JPH0897318A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0897318A
JPH0897318A JP23515994A JP23515994A JPH0897318A JP H0897318 A JPH0897318 A JP H0897318A JP 23515994 A JP23515994 A JP 23515994A JP 23515994 A JP23515994 A JP 23515994A JP H0897318 A JPH0897318 A JP H0897318A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】薄型化が実現できかつ十分の高周波シールド効
果が得られる容器構造を有する半導体装置を提供する。 【構成】表面に半導体素子31を搭載する回路基板20
の側面に凹部27を形成し、金属キャップ10の側壁1
3に形成された凸部14を凹部27に嵌合し、かつ凹部
27の内面に形成された内面導電膜28に凸部14を接
触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係わり、特
に高周波用に適した容器を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5乃至図7を参照して従来の半導体装
置をそれぞれ説明する。
【0003】図5(B)は、上面の前方に端子54Tが
配列形成され側面56を有するガラスエポキシの多層基
板による回路基板54を示す斜視図である。図5(A)
は、背面側壁53および側面側壁52を有する金属キャ
ップ51である。金属キャップ51の側壁52を回路基
板54の側面56に単に嵌め込むだけで回路基板54上
に搭載されている半導体素子(図示省略)の容器を成し
全体で半導体装置を構成している。
【0004】図6(B)は、半導体素子を搭載する回路
基板(図示省略)を載置する上面65および側面66を
有する放熱板64を示す斜視図であり、側面66には溝
67が形成されている。図6(A)は、側壁62を有す
る金属キャップ61を示す斜視図であり、側壁62の下
部に取り付け用爪63が形成されている。取り付け用爪
63を溝67に嵌合させスライドさせて放熱板の上面6
5の上に金属キャップ61を位置させることにより容器
となり全体で半導体装置を構成する。このようにスライ
ド式に放熱板に金属キャップを取り付ける方法は、例え
ば実開平3−39850号に開示されている。
【0005】図7(A)は、金属板を折り曲げまたプレ
スにより加工した金属キャップ71を示す斜視図であ
り、背面側壁73に2個の取り付け爪74が形成され、
前面取付け部材72に1個の取り付け爪74が形成され
ている。図7(B)は、上面に半導体素子(図示省略)
を搭載し上面前方に端子76Tが配列形成されたアルミ
ナによる回路基板76を金属板75上に配置した構造を
示す斜視図であり、金属板75の背面側壁77および前
面取付け部材78にはそれぞれ金属キャップ71の取り
付け爪74に対応した取り付け孔79が形成されてい
る。
【0006】図7(C)は金属キャップ71の取り付け
爪74を金属板75の取り付け孔79に挿入嵌合して取
り付けた状態を示す拡大断面図である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す従来技術で
は、金属キャップの側壁を上方から回路基板の側面に単
に嵌め込むだけであるから金属キャップが抜けやすく、
かつ高周波的な導通が不確実であり、このために金属キ
ャップを高周波シールドとして用いることができなかっ
た。
【0008】図6に示す従来技術では、キャップのキャ
ップ取り付け用爪63の厚さ(図で縦方向の寸法)が例
えば0.4mmに対し、放熱板の溝67の溝幅(図で縦
方向の寸法)は、スライドさせて取り付けるクリアラン
ス分を含め例えば0.45mmとなることからガタを有
し、これによりキャップの高周波的な導通が不確実とな
りシールド効果が得られなかった。
【0009】図7に示す従来技術では、キャップ71の
取り付け爪74と金属板75の取り付け孔79とを噛み
合わせていたため、この噛み合わせに必要な高さ寸法A
(図7(C))が例えば3mm必要であった。したがっ
て容器全体の高さ、すなわち半導体装置の高さH(図7
(C))を例えば4mm以下に薄型化することができな
かった。
【0010】したがって本発明の目的は、薄型化が実現
できかつ十分の高周波シールド効果が得られる容器構造
を有する半導体装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、表面に
半導体素子を搭載する回路基板の側面に凹部が形成さ
れ、前記半導体素子を覆う金属キャップの側壁に形成さ
れた凸部が前記凹部に嵌合し、かつ前記凹部の内面に形
成された内面導電膜に前記凸部が接触している半導体装
置にある。ここで前記回路基板の裏面に使用中に接地電
位となる裏面導体膜が形成され、前記内面導体膜と前記
裏面導体膜とが前記回路基板の内部で導通していること
が好ましい。また、前記回路基板は3層以上のグリーン
シートを積層して焼結することにより形成され、中間に
位置する前記グリーンシートの形状により前記凹部が形
成されていることが出来る。実際上は、前記凹部は長方
立方体の形状であり、前記長方立方体の長方形の上面お
よび下面に前記内面導体膜がそれぞれ形成され、前記凸
部の形状は前記凹部の形状に対応して長方の形状であ
る。また、前記金属キャップは金属平板を3辺折り曲げ
た側壁構造を有し、このうち対向する2つの側壁に形成
された前記凸部は「く」の字形のプレスラインを有して
いることができる。
【0012】
【作用】上記構成によれば回路基板の側面の凹部に金属
キャップの側壁の凸部が直接嵌合しているから、半導体
装置の全体の高さを3.0mm以下例えば約2.4mm
に薄膜化することができる。また、回路基板の接地電位
にすることができる内面導電膜に金属キャップの凸部が
接触しているから金属キャップによる十分の高周波シー
ルド効果が得られる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。
【0014】図1は本発明の実施例を示す図であり、
(A)は金属キャップの斜視図、(B)は半導体素子等
を搭載した回路基板の斜視図、(C)は金属キャップを
回路基板に挿入嵌合して得られた半導体装置の一部断面
図である。
【0015】図2は図1(B)の回路基板の上層のセラ
ミック層の母材料のグリーンシートを示す図であり、
(A)は上面図、(B)は(A)のB−B部の断面図、
(C)は底面図である。
【0016】図3は図1(B)の回路基板の中間層のセ
ラミック層の母材料のグリーンシートを示す図であり、
(A)は上面図、(B)は(A)のB−B部の断面図、
(C)は底面図である。
【0017】図4は図1(B)の回路基板の下層のセラ
ミック層の母材料のグリーンシートを示す図であり、
(A)は上面図、(B)は(A)のB−B部の断面図、
(C)は底面図である。
【0018】図1(A)において、厚さ0.1mmの銅
ニッケル合金板をプレスにより成形し3辺を折り曲げ
て、上面11と背面側壁12と左右の側面側壁13から
金属キャップ10を構成している。側面側壁12の幅W
1 は9.5mmであり、またくの字形のプレスラインに
よる凸部14が内側に突出して形成されている。
【0019】図1(B)において、厚さ0.254mm
の上層のアルミナ(Al2 3 )板23、厚さ0.25
4mmの中間層のアルミナ板22、厚さ0.254mm
の下層のアルミナ板21から回路基板20が構成され、
平面寸法はLが20mm、Wが14mmである。また、
中間層のアルミナ板22の対向する両側面(W=14m
mの面)にそれぞれ10mmの幅W2 にわたって深さ
0.2mm後退して凹部27を形成している(図1
(C)のDが0.2mm)。下層のアルミナ板21の下
面の全面にメタライズによる導体膜28が形成され、上
面の少くとも凹部27の内面となる箇所に同様の導体膜
28が形成されている。中間層のアルミナ板22の下面
には下層のアルミナ板21の上面の導体膜28と同じパ
ターンの導体膜28が形成され、上面にも選択的に導体
膜28が形成されている。上層のアルミナ板23の下面
の少くとも凹部27の内面となる箇所に導体膜28が形
成されている。そしてこれら導体膜はアルミナ基板内の
貫通孔を通して全て接続されているから、下層のアルミ
ナ板21の下面の全面の導体膜28を半導体装置の使用
状態で接地することにより全ての導体膜28が接地電位
に固定される。
【0020】さらに上層のアルミナ板23の上面に端子
26Tを含む回路パターン26がメタライズにより形成
されて、上層および中間層のアルミナ板23,22に素
子搭載用の開口25が形成されている。
【0021】例えば1GHzで利得30dBの2段増幅
器を得るために、半導体素子のGaAsFET33をそ
れぞれの開口25内に搭載し、その入出力リ−ド端子を
回路パターン26に接続し、容量素子等のチップ部品3
3を回路パターン26上に搭載する。
【0022】なお上記説明において導体膜28は、下層
のアルミナ板21の下面は全面に形成され他の面には選
択的に形成されている。しかし他の面も全面に形成する
こともできる。
【0023】また例えば図2乃至図4に示すグリーンシ
ートをそれぞれ焼結し、これにより得られた各アルミナ
板の導体膜どうしをAgロー付けにより貼り合わせて切
断分離して多層基板20を構成することができる。
【0024】あるいは図2乃至図4を示して説明する実
施例のように、グリーンシートを積層して焼結後に切断
分離して多層基板20を得ることもできる。
【0025】図1(C)において、金属キャップ10を
半導体素子31やチップ部品33を搭載した回路基板2
0に挿入して構成された実施例の半導体装置を示す。
【0026】この半導体装置は全体の高さHが例えば
2.5mmと箔型化し、金属キャップ10の側壁13の
「く」の字形状の凸部14を回路基板20の横方向の深
さDが0.2mmの凹部27に嵌合噛み合せることによ
りガタを生じることなく金属キャップが回路基板に固定
され、かつ、金属キャップの凸部14と凹部27の上内
面および下内面の導体膜28に接触させることにより金
属キャップは接地電位に固定されて半導体素子31やチ
ップ部品33に対する十分の高周波シールド効果を有す
る。
【0027】図2乃至図4のそれぞれに示すグリーンシ
ートはアルミナ粉末とフラックスと有機結合剤と可塑剤
と溶剤とを混合して得られたスラリー状の未完成の膜厚
0.254mmの軟質セラミックシートであり、これら
を積層し例えば約150℃で加熱加圧してグリーンシー
ト積層体を形成した後、例えば約1500〜1600℃
の高温で焼結し、表面のメタライズ膜にNiメッキやA
uメッキを施し、2点鎖線で示す切断線40を切断して
図1(B)に示す回路基板20となる。また、導体膜や
回路パターンを形成するメタライズは、タングステン系
ペーストやモリブデン系ペーストをスクリーン印刷法で
形成することができる。
【0028】まず図2に示す上層のセラミック板23の
母材であるグリーンシート23Lにおいて、半導体素子
搭載用の開口25を貫通形成し、上面に端子26Tを含
む回路パターン26が形成され、下面に導体膜28が形
成されている。切断線40に囲まれた1個の回路基板領
域において、下面の導体膜28の左右の箇所は本発明の
凹部27(図1)の内上面の導体膜であり、下面の導体
膜28のその他の箇所は上面の回路パターン26に対応
してその下に配置されている。この配置により回路パタ
ーンが分布定数回路の場合に、セラミック板23の膜厚
の設定とともに所定のインピーダンスを得ることができ
る。
【0029】次に図3に示す中間層のセラミック板22
の母材であるグリーンシート22Lにおいて、上層グリ
ーンシート23Lの開口25と同一の箇所に半導体素子
搭載用の開口25を貫通形成し、上面に、上層グリーン
シート23Lの下面の導体膜28と対向配置するように
導体膜28が形成され、また下面にも上面と同一の箇所
に導体膜28が形成されている。そしてこのグリーンシ
ート22Lの上面の導体膜28と下面の導体膜28とは
直径0.5mmの貫通孔29内を充填する導体膜28に
より接続されている。
【0030】さらにこの中間層のグリーンシート22L
では、図で縦方向を延在する切断線40を跨いて長方形
の開口27Cが形成されている。この開口27Cの片側
27,27が、図で左右の回路基板において、それぞれ
本発明の凹部27(図1)を形成する。
【0031】次に図4に示す下層のセラミック板21の
母材であるグリーンシート21Lにおいて、上面の導体
膜28の左右の箇所は本発明の凹部27(図1)の内下
面の導体膜であり、下面の全面に導体膜28が形成さ
れ、上面の導体膜28と下面の導体膜28とは直径0.
5mmの貫通孔29内を充填する導体膜28により接続
されている。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明は金属キャッ
プ10の側壁13の凸部14と、回路基板20の上層セ
ラミック基板23の下面の接地導体膜28および下層セ
ラミック基板21の上面の接地導体膜28とが、凹部2
7において例えば10mmの上下辺で線接触し、これが
両側面の2箇所に存在する。したがって、高周波シール
ド性が向上し、図1の実施例の構造は図7の従来技術と
比較して、例えば周波数が3GHzにおける回路安定係
数のKファクター(Sパラメータで得られるファクター
であり、この値が大きいほど発振が発生しないで安定な
動作となる)が2から5に改善する効果を有する。
【0033】また、金属キャップとの噛合の為のストロ
ークが3層からなるシート厚、例えば各層0.254m
mとして0.76mm内に収まることにより、回路基板
20の上面、すなわち上層セラミック板23の上面と金
属キャップ10との間のクリアランスが搭載チップ部品
33の高さ例えば0.5mmの3倍の1.5mmですむ
ことから、この実施例の半導体装置の全体の高さH(図
1(C))は金属キャップの0.1mmの板厚を考慮し
ても約2.4mmの箔型となる。
【0034】このように本発明によれば、金属キャップ
による十分の高周波シールド効果が得られ、かつ全体の
高さが3.0mm以下例えば約2.4mmに薄型化され
た半導体装置が実現できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図であり、(A)は金属
キャップの斜視図、(B)は半導体素子等を搭載した回
路基板の斜視図、(C)は金属キャップを回路基板に挿
入嵌合して得られた半導体装置の一部断面図である。
【図2】図1(B)の回路基板の上層のセラミック層の
母材料のグリーンシートを示す図であり、(A)は上面
図、(B)は(A)のB−B部の断面図、(C)は底面
図である。
【図3】図1(B)の回路基板の中間層のセラミック層
の母材料のグリーンシートを示す図であり、(A)は上
面図、(B)は(A)のB−B部の断面図、(C)は底
面図である。
【図4】図1(B)の回路基板の下層のセラミック層の
母材料のグリーンシートを示す図であり、(A)は上面
図、(B)は(A)のB−B部の断面図、(C)は底面
図である。
【図5】従来技術を示す図であり、(A)は金属キャッ
プの斜視図、(B)は回路基板の斜視図である。
【図6】他の従来技術を示す図であり、(A)は金属キ
ャップの斜視図、(B)は放熱板の斜視図である。
【図7】別の従来技術を示す図であり、(A)は金属キ
ャップの斜視図、(B)は回路基板を金属板上に配置し
た構造を示す斜視図、(C)は金属キャップを金属板に
取り付けた状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
10 金属キャップ 11 上面 12 背面側壁 13 側面側壁 14 凸部 20 回路基板 21 下層のアルミナ板 21L 下層用のグリ−ンシート 22 中間層のアルミナ板 22L 中間層用のグリーンシート 23 上層のアルミナ板 23L 上層用のグリーンシート 25 開口 26 回路パターン 26T 端子 27 凹部 27C 凹部用の開口 28 導体膜 29 貫通孔 31 GaAsFET(半導体素子) 33 チップ部品 40 切断線 51 金属キャップ 52 側面側壁 53 背面側壁 54 回路基板 54T 端子 56 側面 61 金属キャップ 62 側壁 63 取り付け用爪 64 放熱板 65 上面 66 側面 67 溝 71 金属キャップ 72 前面取付け部材 73 背面側壁 74 取り付け爪 75 金属板 76 回路基板 76T 端子 77 背面側壁 78 前面取付け部材 79 取り付け孔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に半導体素子を搭載する回路基板の
    側面に凹部が形成され、前記半導体素子を覆う金属キャ
    ップの側壁に形成された凸部が前記凹部に嵌合し、かつ
    前記凹部の内面に形成された内面導電膜に前記凸部が接
    触していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記回路基板の裏面に裏面導体膜が形成
    され、前記内面導体膜と前記裏面導体膜とが前記回路基
    板の内部で導通していることを特徴とする請求項1記載
    の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記回路基板は3層以上のグリーンシー
    トを積層して焼結することにより形成され、中間に位置
    する前記グリーンシートの形状により前記凹部が形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記凹部は長方立方体の形状であり、前
    記長方立方体の長方形の上面および下面に前記内面導体
    膜がそれぞれ形成され、前記凸部の形状は前記凹部の形
    状に対応して長方の形状であることを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記金属キャップは金属平板を3辺折り
    曲げた側壁構造を有し、このうち対向する2つの側壁に
    形成された前記凸部はくの字形のプレスラインを有して
    いることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180235A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Yamaha Corp 半導体装置及びその製造方法
US7712349B2 (en) 2003-12-01 2010-05-11 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
US8344489B2 (en) 2005-12-06 2013-01-01 Yamaha Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof

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