JP6809914B2 - 半導体パッケージおよび半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子が実装される半導体パッケージおよびこれを用いた半導体装置に関する。

近年、高周波の信号で作動する半導体素子等を収容する半導体パッケージが知られている。このような半導体素子等は、作動する際に熱が生じる。この熱を外部に放熱させるために、半導体素子等を実装する基板を金属基板にして放熱性を向上させた半導体パッケージが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−２３１１０１号公報

特許文献１では、金属基板と、金属基板よりも熱膨張係数の小さい第１枠体と、同じく金属基板よりも熱膨張係数の小さい第２枠体とを備えた半導体パッケージが開示されている。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、金属基板が第２枠体の内壁と接合されている。このため、第２枠体と金属基板との熱膨張係数の違いにより、応力の負荷がかかり、第２枠体にクラックが生じる場合があった。

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、金属基板と、第１枠体と、第２枠体とを備えている。金属基板は、上面と、下面と、上面に位置する実装領域と、下面に位置する枠状の溝と、を有する。第１枠体は、上面に位置し、実装領域を囲んでいるとともに、金属基板よりも熱膨張係数が小さい。第２枠体は、溝に位置し、第１枠体と重なっているとともに、金属基板よりも熱膨張係数が小さい。第２枠体の側壁は、金属基板の溝の内壁と間が空いている。前記金属基板の前記溝の深さは、前記金属基板の前記第１枠体および前記第２枠体に挟まれた部分の厚みよりも大きい。本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、金属基板と、第１枠体と、第２枠体とを備えている。金属基板は、上面と、下面と、上面に位置する実装領域と、下面に位置する枠状の溝と、を有する。第１枠体は、上面に位置し、実装領域を囲んでいるとともに、金属基板よりも熱膨張係数が小さい。第２枠体は、溝に位置し、第１枠体と重なっているとともに、金属基板よりも熱膨張係数が小さい。第２枠体の側壁は、金属基板の溝の内壁と間が空いている。断面視において、金属基板の溝の幅は下方に向かって大きくなっている。

本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上述した半導体パッケージと、半導体素子と、蓋体とを備えている。半導体素子は、実装領域に実装されている。蓋体は、半導体素子を覆うとともに、第１枠体の上面に接合されている。

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、上述した構成であることによって、反りを抑制した基板の放熱性を向上することができる。また、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上述した半導体パッケージを備えていることによって、半導体素子を良好な条件で使用することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの平面図である。 本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの平面図である。 図２に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＡ−Ａ線での断面図である。 図２に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＢ−Ｂ線での断面図である。 本発明の一実施形態係る半導体パッケージを示す上面からの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの平面図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す上面からの斜視図である。

以下、各実施形態の半導体パッケージおよびこれを備えた半導体装置について、図面を用いて詳細に説明する。

＜半導体パッケージの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの上面からの斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの平面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの平面図である。図４は、図２に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＡ−Ａ線での断面図である。図５は、図４に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＢ−Ｂ線での断面図である。また、図６は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの分解斜視図であり、図７は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す下面からの分解斜視図である。また、図８〜図１１は、本発明の他の実施形態係る半導体パッケージを示す断面図である。そして、図１２は、本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す上面からの平面図である。これらの図において、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ１は、金属基板２と、第１枠体３と、第２枠体４とを備えている。金属基板２は、溝２２を有している。

図１および図２に示すように、本発明の一実施形態における金属基板２は、上面に半導体素子７が実装される実装領域２１を有している。また金属基板２は、例えば矩形状である。

なお、本発明の一実施形態において実装領域２１とは、金属基板２を平面視した場合に半導体素子７と重なり合う領域を意味している。金属基板２の大きさとしては、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍである。また、金属基板２の厚みとしては、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍに設定することができる。

金属基板２は、例えば金属材料から成る。金属材料としては、例えば、銅である。このとき、銅からなる金属基板２の熱膨張係数は１６×１０^−６／Ｋである。また、銅、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンおよびタングステン、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法、プレス加工、切削加工のような金属加工法を施すことによって金属基板２を構成する金属部材を作製することができる。

図３に示すように、金属基板２は、下面に枠状の溝２２を有している。溝２２は、例えば断面視において矩形状である。溝２２は、例えば断面視において、深さが０．３ｍｍ〜４．８ｍｍであり、幅が０．１ｍｍ〜２０ｍｍである。溝２２がある箇所の金属基板２の厚み、つまり、後述する第１枠体３および第２枠体４に挟まれた金属基板２の厚みは、０．２ｍｍ〜４ｍｍである。

図８〜図１１に示すように、溝２２は、断面視において、下方に向かって大きくなっている、つまり、テーパー状であってもよい。テーパー状の場合には、金属基板２を介した半導体パッケージ１の放熱性を維持しつつ、次のような状況で生じる熱によって、第１枠体３と第２枠体４および金属基板２との熱膨張係数差に起因した熱応力の負荷を低減させることができる。熱が生じる状況とは、例えば、半導体パッケージ１の製造工程や、環境試験および信頼性試験において加えられる熱、さらに、半導体素子７を実装領域２１に実装する際に加えられる熱や、半導体装置１０を作動する際に半導体素子７から発生する熱である。すなわち、本発明の一実施形態における金属基板２は、上記の熱によって溝２２の内壁と底部（金属基板２の上面に対向する面）の間に位置する角部に生じる熱応力が局所に集中する可能性を低減できる。また、上記の角部の周囲に配置される第２枠体４にクラックや割れが生じる可能性を低減することができる。

また、第１枠体３および第２枠体４に挟まれた金属基板２の厚みは、第１枠体３および第２枠体４の厚みよりも薄い方がよい。第１枠体３および第２枠体４に挟まれた金属基板２の厚みは、第１枠体３および第２枠体４の厚みよりも薄いことによって、挟まれた箇所の金属基板２のそもそもの金属量が少なくなる。このため、熱膨張、熱収縮する金属量が少なくなる。このことによって、第１枠体３と第２枠体４と金属基板２の接合部に生じる、第１枠体３と第２枠体４および金属基板２との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力を低減することができる。また、金属基板２が反ることを抑制することができる。

また、第１枠体３および第２枠体４に挟まれた金属基板２の厚みは、第１枠体３および第２枠体４の厚みよりも薄い。このことによって、金属基板２が熱膨張、熱収縮した際に、金属基板２の上面に対して水平方向、かつ第１枠体３の外側方向に第１枠体３および第２枠体４を押す力、または内側方向に引っ張る力に対し、第１枠体３および第２枠体４が金属基板２を拘束する力が大きくなる。その結果、本発明の一実施形態における金属基板２は、第１枠体３と第２枠体４および金属基板２との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力によって金属基板２が反ったり、歪んだり、変形したりするおそれを低減することができる。

これにより、半導体パッケージ１は、金属基板２と第１枠体３および第２枠体４との熱膨張係数差に起因して、それぞれの接合部およびその周囲に生じる応力を低減することができる。その結果、半導体パッケージ１は、金属基板２と第１枠体３および第２枠体４との接合部に生じるクラックや剥がれ、さらには、後述する第１枠体３や第２枠体４に生じるクラックや割れを抑制することができ、半導体パッケージ１が破損することを抑制することができる。また、金属基板２が変形する可能性を低減することができる。

第１枠体３は、金属基板２の実装領域２１を取り囲んでいる。第１枠体３は、平面視において、外縁および内縁が矩形状であり、４つの側壁によって構成されている。第１枠体３は、銀ロウやはんだ、樹脂接合材等の接合部材を介して金属基板２の上面に接合されている。

第１枠体３は、平面視における外縁の大きさが、たとえば１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍ、内縁の大きさが５ｍｍ×５ｍｍ〜４９ｍｍ×４９ｍｍである。また、外縁と内縁との間の幅で示される第１枠体３の厚みは、たとえば１ｍｍ〜５ｍｍである。また
、第１枠体３の高さは、１ｍｍ〜１０ｍｍである。

第１枠体３としては、例えば、セラミック材料を用いることができる。セラミック材料としては、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等である。また、第１枠体３として樹脂材料を用いる場合には、エポキシ樹脂等が用いられる。他にも、金属基板２と同様に、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属材料からなる合金を用いることができる。

第１枠体３は、例えばセラミック材料の場合には、熱膨張係数が３×１０^−６／Ｋ〜１２×１０^−６／Ｋである。また、樹脂材料を用いた場合には、熱膨張係数が２０×１０^−６／Ｋ〜１５０×１０^−６／Ｋであり、金属材料の場合には、熱膨張係数が５×１０^−６／Ｋ〜２５×１０^−６／Ｋである。なお、このように第１枠体３は金属基板２よりも熱膨張係数の小さい材料を用いる。このことによって、上面側から金属基板２の熱膨張を抑えることができる。

また、図２、図６および図７に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１において、第１枠体３の内壁は、平面視において角部が曲線になっている。このことによって、熱膨張した際に、角部に応力をかかり難くすることができる。なお、図１２に示すように、角部が直角になっていてもよい。直角であることによって、第１枠体３で囲まれた空間を広くすることができる。

金属基板２の溝２２には、第２枠体４が設けられている。第２枠体４は、半導体パッケージ１を平面視して、第１枠体３と重なって位置している。第２枠体４は、平面視において、外縁および内縁が矩形状であり、外側の４つの側壁および内側の４つの側壁によって構成されている。第２枠体４は、銀ロウやはんだ、樹脂接合材等の接合部材を介して金属基板２の溝２２の底部に接合されている。

また、図４および図５に示すように、第２枠体４の側壁は、金属基板２の溝２２の内壁と対向するとともに、金属基板２の溝２２の内壁と間が空いている。このとき、第２枠体４の側壁と溝２２の内壁とが接合または接触している場合と比較して、間が空いている場合には、金属基板２および第２枠体４が熱膨張したとしても、第２枠体４の側壁と溝２２の内壁との間で作用する熱応力が生じる可能性を低減できる。また、熱膨張係数差に起因した金属基板２と第２枠体４との間に生じる熱応力を低減できる。このことから、第２枠体４にクラックや割れが生じるおそれを低減することができる。このことによって、半導体パッケージ１は、金属基板２と第２枠体４の熱膨張係数差によって、第２枠体４の側壁の周囲に生じる応力を低減することができる。その結果、半導体パッケージ１は、第２枠体４に生じるクラックや割れを抑制することができ、半導体パッケージが破損することを抑制することができる。

第２枠体４は、平面視における外縁の大きさが、たとえば１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍ、内縁の大きさが５ｍｍ×５ｍｍ〜４９ｍｍ×４９ｍｍである。また、外縁と内縁との間の幅で示される第２枠体４の厚みは、たとえば１ｍｍ〜５ｍｍである。また、第２枠体４の高さは、０．２ｍｍ〜３．９ｍｍである。

第２枠体４としては、例えば、セラミック材料を用いることができる。セラミック材料としては、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等である。また、第２枠体４として樹脂材料を用いる場合には、エポキシ樹脂等が用いられる。他にも、金属基板２と同様に、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属材料からなる合金を用いることができる。

第２枠体４は、例えばセラミック材料の場合には、熱膨張係数が３×１０^−６／Ｋ〜１２×１０^−６／Ｋである。また、樹脂材料を用いた場合には、熱膨張係数が２０×１０^−６／Ｋ〜１５０×１０^−６／Ｋであり、金属材料の場合には、熱膨張係数が５×１０^−６／Ｋ〜２５×１０^−６／Ｋである。なお、このように第２枠体４は金属基板２よりも熱膨張係数の小さい材料を用いる。このことによって、下面側から金属基板２の熱膨張を抑えることができる。

また、第２枠体４の側壁の上端部（溝２２の底部側の端部）が溝２２の内壁の下端部（溝２２の底部側の端部）と接触するように設けられてもよい。この場合には、金属基板２の上面に水平な方向における金属基板２の熱膨張、熱収縮を第２枠体４が抑制することができる。その結果、半導体パッケージ１は、金属基板２の熱膨張、熱収縮による変形、および変形に伴って生じる金属基板２の反り、特に実装領域２１の反りを抑制することができる。このため、実装領域２１の平坦性を維持することができる。このことから、半導体素子７を実装領域２１に実装する際の実装性を向上することができる。また、半導体素子７に作用する応力が増加する可能性を低減することができる。

また、図８に示すように、第２枠体４は、上面（溝２２の底部と対向する面）から下面（溝２２の底部と反対側の面）にかけて、第２枠体４の下面が第２枠体４の上面より広くなるように設けられてもよい。このことによって、半導体装置１０が金属基板２および第２枠体４を介して外部の実装基板に実装される場合には、基板２および第２枠体４を介した、半導体パッケージ１の放熱性を向上することができる。

また、図９に示すように、金属基板２の下面は、第２枠体４の下面よりも下方に位置していてもよい。このことによって、半導体パッケージ１は、半導体装置１０を外部の実装基板に実装する際に、第２枠体４の下面と外部の実装基板との間に空隙を設けることができる。その結果、半導体パッケージ１は、半導体装置１０を作動する際に生じる半導体素子７の熱に起因した、第２枠体４および外部の実装基板の熱膨張によって作用する熱応力を抑制することができ、第２枠体４にクラックや割れが生じる可能性を低減することができる。これにより、半導体パッケージ１は、半導体装置１０が破損する可能性を低減することができる。また、半導体パッケージ１は、金属基板２の下面が外部の実装基板と接触しやすい状態にあり、半導体装置１０を外部の実装基板に実装する際には、金属基板２が外部の実装基板にはんだや樹脂等の接合材を介して接合されやすくなる。その結果、金属基板２を介した半導体パッケージ１の放熱性を向上することができる。つまり、実装領域２１に実装される半導体素子７からの熱が金属基板２を介して外部の実装基板に放熱されやすくなる。

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、上述した構成であることによって、半導体素子７で生じる熱を、金属基板２を介して外部の実装基板に放熱させやすくすることができるとともに、半導体装置１０が破損するおそれを低減することができる。このことによって、本発明の半導体パッケージ１は、半導体パッケージとしての機能のひとつである放熱性と、半導体装置としての機能のひとつである信頼性を維持することができる。

また、図１０に示すように、第２枠体４は、上面（溝２２の底部と対向する面）から下面（溝２２の底部と反対側の面）にかけて、第２枠体４の下面が第２枠体４の上面より狭くなるように設けられてもよい。その結果、半導体パッケージ１は、半導体装置１０を作動する際に生じる半導体素子７の熱に起因した、第２枠体４および外部の実装基板の熱膨張によって作用する熱応力を抑制することができ、第２枠体４にクラックや割れが生じる可能性を低減することができる。これにより、半導体パッケージ１は、半導体装置１０が
破損する可能性を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、第１枠体３の熱膨張係数をα、第２枠体４の熱膨張係数をβ、実装領域２１に直交する方向の第１枠体３の厚みをＨ１、第２枠体４の厚みをＨ２とする場合、α≧βかつＨ１≦Ｈ２としてもよい。これにより、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、金属基板２と第１枠体３および第２枠体４の熱膨張係数の差に起因して生じる金属基板２の反りを低減することができる。

また、上記のようにα≧βかつＨ１≦Ｈ２とする場合、第２枠体４は、図１１に示すように実装領域２１に水平な方向の幅が第１枠体３の幅より大きくてもよい。その結果、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、熱膨張係数の差に起因して生じる金属基板２や第１枠体３の熱膨張や熱収縮を第２枠体４によって拘束することができ、半導体パッケージ１の変形や反りをより低減することができる。

また、溝２２の深さは、第１枠体３と第２枠体４とに挟まれた箇所の金属基板２の厚みよりも大きくてよい。このことによって、第１枠体３と第２枠体４とで金属基板２の厚みの薄い箇所を上下で挟むことで、金属基板２の反りや変形を生じ難くすることができる。また、金属基板２を経由して、実装領域２１から外部の実装基板への放熱性を良好に維持することができる。

また、溝２２の深さが深い、つまり、溝２２の周囲に位置する金属基板２の厚みが厚いことによって、反りを抑制しつつ、金属基板２の剛性を向上させることができ、この結果、半導体パッケージ１としての剛性を向上させることができる。このことによって、半導体装置１０を外部の実装基板に実装する際に加わる外力によって半導体パッケージ１が変形することを低減させることができる。その結果、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、内部に収納された半導体素子７が破損するおそれを低減することができる。

また、第２枠体４は、平面視にて、外縁が第１枠体３の外縁より金属基板２の溝２２の内壁の方向に設けられてもよい。これにより、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、金属基板２が上方向に突出するように反るおそれを低減できる。

また、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、第１枠体３と第２枠体４とが同じ材料から成っていてもよい。例えば、第１枠体３および第２枠体４は、酸化アルミニウム質焼結体からなり、熱膨張係数が７×１０^−６／Ｋである。すなわち、第１枠体３と第２枠体４とが同じ材料から成っていることによって、金属基板２の上面に接合される第１枠体３と金属基板２の溝２２に接合される第２枠体４の熱膨張係数が同じになり、金属基板２の熱膨張、熱収縮を拘束する力を上下の方向に同等にすることができる。このため、金属基板２と第１枠体３および第２枠体４の熱膨張係数の差に起因して金属基板２が上下の方向のどちらかに反ったり、変形したりし難くなる。また、金属基板２の熱膨張、熱収縮を第１枠体３および第２枠体４で拘束することにより、金属基板２と第１枠体３および第２枠体４のそれぞれの接合部に生じる応力が偏って生じることを低減させることができる。

また、図１〜図３に示すように、第１枠体３の上面にはリード端子５が設けられていてもよい。このとき、図１〜図５に示すように、平面視において、金属基板２の外縁は、第１枠体３の外縁よりも大きく設けられている。

図１〜図５に示すように、平面視において、金属基板２の外縁は、第１枠体３の外縁よりも大きく設けられている。このとき、リード端子５は金属基板２と重なって設けられている。平面視において、金属基板２の外縁が第１枠体３の外縁よりも大きいことにより、
電界分布の広がりを収束させることができる。これは、高周波の電気信号をリード端子５に伝送させる際に、第１枠体３および外部の回路基板等に接続されず、周囲に接地導体が設けられないリード端子５の部位における電界分布の広がりを、金属基板２によって収束することができるためである。

また、第２枠体４の外側にも金属基板２が位置していることによって、外部に熱をより逃がしやすくなる。これは、金属基板２の実装領域２１で生じた熱が、実装領域２１の直下だけではなく、第２枠体４の外側に位置する金属基板２を通して外部に熱を逃がすことができるためである。

リード端子５は、金−錫はんだや樹脂接合材等の接合材によって第１枠体３の上面に接合され、設けられている。リード端子５は、ボンディングワイヤ等を介して実装領域２１に実装される半導体素子７と電気的に接続されて、外部の実装基板や回路基板、電源等と電気的に接続される。リード端子５は、例えば、鉄、ニッケル、コバルトからなる合金や、鉄、ニッケルからなる合金等から成る。リード端子５は、第１枠体３の外縁よりも外側に延びている。

この結果、電界分布が不安定にリード端子５の周囲に広がることを低減することができる。すなわち、金属基板２は、平面視において、第１枠体３の外縁よりも外側に張出していることで、半導体パッケージ１の周波数特性を向上することができる。

また、第１枠体３および第２枠体４は、例えば、セラミック材料から成ると上述したが、金属基板２よりも熱膨張係数の小さい金属であれば、金属材料を用いてもよい。この金属材料としては、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等が用いられる。金属基板２の第１枠体３と第２枠体４とに挟まれた箇所において、第２枠体４の上面は金属基板２と接合材を介して接合されている。

第１枠体３および第２枠体４が、金属材料から成る場合には、剛性が強い。このため、金属基板２が熱膨張して、第１枠体３および第２枠体４を押したとしても、第１枠体３および第２枠体４に割れやクラック等が生じるおそれを低減させることができる。

＜半導体パッケージの製造方法＞
金属基板２は、例えば金属材料から成る場合には、銅等からなる。また、金属基板２の下面に矩形状あるいは、テーパー状に溝２２が加工されて設けられる。このとき、金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法、プレス加工、切削加工のような金属加工法を施すことによって金属基板２を構成する金属部材を作製することができる。

なお、第１枠体３は、例えば金属材料からなる場合には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等からなり、切削加工によって枠状に形成される。そして、第１枠体３は、実装領域２１を囲んで、リード端子５が樹脂接合材やガラス接合材等の絶縁材料からなる接合によって接合固定されるとともに、金属基板２の上面に金−錫はんだや鉛フリーはんだ等で接合される。

また、第１枠体３が、例えば酸化アルミニウム焼結体から成る場合には、マグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えたアルミナ粉末に溶剤を加え、十分に混練し、脱泡させてスラリーを作製する。この後、ドクターブレード法等によってロール状のセラミックグリーンシートを形成して、適当なサイズにカットする。カットして作製したセラミックグリーンシートにリード端子５が接続固定される配線パターン等の信号線路をスクリーン印刷する。この後、約１６００℃の還元雰囲気中で焼成して形成する。このとき、焼成前に複数のセラミックグリーンシートを積層してもよい。第１枠体３は、例えば、リード端子５が銀−銅ロウによって上面に接合されるとともに、実装領域２１を取り囲むように金−錫はんだで金属基板２の上面に接合される。

第２枠体４も第１枠体３と同様に、作製される。第２枠体４は、金属基板２の下面で、溝２２の内部に接合される。

以上のようにして、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ１を作製することができる。なお、上述した工程順番は指定されない。

＜半導体装置の構成＞
次に、本発明の一実施形態に係る半導体装置１０について、図面を用いて詳細に説明する。図１３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置１０を示す上面からの斜視図である。図１３に示すように、本実施形態の一実施形態に係る半導体装置１０は、上述した実施形態に代表される半導体パッケージ１と、半導体パッケージ１の実装領域２１に実装された半導体素子７と、第１枠体３と接合された、半導体素子７を封止する蓋体６とを備えている。

本発明の一実施形態に係る半導体装置１０においては、金属基板２の実装領域２１に半導体素子７が実装されている。半導体素子７は、ボンディングワイヤを介してリード端子５に電気的に接続される。この半導体素子７にリード端子５およびボンディングワイヤを介して外部からの電気信号を入出力することによって半導体素子７から所望の入出力を得ることができる。

蓋体６は、第１枠体３と接合され、半導体素子７を封止するように設けられている。半導体素子７としては、例えばＩＣ（Integrated Circuit）またはＬＳＩ（Large-Scale Integration）の他、パワーデバイス用の半導体素子等が挙げられる。蓋体６は、第１枠体３の上面に接合されている。そして、金属基板２、第１枠体３および蓋体６で囲まれた空間において半導体素子７を封止している。このように半導体素子７を封止することによって、長期間の半導体パッケージ１の使用による半導体素子７の劣化を抑制することができる。

蓋体６としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。また、第１枠体３と蓋体６は、例えばシーム溶接法によって接合することができる。また、第１枠体３と蓋体６は、例えば、金−錫はんだを用いて接合してもよい。

以上、各実施形態の半導体パッケージ１およびこれを備えた半導体装置１０について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更および実施形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。

１ 半導体パッケージ
２ 金属基板
２１ 実装領域
２２ 溝
３ 第１枠体
４ 第２枠体
５ リード端子
６ 蓋体
７ 半導体素子
１０ 半導体装置

Claims (7)

1. 上面と、下面と、前記上面に位置する実装領域と、前記下面に位置する枠状の溝と、を有する金属基板と、
   前記上面に位置し、前記実装領域を囲んでいるとともに、前記金属基板よりも熱膨張係数の小さい第１枠体と、
   前記溝に位置し、前記第１枠体と重なっているとともに、前記金属基板よりも熱膨張係数の小さい第２枠体と、を備えており、
   前記第２枠体の側壁は、前記金属基板の前記溝の内壁と間が空いており、
   前記金属基板の前記溝の深さは、前記金属基板の前記第１枠体および前記第２枠体に挟まれている部分の厚みよりも大きいことを特徴とする半導体パッケージ。
2. 上面と、下面と、前記上面に位置する実装領域と、前記下面に位置する枠状の溝と、を有する金属基板と、
   前記上面に位置し、前記実装領域を囲んでいるとともに、前記金属基板よりも熱膨張係数の小さい第１枠体と、
   前記溝に位置し、前記第１枠体と重なっているとともに、前記金属基板よりも熱膨張係数の小さい第２枠体と、を備えており、
   前記第２枠体の側壁は、前記金属基板の前記溝の内壁と間が空いており、
   断面視において、前記金属基板の前記溝の幅は下方に向かって大きくなっていることを特徴とする半導体パッケージ。
3. 前記第１枠体と前記第２枠体とは同じ材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージ。
4. 前記下面は、前記第２枠体よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。
5. 前記第１枠体の上面にはリード端子が設けられており、
   平面視において、前記金属基板の外縁は、前記第１枠体の外縁および前記第２枠体の外縁よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。
6. 断面視において、前記第２枠体の下面の幅は、前記第２枠体の上面の幅と異なっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体パッケージと、
   前記半導体パッケージの前記実装領域に実装された半導体素子と、
   前記半導体素子を覆うとともに、前記第１枠体の上面に設けられた蓋体とを備えていることを特徴とする半導体装置。

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