、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dのそれぞれの側壁の剛性を向上させることができる。したがって、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dを変形しにくくすることができる。
However, the
さらに、第2の側壁2bと第1の入出力端子3、および第4の側壁2dと第2の入出力端子4との熱膨張係数差に起因して、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dに生じる応力が小さくなるとともに、第2の側壁2bの厚みが薄い部分2b1から厚みの厚い部分2b2に、また、第4の側壁2dの厚みの薄い部分2d1から厚みの厚い部分2d2に加えられる応力を小さくすることができる。これによって、第2の側壁2bの厚みの厚い部分2b2および第4の側壁2dの厚みの厚い部分2d2の変形が抑制され、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dに挟まれている第1の側壁2aの光入出力部2eの反り、歪または変形等を抑制することができる。したがって、半導体素子8の光軸と光ファイバとの相対的な位置ずれを抑制することができる。また、半導体装置は、光結合効率の変動が抑制される。
Furthermore, due to the difference in thermal expansion coefficient between the
また、第3の側壁2cは、第2の側壁2bの厚みが薄い部分2b1および第4の側壁2dの厚みが薄い部分2d1よりも厚みが薄く設けられている。第3の側壁2cは、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dに挟まれているため、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dで生じる熱膨張または熱収縮によって、第3の側壁2cの中央部や両側の角部に大きな応力が発生しやすくなる。しかしながら、第3の側壁2cは、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dの厚みより厚みが薄く、すなわち、第2の側壁2bの厚みの薄い部分2b1および第4の側壁2dの厚みの薄い部分2d1の厚みよりも厚みが薄く設けられているため、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dで生じる熱膨張または熱収縮による応力を緩和しやすくなる。
The
また、第3の側壁2cと第3の入出力端子5との熱膨張係数差に起因して、第3の側壁2cに生じる応力が小さくなるととともに、第3の側壁2cから第2の側壁2bおよび第4の側壁2dへの応力を小さくすることができる。これによって、第3の側壁2cの中央部や両側の角部に発生する応力が抑制され、第2の取付け部2gに取り付けられている第3の入出力端子5と枠体2との接合部でのクラックや割れ等が抑制される。また、同様に第2の入出力端子4のクラックや割れ等が抑制される。
Moreover, due to the difference in thermal expansion coefficient between the
また、第3の側壁2cと第3の入出力端子5との熱膨張係数差に起因して、第3の側壁2cに生じる応力が小さくなるととともに、第3の側壁2cから第2の側壁2bおよび第4の側壁2dへの応力を小さくすることができる。これによって、第3の側壁2cにおける垂直または水平方向の応力が抑制され、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dは内側への倒れ込みよる変形を抑制することができる。
Moreover, due to the difference in thermal expansion coefficient between the
<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。
<Semiconductor Element Storage Package and Semiconductor Device Manufacturing Method>
Here, a semiconductor element storage package and a method for manufacturing a semiconductor device including the same will be described.
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。
The
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。
In addition, the
第1の入出力端子3および第2の入出力端子4は、平坦部と平坦部の上面に接合される立壁部から形成される。第1の入出力端子3および第2の入出力端子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。
The 1st input /
そして、第1の入出力端子3および第2の入出力端子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。
And the 1st input /
第1の配線導体層3aおよび第2の配線導体層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、基体1および枠体2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。
The first
さらに、第1の入出力端子3および第2の入出力端子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。
Further, the first input /
また、第1の入出力端子3および第2の入出力端子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、第1の配線導体層3a上、第2の配線導体層4a上およびメタライズ層上にメッキ層の厚みが、1.0(μm)以上3.0(μm)以下のニッケルメッキ層、0.5(μm)以上5(μm)以下である金メッキ層が形成される。
Further, the first input /
また、第3の入出力端子5は、平坦部と平坦部の上面に接合される立壁部から形成される。また、第3の入出力端子5は、第1の入出力端子3および第2の入出力端子4と同様にして製作される。
The third input /
枠体2は、枠体2の第1の取付け部2fに第1の入出力端子3が取り付けられ、第2の取付け部2gに第2の入出力端子4が取り付けられ、第3の取付け部2hに第3の入出力端子5が取り付けられ、基体1上側主面に接合材を介して接合される。
The
リード端子6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6は、第1の入出力端子3、第2の入出力端子4に、第3の入出力端子5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る。
The
ここで、半導体装置の製造方法について説明する。 Here, a method for manufacturing a semiconductor device will be described.
半導体装置は、半導体素子収納用パッケージに、半導体素子8および蓋体9を備えている。蓋体9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、基体1の上側主面の載値部1aに載置され、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、第1の入出力端子3、第2の入出力端子4および第3の入出力端子5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9は、枠体2の上面に設けられる。すなわち、半導体装置は、半導体素子8が蓋体9によって気密に封止されている。
The semiconductor device includes a
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. Hereinafter, modifications of the present embodiment will be described. Note that, in the semiconductor element housing package according to the modification of the present embodiment, the same portions as those of the semiconductor element housing package according to the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
<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6に示すように、第2の側壁2bは、厚みの薄い部分2b1と厚みの厚い部分2b2との間で厚みが漸次変化している。また、第4の側壁2dは、厚みが薄い部分2d1と厚みが厚い部分2d2との間で厚みが漸次変化している。厚みが漸次変化している部分は、平面視において、曲線状で変化している。すなわち、曲面をもって変化している。また、曲線状の変化に限らず、直線状で変化してもよい。
<
As shown in FIG. 6, in the package for housing a semiconductor element according to the modification of the present embodiment, the thickness of the
第2の側壁2bは厚みが薄い部分2b1と厚みが厚い部分2b2との間で厚みが、また、第4の側壁2dは厚みが薄い部分2d1と厚みが厚い部分2d2との間で厚みが漸次変化しているため、基体1に第1の入出力端子3、第2の入出力端子4および枠体2を接合する際に生じる応力が、厚みが薄い部分2b1と厚みが厚い部分2b2との境界部、および厚みが薄い部分2d1と厚みが厚い部分2d2との境界部において集中せずに分散することができる。これによって、第2の側壁2bおよび第4の側壁2dで生じる熱膨張または熱収縮による応力を緩和、抑制することができる。
The
<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7に示すように、基体1は、枠体2が設けられる領域の周縁部分であって、基体1を平面視において第1の入出力端子3と第2の入出力端子4とそれぞれ重なる部分の基体1の上側主面に凹部1bを有している。また、凹部1bは、図6に示すように、枠体2の内側に位置している第1の入出力端子3および第2の入出力端子4の外周よりも大きくなるように設けられている。
<
As shown in FIG. 7, in the package for housing a semiconductor element according to the modified example of the present embodiment, the
基体1は、第1の入出力端子3および第2の入出力端子4とそれぞれ重なる部分に凹部1bを有しているため、基体1と第1の入出力端子3および基体1と第2の入出力端子4との接合面積を小さくすることができ、第1の入出力端子3と基体1および第2の入出力端子4と基体1との間に生じる応力を抑制することができる。
Since the
また、基体1と枠体2と第1の入出力端子3および第2の入出力端子4とを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1b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、基体1の載置部1a付近に接合材が流れることを抑制することができる。
Moreover, when joining the base |
また、基体1の凹部1bの底面と側面の境界部分が曲面形状であることが好ましい。凹部1b内に接合材が溜まった場合に、接合材が膨張または収縮することに起因して基体1に加わる応力が局所的に集中することを抑制することができる。
Moreover, it is preferable that the boundary part of the bottom face and side face of the recessed
凹部1bの深さEは、図6(c)に示すように、0.1(mm)〜4(mm)に設定されている。0.1(mm)より小さくなると、凹部1bに接合材を溜めにくくなり、4(mm)より大きくなると、基体1の厚みを確保しにくくなる。
The depth E of the
1 基体
1a 載置部
1b 凹部
1c ネジ取付け部
2 枠体
2a 第1の側壁
2b 第2の側壁
2b1 厚みが薄い部分
2b2 厚みが厚い部分
2c 第3の側壁
2d 第4の側壁
2d1 厚みが薄い部分
2d2 厚みが厚い部分
2e 光入出力部
2f 第1の取付け部
2g 第2の取付け部
2h 第3の取付け部
3 第1の入出力端子
3a 第1の配線導体層
4 第2の入出力端子
4a 第2の配線導体層
5 第3の入出力端子
5a 第3の配線導体層
6 リード端子
7 回路基板
8 半導体素子
9 蓋体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上面視したときに外形が四角形状であり、互いに対向する位置に配置された第1の側壁および第3の側壁ならびに第2の側壁および第4の側壁を有し、前記載置部を取り囲むように前記基体の前記上側主面に設けられた、前記第1の側壁に前記半導体素子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を有し、前記第2の側壁に前記基体側の一部が切り取られた第1の取付け部を有し、前記第4の側壁に前記基体側の一部が切り取られた第2の取付け部を有し、前記第3の側壁に前記基体側の一部が切り取られた第3の取付け部を有する枠体と、
前記回路基板に電気的に接続される第1の配線導体層を有する、前記第1の取付け部に取り付けられた第1の入出力端子と、
前記回路基板に電気的に接続される第2の配線導体層を有する、前記第2の取付け部に取り付けられた第2の入出力端子と、
前記回路基板に電気的に接続される第3の配線導体層を有する、前記第3の取付け部に取り付けられた第3の入出力端子とを備えており、
前記第2の側壁および前記第4の側壁は、それぞれ厚みが薄い部分と厚みが厚い部分とを有していて、前記厚みが薄い部分に前記第1の取付け部および前記第2の取付け部を有しており、
前記第1の側壁は、前記第2の側壁および前記第4の側壁の前記厚みが厚い部分に挟まれており、
前記第3の側壁は、前記第2の側壁および前記第4の側壁の前記厚みが薄い部分よりも厚みが薄いことを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。 A base body having a mounting portion on the upper main surface on which a circuit board on which a semiconductor element is mounted is mounted;
When viewed from above, the outer shape is quadrangular, and has first and third side walls, second side walls, and fourth side walls arranged at positions facing each other, and surrounds the mounting portion. And an optical input / output section for providing an optical fiber optically coupled to the semiconductor element on the first side wall, provided on the upper main surface of the base, and the base on the second side wall. A first mounting portion that is partially cut off on the side, a second mounting portion that is partially cut off on the base side, on the fourth side wall, and the base on the third side wall. A frame having a third attachment part with a part cut off on the side;
A first input / output terminal attached to the first attachment portion, having a first wiring conductor layer electrically connected to the circuit board;
A second input / output terminal attached to the second attachment portion, having a second wiring conductor layer electrically connected to the circuit board;
A third input / output terminal attached to the third attachment portion, having a third wiring conductor layer electrically connected to the circuit board;
Each of the second side wall and the fourth side wall has a thin part and a thick part, and the first attachment part and the second attachment part are provided on the thin part. Have
The first side wall is sandwiched between the thick portions of the second side wall and the fourth side wall,
The package for housing a semiconductor element, wherein the third side wall is thinner than the thin part of the second side wall and the fourth side wall.
前記第2の側壁および前記第4の側壁は、それぞれ前記厚みが薄い部分と前記厚みが厚い部分との間で厚みが漸次変化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。 The package for housing a semiconductor device according to claim 1,
A package for housing a semiconductor element, wherein the second side wall and the fourth side wall are gradually changed in thickness between the thin part and the thick part.
前記基体に載置された回路基板と、
該回路基板に搭載された半導体素子と、
前記枠体の上面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。 A package for housing a semiconductor element according to claim 1 or 2 ,
A circuit board placed on the substrate;
A semiconductor element mounted on the circuit board;
A semiconductor device comprising: a lid body provided on an upper surface of the frame body.
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