JPS5963748A - 半導体素子用ケ−ス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、金属製のベース（ｂａｓｅ　：底板）とプ
ラスチック製のカバーを含む、半導体素子用のケースに
関する。この発明は特に、高周波動作用の半導体素子用
のケースとして説明されるが、しかしながら、この発明
はこのような用途に限定されろものではない。

（背景技術） 例えば高周波トランジスタなどの高周波半導体素子の分
野では、素子を収容するために使用されるケースは、一
般に適宜の雰囲気ガスを充填した密封構造が採用され、
密封構造はセラミック部分で形成され、従ってガラス−
金属型の密側構造が用いられろ。こσ）ような密封構造
はかなり高価である。

この発明の１つの目的は、半導体素子用、特に高周波半
導体素子用の、金属製ベース上にプラスチック材料製の
カバーが載壷され、ベースとカバーにより形成される空
間に硬化性絶縁＠判を充填した、一般的にプラスチック
ケース形と称される、特に安価なケースを提供すること
にある。

こＱ）棟のプラスチックケースは一般に、非常に高い周
波数では動作しない半導体電力素子用として使用されて
いる。このプラスチックケースを高周波領域で採用する
場合には、これらの高周波半導体素子がしばしば非常に
もろく、しかも硬化性材料が硬化する際の収縮に耐え得
ないという特定の問題が発生する。さらに高周波半導体
素子においては、素子の特定のメタライズ領域と出力側
コネクタの間の接続ワイヤの数が、しばしば非常に多い
。これらの異なった接続ワイヤの相互の位置関係が、高
周波素子の動作周波数を調整する１つの手段となってい
る。もしも従来のプラスチックケースが使用されると、
硬化性材料の収縮の際に、異なった接続ワイヤの相互の
位置関係が変わり、高周波素子σ）動作周波数が変わっ
てしまう。

従って公知の技術では、高周波素子に対してはプラスチ
ックケースの使用を止めるか、あるいは硬化性材料は硬
化の際に収縮が実用上ゼロであることが要求され、こσ
）ような研究は現在のところ満足すべき成果を収めてお
らず、あるいは非常に高価な硬化性材料を使用せざるを
得す、これは所要の目的すなわち安価なケースを得ると
いう目的に反する。

（発明の開示） 従って、上記目的を達成するため、この発明の半導体素
子用ケースの特徴は、金属製のベースとプラスチック材
料製のカバーを含む半導体素子用ケースにおいて、前記
カバーより小さくかつ前記半導体素子より大きい形状の
弾性材料製のフレームが設けられ、該フレームの外周と
前記カバーの側壁の間の領域に硬化性絶縁材料が、該側
壁およびケースの底壁に付着するように充填されること
にある。

この発明のより具体的な実施例による半導体素子用ケー
スの特徴は、金属製のベース上に配置される電気絶縁性
かつ熱伝導性のウェーハ上に配置サレる半導体素子用の
ケースにおいて、前記ウェーハが、メタライズ領域に接
続される端子の数に少なくとも等しい数の前記メタライ
ズ領域を有し、該メタライズ領域に接続グリッドの接続
ラグが係合し、前記ベースにプラスチック材料製のカバ
ーが当てがわれ、該カバーの横方向部分が開口して前記
接続ラグが該開口を通過することにある。そして、さら
に半導体素子用ケースは、前記半導体素子を取り囲む弾
性材料製のフレームが設けられ、該フレームの前記ウェ
ーハ上に当接する下面と該フレームの上面が前記カバー
の土壁の下面により押圧されることを特徴とする。ベー
スとカバーの間の空間のフレームの外側の領域に、硬化
性絶縁材料が充填される。

好ましくは、フレームの壁部は面取りされて、フレーム
の各壁部の下面が細くされ、実質的に５ね状（リッジ：
　ｒｉｄｇｅ）または鋭いエツジに形成される。

従って、この発明によれば、プラスチックケースの経済
性の利点を有すると共に、半導体素子自体を硬化性材料
で覆うことが防止され、素子が空気またはその他の制御
されたガス中に存在し、ケースの底壁と上面およびフレ
ーム、およびこのフレームを取り囲む硬化状態の硬化性
絶縁材料により形成されるリングにより構成される密封
構造により、ガスの気泡が外部の雰囲気から隔絶される
。

（発明を実施テろための最良の形態） この発明の上記およびその他の目的、特徴および効果は
、図面を参照して以下の実施例の説明において詳細に述
べられる。

第１図は、標準化符号ＴＯ’２２０で一般的に指定され
る形式の半導体素子用ケースで、このケースにこの発明
が適用されろ。このケースはベース（ｂａｓｅ：底板）
１０を含み、こＱ）ベース１０上に半導体素子１１の底
面が取り付けられる。１図示の実施例では、半導体素子
１１はベース１０に直接はんだ付けされるのではなく、
絶縁性のセラミック板（ウェーハ）１２上に載置され、
セラミック板１２０ベース１０　Ｋ　対向づ−る下面は
均一にメタライズされ、上面にはいくつかのメタライズ
領域を有する。すなわち、第１のメタライズ領域１３に
は半導体素子１１の底面がはんだ付けされ、第２のメタ
ライズ領域１４は半導体゛素子１１θ）１つの端子に対
応し、第３のメタライズ領域１５は半導体素子１１の別
の端子に対応する。半導体素子１１が高周波素子である
場合にはしばしば、素子１１の多数の端子と多数のメタ
ライズ領域のそれぞれを接続する多数の細い金線からな
る接続ワイヤ１６を有する複合接続が用いられる。ケー
スはまた、メタライズ領域１３．１４および１５のそれ
ぞれと電気的に接触ｊるだめの３つの接続ラグ（ｌｕｇ
：突起物）２１．２２および乙を有する接続グリッド（
ｇｒｉｄ　：格子状のもの）を含む。接続ラグ２１と２
３は第１および第３のメタライズ領域１３および１５上
に直接載置されてはんだ付けされ、接続ラグ２２はベー
ス１０のノツチ１７内に収容され、第２のメタライズ領
域１４にはんだ付けにより接続される。最後に、ケース
はプラスチック材料製のカバー３０を含み、このカバー
３０はベース１０上の位置決め手段、例えばビンに対応
する位置決め手段、例えば穴を有してもよい。

第１図に示す形式のケースを組み立てるためには、接続
ラグ１３．１４．１５がベース１０側の対応する部分に
はんだ付けされ、次いでケースが位置決めされ、前面（
または横方向部分）が開口するカバー３０が形成する空
間に、時には単に樹脂と呼ばれる熱硬化性絶縁材料が充
填される。半導体素子が高周波素子の場合は、ケース組
立ての上記最後の工程、すなわち硬化性樹脂の充填工程
は、種々の困難を伴なう。実際に、非常にもろい金線で
ある接続ワイヤ■６の相対的な位置関係は、一般的に半
導体素子の同調周波数の調整のための一手段である。樹
脂の鋳込みまたはその収縮の際、接続ワイヤ１６が動い
てしまい、同調が狂う。従って現在までのところ、高周
波半導体素子を組み立てるためにプラスチックケースな
用いて樹脂を充填することは不可能であると考えられて
きた。しかしながら、カバー３０の側壁の下面をベース
１０に接合し、カバー３０の開口部を熱硬化性樹脂によ
り素子１１まで入り込まないように閉塞する種々の試み
がなされてきた。この試みには幾多の実用的な困難が生
ずるが、その原因は特に、樹脂が周囲を取り囲んで、囲
いを緊密にしなければならない比較的厚い接続ラグ２１
．２２および乙が存在するためである。

従って、樹脂がケース３０内の素子１１に入り込まない
で接続ラグ２１，２２．２３σ）周囲に流れ込むように
、樹脂の条件を軟か過ぎずかつ固過ぎないように選択し
なければならない。従って試みられた製造工程は、産業
上容易に実用化できないものである。

従って、この発明では第２図に示すように、接続グリッ
ド２０をはんだ付けした後、カバー３０を位置決めする
前に、例えばエラストマーなどの弾性材料からなるフレ
ーム４０を半導体素子１１と細い接続ワイヤ１６の周囲
に配置する。このフレーム４０と絶縁性のセラミック板
１２０表面の間の接触領域を第１図に破線で示す。好ま
しくはフレーム４０は面取りされた形状とし、これ炉よ
りセラミック板に当接するフレーム４０の下面の鋭いエ
ツジに特に良好な弾性を持たせ、当接面の種々の凹凸に
順応できろようにする。この当接面の種々の凹凸は、メ
タライズや、図示の実施例とは異なって接続ラグか交叉
する場合の接続ラグの交叉によって発生する。

フレーム４０を配置した後、カバー３０を所定の位置に
置き、かつカバー３０によりフレーム４００）上面を押
圧して、フレーム４０を所定の位置に保持する。

次いで第３図に示すように、従来と同様にカバー３０の
内側に例えばエポキシ樹脂などの硬化性絶縁材料を充填
する。従って半導体素子１１は、横方向はフレーム４０
とフレーム４０の密封を保証する樹脂５０、土壁はカバ
ー３０の土壁、そして下壁はベース１０またはベース１
０に固定されたセラミック板１２などの何らかの部品に
より形成される密封構造６０内に配置される。従って、
プラスチックケースな使用することに起因する低コスト
の利点と、収縮し易くかつ半導体素子やその接続ワイヤ
を汚したり変形させ易い絶縁物質に半導体素子が直接接
触しない金属ケースに起因する利点が加え合わされる。

従って、この発明は基本的には上述したように特に高周
波素子への適用のためになされたもσ）であるが、この
発明は図示以外の異なったプラスチックケースな用いる
他の種々の応用に適用可能であり、これは一般に、樹脂
の収縮に関する現象が半導体素子の内部応力の原因とな
り、その信頼性に悪影響を及ぼすからである。弾性部材
であるフレーム４０は、単純なエラストマー製のフレー
ムに代わり、釣鐘形であってもよ（、すなわち、プラス
チックケースの土壁によって所定の位置に直接または間
接に保持される土壁を有するものであってもよい。

この発明は以上明確に説明された実施例に限定されるも
のではない。この発明は特許請求の範囲内に含まれる種
々の変形例や一般例を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明σ）半導体素子用ケースの主要部の分
解斜視図、第２図は同上の部分断面斜視図、第３図は同
上の断面図である。 １０・・・ベース、　　　　　１１・・・半導体素子、
１２・・・セラミック板、　　　１３〜１５・・・メタ
ライズ領域、１６°°゛接続ワイヤ、　　　加・・・接
続グリッド、２１〜２３・・・接続ラグ、　　３０・・
・カバー、・４０・・・フレーム、　　　　５０・・・
硬化性絶縁材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属製のベースとプラスチック材料製のカバーを
   含む半導体素子用ケースにおいて、前記カバーより小さ
   くかつ前記半導体素子より大きい形状の弾性材料製のフ
   レームが設けられ、該フレームの外周と前記カバーの側
   壁の間の領域に硬化性絶縁材料が、該側壁およびケース
   の底壁に付着するように充填されることを特徴とする半
   導体素子用ケース。 （２）　　フレームの壁部が面取りされて該フレームの
   ベースに当接する下面が細（され、実質的に連続する鋭
   いエツジを形成する特許請求の範囲第１項記載の半導体
   素子用ケース。 （３）金属製のベース上に配置される電気絶縁性かつ熱
   伝導性のウェーノ・上に配置される半導体素子用のケー
   スにおいて、前記ウエーノ・が、メタライズ領域に接続
   される端子の数に少なくとも等しい数の前記メタライズ
   領域を有し、該メタライズ領域に接続グリッドの接続ラ
   グが係合し、前記ベースにプラスチック材料製のカバー
   が当てがわれ、該カバーの横方向部分が開口して前記接
   続ラグが該開口を通過し、さらに、前記半導体素子を取
   り囲む弾性材料製のフレームが設けられ、該フレームの
   前記ウェーハ上に当接する下面と該フレームの上面が前
   記カバーの土壁の下面により押圧されることを特徴とす
   る半導体素子用ケース。 （４１ベースとカバーの間の空間のフレームの外側の領
   域に、硬化性絶縁材料が充填される特許請求の範囲第３
   項記載の半導体素子用カバー。 （５）　　フレームの壁部が面取りされて該フレームの
   ベースに当接する下面が細くされ、実質的に連続する鋭
   いエツジを形成する特許請求の範囲第４項記載の半導体
   素子用ケース。