JP5610892B2 - 素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置に関する。

素子収納用パッケージにおいて、同軸コネクタと接続される回路基板の上面に接地導体を形成し、回路基板を素子収納用パッケージの内側に設けた棚部に接合材を介して接合したものがある。このような素子収納用パッケージとしては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００４−４８６１７号公報

しかしながら、上記素子収納用パッケージは、回路基板を伝送する電気信号が高周波化された場合、接地電位の形成が不十分となるため、中心導体を伝送する高周波信号に反射等の伝送損失が発生しやすく、高周波信号を効率良く伝送しにくいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高周波信号の伝送性を向上することができる素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置に関する。

上記目的を達成するために本発明における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、該基体の前記上側主面に前記載置部を取り囲むように設けられた、内外に貫通して形成された取付け部および内側の前記取付け部の下方の部位に設けられた棚部を有する枠体と、筒状の外周導体およびその中心軸に沿って設けられた中心導体ならびにそれらの間に設けられた絶縁体を有する、前記枠体の前記取付け部に取り付けられた同軸コネクタと、前記中心導体に電気的に接続される線路導体および該線路導体の両側に形成された第１の接地導体層が上面に設けられ、第２の接地導体層が下面に設けられた回路基板と、前記回路基板と前記棚部の上面とを接合する接合材とを備えており、前記回路基板は、上下に切り欠かれて成る、内面に前記第１の接地導体層および前記第２の接地導体層に電気的に接続された導体層が設けられた切欠き部を有しており、前記切欠き部を前記中心導体と直交する方向から側面視したときに、前記中心導体の一部が前記切欠き部の直上に位置しているとともに、前記回路基板の前記線路導体は、線路幅が変わる部分を有しており、前記切欠き部は前記部分を間に挟んで設けられていることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために本発明における半導体装置は、本発明に係る素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されて、前記同軸コネクタ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備えたことを特徴とするものである。

本発明の素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置は、高周波信号の伝送性を向上することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る半導体装置の斜視図である。 図１に示す半導体装置をＡ−Ａで切断したときの断面図である。 本実施形態の参考例に係る素子収納用パッケージの回路基板および棚部であって、（ａ）は回路基板および棚部の斜視図、（ｂ）は、（ａ）をＢ−Ｂで切断したときの断面図である。 本実施形態の参考例１に係る素子収納用パッケージの回路基板および棚部の斜視図である。 本実施形態の参考例２に係る素子収納用パッケージの回路基板および棚部の斜視図である。 本実施形態の参考例３に係る素子収納用パッケージの回路基板および棚部の斜視図である。 本実施形態に係る素子収納用パッケージの回路基板および棚部の斜視図である。 本実施形態の参考例４に係る素子収納用パッケージの回路基板および棚部であって、（ａ）は回路基板および棚部の斜視図、（ｂ）は、（ａ）をＣ−Ｃで切断したときの断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る素子収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態＞
＜素子収納用パッケージの構成、および半導体装置の構成＞
本実施形態に係る素子収納用パッケージ、ならびに半導体装置は、図１乃至図３に示すような構成である。素子収納用パッケージは、上側主面に半導体素子６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を取り囲むように設けられた、内外に貫通して形成された取付け部２ａおよび内側の取付け部２ａの下方の部位に設けられた棚部２ｂを有する枠体２と、筒状の外周導体４ａおよびその中心軸に沿って設けられた中心導体４ｃならびにそれらの間に設けられた絶縁体４ｂを有する、枠体２の取付け部２ａに取り付けられた同軸コネクタ４と、中心導体４ｃに電気的に接続される線路導体３ａおよび線路導体３ａの両側に形成された第１の接地導体層３ｂが上面に設けられ、第２の接地導体層３ｃが下面に設けられた回路基板３と、回路基板３と棚部２ｂの上面とを接合する接合材７とを備えており、回路基板３は、上下に切り欠かれて成る、内面に第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃに電気的に接続された導体層３ｄが設けられた切欠き部３ｅを有しており、切欠き部３ｅを中心導体４ｃと直交する方向から側面視したときに、中心導体４ｃの一部が切欠き部３ｅの直上に位置している。

また、半導体装置は、本発明に係る素子収納用パッケージと、載置部１ａに載置されて、同軸コネクタ４に電気的に接続された半導体素子６と、枠体２の上面に接合された蓋体８と、を備えている。

基体１は、平面視したとき、矩形状に形成された板状の部材である。基体１は、上側主面に、例えば、ＬＤ（半導体レーザ）、ＰＤ（フォトダイオード）等の半導体素子６が素子載置基台５を介して載置される載置部１ａを有している。基体１は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る。

基体１は、例えば、それらの金属材料を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定の形状にして製作される。また、基体１は、半導体素子６で発生した熱を放熱するための放熱板として機能する。

なお、基体１は、外表面に耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性が良い金属、具体的に
は、厚さ０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下のＮｉ層と厚さ０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下のＡｕ層を順次、メッキ形成法によりメッキ層を被着させておくのがよい。メッキ層は基体１が酸化腐蝕するのを有効に防止することができる。載置部１ａに、素子載置基台５が、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田、金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）半田等のロウ材を介して載置固定される。

半導体素子６は、載置部１ａに直接載置してもよいが、図１に示すように、載置部１ａに素子載置基台５を配設し、その上に半導体素子６を設けてもよい。この構成にすることにより、素子載置基台５の高さを調整することで、半導体素子６の高さ方向の位置決めが容易となり、半導体素子６と光ファイバ９との光軸合わせの精度が向上し、光伝送効率が向上するという効果がある。

また、素子載置基台５は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミック材料から成る。素子載置基台５は、例えば、銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金、銅（Ｃｕ）−モリブデン（Ｍｏ）合金等の材料から成る台座に絶縁性の基板を接合して構成してもよい。素子載置基台５は、半導体素子６を載置固定することができるものであればよく、例えば、ペルチャ素子等の電子冷却素子であってもよい。また、素子載置基台５は、半導体素子６から基体１へ熱を伝えるための伝熱媒体として機能する。

枠体２は、基体１の上側主面に載置部１ａを取り囲むように設けられ、枠体２の内側に半導体素子６を収容するための空所を形成している。枠体２は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。枠体２は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金のインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法により所定の枠状となすことによって製作される。

また、枠体２は、外表面に耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性が良い金属、具体的には、厚さ０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下のＮｉ層と厚さ０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下のＡｕ層を順次、メッキ形成法によりメッキ層を被着させておくのがよい。メッキ層は枠体２が酸化腐蝕するのを有効に防止することができる。また、この構成によって枠体２は同軸コネクタ４を強固に接合することができる。

また、枠体２は、枠体２の内外を貫通して形成された同軸コネクタ４の取り付け部２ａが設けられている。同軸コネクタ４については、後述する。

また、枠体２は、高周波信号の伝送線路としての線路導体３ａが形成された回路基板３を搭載する棚部２ｂが同軸コネクタ４の取付け部２ａの下方の部位に設けられている。また、棚部２ｂの形状は、矩形状に限らず、回路基板３の形状に合わせて適宜選択される。回路基板３については、後述する。

また、枠体２は、内部に収容する半導体素子６との間で光信号を授受するための光ファイバ９が挿通固定される筒状の光ファイバ固定部材が設けられている。また、光ファイバ固定部材は、枠体２を貫通して、銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材を介して接合される。この光ファイバ固定部材は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属から成り、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金のインゴットを周知のプレス加工することにより所定の筒状にして製作される。

また、光ファイバ固定部材は、光ファイバ９を挿通可能な貫通孔を有する筒体であり、
外部より貫通孔に光ファイバ９の一端を挿通するとともに光ファイバ９を半田等の接着剤やレーザ溶接により固定し、これにより光ファイバ９を介して内部に収容する半導体素子６と外部との光信号の授受が可能となる。

回路基板３は、上下に切り欠かれて成る、内面に第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃに電気的に接続された導体層３ｄが設けられた切欠き部３ｅを有している。切欠き部３ｅを中心導体４ｃと直交する方向から側面視したときに、中心導体４ｃの一部が切欠き部３ｅの直上に位置している。すなわち、回路基板３は、同軸コネクタ４の中心導体４ｃと電気的に接続される線路導体３ａおよび線路導体３ａの両側に路線導体３ａと間隔を空けて形成された第１の接地導体層３ｂが上面に設けられ、第２の接地導体層３ｃが下面に設けられている。そして、回路基板３の側面には、上下を貫通する切欠き部３ｅが設けられるとともに、切欠き部３ｅの内面に導体層３ｄが設けられている。

回路基板３の切欠き部３ｅは、回路基板３が矩形状の場合、回路基板３の線路導体３ａと平行な回路基板３の側面に設けられている。また、切欠き部３ｅが線路導体３ａと平行な回路基板３の側面を切り欠いて形成されていれば、切欠き部３ｅは、線路導体３ｅと平行な回路基板３の側面に設けられているとする。また、切欠き部３ｅを中心導体４ｃと直交する方向から側面視して、中心導体４ｃの一部が切欠き部３ｅの直上に位置し、中心導体４ｃは線路導体３ａに接続されている。また、中心導体４ｃは、回路基板３を上面から平面視して、枠体２と反対側の回路基板３の側面の周辺部まで延在してもよい。

また、回路基板３の形状は、回路基板３の上面から平面視して、矩形状に限らず、台形状であってもよい。回路基板３と同軸コネクタ４とが接続され、高周波信号を伝送することが可能であれば、回路基板３の形状は限定されない。回路基板３の形状は、例えば、三角形状、五角形状等の多角形状であってもよい。また、切欠き部３ｅを中心導体４ｃと直交する方向から側面視して、中心導体４ｃの一部が切欠き部３ｅの直上に位置し、中心導体４ｃが線路導体３ａに接続されていればよい。

また、切欠き部３ｅは、図３に示すように、切欠き部３ｅの切り欠き量Ｘは、接地電位の安定化の点から、例えば、０．０５（ｍｍ）以上０．５（ｍｍ）以下に設定されている。また、切欠き部３ｄの切り欠き幅Ｙは、接地電位の強化の点から、例えば、０．１（ｍｍ）以上３（ｍｍ）以下に設定されている。

切欠き部３ｅの内面の導体層３ｄは、第１の接地導体層３ｂと第２の接地導体層３ｃに電気的に接続されている。また、線路導体３ａ、第１の接地導体層３ｂ、第２の接地導体層３ｃおよび導体層３ｄは、製造プロセスの点で、同一の材料で設けることが好ましい。

また、回路基板３は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミック材料から成る。また、回路基板３は、矩形状の場合、正方形や長方形の略四角形であり、一辺の長さは、例えば、１（ｍｍ）以上１０（ｍｍ）以下、また、厚みは、例えば、０．１（ｍｍ）以上０．５以下（ｍｍ）に設定されている。

また、回路基板３の配線導体３ａ、第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等で形成されている。また、線路導体３ａ、第１の接地導体３ｂおよび第２の接地導体３ｃは、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストをセラミックグリーンシートに予め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くことによって回路基板３の上下面に形成される。

また、回路基板３の切欠き部３ｅに設けられる導体層３ｄは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等で形成されている。導体層３ｄは、切欠き部３ｅを形成した後、回路基板３の下面側から吸引しながら上面の所定位置にスクリーン印刷法等によって印刷塗布することで、切欠き部３ｅ内面に金属ペーストを垂らし込むことができる。これによって、切欠き部３ｅの内面に導体層３ｄが形成される。

回路基板３は、枠体２の棚部２ｂに、銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材からなる接合材７を介して接合される。また、接合材７は、図３に示すように、導体層３ｄから棚部２ｂの上面にかけてフィレット７ａを形成して、回路基板３と棚部２ｂとを接合してもよい。

回路基板３を棚部２ｂに固定する接合材７は、回路基板３の下面の第２の接地導体層３ｂおよび回路基板３の側面の切欠き部３ｅの導体層３ｄに濡れ拡がり、回路基板３の下面が接合材７を介して棚部２ｂに接合される。回路基板３の側面の切欠き部３ｅの導体層３ｄから棚部２ｂの上面にかけて接合材７のフィレット７ａを形成することができる。

すなわち、回路基板３は、回路基板３を棚部２ｂに接着固定させる際に、棚部２ｂの上面と回路基板３の下面との間に接合材７のプリフォームが設置され、プリフォームを加熱溶融させることによって、回路基板３が棚部２ｂの上面に接着固定される。また、溶融された接合材７は、表面張力によって切欠き部３ｅの導体層３ｄを回路基板３の上面に向かって這い上がることができる。これによって、棚部２ｂの上面と切欠き部３ｅの導体層３ｄとの間に接合材７のフィレット７ａが形成される。切り欠き部３ｅの内面が３面で囲まれているため、表面張力が作用しやすく、棚部２ｂの上面と切欠き部３ｅの導体層３ｄとの間に接合材７のフィレット７ａが形成されやすくなる。

回路基板３の側面の切欠き部３ｅに形成された接合材７のフィレット７ａは、回路基板３に作用する枠体２の棚部２ｂとの熱応力を吸収緩和するため、回路基板３が破損するのを抑制することができる。

また、回路基板３の側面の切欠き部３ｅの形成された接合材７のフィレット７ａは、回路基板３の外周部を下方向に押え付けることができるため、回路基板３の外周部が棚部２ｂから剥がれるのを抑制することができる。

回路基板３と枠体２の棚部２ｂとを接合する接合材７のフィレット７ａの拡がりが切欠き部３ｅの切り欠いた内部に収められるため、回路基板３が接合される棚部２ｂは面積を小さくすることができる。これによって、素子収納用パッケージは小型化することができる。また、回路基板３も小型化することができる。

同軸コネクタ４は、枠体２の内部に収容する半導体素子６と外部電気回路とを電気的に接続する機能を有し、素子収納用パッケージ内部を塞ぐ機能を有する。同軸コネクタ４は、高周波信号が伝送される中心導体４ｃと、この中心導体４ｃの周囲に設けられた絶縁体４ｂと、この絶縁体４ｂの外周に設けられてグランドとなる外周導体４ａとから構成されている。また、同軸コネクタ４は、外部の同軸ケーブル等と接続する際に、同軸コネクタ４を支持するために、外周導体４ａの一端が中心導体４ｃの端部まで延在されている。

また、絶縁体４ｂは、外周導体４ａの中心軸に沿って設けられ、軸方向に断面視して、内側に窪んだ窪み部を有している。窪み部の窪み量は、高周波信号の伝送損失低減という点からで、０．１（ｍｍ）以上０．５（ｍｍ）以下に設定されることが好ましい。

また、同軸コネクタ４は、同軸コネクタ４の取り付け部２ａに取り付けられ、枠体２に
挿入固定される。また、基体１と、枠体２と、同軸コネクタ１０とを備えることで素子収納用パッケージが構成される。

同軸コネクタ４の取り付け部２ａへの同軸コネクタ４の嵌着接合は、同軸コネクタ４の取り付け部２ａへ同軸コネクタ４を挿入するとともに、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田、金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）半田等のリング状に形成されたロウ材からなる接合材で、同軸コネクタの取り付け部２ａの内周面と同軸コネクタ４の外周導体４ａを全周にわたり封着することによって行なわれる。また、中心導体４ｃは、回路基板３の線路導体３ａに、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田、金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）半田等のロウ材を介して電気的に接続される。

また、外周導体４ａは、円筒形等の筒状であり、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属から成る。例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金のインゴットを周知のプレス加工することにより所定の筒状にして製作される。また、外周導体４ａの熱膨張係数は、例えば、５×１０^−６（／Ｋ）以上１０×１０^−６（／Ｋ）以下に設定されることが好ましい。

また、中心導体４ｃは、円形等の棒状であり、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属から成り、外周導体４ａの中心軸に沿って設けられる。例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金のインゴットを周知のプレス加工することにより所定の筒状にして製作される。また、中心導体４ｃの熱膨張係数は、例えば、５×１０^−６（／Ｋ）以上１０×１０^−６（／Ｋ）以下に設定されることが好ましい。

また、絶縁体４ｂは、硼珪酸ガラス、アルミ珪酸塩ガラス等のガラスから成る絶縁体４ｂであり、中心導体４ｃを被覆して保持固定している。また、絶縁体４ｂの熱膨張係数は、例えば、３×１０^−６（／Ｋ）以上６×１０^−６（／Ｋ）以下に設定されることが好ましい。また、絶縁体４ｂの熱膨張係数は、外周導体４ａおよび中心導体４ｃの熱膨張係数よりも小さいものとするのが好ましい。

蓋体８は、半導体素子６を封止する機能を有している。蓋体８は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。蓋体８は、基体１と枠体２と同軸コネクタとからなる内部に半導体素子６を気密に封止する。なお、蓋体８は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等のインゴットを周知のプレス加工により所定の形状となすことによって製作される。

図１に示すように、基体１の上側主面の載置部１ａに半導体素子６が素子載置基台５を間に介して接着固定される。そして、半導体素子６は、同軸コネクタ４と電気的に接続された回路基板３上に形成されている線路導体３ａとボンディングワイヤ１０を介して電気的に接続される。次に、枠体２の上面に蓋体８が接合されて半導体装置となる。

また、枠体２の光ファイバ固定部材に光ファイバ９の一端を挿通させるとともにこれを半田等の接着剤やレーザ溶接によって接合し、光ファイバ９を枠体２に固定する。この半導体装置において、光ファイバ９は半導体装置が外部電気回路基板等に搭載された後に設けることもできる。または、製品として半導体装置自体に設けておくこともできる。そして、光ファイバ９を介して内部に収容する半導体素子６と外部との光信号の授受が可能となる。

本実施形態の素子収納用パッケージによれば、切欠き部３ｅの導体層３ｄが第１の接地導体層３ｂと第２の接地導体層３ｃに電気的に接続され、回路基板３と棚部２ｂの上面が接合材７を介して接合されている。そして、切欠き部３ｅを中心導体４ｃに直交する方向から側面視して、中心導体４ｃの一部が切欠き部３ｅの直上に位置しているため、接合材７は第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃの接地電位を強化し、中心導体４ｃと線路導体３ａとの接続部の接地電位を安定にすることができる。すなわち、接地電位の変動が抑制される。これによって、高周波信号が効率良く伝送され、回路基板３は高周波信号の伝送性を向上することができる。

また、本実施形態の素子収納用パッケージは、接合材７が、導体層３ｄから棚部２ｂの上面にかけてフィレット７ａを形成して、回路基板３と棚部２ｂとを接合してもよい。そして、切欠き部３ｅを中心導体４ｃに直交する方向から側面視して、中心導体４ｃの一部が切欠き部３ｅの直上に位置している。回路基板３の切欠き部３ｅの内面から棚部２ｂの上面にかけて接合材７のフィレット７ａが形成されているため、接合材７のフィレット７ａが第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃの接地電位をさらに強化することができる。すなわち、接地電位の変動が抑制される。また、接合材７のフィレット７ａによって回路基板３の側面の切欠き部３ｅにも接地導体が設けられるため、接地電位を強化することができる。これによって、同軸コネクタ４の中心導体４ｃと線路導体３ａとの接続部の接地電位が安定となる。すなわち、接地電位の変動が抑制される。したがって、同軸コネクタ４と線路導体３ａとの接続部において高周波信号が安定に伝送される。これによって、高周波信号が効率良く伝送され、回路基板３は高周波信号の伝送性を向上することができる。

また、回路基板３の上面の第１の接地導体層３ｂと下面の第２の接地導体層３ｃが、回路基板３の側面の切欠き部３ｅに形成された接合材７のフィレット７ａを介して低抵抗で接続される。すなわち、回路基板３の第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃはケースグランド（接地電位が０ボルト）となる枠体２の棚部２ｂに低抵抗で接続することができるため、回路基板３の線路導体３ａを伝送する高周波信号がケースグランドに対する電位とすることができる。すなわち、接地電位の変動を抑制することができる。これによって、高周波信号が効率良く伝送され、回路基板３は高周波信号の伝送性を向上することができる。

＜素子収納用パッケージ、および半導体装置の製造方法＞
ここで、素子収納用パッケージ、およびそれを備えた半導体装置の製造方法を説明する。

基体１は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。また、枠体２は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。また、蓋体８は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。

また、回路基板３が、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、平板形状のグリーンシートは、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダ、可塑剤、溶剤、分散剤等を混合添加してペースト状とし、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によって形成される。

そして、平板形状のグリーンシートに金型を用いた打ち抜きを施すことによって、切欠
き部３ｅを設けるとともに、それぞれの形状に合わせたグリーンシートが製作される。

タングステン、モリブデンまたはマンガン等の高融点金属粉末に有機バインダ、可塑剤、溶剤等を添加してなる金属ペーストを、上面の所定位置にスクリーン印刷法等によって印刷塗布して、線路導体３ａ、第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃとなる金属ペースト層が形成される。また、切欠き部３ｅは、内周に金属ペーストを吸引印刷法によって印刷塗布して導体層３ｄが形成される。

さらに、グリーンシート状態の回路基板３を約１６００℃の温度で焼成することにより、回路基板３が製作される。

また、電解メッキ又は無電解メッキ等のメッキ形成方法によって、表面に露出した線路導体３ａ、第１の接地導体層３ｂ、第２の接地導体層３ｃおよび導体層３ｄ上に、例えば、厚さ０．５（μｍ）以上３．０（μｍ）以下のニッケルメッキ層、厚さ０．５（μｍ）以上３．０（μｍ）以下の金メッキ層が形成される。

同軸コネクタ４は、以下の方法により製作される。

まず、酸化ケイ素，酸化ホウ素，酸化ナトリウム，酸化アルミニウム，酸化カリウム，酸化リチウムから成る原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒，バインダを添加混合して原料粉末を調整する。そして、この原料粉末をプレス成型により、中心に中心導体４ｃの直径よりやや大なる径の貫通孔を有するとともに直径が外周導体４ａの内周径よりやや小なる円板状の成型体を成型する。しかる後、この成型体を５００〜７００℃の温度で仮焼して絶縁体４ｂとなる成型品を準備する。

また、別途、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属材料から成り、プレス加工，切削加工等により所定の形状に作成された外周導体４ａと中心導体４ｃとを準備する。

次に、外周導体４ａに絶縁体４ｂとなる成型品を挿入載置するとともに中心導体４ｃを貫通孔に中心導体４ｃの両端が貫通孔から突出するように挿入載置し、８５０〜９５０℃の温度で絶縁体４ｂとなる成型品を溶融することにより外周導体４ａと絶縁体４ｂと中心導体４ｃとが気密に接合され、同軸コネクタ４と成る。

絶縁体４ｂの端面は、８５０〜９５０℃の温度で溶融する際に、中心導体４ｃと外周導体４ａの端部とに位置して、滑らかな窪み部４ｅを有して設けられる。

基体１と枠体２と回路基板３と同軸コネクタ４が銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材を介して接合されることによって素子収納用パッケージが製作される。

ここで、半導体装置の製造方法について説明する。

半導体装置は、素子収納用パッケージの基体１の載置部１ａに素子載置基台５を、例えば、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田または金（Ａｕ）−ゲルマニウム(Ｇｅ)半田等の材料で接着固定する。そして、素子載置基台５上に半導体素子６を金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田等を介して接着固定する。半導体素子６が、線路導体３ａにボンディングワイヤ１０を介して電気的に接続される。次に、枠体２の上面に蓋体８を接合し、基体１と枠体２と同軸コネクタ４および蓋体８の内部に半導体素子６を気密に収容して半導体装置とする。

本発明は上述の実施の形態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において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の参考例について説明する。なお、本実施形態の参考例に係る素子収納用パッケージのうち、本実施形態に係る素子収納用パッケージと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

＜参考例１＞
本実施形態に係る参考例１の素子収納用パッケージは、回路基板３は、図４に示すように、切欠き部３ｅの内面の全面に導体層３ｄを設けてもよい。これによって、切欠き部３ｅの内面に形成される接合材７のフィレット７ａの体積を増加させることができる。第１の接地導体層３ｂおよび第２の接地導体層３ｃはケースグランドとなる枠体２の棚部２ｂに低抵抗で接続させることができる。また、接合材７のフィレット７ａが増加するため、接地導体の体積が大きくなり接地電位を安定にすることができる。これによって、回路基板３は高周波信号をさらに効率良く伝送することができる。

切り欠き部３の内面の全面に導体層３ｄが形成されているので、表面張力が作用しやすく、切欠き部３ｅでは接合材７が回路基板３の上面に向かって這い上がりやすいため、切欠き部３ｅの内面に接合材７のフィレット７ａが形成されやすくなる。

また、切欠き部３ｅの内面に形成されるフィレット７ａの体積が増加するため、フィレット７ａは回路基板３を枠体２の棚部２ｂに強固に接合することができる。

＜参考例２＞
本実施形態に係る参考例２の素子収納用パッケージは、回路基板３は、図５に示すように、切欠き部３ｅを回路基板３の隣り合った側面間の角部を切り欠いて設けてもよい。すなわち、枠体２側に位置している回路基板３の角部に切欠き部３ｅが設けられている。これによって、回路基板３の角部の部分の切欠き部３ｅは、接合材７のフィレット７ａで接地電位が強化され、高周波信号の反射損失が抑制される。これによって、回路基板３は高周波信号を効率良く伝送することができる。

また、回路基板３の切欠き部３ｅが、枠体２側に位置している回路基板３の角部に設けられているので、接合材７のフィレット７ａが枠体２の側面にも形成され、枠体２の側面と回路基板３との接合性を向上させることができる。また、回路基板３と枠体２との接合性が向上するため、同軸コネクタ４の中心導体４ｃと線路導体３ａとの接続の位置合わせが容易となる。

＜参考例３＞
本実施形態に係る参考例３の素子収納用パッケージは、回路基板３は、図６に示すように、切欠き部３ｅを回路基板３の隣り合った側面間の角部を切り欠いて回路基板３の四隅に設けてもよい。これによって、回路基板３の四隅の切欠き部３ｅに接合材７のフィレット７ａが形成される。これによって、回路基板３が四隅の切欠き部３ｅでバランスよく固定され、回路基板３は平坦性を向上することができる。また、回路基板３に作用する枠体２の棚部２ｂとの熱応力が切欠き部３ｅ以外の部分で吸収緩和されるため、回路基板３が歪みにくくなり、回路基板３は安定的に高周波信号を伝送することができる。

本実施形態に係る素子収納用パッケージは、回路基板３は、図７に示すように、線路導体３ａの線路幅が変わる部分に相当する位置に切欠き部３ｅを設けてもよい。線路導体３ａの線幅が変わる部分では高周波信号に反射損失等の伝送損失が発生しやすい。この部分に切欠き部３ｅが設けられることによって、第１の接地導体層３ｂおよび２の接地導体層３ｃの接地電位が強化される。また、回路基板３の側面の切欠き部３ｅにも接地導体が設けられる。これによって、線路導体３ａの線路幅が変わる部分の接地電位が強化され、接地電位の変動を抑制することができる。したがって、線路導体３ａの線路幅がかわる部分で高周波信号がケースグランドに対する電位とすることができ、回路基板３は高周波信号を効率よく伝送することができる。

＜参考例４＞
本実施形態に係る参考例４の素子収納用パッケージは、棚部２ｂは、回路基板３の上面側から平面透視したときに、切欠き部３ｅよりも内側で回路基板３に対向する凹部１１を有していてもよい。凹部１１の深さは、応力緩和の点から、例えば、０．１（ｍｍ）以上１（ｍｍ）以下に設定されている。これによって、回路基板３の棚部２ｂが接合材７を介して接合されても、棚部２ｂが凹部１１を有しているので、凹部１１では、回路基板３の下面と棚部２ｂが接合されない。これによって、凹部１１は、凹部１１で回路基板３を撓ませて熱応力の集中を緩和することができる。線路導体３ａを伝送する電気信号の高周波化に伴って薄型化した回路基板３であっても、回路基板３にクラック等が発生するのを抑制することでき、回路基板３は安定的に高周波信号を伝送することができる。

１ 基体
１ａ 載置部
２ 枠体
２ａ 取り付け部
２ｂ 棚部
３ 回路基板
３ａ 線路導体
３ｂ 第１の接地導体層
３ｃ 第２の接地導体層
３ｄ 導体層
３ｅ 切欠き部
４ 同軸コネクタ
４ａ 外周導体
４ｂ 絶縁体
４ｃ 中心導体
５ 素子載置基台
６ 半導体素子
７ 接合材
７ａ フィレット
８ 蓋体
９ 光ファイバ
１０ ボンディングワイヤ
１１ 凹部

Claims (7)

1. 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、
   該基体の前記上側主面に前記載置部を取り囲むように設けられた、内外に貫通して形成された取付け部および内側の前記取付け部の下方の部位に設けられた棚部を有する枠体と、筒状の外周導体およびその中心軸に沿って設けられた中心導体ならびにそれらの間に設けられた絶縁体を有する、前記枠体の前記取付け部に取り付けられた同軸コネクタと、
   前記中心導体に電気的に接続される線路導体および該線路導体の両側に形成された第１の接地導体層が上面に設けられ、第２の接地導体層が下面に設けられた回路基板と、
   前記回路基板と前記棚部の上面とを接合する接合材とを備えており、
   前記回路基板は、上下に切り欠かれて成る、内面に前記第１の接地導体層および前記第２の接地導体層に電気的に接続された導体層が設けられた切欠き部を有しており、
   前記切欠き部を前記中心導体と直交する方向から側面視したときに、前記中心導体の一部が前記切欠き部の直上に位置しているとともに、
   前記回路基板の前記線路導体は、線路幅が変わる部分を有しており、前記切欠き部は前記部分を間に挟んで設けられていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
2. 請求項１に記載の素子収納用パッケージであって、
   前記接合材は、前記切欠き部の前記導体層から前記棚部の上面にかけてフィレットを形成していることを特徴とする素子収納用パッケージ。
3. 請求項１または請求項２に記載の素子収納用パッケージであって、
   前記切欠き部は、前記線路導体と平行な前記回路基板の側面に設けられていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の素子収納用パッケージであって、
   前記切欠き部は、内面の全面にわたって前記導体層が設けられていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の素子収納用パッケージであって、
   前記切欠き部は、前記回路基板の隣り合った側面間の角部に設けられていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の素子収納用パッケージであって、
   前記棚部は、前記回路基板の上面側から平面透視したときに、前記切欠き部よりも内側で
   前記回路基板に対向する凹部を有していることを特徴とする素子収納用パッケージ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の素子収納用パッケージと、
   前記載置部に載置されて、前記同軸コネクタ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
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
   

Images