JP4009169B2 - Semiconductor element storage package and semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、FET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および半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、マイクロ波帯域やミリ波帯域の高周波信号により作動するFET(Field Effect Transistor:電界効果型トランジスタ)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(以下、半導体パッケージともいう)には、大電力を入力したり、半導体素子と外部電気回路との高周波信号の入出力を行うための入出力端子が設けられている。この半導体パッケージの斜視図を図4に示し、半導体パッケージに用いられる入出力端子の斜視図を図5に示す。
【0003】
入出力端子103は、略長方形の平板部103aの上面に略直方体の立壁部103bが積層されて成り、一般的にセラミックグリーンシート積層法によって多数個取りの手法を用いて作製され、半導体素子109と外部電気回路(図示せず)との高周波信号の入出力を行う機能を有するとともに、半導体パッケージの内外を気密に遮断している。
【0004】
入出力端子103の平板部103aは、アルミナ(Al2O3)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体,ムライト(3Al2O3・2SiO2)質焼結体等の焼結体(セラミックス)から成り、その上面に、一辺から立壁部103bを挟んで対向する他辺にかけて、タングステン(W),モリブデン(Mo)−マンガン(Mn)等のメタライズ層から成る線路導体103a−A、および同一面接地導体103a−Bが形成される。平板部103aの下面には、その略全面に線路導体103a−Aと同様のメタライズ層から成る下部接地導体103a−Cが形成され、また線路導体103a−Aと略平行な両側面には、その中央部に線路導体103a−Aと同様のメタライズ層から成る側部接地導体103a−Dが形成されている。
【0005】
メタライズ層から成る線路導体103a−A,同一面接地導体103a−B,下部接地導体103a−C,側部接地導体103a−Dは、W,Mo−Mn等から成る。例えば、Wから成る場合、Wの粉末を主成分として有機溶剤、溶媒を添加混練して得た金属ペーストを、平板部103a用のセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておき、これを焼成することにより形成される。
【0006】
一方、立壁部103bは、平板部103aと同様のセラミックスから成り、その上面の略全面に線路導体103a−Aと同様のメタライズ層から成る上部接地導体103b−Aが形成される。また、平板部103aの線路導体103a−Aに略平行な両側面に略面一な立壁部103bの両側面(両端面)には、その略全面に線路導体103a−Aと同様のメタライズ層から成る側部接地導体103b−Dが、側部接地導体103a−Dに連続して形成される。
【0007】
メタライズ層から成る上部接地導体103b−A,側部接地導体103b−Dは、平板部103aに形成される線路導体103a−A等と同様の方法によりセラミックグリーンシートの積層体に所定パターンで印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。
【0008】
この半導体パッケージは、基体101と、その上面に接合された枠体102と、枠体102の側部に嵌着された入出力端子103と、枠体102上面に接合されたシールリング106(図6)とを具備している。基体101は、半導体素子109を載置する載置部101aを有し、半導体素子109の作動時に発する熱を外部に効率よく放散するための銅(Cu)等の金属または銅−タングステン(W)等の複合金属材料から成る。枠体102は、基体101上面の外周部に載置部101aを囲繞するように銀ロウ等のロウ材で接合され、側部に入出力端子103を嵌着する取付部102aが形成されたものであり、Fe−Ni−Co合金やFe−Ni合金等の金属から成る。
【0009】
入出力端子103の線路導体103a−Aに略平行な側面のメタライズ層は、立壁部103bの両側面の略全面に形成された側部接地導体103b−Dと、平板部103aの両側面の中央部に形成された側部接地導体103a−Dとから成る。この側面のメタライズ層が入出力端子103の側面の中央部に形成されているとともに、平板部103aの上面の両端に位置する同一面接地導体103a−Bと側面のメタライズ層とが電気的に接続されていることにより、同一面接地導体103a−Bによる接地が充分なものとなり、いわゆるコプレナー構造を形成する。そして、このコプレナー構造により線路導体103a−Aにおける高周波の伝送特性が良好なものとなる。具体的にはノイズの影響が少ない高周波の伝送が可能となる。
【0010】
また、リード端子104は、線路導体103a−Aの枠体102外側の部位に銀ロウ等のロウ材を介して接合され、外部電気回路と入出力端子103との高周波信号の入出力を行うものであり、Fe−Ni−Co合金等の金属から成る。シールリング106は、枠体102上面に銀ロウ等のロウ材で接合され、その上面に蓋体(図示せず)をシーム溶接等により接合するための接合媒体として機能する(例えば、下記の特許文献1参照)。
【0011】
そして、入出力端子103に半導体素子109を電気的に接続して半導体パッケージ内に半導体素子109を収容するに際して、コンデンサやコイルなどの電子部品を半導体パッケージ内に設置することが近年頻繁に行なわれている。このとき、電子部品との位置関係から半導体素子109と入出力端子103との距離が大きくならざるを得ないことが多く、例えば、図5に示すように上面に接続用配線105bを有する中継基板Bを半導体素子109と入出力端子103との間に配設する構成とする。その際、ボンディングワイヤワイヤ105cによって、半導体素子109と接続用配線105bとの間、接続用配線105bと入出力端子103との間が電気的に接続される。
【0012】
このような半導体パッケージに、半導体素子109を載置部101aに錫(Sn)−鉛(Pb)半田等の低融点ロウ材で載置固定するとともに、線路導体103a−Aと半導体素子109とを中継基板105を介して、ボンディングワイヤ105cで電気的に接続し、次にシールリング106上面に蓋体をシーム溶接等により接合することにより、製品としての半導体装置となる。この半導体装置は、例えば半導体素子109がFETであれば、外部電気回路から供給される電力により半導体素子109を作動させて外部から入力される大容量の情報を高速で処理し外部に出力するものであり、通信分野に多用されている。
【0013】
【特許文献1】
特開平10−242716号公報(第7−9頁、図1)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体パッケージにおいては、図6に示すように、半導体素子109から出力される高周波信号等の電気信号を外部電気回路装置に伝送するには、電気信号はボンディングワイヤ105c、中継基板B上面の接続用配線105b、ボンディングワイヤ105cおよび入出力端子103を介して伝送されるため、中継基板Bがない従来の半導体パッケージに比して伝送経路において約2倍以上のインダクタンスが生じてしまうという問題点があった。また、その結果、高周波信号の伝送損失が発生したり、ボンディングワイヤ105cがコイルとして作用して、ボンディングワイヤ105cから高周波信号が電磁波として漏れたり、外部からのノイズがボンディングワイヤ105cに入り込んでノイズが増加するといった不具合が発生していた。
【0015】
そこで、入出力端子103の平板部103aを枠体102内側に延出させて、その延出部に半導体素子109からの電気信号を伝送するボンディングワイヤ105cを直接接続することによって、中継基板105を不要とし、ワイヤボンディング105cの長さを略1/2とすることが考えられる。しかしながら、平板部103aの枠体102内側の部位を延出させない場合の3倍以上に長くすると、平板部103aの下面に形成している下部接地導体103a−Cの収縮率や収縮開始のタイミングなどの収縮挙動と平板部103aを構成する絶縁体の収縮挙動との差により、入出力端子3の平板部3aに上に凸の反りや下に凸の反りが発生し、そのため入出力端子103の接合不良やそれに起因するボンディングワイヤ105cの接続不良が発生していた。すなわち、下部接地導体103a−Cと略同じ面積で略同じ厚さの導体が、平板部103aの厚さ方向の中心に対して略対称の位置(平板部103aの内部や上面)に形成されていれば、問題が生じることがないが、そのように構成することは高周波の伝送特性上非常に困難である。
【0016】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、平板部の反りによる入出力端子の枠体に対する接合不良やワイヤボンディングの接続不良を有効に防止して、入出力端子の平板部を半導体パッケージの内側方向に延出させた構成とするとともに中継基板を不要とすることである。また、その結果、入出力端子に半導体素子からの信号を伝送するワイヤを直接的に接続できるようにして、半導体素子から伝送される高周波信号の伝送経路において大きなインダクタンスが発生せず、よって高周波信号の伝送特性を良好なものとすることである。さらに、半導体パッケージを小型化することにより高周波信号の電磁波の共振点が低下するのを防ぎ、その結果、半導体パッケージ内部に収容する半導体素子を長期に亘り正常かつ安定に作動させることである。さらに、中継基板を不要とすることにより製造工程を少なくし、効率的に製造できるものとすることである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、同一面接地導体に関して、平板部と立壁部との積層領域、および、平板部と延出部との積層領域において、非形成部が設けられているものである。
【0018】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、入出力端子は、平板部の線路導体に平行な方向における枠体内側の部位の長さが枠体外側の部位の長さの3倍以上とされており、立壁部の両端部に枠体内側に延出する延出部が幅方向で線路導体に達しないようにしてそれぞれ形成されていることから、平板部における反りの発生が延出部により抑えられ、平板部の反りによる入出力端子の枠体に対する接合不良やワイヤボンディングの接続不良が有効に防止される。また中継基板が不要となるため、半導体素子からの電気信号を伝送するボンディングワイヤを入出力端子の線路導体に直接的に接続でき、半導体素子から出力された高周波信号の伝送経路において大きなインダクタンスが発生せず、よって高周波信号の伝送特性を良好なものとすることができる。さらに、半導体素子収納用パッケージが小型化されることにより、高周波信号の電磁波の共振点が低下するのを防ぐことができ、その結果、半導体素子収納用パッケージ内部に収容する半導体素子を長期に亘り正常かつ安定に作動させることができる。さらに、中継基板が不要となることにより製造工程が少なくなり、効率的に製造できることとなる。
【0019】
本発明の半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記延出部は、その幅が前記平板部の上面の前記線路導体に直交する方向の長さの1/6倍乃至1/4倍とされていることを特徴とする。
【0020】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、延出部はその幅が平板部の上面の線路導体に直交する方向の長さの1/6倍乃至1/4倍とされていることから、入出力端子の平板部に反りが発生するのをより有効に防止することができる。その結果、平板部の反りによる入出力端子の枠体に対する接合不良やワイヤボンディングの接続不良がより有効に防止される。
【0021】
本発明の半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記平板部の上面で前記線路導体の両側に略等間隔をもって同一面接地導体が形成されており、該同一面接地導体は、前記平板部と前記立壁部との前記線路導体に略平行な側面における境界線に沿って導体非形成部が設けられている。
【0022】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、同一面接地導体は平板部と立壁部との線路導体に略平行な側面における境界線に沿って導体非形成部が形成されていることから、平板部と立壁部との接合面において特に剥離が生じ易い端部で、平板部と立壁部とが同一面接地導体を介することなく密着されるため、接合強度が大きくなって平板部と立壁部との間で剥離が生じ難いものとすることができる。
【0023】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【0024】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、高周波信号の伝送特性が良好であり半導体素子が長期に亘って安定に作動する、高性能で信頼性の高いものとなる。
【0025】
【発明の実施の形態】
参考例の半導体素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。図1は参考例の半導体パッケージについて実施の形態の例を示す斜視図、図2は図1の入出力端子の斜視図、図3(a)は本発明の半導体パッケージについて実施の形態の他の例を示す入出力端子の透視斜視図、図3(b)は図3(a)の要部拡大透視斜視図である。
【0026】
図1〜図3において、1は基体、1aは載置部、2は枠体、2aは入出力端子3の取付部、3は入出力端子、3aは入出力端子3の平板部、3a−Aは線路導体、3a−Bは同一面接地導体、3a−Cは下部接地導体、3a−Dは側部接地導体、3bは立壁部、3b−Aは上部接地導体、3b−Dは側部接地導体、Aは立壁部3bの両端部、4はリード端子、5は立壁部3bの延出部、5aは延出部5の端面、6はシールリングである。これら基体1と枠体2と入出力端子3とシールリング6とで、内部にFET等の半導体素子9を収納するための半導体パッケージが基本的に構成される。また、半導体パッケージ内に半導体素子9を収容してシールリング6の上面に蓋体(図示せず)を取着することにより半導体装置となる。
【0027】
本発明の半導体パッケージは、上側主面に半導体素子9が載置される載置部1aを有する基体1と、基体1の上側主面に載置部1aを囲繞するように取着された金属製の枠体2と、枠体2の側部に形成された貫通孔または切欠きから成る入出力端子3の取付部2aと、上面に一辺から対向する他辺にかけて線路導体3a−Aを有する略四角形の誘電体から成る平板部3aおよび平板部3aの上面に線路導体3a−Aの一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部3bを有する、取付部2aに嵌着された入出力端子3とを具備した基本構成である。
【0028】
本発明の基体1は、上側主面に半導体素子9を載置する載置部1aを有し、半導体素子9を支持する支持部材として機能するとともに、半導体素子9の熱を外部に効率良く放散する機能を有する。この基体1は、その形状は略長方形の平板状であり、Fe−Ni−Co合金やCu−W等の金属、アルミナ,窒化アルミニウム,ムライト等のセラミックスから成る。金属から成る場合、例えば、Fe−Ni−Co合金のインゴット(塊)に圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に製作される。また、セラミックスから成る場合、その原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しスラリー状と成し、このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法などの成形法によってセラミックグリーンシートと成し、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層し焼成することによって作製される。
【0029】
なお、基体1が金属からなる場合、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜9μmのNi層と、厚さ0.5〜5μmのAu層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、基体1が酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、基体1の載置部1aに半導体素子9を強固に接着固定させることができる。また、基体1がセラミックスから成る場合、載置部1aに耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜9μmのNi層と厚さ0.5〜5μmのAu層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、基体1の上側主面の載置部1aに半導体素子9を強固に接着固定させることができる。
【0030】
また、基体1の上側主面には、載置部1aを囲繞するように、側部に入出力端子3を嵌着するための貫通孔または切欠きから成る取付部2aが形成された枠体2が銀ロウ等のロウ材で接合されており、枠体2の内側に半導体素子9を収納するための空所が形成される。この枠体2は、基体1と同様の金属から成り、箱状体の側壁を成すものであり、その製作は基体1と同様の加工法により、側部に取付部2aを有する形状に加工される。
【0031】
なお、枠体2の基体1への接合は、基体1の上側主面と枠体2の下面とを、基体1の上側主面に敷設した適度なボリュームを有するプリフォームとされた銀ロウ等のロウ材を介して接合される。さらに、枠体2の表面には、基体1と同様に厚さ0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。
【0032】
また、枠体2の取付部2aには、半導体素子9と外部電気回路との高周波信号の入出力を行うとともに半導体パッケージの内外を気密に遮断する入出力端子3が、その周囲に設けられているメタライズ層(上部接地導体3b−A、側部接地導体3a−D,3b−D、下部接地導体3a−C)を介して銀ロウ等のロウ材で接合される。この入出力端子3は、略長方形等の略四角形の平板部3aの上面に、横倒しにされた四角柱状の立壁部3bが積層されて成る。
【0033】
入出力端子3の平板部3aおよび立壁部3bは、アルミナ,窒化アルミニウム,ムライト等のセラミックスから成る。そして、平板部3aの上面には、1辺から対向する他辺にかけて、W,Mo−Mn等のメタライズ層から成る線路導体3a−Aが形成され、好ましくは線路導体3a−Aの両側に略等間隔をもって上記メタライズ層から成る同一面接地導体3a−Bが形成される。これにより、線路導体3a−Aに対する接地が充分なものとなり、いわゆるコプレナー構造を形成するため、線路導体3a−Aにおける高周波信号の伝送特性が向上する。また、平板部3aの下面の略全面には、線路導体3a−Aと同様のメタライズ層から成る下部接地導体3a−Cが形成される。
【0034】
なお、同一面接地導体3a−Bは、平板部3aの上面の端(辺)に接するように形成されているのがよい。これにより、線路導体3a−Aに対する接地が良好となり、線路導体3a−Aにおける高周波信号の伝送特性が向上する。また、図3(a),(b)に示すように、平板部3aと立壁部3bとの線路導体3a−Aに略平行な側面における境界線に沿って導体非形成部3cが設けられていてもよい。これにより、平板部3aと立壁部3bとの接合面において特に剥離が生じ易い端部で、平板部3aと立壁部3bとが同一面接地導体3a−Bを介することなく密着されるため、接合強度が大きくなって平板部3aと立壁部3bとの間で剥離が生じ難いものとすることができる。
【0035】
導体非形成部3cは、同一面接地導体3a−Bの幅に対して1/3倍乃至2/3倍の幅とされているのがよい。1/3倍未満であれば、導体非形成部3cにおいて平板部3aと立壁部3bとが同一面接地導体3a−Bを介することなく接合される部分の面積が小さくなって平板部3aと立壁部3bとの間で剥離が生じ易くなり、立壁部3bが平板部3aの反りを抑制する効果が低下し易くなる。また、2/3倍を超えると、同一面接地導体3a−Bの面積が小さくなって線路導体3a−Aに対する接地が不十分となり、線路導体3a−Aにおける高周波信号(5GHz以上)の伝送特性が低下し易くなる。
【0036】
また、導体非形成部3cは、図3(b)に示すように、同一面接地導体3a−Bと側部接地導体3a−Dとを電気的に接続する細い線路状の接続部3c−Aが導体非形成部3cを横切るように形成されていてもよい。これにより、平板部3aと立壁部3bとの接合強度を維持することができるとともに、同一面接地導体3a−Bの接地性を向上させることができる。
【0037】
接続部3c−Aは、幅が0.2〜0.5mmとされているのがよい。0.2mm未満であると、接続部3c−Aの抵抗が大きくなり、同一面接地導体3a−Bの接地性の向上は見込めない。また、0.5mmを超えると、導体を介しての平板部3aと立壁部3bとの接合面積が大きくなるために平板部3aと立壁部3bとの接合強度が低下して平板部3aと立壁部3bとが剥離し易くなる。
【0038】
また、接続部3c−Aは、合計の面積が導体非形成部3cの面積の0.15〜0.4倍とされているのがよい。0.15倍未満であると、接続部3c−Aの抵抗が大きくなり、同一面接地導体3a−Bの接地性の向上は見込めない。また、0.4倍を超えると、平板部3aと立壁部3bとの間においてセラミック同士の接合面積が充分に確保できなくなり、その為に接合強度が低下して平板部3aと立壁部3bとが剥離し易くなる。
【0039】
平板部3aの線路導体3a−A、同一面接地導体3a−B、下部接地導体3a−C、側部接地導体3a−D、および接続部3c−AはW,Mo−Mn等のメタライズ層から成る。例えばWからなる場合、W粉末を主成分とする金属粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、平板部3a形成用のセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておき、焼成することによって形成される。
【0040】
また、平板部3aの上面には立壁部3bが積層される。この立壁部3bは、平板部3aと同様のセラミックスから成り、その上面の延出部5を除く略全面に線路導体3a−Aと同様のメタライズ層から成る上部接地導体3b−Aが形成され、また側面には側部接地導体3b−Dが形成される。さらに、立壁部3bの上部接地導体3b−A、側部接地導体3b−Dは、平板部3aに形成される下部接地導体3a−Cの形成と同様の方法により所定パターンに印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。
【0041】
本発明においては、図3(a)に示すように、入出力端子3は、平板部3aの線路導体3a−Aに平行な方向における枠体2内側の部位の長さが枠体2外側の部位の長さの3倍以上とされており、立壁部3bの両端部Aに枠体2内側に延出する延出部5が幅方向で線路導体3a−Aに達しないようにしてそれぞれ形成されている。延出部5は平板部3aの上面との間に同一面接地導体3a−Bを挟持するようにして形成される。このとき、延出部5は、同一面接地導体3a−Bの幅方向で全面を覆っていてもよく、または幅方向で同一面接地導体3a−Bの一部が露出していてもよく、いずれの場合でも線路導体3a−Aにおける高周波信号の伝送特性に変わりがないことが確認された。
【0042】
また、平板部3aの線路導体3a−Aに略平行な側面からその側面に略面一な立壁部3bの側面にかけて、メタライズ層(側部接地導体3a−D,側部接地導体3b−D)が同一面接地導体3a−Bや下部接地導体3a−Cおよび上部接地導体3b−Aと電気的に接続されて形成される。側部接地導体3a−Dは、図2に示すように、同一面接地導体3a−Bが平板部3aの上面の端(辺)に接するように形成されている場合、側部接地導体3b−Dと略同じ幅で側部接地導体3b−Dに連続して形成されるのがよい。これにより、入出力端子3を取付部2aに嵌着させるに際してロウ材の連続したメニスカスの形成を促し、入出力端子3と取付部2aとの接着性が向上して、気密性の良い構造とすることができる。また、側部接地導体3a−Dは、図3(a),(b)に示すように、導体非形成部3cが平板部3aと立壁部3bとの線路導体3a−Aに略平行な側面における境界線に沿って形成されている場合、平板部3aの線路導体3a−Aに略平行な側面全面に形成されていてもよい。これにより、同一面接地導体3a−Bに導体非形成部3cが形成されていても同一面接地導体3a−Bと側部接地導体3a−Dとを電気的に接続することができ、線路導体3a−Aに対する接地が良好となり、線路導体3a−Aにおける高周波信号の伝送特性が向上する。
【0043】
以上の構成により、入出力端子3の平板部3aの焼成時において発生する反りを抑制することができ、ワイヤボンディングの接続不良が発生するのを有効に防止できる。また、製造工程において同一面接地導体3a−Bとなる金属ペーストの印刷層にニジミが発生しても、延出部5によりニジミの広がりが抑制され、線路導体3a−Aと同一面接地導体3a−Bとの間が短絡することが抑えられる。
【0044】
また、延出部5の側面においては、浮遊容量の増大を極力少なくするため、立壁部3bにおける側部接地導体層3b−Dは、延出部5の側面側へ0.25〜0.3mm程度延出して形成されていてもよい。このように側部接地導体3b−Dを延出部5の側面側へ延出しておくと、入出力端子3を取付部2aに嵌着させるに際してロウ材によるメニスカスの形成を促すことを可能として、信頼性の良い構造を実現するとともに、浮遊容量の増大がほとんどないようにできる。
【0045】
本発明において、平板部3aの線路導体3a−Aに平行な方向における枠体2内側の部位の長さが枠体2外側の部位の長さの3倍以上とされており、これにより、平板部3aの枠体2内側の部位に中継基板が不要となるため、入出力端子3に直接的に半導体素子9を電気的に接続できる。その結果、半導体素子9から出力された高周波信号の伝送経路において大きなインダクタンスが発生せず、高周波信号の伝送特性を良好なものとできる。
【0046】
平板部3aの線路導体3a−Aに平行な方向における枠体2内側の部位3aa(図2)の長さが枠体2外側の部位3ab(図2)の長さの3倍未満の場合、平板部3aに大きな反りがほとんど発生することがなく、延出部5は不要となるが、入出力端子3に接近させて半導体素子9を搭載することが困難となり、中継基板が必要になる。
【0047】
3倍を超える場合、立壁部3bに延出部5がないと、平板部3aに少なからず反りが発生し、ときには反りが20μmを超える場合がある。この場合、入出力端子3を取付部2aに嵌着するに際してロウ材の厚みにバラツキが発生し、入出力端子3が傾いた状態で取付部2aに嵌着される。その結果、線路導体3a−Aの枠体2内側の部位にワイヤボンディングした時にその接続不良を誘発させることとなる。しかし、本発明のように、3倍を超える場合に立壁部3bに延出部5があると、平板部3aの反りは大幅に抑制され、その結果、中継基板が不要となる。
【0048】
本発明において、延出部5は、その幅をb(mm)、平板部3aの上面の線路導体3a−Aに直交する方向の長さをa(mm)としたとき、a/6≦b≦a/4であることが好ましい。b<a/6であると、平板部3aの反りを抑制する効果が低下するとともに、同一面接地導体3a−Bとなる金属ペーストをセラミックグリーンシートに印刷する際に発生するニジミが広がるのを延出部5で抑えることが困難になり、線路導体3a−Aと同一面接地導体3a−Bとが短絡し易くなる。b>a/4となると、平板部3aの反りを抑制する効果は十分であるが、線路導体3a−Aの幅を所望の大きさとすることが困難となって抵抗が増大し、高周波信号の伝送遅延や反射が発生し、また大電流の入力用として用いた場合には発熱し易くなる。
【0049】
また、延出部5の線路導体3a−Aに平行な方向の長さは、平板部3aの部位3aaの長さの1/2〜3/4であることが好ましい。1/2未満では、平板部3aの反りを抑えることが困難になる。3/4を超えると、延出部5が障害になって線路導体3a−Aや同一面接地導体3a−Bにボンディングワイヤを接続することが困難になる。
【0050】
また、図2,図3(a),(b)に示すように、同一面接地導体3a−Bは、延出部5に覆われていない露出した部位の長さは延出部5の端面5aから0.5mm以上、好ましくは0.75mm以上あれば良く、この長さがあれば半導体素子9へのボンディングワイヤを介しての電気的接続が容易となる。
【0051】
このような半導体パッケージは、半導体素子9を載置部1aにSn−Pb半田等の低融点ロウ材で載置固定するとともに、線路導体3a−A、同一面接地導体3a−Bと半導体素子9とをボンディングワイヤで電気的に接続し、シールリング6上面にFe−Ni−Co合金等から成る蓋体(図示せず)をシーム溶接等により接合することにより、製品としての半導体装置となる。この半導体装置は、例えば外部電気回路から供給される高周波信号等の駆動信号によって半導体素子9を作動させ、大容量の情報を高速に伝送する、通信基地局などの通信装置等に用いられる。
【0052】
【実施例】
本発明の半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【0053】
(参考例1)
まず、立壁部3bに延出部5がない従来構成の入出力端子3のサンプルとして、外形寸法が縦4〜7mm×横4mm×厚さ1mmでありアルミナセラミックスから成る平板部3aと、外形寸法が縦1mm×横4mm×厚さ1mmでありアルミナセラミックスから成る立壁部3bとを有し、厚さ15μmで幅が1mmのWから成る線路導体3a−A、線路導体3a−Aと同じ厚さおよび幅のWから成る同一面接地導体3a−B、厚さ15μmのWから成る下部接地導体3a−C、厚さ15μmのMo−Mnから成る側部接地導体3a−D、厚さ15μmのWから成る上部接地導体3b−A、厚さ15μmのMo−Mnから成る側部接地導体3b−Dを形成して成る入出力端子3を作製した。このとき、平板部3aの枠体2外側の部位3abの長さを1mmとし、平板部3aの枠体2内側の部位3aaの長さを部位3abの2,2.5,3,3.5,4,5(倍)とした6種の入出力端子3を各5個ずつ作製した。
【0054】
また、参考例の入出力端子3のサンプルとして、上記6種の入出力端子3において、立壁部3bに延出部5を設け、延出部5の幅を0.8mmとし、延出部5の
端面5aが平板部3aの線路方向の端から0.5mmの位置に位置するようにして
作製した入出力端子3を各5個用意した。
【0055】
これらのサンプルについて、平板部3aの反り(平均値)、ボンディングワイヤの接続状態を評価した。平板部3aの反りは、平板部3aの下面の対角線に沿って表面粗さ計で測定した。ボンディングワイヤの接続状態は、接続不可のものや接続不良のもの(傾いた状態で接続されたもの等)がないか調べた。その結果を表1に示す。
【0056】
なお、表1において、Lrは、平板部3aの部位3abに対する部位3aaの比(倍)を示す。
【0057】
【表1】
【0058】
表1より、比較例のサンプルでは、平板部3aの部位3abの長さに対して部位3aaの長さが3倍以上になると、平板部3aの反りが大きくなってボンディングワイヤの接続不良が発生した。これに対し、参考例のサンプルでは、平板部3aの反りが抑制され、ボンディングワイヤの接続状態が大幅に改善されることが判った。また、参考例のサンプルでは、平板部3aにボンディングワイヤを介して半導体素子9を直接電気的に接続することができ、中継基板が不要となった。
【0059】
(参考例2)
次に、平板部3aの部位3aaの長さを4mm、部位3abの長さを1mmとし、延出部5の幅を0.4,0.5,0.6,0.67,0.8,0.9,1,1.1,1.2(mm)と
した9種のサンプルを各5個合計45個作製して、平板部3aの反り(平均値)、ボンディングワイヤの接続状態を評価した。平板部3aの反りの大きさは平均値が15μm未満を良好とし、15μmを超える場合を不良とした。評価結果を表2に示す。
【0060】
【表2】
【0061】
表2より、参考例のサンプルは、平板部3aの部位3aaの長さを部位3abの長さの4倍と長くしても、立壁部3bの延出部5の幅を平板部3aの上面の横の長さ(線路導体3a−Aに直交する方向の長さ)4mmの1/6倍(0.67mm)以上とすることにより、平板部3aの反りを小さくできることが明らかになった。また、延出部5の幅が平板部3aの上面の横の長さの1/4倍(1mm)を超えると、キャピラリが延出部5に接触してワイヤボンディングが実施できない場合が発生した。そのため、入出力端子3全体を大きくすることとなり、その場合には半導体パッケージが大型化するという不具合を招来した。
【0062】
(実施例3)
次に、実施例1で用いた平板部3aの枠体2内側の部位3aaの長さが部位3abの2,2.5,3,3.5,4,5(倍)であるとともに、幅が0.8mmで端面5aが平板部3aの線路方向の端から0.7mmの位置に位置する延出部5が形成されたサンプルと、新たにこれらの同一面接地導体3a−Bに導体非形成部3cを長さが1.7,2.2,2.7,3.2,3.7,4.7(mm)であり、幅が0.5mmとなるように作製したサンプルとを各5個用意した。
【0063】
これらのサンプルについて、−65〜125℃の温度サイクル試験を10サイクル(1サイクル60分)実施した後、金属顕微鏡を用いて40倍に拡大してサンプルを観察することにより延出部5と平板部3aとの界面における剥離(デラミネーション)の発生率を求め、延出部5と平板部3aとの接着性の評価をした。これらの評価結果を表3に示す。
【0064】
【表3】
【0065】
表3より、導体非形成部3cを形成していないサンプルでは、平板部3aの部位3aaの長さが部位3abの長さの3倍以上となるとデラミネーションが発生した。これに対し、導体非形成部3cを形成したサンプルでは、平板部3aの部位3aaの長さが部位3abの長さの5倍でもデラミネーションが発生することなく優れていることが判った。
【0066】
(実施例4)
次に、実施例2で用いた平板部3aの部位3aaの長さが4mm、部位3abの長さが1mmであるとともに、延出部5の幅が0.4,0.5,0.6,0.67,0.8,0.9,1,1.1,1.2(mm)であるサンプルと、新たにこれらの同一面接地導体3a−Bに導体非形成部3cを長さが3.3mmであり、幅が0.5mmとなるように作製したサンプルとを各5個用意した。
【0067】
これらのサンプルについて、−65〜125℃の温度サイクル試験を10サイクル(1サイクル60分)実施した後、金属顕微鏡を用いて40倍に拡大してサンプルを観察することにより延出部5と平板部3aとの界面における剥離(デラミネーション)の発生率を求め、延出部5と平板部3aとの接着性の評価をした。これらの評価結果を表4に示す。
【0068】
【表4】
【0069】
表4より、導体非形成部3cを形成していないサンプルでは、延出部5の幅が平板部3aの上面の横の長さの1/4倍(1mm)未満となるとデラミネーションが発生率した。これに対し、導体非形成部3cを形成したサンプルでは、延出部5の幅が平板部3aの上面の横の長さの1/10倍(0.4mm)でもデラミネーションが発生することなく優れていることが判った。
【0070】
(実施例5)
次に、実施例3で用いた導体非形成部3cの長さが1.7,2.2,2.7,3.2,3.7,4.7(mm)であり幅が0.5mmのサンプルと、新たにこれらの導体非形成部3cに、同一面接地導体3a−Bと側部接地導体3a−Dとを電気的に接続する幅が0.3mmの接続導体3c−Aを150μmの間隔を開けて導体非形成部3cを横切るように3本設けたサンプルとを各5個用意した。
【0071】
これらのサンプルについて、FET(Field Effect Transistor)を半導体パッケージ内に実装し、5GHzの高周波信号を伝送させた際の入出力端子3における高周波信号の反射損失をネットワークアナライザーを用いて測定することにより、高周波信号の伝送性を評価した。これらの評価結果を表5に示す。
【0072】
【表5】
【0073】
表5より、導体非形成部3cに接続部3c−Aを設けていないサンプルでは、伝送損失が−22dB以上と大きくなった。これに対し、導体非形成部3cに接続部3c−Aを設けたサンプルでは、−23dB以下と小さく優れていることが判った。
【0074】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例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内であれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、半導体素子9が半導体レーザ(LD),フォトダイオード(PD)等の光半導体素子である場合においても本発明の効果は同様であり、その場合は枠体2に光ファイバ取着用の貫通孔を設ければ良い。
【0075】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上側主面に半導体素子が載置される載置部を有する基体と、基体の上側主面に載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、枠体の側部に形成された貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部と、上面に一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体を有する略四角形の誘電体から成る平板部および平板部の上面に線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部を有する、取付部に嵌着された入出力端子とを具備し、入出力端子は、平板部の線路導体に平行な方向における枠体内側の部位の長さが枠体外側の部位の長さの3倍以上とされており、立壁部の両端部に枠体内側に延出する延出部が幅方向で線路導体に達しないようにしてそれぞれ形成されていることにより、平板部における反りの発生が延出部により抑えられ、平板部の反りによる入出力端子の枠体に対する接合不良やワイヤボンディングの接続不良が有効に防止される。また中継基板が不要となるため、入出力端子に直接的に半導体素子を電気的に接続でき、半導体素子から出力された高周波信号の伝送経路において大きなインダクタンスが発生せず、よって高周波信号の伝送特性を良好なものとすることができる。さらに、半導体素子収納用パッケージが小型化されることにより、高周波信号の電磁波の共振点が低下するのを防ぐことができ、その結果、半導体素子収納用パッケージ内部に収容する半導体素子を長期に亘り正常かつ安定に作動させることができる。さらに、中継基板が不要となることにより製造工程が少なくなり、効率的に製造できることとなる。
【0076】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、延出部はその幅が平板部の上面の線路導体に直交する方向の長さの1/6倍〜1/4倍とされていることにより、入出力端子の平板部に反りが発生するのをより有効に防止することができる。その結果、平板部の反りによる入出力端子の枠体に対する接合不良やワイヤボンディングの接続不良がより有効に防止される。
【0077】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、同一面接地導体は平板部と立壁部との線路導体に略平行な側面における境界線に沿って導体非形成部が設けられていることから、平板部と立壁部との接合面において特に剥離が生じ易い端部で、平板部と立壁部とが同一面接地導体を介することなく接着されるため、接合強度が大きくなって平板部と立壁部との間で剥離が生じ難いものとすることができる。
【0078】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置固定されるとともに入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、高周波信号の伝送特性が良好であり半導体素子が長期に亘って安定に作動する、高性能で信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の例を示す斜視図である。
【図2】 図1の半導体素子収納用パッケージにおける入出力端子を示す斜視図である。
【図3】 (a)は本発明の半導体素子収納用パッケージにおける入出力端子について実施の形態の他の例を示す透視斜視図であり、(b)は図3(a)の要部拡大透視斜視図である。
【図4】 従来の半導体素子収納用パッケージの斜視図である。
【図5】 図4の半導体素子収納用パッケージにおける入出力端子の斜視図である。
【図6】 中継基板を設けた従来の半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
1:基体
1a:載置部
2:枠体
2a:取付部
3:入出力端子
3a:平板部
3a−A:線路導体
3a−B:同一面接地導体
3b:立壁部
3c:導体非形成部
5:延出部
9:半導体素子
A:立壁部の両端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element housing package and a semiconductor device for housing semiconductor elements such as FETs.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a semiconductor element storage package (hereinafter also referred to as a semiconductor package) for storing a semiconductor element such as an FET (Field Effect Transistor) operated by a high frequency signal in a microwave band or a millimeter wave band is used. An input / output terminal is provided for inputting high power and for inputting / outputting a high-frequency signal between the semiconductor element and the external electric circuit. 4 is a perspective view of the semiconductor package, and FIG. 5 is a perspective view of input / output terminals used in the semiconductor package.
[0003]
The input /
[0004]
The
[0005]
The
[0006]
On the other hand, the standing
[0007]
The
[0008]
This semiconductor package includes a
[0009]
The metallized layer on the side surface substantially parallel to the
[0010]
The
[0011]
In recent years, when the
[0012]
In such a semiconductor package, the
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-242716 (page 7-9, FIG. 1)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor package, as shown in FIG. 6, in order to transmit an electric signal such as a high frequency signal output from the
[0015]
Therefore, by extending the
[0016]
Therefore, the present invention has been completed in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to effectively prevent a bonding failure to a frame of an input / output terminal due to warping of a flat plate portion or a connection failure of wire bonding, The configuration is such that the flat plate portion of the input / output terminal extends inward of the semiconductor package and eliminates the need for a relay substrate. As a result, a wire for transmitting a signal from the semiconductor element can be directly connected to the input / output terminal, so that no large inductance is generated in the transmission path of the high-frequency signal transmitted from the semiconductor element. It is to improve the transmission characteristics of the. Further, by reducing the size of the semiconductor package, it is possible to prevent the resonance point of the electromagnetic wave of the high-frequency signal from being lowered, and as a result, to operate the semiconductor element accommodated in the semiconductor package normally and stably for a long time. Furthermore, it is possible to reduce the number of manufacturing steps and eliminate the need for a relay substrate, thereby enabling efficient manufacturing.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a non-formed portion is provided in the laminated region of the flat plate portion and the standing wall portion and the laminated region of the flat plate portion and the extending portion with respect to the same-surface ground conductor.
[0018]
In the package for housing a semiconductor element of the present invention, the length of the input / output terminal in the frame body in the direction parallel to the line conductor of the flat plate portion is at least three times the length of the frame outer portion. In addition, since the extending portions extending inward of the frame body are formed at both ends of the standing wall portion so as not to reach the line conductor in the width direction, the occurrence of warpage in the flat plate portion is suppressed by the extending portions. In addition, poor connection of the input / output terminals to the frame and poor connection of wire bonding due to warpage of the flat plate portion can be effectively prevented. In addition, since no relay board is required, bonding wires that transmit electrical signals from semiconductor elements can be directly connected to the line conductors of input / output terminals, resulting in large inductance in the transmission path of high-frequency signals output from semiconductor elements. Therefore, the transmission characteristics of the high frequency signal can be improved. Further, by reducing the size of the semiconductor element storage package, it is possible to prevent the resonance point of the electromagnetic wave of the high frequency signal from being lowered. As a result, the semiconductor element stored in the semiconductor element storage package can be used for a long time. It can be operated normally and stably. Further, since the relay substrate is not necessary, the number of manufacturing processes is reduced, and the manufacturing can be efficiently performed.
[0019]
In the package for housing a semiconductor element of the present invention, preferably, the extension portion has a width that is 1/6 times to 1/4 times a length of the upper surface of the flat plate portion in a direction perpendicular to the line conductor. It is characterized by.
[0020]
In the package for housing a semiconductor element of the present invention, the extending portion has a width that is 1/6 times to 1/4 times the length in the direction perpendicular to the line conductor on the upper surface of the flat plate portion. It is possible to more effectively prevent the warpage of the flat plate portion of the terminal. As a result, poor connection of the input / output terminals to the frame body and poor connection of wire bonding due to warpage of the flat plate portion can be more effectively prevented.
[0021]
In the package for housing a semiconductor element of the present invention, preferably, the same plane ground conductor is formed at substantially equal intervals on both sides of the line conductor on the upper surface of the flat plate portion. A conductor non-forming portion is provided along a boundary line on a side surface substantially parallel to the line conductor with the standing wall portion.
[0022]
In the package for housing a semiconductor element of the present invention, the same-surface ground conductor is formed with a conductor non-forming portion along a boundary line on a side surface substantially parallel to the line conductor between the flat plate portion and the standing wall portion. Since the flat plate portion and the standing wall portion are in close contact with each other without going through the same surface ground conductor at the end portion where the separation is particularly likely to occur on the joining surface with the standing wall portion, the bonding strength is increased and the flat plate portion and the standing wall portion are interposed. It is possible to make it difficult for peeling to occur.
[0023]
A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element storage package according to the present invention, a semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion and electrically connected to the input / output terminal, and an upper surface of the frame. And a bonded lid.
[0024]
With the above structure, the semiconductor device of the present invention has high-frequency signal transmission characteristics and high performance and high reliability with semiconductor elements operating stably over a long period of time.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Reference example The semiconductor element storage package will be described in detail below. Figure 1 Reference example FIG. 2 is a perspective view of the input / output terminal of FIG. 1, and FIG. 3 (a) is an input / output showing another example of the embodiment of the semiconductor package of the present invention. FIG. 3B is an enlarged perspective view of a main part of FIG. 3A.
[0026]
1 to 3, reference numeral 1 denotes a base, 1a denotes a mounting portion, 2 denotes a frame, 2a denotes a mounting portion of the input / output terminal 3, 3 denotes an input / output terminal, 3a denotes a flat plate portion of the input /
[0027]
The semiconductor package of the present invention includes a base body 1 having a mounting
[0028]
The substrate 1 of the present invention has a mounting
[0029]
When the substrate 1 is made of metal, the surface thereof has excellent corrosion resistance and wettability with the brazing material, specifically, a Ni layer having a thickness of 0.5 to 9 μm and an Au layer having a thickness of 0.5 to 5 μm. Are sequentially deposited by a plating method, and it is possible to effectively prevent the base 1 from being oxidatively corroded and to firmly adhere and fix the semiconductor element 9 to the mounting
[0030]
In addition, a frame body in which an
[0031]
Note that the frame 2 is joined to the base 1 by silver brazing or the like having an appropriate volume in which the upper main surface of the base 1 and the lower surface of the frame 2 are laid on the upper main surface of the base 1. It is joined through the brazing material. Furthermore, a metal layer such as a Ni layer having a thickness of 0.5 to 9 μm or an Au layer having a thickness of 0.5 to 5 μm may be deposited on the surface of the frame body 2 by a plating method in the same manner as the substrate 1.
[0032]
In addition, the mounting
[0033]
The
[0034]
In addition, the same
[0035]
The conductor non-forming portion 3c is preferably 1/3 to 2/3 times as wide as the width of the
[0036]
Further, as shown in FIG. 3B, the conductor non-forming portion 3c is a thin line-like connection portion 3c-A that electrically connects the same-
[0037]
The connecting portion 3c-A may have a width of 0.2 to 0.5 mm. If it is less than 0.2 mm, the resistance of the connecting portion 3c-A increases, and improvement in the grounding property of the
[0038]
Moreover, it is preferable that the total area of the connection part 3c-A is 0.15 to 0.4 times the area of the conductor non-formation part 3c. If it is less than 0.15 times, the resistance of the connecting portion 3c-A is increased, and improvement in the grounding property of the same-
[0039]
The
[0040]
Further, the standing
[0041]
In the present invention The figure As shown in FIG. 3A, the input / output terminal 3 has a length of the portion inside the frame 2 in the direction parallel to the
[0042]
Further, metallized layers (
[0043]
With the above configuration, it is possible to suppress the warpage that occurs when the
[0044]
Further, in order to minimize the increase in stray capacitance on the side surface of the extension portion 5, the side
[0045]
In the present invention, the length of the portion on the inner side of the frame 2 in the direction parallel to the
[0046]
When the length of the portion 3aa (FIG. 2) inside the frame 2 in the direction parallel to the
[0047]
In the case of exceeding 3 times, if there is no extension part 5 in the standing
[0048]
In the present invention, the extension portion 5 has a width of b (mm), and the length in the direction perpendicular to the
[0049]
Moreover, it is preferable that the length of the extension part 5 in the direction parallel to the
[0050]
Also, as shown in FIGS. 2, 3 (a) and 3 (b), the same-
[0051]
In such a semiconductor package, the semiconductor element 9 is mounted and fixed on the mounting
[0052]
【Example】
Embodiments of the semiconductor element storage package of the present invention will be described below.
[0053]
( reference Example 1)
First, as a sample of the input / output terminal 3 having a conventional configuration in which the extending portion 5 is not provided on the standing
[0054]
Also, Reference example As a sample of the input / output terminal 3, in the above six types of input / output terminals 3, the extending portion 5 is provided on the standing
The
Five manufactured input / output terminals 3 were prepared.
[0055]
About these samples, the curvature (average value) of the
[0056]
In Table 1, Lr indicates the ratio (times) of the portion 3aa to the portion 3ab of the
[0057]
[Table 1]
[0058]
From Table 1, in the sample of the comparative example, when the length of the portion 3aa is more than three times the length of the portion 3ab of the
[0059]
( reference Example 2)
Next, the length of the part 3aa of the
A total of 45 of each of the nine types of samples were prepared, and the warpage (average value) of the
[0060]
[Table 2]
[0061]
From Table 2, Reference example In this sample, even if the length of the portion 3aa of the
[0062]
(Example 3)
Next, the length of the portion 3aa inside the frame 2 of the
[0063]
These samples were subjected to a temperature cycle test of −65 to 125 ° C. for 10 cycles (1 cycle 60 minutes), then magnified 40 times using a metal microscope, and the samples were observed by observing the extension 5 and the flat plate. The occurrence rate of peeling (delamination) at the interface with the
[0064]
[Table 3]
[0065]
From Table 3, in the sample in which the conductor non-forming portion 3c is not formed, delamination occurs when the length of the portion 3aa of the
[0066]
(Example 4)
Next, the length of the part 3aa of the
[0067]
These samples were subjected to a temperature cycle test of −65 to 125 ° C. for 10 cycles (1 cycle 60 minutes), then magnified 40 times using a metal microscope, and the samples were observed by observing the extension 5 and the flat plate. The occurrence rate of peeling (delamination) at the interface with the
[0068]
[Table 4]
[0069]
From Table 4, in the sample in which the conductor non-formed portion 3c is not formed, the delamination occurs when the width of the extended portion 5 is less than 1/4 times (1 mm) the horizontal length of the upper surface of the
[0070]
(Example 5)
Next, a sample in which the length of the conductor non-forming part 3c used in Example 3 is 1.7, 2.2, 2.7, 3.2, 3.7, 4.7 (mm) and the width is 0.5 mm, and these conductor non-forming parts are newly added. 3c, a connection conductor 3c-A having a width of 0.3 mm for electrically connecting the same-
[0071]
About these samples, FET (Field Effect Transistor) is mounted in a semiconductor package, and the reflection loss of the high frequency signal at the input / output terminal 3 when a high frequency signal of 5 GHz is transmitted is measured using a network analyzer. High frequency signal transmission was evaluated. These evaluation results are shown in Table 5.
[0072]
[Table 5]
[0073]
From Table 5, in the sample in which the connection part 3c-A is not provided in the conductor non-forming part 3c, the transmission loss is as large as −22 dB or more. On the other hand, it was found that the sample in which the connection portion 3c-A is provided in the conductor non-forming portion 3c is excellent as small as −23 dB or less.
[0074]
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, when the semiconductor element 9 is an optical semiconductor element such as a semiconductor laser (LD) or a photodiode (PD), the effect of the present invention is the same. In that case, the through hole for attaching the optical fiber to the frame 2 is used. Should be provided.
[0075]
【The invention's effect】
The package for housing a semiconductor element according to the present invention is a base having a mounting portion on which the semiconductor element is mounted on the upper main surface, and a metal attached so as to surround the mounting portion on the upper main surface of the base From a substantially rectangular dielectric having a frame, a mounting portion for an input / output terminal consisting of a through-hole or notch formed in a side portion of the frame, and a line conductor formed from one side to the other side facing the upper surface An input / output terminal fitted to the mounting portion, and having an upright wall portion made of a dielectric material joined to the upper surface of the flat plate portion with a part of the line conductor interposed therebetween, The length of the portion inside the frame body in the direction parallel to the line conductor of the flat plate portion is set to be three times or more the length of the portion outside the frame body and extends to the inside of the frame body at both ends of the standing wall portion. Each extension is formed so as not to reach the line conductor in the width direction. , Warping of the flat plate portion is restrained by the extending portion, connection failure of the bonding failure or a wire bonding with respect to the frame of the input and output terminals due to warping of the flat plate portion can be effectively prevented. Also, since no relay board is required, the semiconductor element can be electrically connected directly to the input / output terminals, and no large inductance is generated in the transmission path of the high-frequency signal output from the semiconductor element. Can be made good. Further, by reducing the size of the semiconductor element storage package, it is possible to prevent the resonance point of the electromagnetic wave of the high frequency signal from being lowered. As a result, the semiconductor element stored in the semiconductor element storage package can be used for a long time. It can be operated normally and stably. Further, since the relay substrate is not necessary, the number of manufacturing processes is reduced, and the manufacturing can be efficiently performed.
[0076]
In the package for housing a semiconductor element of the present invention, preferably, the extending portion has a width that is 1/6 times to 1/4 times a length in a direction perpendicular to the line conductor on the upper surface of the flat plate portion. Thus, it is possible to more effectively prevent the warpage of the flat plate portion of the input / output terminal. As a result, poor connection of the input / output terminals to the frame body and poor connection of wire bonding due to warpage of the flat plate portion can be more effectively prevented.
[0077]
In the package for housing a semiconductor element of the present invention, the same-surface ground conductor is provided with a conductor non-forming portion along a boundary line on a side surface substantially parallel to the line conductor between the flat plate portion and the standing wall portion. Since the flat plate portion and the standing wall portion are bonded to each other without interposing the same surface ground conductor at the end portion where the separation is particularly likely to occur on the joining surface with the standing wall portion, the bonding strength is increased and the flat plate portion and the standing wall portion are interposed. It is possible to make it difficult for peeling to occur.
[0078]
The semiconductor device of the present invention is bonded to the upper surface of the frame body, the semiconductor element housing package of the present invention, the semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion and electrically connected to the input / output terminals. By including the lid, the high-frequency signal transmission characteristics are good, and the semiconductor element operates stably over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] Reference example It is a perspective view which shows the example of embodiment about the package for semiconductor element accommodation of this.
2 is a perspective view showing input / output terminals in the package for housing a semiconductor element of FIG. 1. FIG.
3A is a perspective view showing another example of an embodiment of an input / output terminal in a package for housing a semiconductor element of the present invention, and FIG. 3B is an enlarged perspective view of a main part of FIG. It is a perspective view.
FIG. 4 is a perspective view of a conventional semiconductor element storage package.
5 is a perspective view of input / output terminals in the package for housing a semiconductor element of FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor element housing package provided with a relay substrate.
[Explanation of symbols]
1: Substrate
1a: Placement part
2: Frame
2a: Mounting part
3: Input / output terminal
3a: Flat plate part
3a-A: Line conductor
3a-B: Coplanar ground conductor
3b: Standing wall
3c: Conductor non-formation part
5: Extension part
9: Semiconductor element
A: Both ends of the standing wall
Claims (3)
前記半導体素子が載置される領域を囲んで前記基体の前記上側主面に取着された金属製の枠体と、
誘電体からなる四角形の平板部と、前記平板部の上面に形成された線路導体と、前記平板部の前記上面の前記線路導体の両側に前記線路導体と等間隔に形成された同一面接地導体と、前記平板部の側面に形成されており前記同一面接地導体に接続された側面接地導体と、前記線路導体の一部および前記同一面接地導体の一部を挟んで前記平板部の前記上面に積層された誘電体からなる立壁部と、前記立壁部から前記枠体の内側に延出しており前記接地導体の一部を挟んで前記平板部上に積層された延出部とからなり、前記枠体の側部に取り付けられた入出力端子とを備え、
該入出力端子は、前記枠体の内側の部位の長さが前記枠体の外側の部位の長さの3倍以上となるように前記枠体に取り付けられており、
前記同一面接地導体は、前記平板部と前記立壁部との積層領域、および、前記平板部と前記延出部との積層領域において、非形成部が設けら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。A base body having an upper principal surface on which a semiconductor element is placed;
A metal frame attached to the upper main surface of the base body so as to surround a region where the semiconductor element is placed;
A rectangular flat plate portion made of a dielectric, a line conductor formed on the upper surface of the flat plate portion, and a coplanar ground conductor formed at equal intervals on both sides of the line conductor on the upper surface of the flat plate portion. The side surface ground conductor formed on the side surface of the flat plate portion and connected to the same plane ground conductor, and the upper surface of the flat plate portion sandwiching a part of the line conductor and a portion of the same plane ground conductor A standing wall portion made of a dielectric layer laminated on the plate member, and an extending portion that extends from the standing wall portion to the inside of the frame body and is laminated on the flat plate portion with a part of the ground conductor interposed therebetween, An input / output terminal attached to the side of the frame,
The input / output terminal is attached to the frame so that the length of the inner part of the frame is three times or more of the length of the outer part of the frame;
The coplanar ground conductor is provided with a non-forming portion in a laminated region of the flat plate portion and the standing wall portion and a laminated region of the flat plate portion and the extending portion. Storage package.
前記基体に載置されており、前記入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、
前記枠体の上面に接合された蓋体と、を具備したことを特徴とする半導体装置。A package for housing a semiconductor element according to claim 1 or 2,
A semiconductor element mounted on the substrate and electrically connected to the input / output terminal;
And a lid bonded to the upper surface of the frame.
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