JPH05218221A

JPH05218221A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH05218221A
Application number: JP5644392A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Miyamoto; 隆春宮本; Fumio Miyagawa; 文雄宮川; Yoji Ohashi; 洋二大橋; Tamio Saito; 民雄齊藤
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体チップを封入したキャビティにキャビ
ティ共振が起きたり、キャビティ周囲を囲むシールリン
グ等に寄生共振が起きたりするのを防ぐことの可能な半
導体装置を得る。【構成】メタルベース１０上面に搭載した半導体チッ
プ２０上方を、セラミックからなる絶縁性のキャップ７
００で覆うと共に、そのキャップ７００周囲をメタルベ
ース１０上面周囲に接合したセラミック枠体３０上面
に、絶縁性の接合剤８０を用いて直接に封着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波素子等の半導体
チップを収納した半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記半導体装置として、図５に示したよ
うな半導体装置がある。

【０００３】この半導体装置は、高熱放散性のメタルベ
ース１０上面中央に、半導体チップ２０を搭載してい
る。メタルベース１０上面周囲には、断面逆Ｔ字状をし
たセラミック枠体３０を、半導体チップ２０周囲を隙間
なく囲むようにして気密に接合している。セラミック枠
体３０の内外の階段面には、セラミック枠体３０内部を
貫通して連続して水平に連なる信号線路４０を備えてい
る。信号線路４０内端には、半導体チップ２０の電極
を、ワイヤ２２を介して接続している。信号線路４０外
端には、図中に２点鎖線で示したように、外部リード６
０を接続している。そして、信号線路４０外端を外部リ
ード６０を介して半導体装置実装用基板の接続パッドに
接続できるようにしている。又は信号線路４０外端に外
部リード６０を接続せずに、信号線路４０外端を金リボ
ン等を用いて半導体装置実装用基板の接続パッドに接続
できるようにしている。セラミック枠体３０上面には、
メタルからなるシールリング５０を隙間なく連続して気
密に接合している。半導体チップ２０上方には、メタル
キャップ７０を被せて、そのメタルキャップ７０周囲を
シールリング５０上面に気密に封着している。

【０００４】上記半導体装置では、その半導体チップ２
０を封入したキャビティ３２周囲の周壁を、シールド効
果のあるメタルベース１０、メタルからなるシールリン
グ５０、メタルキャップ７０でそれぞれ形成していて、
それらの導体壁を通して、半導体装置外部からキャビテ
ィ３２に封入した半導体チップ２０に電波等が侵入し
て、半導体チップ２０が誤動作するのを防いでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記半
導体装置においては、その導体メタルベース１０、メタ
ルからなる導体シールリング５０、導体メタルキャップ
７０が原因して、それらの導体壁で囲まれた所定内部容
積を持つキャビティ３２に、セラミック枠体３０に備え
た信号線路４０を通して半導体装置の内外に伝える高周
波信号等により、キャビティ共振が起きてしまった。そ
して、そのキャビティ共振信号が上記信号線路４０や半
導体チップ２０に混入して、半導体チップ４０が誤動作
したり、上記信号線路４０を通して、半導体装置の内外
に上記キャビティ共振信号と同じか又はそれに近い周波
数の高周波信号を伝えることが不可能となったりした。

【０００６】また、上記半導体装置においては、そのメ
タルからなる導体シールリング５０やセラミック枠体３
０上面にリング状に備えたシールリング５０封着用のメ
タライズ等からなる導体接合層３６が原因して、それら
の導体シールリング５０や導体接合層３６に、セラミッ
ク枠体３０に備えた信号線路４０を通して半導体装置の
内外に伝える高周波信号等により、寄生共振が起きてし
まった。そして、その寄生共振信号が上記信号線路４０
や半導体チップ２０に混入して、半導体チップ２０が誤
動作したり、上記信号線路４０を通して、半導体装置の
内外に上記寄生共振信号と同じか又はそれに近い周波数
の高周波信号を伝えることが不可能となったりした。

【０００７】なお、上記キャビティ共振や寄生共振を防
ぐために、従来より、図５に示したように、上記半導体
装置のメタルキャップ７０裏面等に、キャビティ共振や
寄生共振を起こす原因となる高周波信号等を吸収する電
波吸収体９０を被着することが行われている。

【０００８】しかしながら、上記電波吸収体９０でキャ
ビティ共振や寄生共振を起こす原因となる高周波信号等
を全て吸収して排除することは困難であって、上記電波
吸収体９０を備えた半導体装置においても、キャビティ
共振や寄生共振が若干弱まるものの従来通り起きてしま
った。そして、それらのキャビティ共振信号や寄生共振
信号が上記信号線路４０や半導体チップ２０に混入し
て、半導体チップ２０が誤動作したり、上記信号線路４
０を通して、半導体装置の内外に上記キャビティ共振信
号や寄生共振信号と同じか又はそれに近い周波数の高周
波信号を伝えることが不可能となったりした。

【０００９】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、上記のような、キャビティ共振や寄生共振が
起きて、半導体チップが誤動作したり、信号線路を通し
て、半導体装置の内外に上記キャビティ共振信号や寄生
共振信号と同じか又はそれに近い周波数の高周波信号を
伝えることが不可能となったりすることのない、半導体
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の半導体装置は、半導体チップを搭載
したメタルベースと、そのメタルベース上面に気密に接
合したセラミック枠体であって、前記半導体チップ周囲
を隙間なく気密に囲むセラミック枠体と、そのセラミッ
ク枠体の内外の階段面にセラミック枠体内部を貫通して
連続して備えた信号線路であって、その内端に前記半導
体チップの電極を接続した信号線路と、前記半導体チッ
プ上方を覆うセラミックからなるキャップであって、そ
の周囲を前記セラミック枠体上面に絶縁性の接合剤を用
いて気密に封着したキャップとからなることを特徴とし
ている。

【００１１】本発明の第２の半導体装置は、セラミック
板の上下面を導体層で覆うと共に、それらの導体層を前
記セラミック板側面に備えた導体層又は前記セラミック
板に上下に貫通して備えた導体を充填したヴィアフィル
で接続して形成した疑似メタルベースであって、半導体
チップを搭載した疑似メタルベースと、その疑似メタル
ベース上面に気密に接合したセラミック枠体であって、
前記半導体チップ周囲を隙間なく気密に囲むセラミック
枠体と、そのセラミック枠体の内外の階段面にセラミッ
ク枠体内部を貫通して連続して備えた信号線路であっ
て、その内端に前記半導体チップの電極を接続した信号
線路と、前記半導体チップ上方を覆うセラミックからな
るキャップであって、その周囲を前記セラミック枠体上
面に絶縁性の接合剤を用いて気密に封着したキャップと
からなることを特徴としている。

【００１２】本発明の第１、第２の半導体装置において
は、信号線路外端に外部リードを接続したり、キャップ
裏面又はその表面又はキャップ上方に電波吸収体を備え
たりすることを好適としている。

【００１３】

【作用】上記構成の第１、第２の半導体装置において
は、メタルベース又は疑似メタルベースに搭載した半導
体チップ周囲を囲む、キャビティ共振を起こす原因とな
る、メタルからなる導体キャップ、メタルからなる導体
シールリング、セラミック枠体上面にリング状に備える
シールリング封着用のメタライズ等からなる導体接合層
を排除している。そして、メタルからなる導体キャップ
に代えて、セラミックからなる絶縁性キャップを用い
て、そのキャップをセラミック枠体上面に、上記導体シ
ールリングや導体接合層を介さずに、絶縁性の接合剤を
用いて直接に封着している。言い換えれば、メタルベー
ス又は疑似メタルベースに搭載した半導体チップ上方周
囲にキャビティ共振を起こす原因となる導体壁を設けず
に、半導体チップ上方周囲を電気的に開放させた状態と
している。

【００１４】従って、上記導体キャップや導体シールリ
ングや導体接合層が原因して、半導体チップを封入した
キャビティに、キャビティ共振が生ずるのが防止され
る。

【００１５】また、キャビティ周囲をリング状に囲む、
寄生共振を起こす虞れのある、上記導体シールリングや
セラミック枠体上面の導体接合層を排除している。

【００１６】従って、上記シールリングや導体接合層に
寄生共振が起こるのが防止される。

【００１７】また、キャップをセラミック枠体上面にリ
ング状に封着する接合剤に、絶縁性の接合剤を用いてい
る。

【００１８】従って、上記接合剤に寄生共振が起こるの
が防止される。

【００１９】また、信号線路外端に外部リードを接続し
た第１、第２の半導体装置にあっては、信号線路外端
を、外部リードを介して、半導体装置実装用基板の接続
パッドに容易かつ的確に接続できる。

【００２０】また、キャップ裏面又はその表面又はキャ
ップ上方に電波吸収体を備えた第１、第２の半導体装置
にあっては、半導体装置上方からキャップを通して半導
体装置内部に侵入する電波等を電波吸収体で吸収でき
る。そして、半導体装置内部に侵入した電波等が半導体
チップに混入して、半導体チップが誤動作するのを防止
できる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。図１は本発明の第１の半導体装置の好適な実施例を
示し、詳しくはその正面断面図を示している。以下、こ
の図中の半導体装置を説明する。

【００２２】図において、１０は、高熱伝導率のＣｕ−
Ｗ合金等からなる板状をしたメタルベースである。

【００２３】メタルベース１０上面中央には、半導体チ
ップ２０を搭載している。具体的には、Ｃｕ−Ｗ合金等
からなるメタルベース１０表面にニッケルめっきを施し
ている。ニッケルめっきを施したメタルベース１０上面
中央には、金めっき層等からなるダイボンディング層
（図示せず）を備えて、そのダイボンディング層に半導
体チップ２０をダイボンディングしている。

【００２４】メタルベース１０上面周囲には、方形枠体
状をした断面逆Ｔ字状のセラミック枠体３０を気密に接
合して、そのセラミック枠体３０で上記半導体チップ２
０周囲を隙間なく囲んでいる。具体的には、セラミック
枠体３０下面にろう材に濡れやすいニッケルめっきを施
したメタライズ等からなる接合層３４を備えて、その接
合層３４を介して、セラミック枠体３０下面をろう材に
濡れやすいニッケルめっきを施したメタルベース１０上
面周囲に銀ろう１２を用いてろう接している。

【００２５】セラミック枠体３０の内外の階段面には、
細帯状をしたメタライズからなる信号線路４０を、セラ
ミック枠体３０内部を貫通して水平に連続して備えてい
る。

【００２６】セラミック枠体３０内側の階段面に備えた
信号線路４０内端には、半導体チップ２０の電極を、ワ
イヤ２２を介して接続している。

【００２７】セラミック枠体３０外側の階段面に備えた
信号線路４０外端には、図中に２点鎖線で示したよう
に、帯状をした金属製の外部リード６０内端を接続し
て、外部リード６０をセラミック枠体３０外方に延出し
ている。そして、信号線路４０外端を、外部リード６０
を介して、半導体装置実装用基板の接続パッドに接続で
きるようにしている。

【００２８】又は、信号線路４０外端に外部リード６０
を接続せずに、信号線路４０外端を、金リボン等を用い
て、半導体装置実装用基板の接続パッドに接続できるよ
うにしている。

【００２９】７００は、セラミックからなる板状をした
キャップである。

【００３０】このキャップ７００で、半導体チップ２０
上方を隙間なく覆っている。それと共に、キャップ７０
０周囲下面を、セラミック枠体３０上面に、絶縁性の接
合剤８０を用いて直接に気密に封着している。この接合
剤８０には、例えば低融点ガラス、樹脂等を用いてい
る。

【００３１】そして、メタルベース１０に搭載した半導
体チップ２０上方周囲を、絶縁性のキャップ７００、絶
縁性のセラミック枠体３０、キャップ７００をセラミッ
ク枠体３０上面に封着している絶縁性の接合剤８０で気
密に囲んでいる。そして、メタルベース１０に搭載した
半導体チップ２０上方周囲を電気的に開放させた状態と
している。

【００３２】図１に示した第１の半導体装置は、以上の
ように構成している。

【００３３】図２は本発明の第１の半導体装置の他の好
適な実施例を示し、詳しくはその正面断面図を示してい
る。以下、この図中の半導体装置を説明する。

【００３４】図の半導体装置では、キャップ７００裏面
又はその表面に、図中に実線又は２点鎖線で示したよう
に、グラファイト系、フェライト系等からなる電波吸収
体９０を被着している。そして、その電波吸収体９０
で、半導体装置上方からキャップ７００を通して半導体
装置内部に侵入する電波等を吸収できるようにしてい
る。そして、その半導体装置上方からキャップ７００を
通して半導体装置内部に侵入した電波等が半導体装置の
キャビティ３２に封入した半導体チップ２０に混入し
て、半導体チップ２０が誤動作するのを防止できるよう
にしている。

【００３５】その他は、前述図１に示した第１の半導体
装置と同様に構成していて、その同一部材には同一符号
を付し、その説明を省略する。

【００３６】図３又は図４は本発明の第２の半導体装置
の好適な実施例を示し、詳しくはその正面断面図を示し
ている。以下、この図中の半導体装置を説明する。

【００３７】図の半導体装置では、メタルベース１０に
代えて、メタルベースと同様なグランド効果を持つ疑似
メタルベース１００を用いている。

【００３８】疑似メタルベース１００は、図３に示した
ように、高熱伝導率のＡｌＮ等からなるセラミック板１
０２の上下面をメタライズ等の厚膜からなる導体層１０
４、又はＣｕ、Ａｕ等の薄膜からなる導体層１０４で隙
間なく連続して覆うと共に、そのセラミック板の上下面
の導体層１０４をセラミック板１０２の周囲側面に連続
して隙間なく備えた上記と同じ厚膜又は薄膜からなる導
体層１０６で一連に接続して形成している。

【００３９】又は、図４に示したように、高熱伝導率の
ＡｌＮ等からなるセラミック板１０２の上下面を厚膜又
は薄膜からなる導体層１０４で隙間なく連続して覆うと
共に、そのセラミック板の上下面の導体層１０４をセラ
ミック板１０２に上下に貫通して備えたメタライズ等か
らなる導体を充填した複数のヴィアフィル１０８でそれ
ぞれ一連に接続して形成している。

【００４０】なお、疑似メタルベース１００は、上記図
３と図４に示した疑似メタルベース１００を組み合わせ
てなる形状、即ちセラミック板１０２の上下面の導体層
１０４をセラミック板１０２の側面に備えた導体層１０
６とセラミック板１０２に上下に貫通して備えた導体を
充填したヴィアフィル１０８とでそれぞれ共に一連に接
続して形成しても良い。

【００４１】疑似メタルベース１００上面周囲には、方
形枠体状をした断面逆Ｔ字状のセラミック枠体３０を気
密に接合している。そして、そのセラミック枠体３０で
疑似メタルベース１００上面中央に搭載した半導体チッ
プ２０周囲を隙間なく連続して気密に囲んでいる。

【００４２】具体的には、疑似メタルベース１００をＡ
ｌＮ等を用いて形成し、セラミック枠体３０をそれと異
なるＡｌ₂Ｏ₃等を用いて形成する場合には、疑似メタ
ルベース１００とセラミック枠体３０とをそれぞれ別々
に焼成して、その焼成済の疑似メタルベース１００上面
に焼成済のセラミック枠体３０をその下面に備えたメタ
ライズ層（図示せず）を介して銀ろう等によりろう接し
ている。また、疑似メタルベース１００とセラミック枠
体３０とを同じＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃等を用いて形成する
場合には、それらを同時焼成して、疑似メタルベース１
００上面にセラミック枠体を一体に接合している。

【００４３】その他は、前述図２に示した第１の半導体
装置と同様に構成していて、その同一部材には同一符号
を付し、その説明を省略する。

【００４４】なお、上述第１、第２の半導体装置におい
ては、キャップ７００裏面又はその表面に電波吸収体９
０を備えずに、その代わりに、前述図１に２点鎖線で示
したように、半導体装置上方空間に電波吸収体９０を半
導体装置上方を覆うようにして備えて、その電波吸収体
９０で、キャップ７００上方から半導体装置のキャビテ
ィ３２に封入した半導体チップ２０に電波等が混入し
て、半導体チップ２０が誤動作するのを防いでも良い。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１、第
２の半導体装置によれば、メタルベース又は疑似メタル
ベースに搭載した半導体チップ上方周囲を囲むキャビテ
ィ共振を起こす原因となる導体キャップ、導体シールリ
ング、セラミック枠体上面にリング状に備える導体接合
層を排除して、半導体チップ上方周囲を電気的に開放さ
せた状態とし、半導体チップを封入したキャビティに、
キャビティ共振が起こるのを防止できる。

【００４６】また、寄生共振を起こす虞れのある導体シ
ールリング、セラミック枠体上面にリング状に備える導
体接合層を排除して、それらのシールリング、接合層に
寄生共振が起こるのを防止できる。

【００４７】また、キャップをセラミック枠体上面にリ
ング状に封着する接合剤に、絶縁性の接合剤を用いて、
そのキャップをセラミック枠体上面にリング状に封着す
る接合剤に寄生共振が起こるのを防止できる。

【００４８】その結果、本発明の第１、第２の半導体装
置によれば、該装置にキャビティ共振や寄生共振が起こ
るのを確実に防いで、それらのキャビティ共振信号や寄
生共振信号で、半導体チップが誤動作したり、信号線路
を通して、上記キャビティ共振信号や寄生共振信号と同
じか又はそれに近い周波数の高周波信号を伝えることが
不可能となったりすることを防止できる。そして、比較
的低周波から超高周波までの広範囲の高周波信号で常に
安定して的確に動作させることの可能な半導体装置を提
供できる。

【００４９】また、キャップ裏面又はその表面又はキャ
ップ上方に電波吸収体を備えた本発明の第１、第２の半
導体装置にあっては、半導体装置上方からキャップを通
して半導体装置に収納した半導体チップに侵入する電波
等を電波吸収体で吸収して排除できる。そして、その半
導体装置上方からキャップを通して半導体装置に収納し
た半導体チップに侵入する電波等で、半導体チップが誤
動作するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の半導体装置の正面断面図であ
る。

【図２】本発明の第１の半導体装置の正面断面図であ
る。

【図３】本発明の第２の半導体装置の正面断面図であ
る。

【図４】本発明の第２の半導体装置の正面断面図であ
る。

【図５】従来の半導体装置の正面断面図である。

【符号の説明】

１０メタルベース２０半導体チップ３０セラミック枠体３２キャビティ４０信号線路５０シールリング６０外部リード７０メタルキャップ８０絶縁性の接合剤９０電波吸収体１００疑似メタルベース１０２セラミック板１０４、１０６導体層１０８ヴィアフィル７００セラミックからなるキャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大橋洋二神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者齊藤民雄神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップを搭載したメタルベース
と、そのメタルベース上面に気密に接合したセラミック
枠体であって、前記半導体チップ周囲を隙間なく気密に
囲むセラミック枠体と、そのセラミック枠体の内外の階
段面にセラミック枠体内部を貫通して連続して備えた信
号線路であって、その内端に前記半導体チップの電極を
接続した信号線路と、前記半導体チップ上方を覆うセラ
ミックからなるキャップであって、その周囲を前記セラ
ミック枠体上面に絶縁性の接合剤を用いて気密に封着し
たキャップとからなる半導体装置。
【請求項２】セラミック板の上下面を導体層で覆うと
共に、それらの導体層を前記セラミック板側面に備えた
導体層又は前記セラミック板に上下に貫通して備えた導
体を充填したヴィアフィルで接続して形成した疑似メタ
ルベースであって、半導体チップを搭載した疑似メタル
ベースと、その疑似メタルベース上面に気密に接合した
セラミック枠体であって、前記半導体チップ周囲を隙間
なく気密に囲むセラミック枠体と、そのセラミック枠体
の内外の階段面にセラミック枠体内部を貫通して連続し
て備えた信号線路であって、その内端に前記半導体チッ
プの電極を接続した信号線路と、前記半導体チップ上方
を覆うセラミックからなるキャップであって、その周囲
を前記セラミック枠体上面に絶縁性の接合剤を用いて気
密に封着したキャップとからなる半導体装置。
【請求項３】信号線路外端に外部リードを接続した請
求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】キャップ裏面又はその表面又はキャップ
上方に電波吸収体を備えた請求項１、２又は３記載の半
導体装置。