JP5992785B2

JP5992785B2 - 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置

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Publication number: JP5992785B2
Application number: JP2012205429A
Authority: JP
Inventors: 真広辻野; 永一片山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: JP2014060318A

Description

本発明は、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。

従来から、光通信や高速信号処理の分野等で使用される、半導体レーザダイオード、フォトダイオード、ＩＣチップまたは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が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、このようなパッケージの内部に半導体素子を収納して、半導体素子をパッケージの外部と電気的に接続されるように組み立てることにより半導体装置が構成される。なお、このような半導体素子収納用パッケージは、セラミック材料からなる部分と金属材料からなる部分とが存在する。

特開平９−４５８０３号公報

半導体素子収納用パッケージは、セラミック材料の熱膨張率と金属材料の熱膨張率との違いにより、半導体素子からの熱によって両者の接続個所にクラックが発生し、パッケージ自体が破壊される虞がある。

本発明は、パッケージが熱によって破壊される虞を低減することが可能な半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置を提供することを目的とする。

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は、上面に半導体素子の実装領域を有する矩形状のセラミック基板と、前記セラミック基板上に設けられた、前記実装領域を取り囲む枠体と、前記セラミック基板の下面に設けられた、前記半導体素子と電気的に接続されるリード端子と、前記セラミック基板の下面に設けられた、前記セラミック基板の下面と重なる領域から前記セラミック基板と重ならない領域にまで延在するとともに、前記セラミック基板の四隅および前記リード端子を露出するように切り欠かれた金属板と、を備えており、前記金属板は、前記セラミック基板の下面の中央部分を露出する開口部が形成されていることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る半導体装置は、前記半導体素子収納用パッケージと、前記実装領域に実装された半導体素子と、前記枠体上に蓋体とを備えている。

本発明は、パッケージが熱によって破壊されるのを抑制することが可能な半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の概観を示した概観斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の内部を示した概観斜視図である。図３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の内部を示した平面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の下面を示した底面図である。図５は、図４のＡ部分を拡大した部分拡大図である。図６は、図４のＢ部分を拡大した部分拡大図である。

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。

＜半導体装置の構成＞
半導体装置１は、外部からの電気信号を半導体素子で信号処理して外部に出力するための装置であって、例えばＩＣ、ＬＳＩ、発光ダイオード、半導体レーザダイオードまたはフォトダイオード等の半導体素子２を実装するのに用いるものである。半導体装置１は、半導体素子収納用パッケージ３と、半導体素子収納用パッケージ３に設けられた実装領域Ｒに実装された半導体素子２と、半導体素子収納用パッケージ３内を覆うように設けられた蓋体４とを備えている。

半導体素子収納用パッケージ３は、上面に半導体素子２の実装領域Ｒを有する矩形状のセラミック基板５と、セラミック基板５上に設けられた、実装領域Ｒを取り囲む枠体６と、セラミック基板５の下面に設けられた、半導体素子２と電気的に接続されるリード端子７と、セラミック基板５の下面に設けられた、セラミック基板５の下面と重なる領域からセラミック基板５と重ならない領域にまで延在するとともに、セラミック基板５の四隅およびリード端子７を露出するように切り欠かれた金属板８とを備えている。

セラミック基板５は、半導体素子２を実装する実装領域Ｒを有している。セラミック基板５は、矩形状の板状体である。セラミック基板５は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックス等の絶縁層を複数層積層したものである。

セラミック基板５は、平面視して、四隅が面取りされているが、面取りされている箇所を含めず、一辺の長さが例えば１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、セラミック基板５は、上下方向の厚みが例えば０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定されている。

また、セラミック基板５の上面には、高周波信号が伝送されるモリブデンまたはマンガン等の金属を含む金属ペーストを焼結して成る複数の配線導体９が形成されている。配線導体９は、セラミック基板５の上面からセラミック基板５内をとおって、セラミック基板５の下面にまで形成されている。また、配線導体９は、セラミック基板５に枠体６を取り付けた状態で、枠体６内の枠体６の縁に形成されている。そして、配線導体９は、半導体素子２と、例えばワイヤボンディングによって電気的に接続される。

また、セラミック基板５の上面には、実装領域Ｒを取り囲むように枠体６が設けられている。枠体６は、セラミック基板５の外縁に沿って連続して設けられている。枠体６は、枠状部材であって、半導体素子２を外部から保護するものである。枠体６は、半導体素子２を実装する実装領域Ｒを囲むようにセラミック基板５上に設けられる。枠体６は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックス等の絶縁層を複数層積層したものである。なお、枠体６は、セラミック基板５と一体的に形成されていてもよいし、セラミック基板５と別個独立に形成されていてもよい。また、枠体６は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金から成るものでもよい。セラミック基板５と枠体６とが別個独立に形
成された場合、セラミック基板５と枠体６とは、例えば半田またはろう材等の接合部材を介して接合される。

また、枠体６は、枠体６の側壁の一つに、セラミック基板５の上面に沿った方向に貫通した貫通孔Ｈが形成されている。貫通孔Ｈは、コネクタ部材１０が取り付けられる。貫通孔Ｈは、円柱状であって、直径が例えば２ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、平面方向の長さが例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されている。

また、枠体６は、上下方向の厚みが例えば３ｍｍ以上６ｍｍ以下であって、半導体素子２の厚みよりも大きく設定されている。また、枠体６は、平面視して、四隅が面取りされているが、面取りされている箇所を含めず、外縁の一辺の長さが例えば１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、枠体６は、平面視して、内縁の一辺の長さが例えば８ｍｍ以上４８ｍｍ以下に設定されている。

コネクタ部材１０は、光ファイバーが固定された光接続端子や同軸端子を接続するためのものである。コネクタ部材１０は、外部の光接続端子や同軸端子を接続して、枠体６内と枠体６外との光信号の入出力が行なわれたり、枠体６内と枠体６外とを電気的に接続したりすることができる。コネクタ部材１０は、枠体５の側壁に設けられる。コネクタ部材１０は、光接続端子の場合には、円筒状の筒体であって枠体６の側壁の貫通孔Ｈに設けられ、同軸端子の場合には、円筒状の筒体と、その中心軸にガラス等の絶縁部材を介して設けられた棒状導体からなる同軸コネクタであって、枠体６の側壁の貫通孔Ｈに嵌められる。コネクタ部材１０は、貫通孔Ｈの内面に対して、例えば半田またはろう材等の接合部材を介して接続される。

また、枠体６上には、半導体素子２を覆うように蓋体４が設けられる。蓋体４は、枠体６で囲まれる領域を気密封止するものである。蓋体４は、例えば、銅、タングステン、鉄、ニッケル又はコバルト等の金属、或いはこれらの金属を複数種含む合金、或いは酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミックスから成る。また、蓋体４は、枠体６の上面に、例えばシーム溶接や半田またはろう材等の接合部材を介して接合される。

枠体６で囲まれた領域は、真空状態または窒素ガス等が充填されており、蓋体４を枠体６上に設けることで、枠体６で囲まれる領域を気密封止された状態にすることができる。蓋体４は、所定雰囲気で、枠体６上に載置され、枠体６の封止用導体パターン上に接合されたシールリング１１と蓋体４の封止部材とが溶接されるように所定電流を蓋体４に印加して、シーム溶接を行なうことにより枠体６上に取り付けられる。また、蓋体４は、例えばろう材、ガラス接合部材または樹脂接合部材等の接合部材を介して取り付けることができる。

金属板８は、セラミック基板５の下面に設けられる。金属板８は、半導体装置１または半導体素子収納用パッケージ３を外部の部材に固定するためのものである。また、金属板８は、半導体装置１内または半導体素子収納用パッケージ３内の熱を外部に放熱しやすくするものである。金属板８は、半導体素子収納用パッケージ３を外部の基板に、例えばろう材、ガラス接合部材または樹脂接合部材等の接合部材を介して接続するもの、または直接接触させるものである。金属板８は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金から成る。金属板８は、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、従来周知の圧延加工または打ち抜き加工等の金属加工法を用いることで、所定形状に製作される。なお、金属板８の熱伝導率は、例えば１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上４５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）
以下に設定されている。金属板８の熱膨張係数は、例えば３×１０^−６／Ｋ以上２８×１０^−６／Ｋ以下に設定されている。

金属板８は、底面視して、セラミック基板５の下面と重なる領域からセラミック基板５と重ならない領域にまで延在するとともに、図５および図６に示すように、セラミック基板５の四隅およびリード端子７を露出するように切り欠かれた切欠き部Ｃを有している。金属板８は、矩形状の板体に対して、その４辺のそれぞれを所定形状に切り欠いた形状である。そして、金属板８の切欠き部Ｃが形成された箇所は、セラミック基板５の下面に金属板８を貼り合わせたときに、セラミック基板５の四隅が露出するように、切欠き部Ｃの大きさが設定されている。なお、金属板８は、切欠き部Ｃが存在しないと仮定したときのセラミック基板５の下面と重なる領域における大きさは、一辺の長さが例えば１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。金属板８の上下方向の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。

切欠き部Ｃについて、図４を用いて説明する。切欠き部Ｃは、図４に示すように、図４の金属板８の左側に形成された切欠き部Ｃ１と、図４の金属板８の上側に形成された切欠き部Ｃ２と、図４の金属板８の右側に形成された切欠き部Ｃ３と、図４の金属板８の下側に形成された切欠き部Ｃ４がある。

切欠き部Ｃ１は、複数のリード端子７を取り囲むように形成されている。切欠き部Ｃ１で囲まれた複数のリード端子７は、それぞれセラミック基板５と接続されるメタライズパターンが間を空けてパターニングされたものに接続されている。そして、これらの複数のリード端子７は、電気的に絶縁した状態の関係である。切欠き部Ｃ１は、セラミック基板５の２つの角を露出するように、セラミック基板５の一辺に沿って形成され、さらに、当該一辺から対辺に向かって、幅狭になる二段状の形状である。なお、切欠き部Ｃ１の金属板８の中央に向かって切り欠かれた長さは、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であって、セラミック基板５の一辺に沿った長さが、例えば９ｍｍ以上４９ｍｍ以下に設定されている。また、セラミック基板５の一辺に沿った長さであって、幅狭の箇所は、例えば７ｍｍ以上４７ｍｍ以下に設定されている。

切欠き部Ｃ１は、切りかかれた形状が二段状になっていることで、切欠き部Ｃ１の幅広の部分では、セラミック基板５に接続されるリード端子７の端部と金属板８との間における電磁界的な結合および共振が抑制されることから、リード端子７とセラミック基板５との間で伝搬される高周波信号の挿入損失や反射損失が抑制される。さらに、切欠き部Ｃ１の幅狭となる部分では、リード端子７の端部と金属板８との間における電磁界的な結合および共振を抑制できる間隔を維持しながら、金属板８とセラミック基板５との接合強度を向上させることができるとともに、セラミック基板５の下面と重なる領域と螺子孔Ｓが設けられる領域との間における金属板８の剛性を向上させることができることから、半導体装置１を外部の部材に螺子孔Ｓを介して螺子止めする際に生じる、セラミック基板５の下面と重なる領域と螺子孔Ｓが設けられる領域との間における金属板８の塑性変形を抑制しつつ半導体装置１を外部の部材に押し当てる力を維持できる。

切欠き部Ｃ２，Ｃ４は、切欠き部Ｃ１と隣接する金属板８の辺に設けられている。切欠き部Ｃ２，Ｃ４は、図４の金属板８の上辺、図４の金属板８の下辺にそれぞれ設けられており、複数のリード端子７を取り囲むように形成されている。切欠き部Ｃ２と切欠き部Ｃ４とは、上下・左右対称の形状である。また、切欠き部Ｃ２，Ｃ４は、セラミック基板５の四隅までは露出しない。そして、金属板８は、切欠き部Ｃ２，Ｃ４が形成されていない箇所からセラミック基板５と重ならない箇所に向かって延在している。さらに、延在した端部に、螺子孔Ｓが形成されている。なお、切欠き部Ｃ２，Ｃ４の金属板８の中央に向かって切り欠かれた長さは、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であって、セラミック基板５の
一辺に沿った長さが、例えば４ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定されている。

切欠き部Ｃ２，Ｃ４は、両者が上下・左右対称の形状に形成されている。半導体素子２の発した熱がセラミック基板５を介して金属板８に伝わり、金属板８が熱変形しようとするが、金属板８を切り欠いた切欠き部Ｃ２，Ｃ４の両者の形状を同じ形状にしたことで、金属板８の変形を上下・左右対称に変形しやすくすることができる。その結果、金属板８に局所的に熱が伝わり、金属板８がセラミック基板５から剥離しようとするのを抑制することができるとともに、金属板８とセラミック基板５との熱膨張係数差によって生じる応力による、金属板８の捻じれが抑制されることから、半導体装置１を外部の部材に安定して密着させて取着することができる。

リード端子７は、半導体装置１を半田を介して外部の部材に実装する際に、半田に加えられる熱によって生じる熱応力が集中しやすく、また、半導体装置１を作動させる際に発生する半導体素子２からの熱が、セラミック基板５および金属板８を伝導することによって、金属板８の切欠き部Ｃ２，Ｃ４の周囲には、熱が伝わりやすい。そこで、切欠き部Ｃ２，Ｃ４を設けることで、リード端子７からの熱応力を緩和しやすくすることができるとともに、半導体装置１を作動させる際に発生する半導体素子２からの熱を切欠き部Ｃ２，Ｃ４に伝導し難くすることができる。そして、セラミック基板５と金属板８との間に熱応力が加わり、金属板８が剥離しようとするのを抑制したり、セラミック基板５や金属板８との接合部に生じるクラックを抑制したりすることができる。

切欠き部Ｃ３は、切欠き部Ｃ２，Ｃ４に挟まれた金属板８の一辺に設けられている。切欠き部Ｃ３は、底面視して、セラミック基板５の下面のうち、２つの角を連続して露出するように設けられている。切欠き部Ｃ３と対応した枠体６の側壁には、コネクタ部材１０が設けられている。切欠き部Ｃ３は、セラミック基板５の下面のうち、２つの角を露出している。なお、切欠き部Ｃ３の金属板８の中央に向かって切り欠かれた長さは、例えば１ｍｍ以上９ｍｍ以下であって、他の切欠き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４よりも短くなっている。また、切欠き部Ｃ３のセラミック基板５の一辺に沿った長さは、例えば９ｍｍ以上４９ｍｍ以下に設定されている。

コネクタ部材１０は、光接続端子が溶接や半田で接続される際や、同軸端子に流れる電流に起因して熱が集中しやすく、貫通孔Ｈが形成された枠体６の側壁が設けられるセラミック基板５の下面の一辺に沿って金属板８が外周部から剥離しようとする。また、枠体６とコネクタ部材１０との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力により、接合部付近に剥がれやクラックが生じやすい。そこで、切欠き部Ｃ３が、平面視してコネクタ部材１０の近傍に設けることで、金属板８が熱膨張、熱収縮を起こしても、熱応力がセラミック基板５と金属板８との間に加わりにくく、枠体６とコネクタ部材１０との接合部付近に伝導され難くすることができるとともに、セラミック基板５や金属板８の熱膨張、熱収縮によって生じる熱応力が低減され、貫通孔Ｈが形成された枠体６の側壁の傾きや変形が抑制される。このように、コネクタ部材１０に対応して、切欠き部Ｃ３を設けることで、金属板８の熱変形による応力が金属板８とセラミック基板５との間に伝わりにくくすることができるとともに、コネクタ部材１０の変形や変位を抑制することができる。

切欠き部Ｃ３は、他の切欠き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４よりも金属板８の中央に向かって切り欠かれた長さが短いことで、切欠き部Ｃ３に位置する金属板８の剛性を高めつつ、他の切欠き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４に位置する金属板８の剛性を小さくすることができる。即ち、切欠き部Ｃ３が設けられた部位の金属板８の剛性を高めることにより、半導体装置１を螺子止めによって外部の部材に接合する際に生じる、貫通孔Ｈが形成された枠体６の側壁に沿った金属板８の変形が抑制され、貫通孔Ｈが形成された枠体６の側壁の傾きや変形が抑制されるとともにコネクタ部材１０の変形や変位を抑制することができる。そして、他の切
欠き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４に位置する金属板８の剛性を小さくすることにより、他の切欠き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４に位置するセラミック基板５と金属板８との接合部に生じる応力を低減することができるとともに分散させることができる。

切欠き部Ｃは、図３に示すようにセラミック基板５の四隅に設けられた面取り部と重なるように設けられてもよい。その結果、セラミック基板５の下面の四隅と金属板８との間の熱応力を切欠き部Ｃにおける接合部で分散させることができ、パッケージが破壊される虞を低減することができるとともに、セラミック基板５の下面と重なる領域と螺子孔Ｓが設けられる領域との間における金属板８の剛性を向上させることができ、半導体装置１を外部の部材に螺子孔Ｓを介して螺子止めする際に生じる、セラミック基板５の下面と重なる領域と螺子孔Ｓが設けられる領域との間における金属板８の塑性変形を抑制しつつ、半導体装置１を外部の部材に押し当てる力を維持できるという作用効果を奏する。

螺子孔Ｓは、金属板８のセラミック基板５の四隅近傍であってセラミック基板５と重ならない領域に延在された箇所に、上下方向に貫通して形成されている。螺子孔Ｓは、螺子を用いて、金属板８を外部の部材に螺子止めするのに用いる。螺子孔Ｓは、仮想直角四角形の頂点に対応するように、金属板８に設けられている。

金属板８は、セラミック基板５の下面の中央部分を露出する開口部Ｏが形成されている。開口部Ｏは、半導体素子２の発した熱がセラミック基板５の下面から直接外部に放熱しやすくするものである。また、開口部Ｏから露出するセラミック基板５の大部分は、メタライズ層も形成されておらず、セラミック基板５そのものが露出している。なお、開口部Ｏの縁に沿って、セラミック基板５の下面からは、セラミック基板５と金属板８とを接続するためのメタライズパターンの一部が露出している。

金属板８の開口部Ｏは、図４に示すように、矩形状であってセラミック基板５の下面の中央部分を露出する大きさに形成されている。開口部Ｏの一辺の長さは、例えば５ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定されている。開口部Ｏの上下方向の長さは、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されており、金属板８の上下方向の厚みと一致している。金属板８は、セラミック基板５の下面を露出する開口部Ｏが形成されていることで、半導体素子２の発する熱がセラミック基板５に伝わり、開口部Ｏを除く金属板８を介して外部の部材に向かって放熱することができる。

開口部Ｏは、平面透視して、半導体素子２と重なるように設けられている。半導体素子２を開口部Ｏと重なる箇所に設けることで、半導体素子２の発する熱は開口部Ｏを除く金属板８を介して効率よく外部の部材に放熱されつつ、半導体素子２の直下のセラミック基板５に生じる、金属板８との熱膨張係数差に起因した熱応力が抑制されるとともに、セラミック基板５と金属板８とを接合する半田等に発生するボイドを起点とした熱応力によるセラミック基板５や半導体素子２へのクラックを抑制することができる。

また、セラミック基板５の下面には、複数のリード端子７に対応して複数のビア導体と接続される金属層が設けられている。そして、複数のリード端子７のそれぞれが各ビア導体と接続される金属層に接続されている。複数のビア導体は、セラミック基板５内をとおってセラミック基板５上面の実装される半導体素子２と配線導体９を介して電気的に接続される。リード端子７は、ビア導体を介してセラミック基板５の下面に電気的に接続された金属層に対して、例えば半田またはろう材等の接合部材を介して接合される。

本実施形態に係る半導体装置１および半導体素子収納用パッケージ３は、セラミック基板５の下面の四隅を露出するように切欠き部Ｃおよび開口部Ｏを設けた金属板８が設けられている。枠体６で囲まれる実装領域Ｒに実装される半導体素子２が発する熱が、セラミ
ック基板５に伝わると、セラミック基板５の四隅に熱応力が集中し、セラミック基板５の四隅が金属板８と剥離しようとする。そこで、セラミック基板５の下面の四隅が金属板８から露出するようにすることで、セラミック基板５の下面の四隅と金属板８との間の熱応力を切欠き部Ｃにおける接合部で分散させるとともに緩和することができ、パッケージが破壊される虞を低減することができる。そして、半導体素子２から伝わる熱が、金属板８の開口部Ｏを除く金属板８を介して外部の部材に放熱されやすくすることで、平面透視して半導体素子２と重なる部位のセラミック基板５に生じる熱応力により、セラミック基板５や半導体素子２にクラックが発生するのを抑制することができ、半導体素子２の発する熱を外部に効率よく放熱するとともに、パッケージが破壊される虞を低減することができる。さらに、導体素子収納用パッケージ３および半導体装置１に熱が加えられるそれぞれの製造工程おいて、セラミック基板５と金属板８との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力が開口部Ｏと切欠き部Ｃによって低減され、金属板８がセラミック基板５から剥離しようとするのを抑制することができるとともに、金属板８やセラミック基板５の変形が抑制される。

また、コネクタ部材１０に発生する熱が金属板８に伝わっても、コネクタ部材１０からの距離が短い、コネクタ部材１０と開口部Ｏとの間に、切欠き部Ｃ３が設けられているため、金属板８が熱変形しにくくなっている。また、半導体素子収納用パッケージ３および半導体装置１に熱が加えられるそれぞれの製造工程おいて、開口部Ｏおよび切欠き部Ｃが設けられることによって、セラミック基板５と金属板８との熱膨張係数差に起因して開口部Ｏと切欠き部Ｃとの間に生じる、セラミック基板５と金属板８との熱膨張、熱収縮による熱応力が低減され、金属板８がセラミック基板５から剥離しようとするのを抑制することができるとともに、金属板８やセラミック基板５の変形に伴って生じる、コネクタ部材１０が取着される枠体６の側壁およびコネクタ部材１０の変形や変位が抑制される。また、リード端子７に発生する熱が金属板８に伝わっても、リード端子７からの距離が短い箇所に、連続した切欠き部Ｃ２，Ｃ４が設けられているため、金属板８が熱変形しにくくなっているとともに、リード端子７と連続した切欠き部Ｃ２，Ｃ４との間に熱応力が集中することが抑制される。また、半導体素子収納用パッケージ３および半導体装置１に熱が加えられるそれぞれの製造工程おいて、切欠き部Ｃ２，Ｃ４によって金属板８の熱膨張、熱収縮による熱応力が低減されるとともに、リード端子７と連続した切欠き部Ｃ２，Ｃ４との間に熱応力が集中することが抑制され、金属板８がセラミック基板５から剥離しようとするのを抑制することができる。さらに、セラミック基板５の下面の四隅では、金属板８とセラミック基板５とは接合されていないため、セラミック基板５と金属板８とを接合する半田等に発生するボイドによる接合不良や、ボイドを起点とした熱応力、セラミック基板５と金属板８との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力がセラミック基板５の四隅に集中することによってセラミック基板５の四隅から金属板８が剥がれることを抑制できる。

なお、本発明は上述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。

＜半導体装置の製造方法＞
ここで、図１に示す半導体装置１の製造方法について説明する。まず、セラミック基板５を準備する。セラミック基板５は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。そして、混合物から複数のグリーンシートを作製する。

また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、セラミック基板５となるセラミックグリーンシートに配線導体９となるメタライズパターン、リード
端子７や金属板８、シールリング１１が接合されるメタライズパターン、ビア導体を、それぞれ所定パターンと配置で印刷および充填し、複数のセラミックグリーンシートを積層することで、セラミック基板５を準備することができる。

また、金属板８は、プレス機を用いてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる板を打ち抜き加工を行うことで、切欠き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４および開口部Ｏを形成することができる。このようにして、金属板８を準備することができる。

枠体６は、セラミック基板５と同様に、セラミック基板５の形状に沿って打ち抜き加工された複数のセラミックグリーンシートを積層して、作製することができる。そして、枠体６は、セラミック基板５の上面の実装領域Ｒを取り囲むように積層される。さらに、セラミック基板５と枠体６は、所定の温度で同時に焼成されることによって一体的に形成することができる。

また、準備したセラミック基板５の下面には金属板８、金属板８の切欠き部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４から露出するセラミック基板５の下面には複数のリード端子７、準備した枠体６の貫通孔Ｈにはコネクタ部材１０、枠体６上にはシールリング１１を、それぞれろう材を介して同時に接続する。このようにして、半導体素子収納用パッケージ３を作製することができる。

次に、半導体素子収納用パッケージ３の実装領域Ｒに半導体素子２を実装する。そして、半導体素子２と配線導体９とを電気的に接続することができる。さらに、枠体６内の気密性を保つ状態で、蓋体４を枠体６上にシールリング１１を介してシーム溶接することで、半導体装置１を作製することができる。

１半導体装置
２半導体素子
３半導体素子収納用パッケージ
４蓋体
５セラミック基板
６枠体
７リード端子
８金属板
９配線導体
１０コネクタ部材
１１シールリング
Ｒ実装領域
Ｈ貫通孔
Ｃ切欠き部
Ｓ螺子孔
Ｏ開口部

Claims

上面に半導体素子の実装領域を有する矩形状のセラミック基板と、
前記セラミック基板上に設けられた、前記実装領域を取り囲む枠体と、
前記セラミック基板の下面に設けられた、前記半導体素子と電気的に接続されるリード端子と、
前記セラミック基板の下面に設けられた、前記セラミック基板の下面と重なる領域から前記セラミック基板と重ならない領域にまで延在するとともに、前記セラミック基板の四隅および前記リード端子を露出するように切り欠かれた金属板と、を備えており、前記金属板は、前記セラミック基板の下面の中央部分を露出する開口部が形成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に記載の半導体素子収納用パッケージであって、
前記金属板は、前記セラミック基板の四隅近傍であって前記セラミック基板と重ならない領域に延在された箇所に、上下方向に貫通した螺子孔が形成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または請求項２に記載の半導体素子収納用パッケージと、前記実装領域に実装された半導体素子と、前記枠体上に設けられた蓋体とを備えた半導体装置。