JP2000277646A

JP2000277646A - 半導体パッケージ

Info

Publication number: JP2000277646A
Application number: JP11077424A
Authority: JP
Inventors: Bunro Yamamoto; 文朗山本; Hiroyuki Goto; 弘之後藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電気的特性や熱的特性を改善し、機械的強度
の高い半導体パッケージを提供すること。【解決手段】半導体素子が配置されるベースプレート
１１と、このベースプレート１１上の半導体素子Ｓが配
置される領域を囲む所定高さのフレーム１２と、半導体
素子Ｓが配置される領域の上方を覆う蓋１６と、半導体
素子Ｓと電気的に接続される線路導体１３とを具備した
半導体パッケージにおいて、ベースプレート１１および
フレーム１２の少くとも一部を窒化珪素で形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波集積回
路などの半導体素子を気密に封止する半導体パッケージ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体パッケージについて図２を
参照して説明する。図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）
は、図２（ａ）の中央部分の線分ｂ−ｂで断面にした断
面図である。

【０００３】符号２１は、マイクロ波集積回路などの半
導体素子が上面に配置されるベースプレートで、たとえ
ば平板状に構成されている。ベースプレート２１は、銅
あるいはタングステン銅、モリブデン銅など銅系の金
属、または、コバールなど鉄系の金属で構成されてい
る。また、ベースプレート２１上に、半導体素子を配置
する領域を囲むフレーム２２が所定の高さに形成されて
いる。

【０００４】フレーム２２は、たとえば、端部どうしを
対向させて配置した２つのコ字状部分２２ａ、２２ｂ、
および、２つのコ字状部分２２ａ、２２ｂの端部間の隙
間に上下に配置された２つの誘電体２４、２５などから
構成されている。なお、２つの誘電体２４、２５と配置
や形状が同じ２つの誘電体が、コ字状部分２２ａ、２２
ｂの他の端部間にも設けられているが、図面の関係で示
されていない。

【０００５】コ字状部分２２ａ、２２ｂは、ベースプレ
ート２１と同じ金属で形成され、はんだ付けなどによっ
てベースプレート２１と一体化されている。また、上下
に位置する２つの誘電体のうち、下方に位置する誘電体
２４の上面には、部分メタライズ技術などによって線路
導体２３が形成されている。そして、線路導体２３の端
部に給電リード２６が接続されている。

【０００６】また、フレーム２２の上面、すなわち２つ
のコ字状部分２２ａ、２２ｂの上面、および、誘電体２
５などの上面には、コ字状部分２２ａ、２２ｂと同じ材
料で形成された矩形状リング２７がろう付けされてい
る。そして、矩形状リング２７上に、ベースプレート２
１と同じ金属、あるいは、接合される部分がメタライズ
されたセラミックなどで形成された蓋２８が、溶接やは
んだ付けによって気密に接合されている。

【０００７】次に、従来の半導体パッケージの他の例に
ついて図３を参照して説明する。図３（ａ）は斜視図
で、図３（ｂ）は、図３（ａ）の中央部分の線分ｂ−ｂ
で断面にした断面図である。なお図３では、図２と同じ
部分には同じ符号を付し、重複する説明は一部省略す
る。

【０００８】この例の場合、フレーム２２は矩形状の枠
体３１、および、枠体３１に設けられた開口３１ａ部分
に上下に配置された２つの誘電体２４、２５などから構
成されている。なお、２つの誘電体２４、２５と配置や
形状が同じ２つの誘電体が、反対側の開口部分にも設け
られているが、図面の関係で示されていない。また、下
方に位置する誘電体２４の上面には、部分メタライズ技
術などによって線路導体２３が形成され、線路導体２３
の端部には給電リード２６が接続されている。上記した
構成において、ベースプレート２１およびフレーム２２
はそれぞれ、同じセラミック材料で形成され、ベースプ
レート２１とフレーム２２はろう付などで一体化されて
いる。

【０００９】従来の半導体パッケージのもう１つの例に
ついて図４を参照して説明する。図４（ａ）は斜視図
で、図４（ｂ）は、図４（ａ）の中央部分の線分ｂ−ｂ
で断面にした断面図である。図４では、図２と同じ部分
には同じ符号を付し、重複する説明は一部省略する。

【００１０】この例の場合、フレーム２２は、線路導体
２３が上面に形成された矩形枠状の誘電体製の平板４１
と、この平板４１上に形成された矩形状の誘電体製の壁
４２から構成されている。そして、平板４１上に線路導
体２３が形成されている。

【００１１】上記した構成において、平板４１および壁
４２はセラミック材料で形成され、また、両者はセラミ
ック積層技術いわゆる焼成技術などで一体化されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図２で示した従来の半
導体パッケージは、ベースプレート、および、ベースプ
レートと接合されるフレームのほとんどの部分が金属で
形成されている。ベースプレートやフレームのほとんど
の部分を金属で形成した場合、機械的強度を持たせるた
めには厚くしなければならず、軽量化が困難になってい
る。また、軽量化のために薄くすると、機械的強度が弱
くなるという問題がある。

【００１３】図３で示した従来の半導体パッケージは、
ベースプレートおよびフレームがいずれも誘電体、たと
えばセラミック材料で形成されている。この場合、十分
な機械的強度が得られ、軽量化も容易である。しかし、
セラミック材料は熱伝導率が低いため、半導体素子の放
熱が十分に行われず、電気的特性が低下する。

【００１４】また、図４で示した従来の半導体パッケー
ジは、セラミック材料で形成された平板部分と壁部分と
をセラミック積層技術で一体化してフレームを構成して
いる。このため、フレームの製造が容易になっている。
しかし、フレームと一体化されるベースプレート部分が
セラミック材料で構成されると、半導体素子に対する十
分な放熱が得られなくなる。また、ベースプレート部分
が銅などの金属で構成されると、フレームを構成するセ
ラミック材料とベースプレートを構成する金属との熱膨
脹差により、一体化した場合に、ベースプレートやフレ
ームに反りが発生する。そのため、半導体パッケージを
基板上に配置する場合など、半導体パッケージと基板間
の密着度が悪くなる。

【００１５】たとえば、ベースプレート部分が凹面に反
ると、ベースプレートと基板との主な接触部分はベース
プレートの両端になる。また、ベースプレート部分が凸
面に反ると、ベースプレートと基板との主な接触部分は
中央になる。このため、ベースプレートと基板との接触
面積が少なくなる。その結果、ベースプレートを基板を
介して接地する場合に、接地が不十分になり電気的特性
が悪化する。また、基板を通して放熱する場合、十分な
放熱が得られず、半導体素子の特性が低下する。

【００１６】なお、ベースプレートと基板との密着性を
よくするために、研磨によって反りを削除する方法があ
る。しかし、研磨には手間がかかり、コストが上昇す
る。

【００１７】本発明は、上記した種々の欠点を解決する
もので、電気的特性や熱的特性を改善し、機械的強度の
高い半導体パッケージを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体素子が
配置されるベースプレートと、このベースプレート上の
前記半導体素子が配置される領域を囲む所定高さのフレ
ームと、前記半導体素子が配置される領域の上方を覆う
蓋と、前記半導体素子と電気的に接続される線路導体と
を具備した半導体パッケージにおいて、前記ベースプレ
ートおよび前記フレームの少くとも一部が窒化珪素で形
成されていることを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
を参照して説明する。図１（ａ）は斜視図で、図１
（ｂ）は、図１（ａ）の中央部分の線分ｂ−ｂで断面に
した断面図である。

【００２０】符号１１は、マイクロ波集積回路などの半
導体素子Ｓを上面に配置するベースプレートで、窒化珪
素で形成されている。ベースプレート１１の裏面には、
ベースプレート１１を接地するための金属層（図示せ
ず）が設けられている。また、ベースプレート１１上に
は、半導体素子Ｓを配置する領域を囲んで、所定高さの
フレーム１２が設けられている。

【００２１】フレーム１２は、たとえば、矩形枠状に薄
く形成された窒化珪素製の平板部分１２ａと、窒化珪素
製の矩形状壁部分１２ｂから形成されている。この場
合、平板部分１２ａの方が幅が広く形成され、それより
も幅の狭い壁部分１２ｂが平板部分１２ａのたとえば中
央部分にセラミック積層技術などを用いて接合されてい
る。

【００２２】また、平板部分１２ａには、フレーム１２
部分の対向する２か所に、部分メタライズなどによって
線路導体１３が形成され、線路導体１３と平板部分１２
ａによってストリップ線路を形成している。なお、平板
部分１２ａと壁部分１２ｂは、通常、平板部分１２ａに
線路導体１３を形成した後に接合される。また、線路導
体１３の端部に、銅製の給電リード１４が銀ろうなどで
ろう付けされている。

【００２３】また、フレーム１２の上面に、枠状の銅製
リング１５が銀ろう付けされている。そして、銅製のリ
ング１５に、タングステン部分メタライズ、および、ニ
ッケルと金の表面処理を施された窒化珪素の蓋１６が金
錫はんだ付けされている。蓋１６は、半導体素子Ｓを配
置する領域の上方を覆い、同時に、フレーム１２の開口
を塞ぎ、気密封止の半導体パッケージが形成される。

【００２４】なお、図１（ｂ）に示されるように、フレ
ーム１２や蓋１６で囲まれた内部空間のベースプレート
１１上にマイクロ波半導体素子Ｓが配置される。また、
半導体素子Ｓは、フレーム１２の外側と内側とを結ぶ線
路導体１３と適宜ワイヤＷなどで電気的に接続される。

【００２５】上記した構成によれば、ベースプレートお
よびフレーム、蓋などが窒化珪素で形成されている。窒
化珪素は機械的強度が強いため、ベースプレートやフレ
ーム、蓋を薄くでき、小形化できる。また、ベースプレ
ートおよびフレームが同じ材料で形成されているため反
りが発生せず、半導体パッケージと基板との密着性が向
上する。そのため、半導体パッケージを確実に接地で
き、良好な電気的特性が得られる。また、放熱も良好で
半導体素子の特性低下が防止される。

【００２６】上記した実施形態では、窒化珪素製の平板
部分に、タングステン部分メタライズ技術などによって
線路導体を構成している。しかし、線路導体を窒化珪素
製の小さな誘電体部分に設け、この誘電体部分をフレー
ムの一部として、他のフレーム部分と接合して組み込む
構造にすることもできる。

【００２７】また、上記の実施形態では、フレームが平
板部分と壁部分の２つの部材から構成されている場合で
説明している。しかし、フレームを３個以上の部材で構
成することもできる。この場合、すべての部材を窒化珪
素で形成してもよく、その一部の部材だけを窒化珪素で
形成することもできる。また、蓋を窒化珪素で形成して
いるが、他の材料で形成することもできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、電気的特性や熱的特性
を改善し、機械的強度の高い半導体パッケージを実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための概略の構造
図である。

【図２】従来例を説明するための概略の構造図である。

【図３】他の従来例を説明するための概略の構造図であ
る。

【図４】他の従来例を説明するための概略の構造図であ
る。

【符号の説明】

１１…ベースプレート１２…フレーム１２ａ…フレームの平板部分１２ｂ…フレームの壁部分１３…線路導体１４…給電リード１５…金属リング１６…蓋Ｓ…半導体素子Ｗ…ワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子が配置されるベースプレート
と、このベースプレート上の前記半導体素子が配置され
る領域を囲む所定高さのフレームと、前記半導体素子が
配置される領域の上方を覆う蓋と、前記半導体素子と電
気的に接続される線路導体とを具備した半導体パッケー
ジにおいて、前記ベースプレートおよび前記フレームの
少くとも一部が窒化珪素で形成されていることを特徴と
する半導体パッケージ。
【請求項２】フレーム全体が窒化珪素で形成されてい
る請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】フレームは、表面の一部に線路導体が形
成された窒化珪素製の矩形枠状の平板部分と、この平板
部分の前記線路導体が形成された側の面に接合された窒
化珪素製の矩形状の壁部分とから構成されている請求項
１記載の半導体パッケージ。
【請求項４】平板部分と壁部分とが焼成で一体化され
ている請求項３記載の半導体パッケージ。
【請求項５】ベースプレートの半導体素子が配置され
る面と反対側の面に金属層が設けられている請求項１記
載の半導体パッケージ。
【請求項６】蓋が窒化珪素で形成されている請求項１
記載の半導体パッケージ。