JP2012114362A - 半導体収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、枠体と同軸コネクタホルダとを接合する接合材の流れ込みを抑制することができる半導体収納用パッケージ、およびそれを備えた半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体収納用パッケージであって、半導体素子８が載置される載置部１ａを有する基体１と、載置部１ａを取り囲むように設けられた、取付け部２ａを有する枠体２と、取付け部２ａに接合材を介して接合された、半導体素子８に電気的に接続される線路導体層５ａを備えた回路基板５が搭載される搭載部３ｂが設けられて枠体２の内側に位置している第１の側面３ｃおよび接合材に面した第２の側面３ｄを有する同軸コネクタホルダ３と、同軸コネクタホルダ３コネクタ取付け部３ａに取り付けられた同軸コネクタ４とを備えており、同軸コネクタホルダ３は、第１の側面３ｃおよび第２の側面３ｄの間に角部が面取りされてなる第３の側面３ｅを有していることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置に関する。

半導体収納用パッケージにおいて、枠体に同軸コネクタホルダが接合材を介して取り付けられ、同軸コネクタが同軸コネクタホルダに取り付けられたものがある。このような半導体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２００２−２４３９９２号公報

しかしながら、上記半導体収納用パッケージは、枠体と同軸コネクタホルダとを接合する接合材が、同軸コネクタホルダの回路基板の搭載部に流れ込みやす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、枠体と同軸コネクタホルダを接合する接合材の流れ込みを抑制することができる半導体収納用パッケージ、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半導体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、側壁の一部が切り取られた取付け部を有する枠体と、該枠体の前記取付け部に接合材を介して接合された、コネクタ取付け部が設けられた外側側面、前記半導体素子に電気的に接続される線路導体層を備えた回路基板が搭載される搭載部が設けられて前記枠体の内側に位置している第１の側面および前記接合材に面した第２の側面を有する同軸コネクタホルダと、該同軸コネクタホルダの前記コネクタ取付け部に取り付けられた、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同軸コネクタとを備えており、前記同軸コネクタホルダは、前記第１の側面および前記第２の側面の間に角部が面取りされてなる第３の側面を有し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、本発明に係る半導体収納用パッケージと、前記同軸コネクタホルダの前記搭載部に搭載された回路基板と、前記載置部に載置されて、前記回路基板の線路導体層を介して前記同軸コネクタの前記中心導体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。

本発明の半導体収納用パッケージ、およびこれを備えた半導体装置は、枠体と同軸コネクタホルダとを接合する接合材の流れ込みを抑制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であって、（ａ）は、入出力端子側からの概観斜視図、（ｂ）は同軸コネクタ側からの概観斜視図である。 図１（ｂ）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。 本実施形態に係る半導体収納用パッケージの同軸コネクタホルダおよび同軸コネクタであって、（ａ）は同軸コネクタホルダおよび同軸コネクタの斜視図、（ｂ）は、（ａ）をＢ−Ｂで切断したときの断面図、（ｃ）は、（ａ）の平面図である。 本実施形態の変形例１に係る半導体装置の内部を示す概観斜視図である。 図４に示す半導体収納用パッケージの同軸コネクタホルダおよび同軸コネクタであって、（ａ）は同軸コネクタホルダおよび同軸コネクタの斜視図、（ｂ）は、（ａ）をＣ−Ｃで切断したときの断面図、（ｃ）は、（ａ）の平面図である。 本実施形態の変形２に係る半導体収納用パッケージの同軸コネクタホルダおよび同軸コネクタであって、（ａ）は同軸コネクタホルダおよび同軸コネクタの斜視図、（ｂ）は、（ａ）をＤ−Ｄで切断したときの断面図、（ｃ）は、（ａ）の平面図である。 本実施形態の変形例３に係る半導体収納用パッケージの同軸コネクタホルダおよび同軸コネクタの平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る半導体収納用パッケージ、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＞
＜半導体収納用パッケージの構成、および半導体装置の構成＞
本実施形態に係る半導体収納用パッケージ、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。半導体収納用パッケージは、上側主面に半導体素子８が載置される載置部１ａを有する基体１と、基体１の上側主面に記載置部１ａを取り囲むように設けられた、側壁の一部が切り取られた取付け部２ａを有する枠体２と、枠体２の取付け部２ａに接合材を介して接合された、コネクタ取付け部３ａが設けられた外側側面、半導体素子８に電気的に接続される線路導体層５ａを備えた回路基板５が搭載される搭載部３ｂが設けられて枠体２の内側に位置している第１の側面３ｃおよび接合材に面した第２の側面３ｄを有する同軸コネクタホルダ３と、同軸コネクタホルダ３のコネクタ取付け部３ａに取り付けられた、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を有する同軸コネクタ４とを備えており、同軸コネクタホルダ３は、第１の側面３ｃおよび第２の側面３ｄの間に角部が面取りされてなる第３の側面３ｅを有している。

また、半導体装置は、本発明に係る半導体収納用パッケージと、同軸コネクタホルダ３の搭載部３ｂに搭載された回路基板５と、載置部１ａに載置されて、回路基板５の線路導体層５ａを介して同軸コネクタ４の中心導体４ｃに電気的に接続された半導体素子８と、枠体２の上面に接合された蓋体１０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。また、基体１は、半導体素子８が素子載置用基台７を間に介して載置される載置部１ａを上側主面に有している。半導体素子８は、例えば、ＬＤ（半導体レーザ）、ＰＤ（フォトダイオード）等である。基体１は、例えば、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）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の熱膨張係数は、例えば、３（ｐｐｍ／℃）以上２０（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。また、半導体素子８は、素子載置用基台７を介さずに基体１の載置部１ａに直接載置されていてもよい。

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製作されている。基体１の厚
みは、０．３（ｍｍ）以上３（ｍｍ）以下に設定されている。また、基体１は、半導体素子８で発生した熱を放熱するための放熱板として機能している。

また、基体１は、外表面に耐蝕性に優れ、かつ接合材との濡れ性が良い金属を被着させておくのがよい。具体的には、基体１は、メッキ形成方法によって、０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下のメッキ厚みを有するニッケルメッキ層、および０．５（μｍ）以上５（μｍ）以下のメッキ厚みを有する金メッキ層を順次被着させておくのがよい。これらの金属メッキ層は、基体１が酸化腐蝕するのを有効に抑制することができる。また、基体１は、金属メッキ層を形成することによって、上側主面の載置部１ａに接合材を介して素子載置用基台７を強固に接着固定させることができる。また、接合材は、例えば、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田、金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）半田等である。

また、基体１は、貫通孔または上下を貫通する切欠きから成るネジ取付け部を有している。基体１の両端部に設けられたネジ取付け部は、半導体収納用パッケージと外部基板とをネジ等によってネジ止め固定するためのものである。なお、外部基板は、例えば、ヒートシンク板、プリント回路基板等である。

半導体素子８は、図２に示すように、載置部１ａに載置された素子載置用基台７の上面に設けられている。また、素子載置用基台７は、半導体素子８で発生した熱を基体１に伝えるために伝熱媒体としての機能を備えている。このような構成にすることによって、素子載置用基台７は、高さを調整することで、半導体素子８と光ファイバ１３との高さ方向の位置決めを容易にすることができる。したがって、光ファイバ１３は、半導体素子８との光軸合わせの精度が高くなり、光伝送効率を向上させることができる。

また、素子載置用基台７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。素子載置用基台７の熱膨張係数は、例えば、４（ｐｐｍ／℃）以上８（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。

また、素子載置用基台７は、例えば、銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金、銅（Ｃｕ）−モリブデン（Ｍｏ）合金または銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）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。素子載置用基台７は、半導体素子８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。

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ている。枠体２は、内側に半導体素子８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、銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。また、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ている。

また、枠体２は、外表面に耐蝕性に優れ、かつ接合材との濡れ性が良い金属を被着させておくのがよい。具体的には、枠体２は、メッキ形成方法によって、０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下のメッキ厚みを有するニッケルメッキ層、および０．５（μｍ）以上５（μｍ）以下のメッキ厚みを有する金メッキ層を順次被着させておくのがよい。これらの金属メッキ層は、基体１が酸化腐蝕するのを有効に抑制することができる。また、枠体２は、金属メッキ層を形成することによって接合材を介して同軸コネクタホルダ３を強固に接着固定させることができる。

枠体２は、同軸コネクタホルダ３を設けるために側壁の一部が切り取られて形成された
取付け部２ａを有している。また、枠体２は、入出力端子を設けるために側壁の一部が切り欠かれて形成された切欠き部２ｂを有している。さらに、枠体２は、半導体素子８と光学的に結合する光ファイバを設けるための貫通孔を有している。同軸コネクタホルダ３を取り付ける取付け部２ａは、枠体２の側壁の一部を上下にわたって切り取って設けてもよい。

取付け部２ａが上下にわたって切り取られて、切り取られた切取り部２ａに同軸コネクタホルダ３が設けられる場合、同軸コネクタホルダ３は、枠体２の上下方向を補強するとともに基体１を補強することができ、基体１をネジ止め固定した際に、枠体２および基体１の変形を抑制することができる。これによって、半導体素子８と光ファイバ１３との光軸ズレを抑制することができる。また、同軸コネクタホルダ３は、基体１を補強し、反り変形を抑制することができるため、基体１を平坦に保持することができる。これによって、基体１は、下面に外部基板を密着して固定することができる。したがって、基体１は、下面から外部基板への放熱性を向上することができる。

また、取付け部２ａは、枠体２の側壁の一部を切り取る際に、その部分の上側の部分を残して下側の部分のみを切り取って設けてもよい。取付け部２ａが下部のみが切り取られて、切り取られた切取り部２ａに同軸コネクタホルダ３が設けられる場合、枠体２の下部に同軸コネクタホルダ３が設けられることにより枠体２より肉厚となることため、同軸コネクタホルダ３は、基体１を補強することができ、基体１をネジ止め固定した際に、基体１の変形を抑制することができる。また、同軸コネクタホルダ３は、基体１を補強し、反り変形を抑制することができるため、基体１を平坦に保持することができる。これによって、基体１は、下面に外部基板を密着して固定することができる。したがって、基体１は、下面から外部基板への放熱性を向上することができる。

さらに、取付け部２ａは、枠体２の側壁の一部を切り取る際に、その部分の下側の部分を残して上側の部分のみを切り取って設けてもよい。取付け部２ａが上部のみが切り取られて、切り取られた切取り部２ａに同軸コネクタホルダ３が設けられる場合、基体１をネジ止め固定した際に、同軸コネクタホルダ３は、基体１からの応力が加わりにくくなり、同軸コネクタ４や回路基板５の破損を抑制し、信号伝送の信頼性を向上させることができる。

同軸コネクタホルダ３は、枠体２の取付け部２ａに接合材を介して接合されている。また、同軸コネクタホルダ３は、同軸コネクタ４を取り付けるためのコネクタ取付け部３ａが外側側面に設けられ、同軸コネクタ４を保持固定する機能を備えている。そして、同軸コネクタホルダ３は、半導体素子８に電気的に接続される線路導体層５ａを備えた回路基板５が搭載される搭載部３ｂが設けられて枠体２の内側に有している第１の側面３ｃ、および接合材に面した第２の側面３ｄを有している。そして、同軸コネクタホルダ３は、同軸コネクタ４がコネクタ取付け部３ａに挿入されて、同軸コネクタ４の外周導体４ａとコネクタ取付け部３ａの内周面とが接合材を介して接合されている。同軸コネクタホルダ３は、図３（ａ）に示すように、搭載部３ｂが設けられている部分が枠体の内側に突出するような形状を有している。なお、搭載部３ｂには、回路基板５が搭載される搭載面を有している。

また、同軸コネクタホルダ３は、図２に示すように、同軸コネクタホルダ３の搭載部３ｂが枠体２の内側に位置するように枠体２の取付け部２ａに接合材を介して取り付けられている。なお、接合材は、例えば、銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田、金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）半田等からなる。そして、同軸コネクタホルダ３は、搭載部３ｂに回路基板５が搭載されている。また、同軸コネクタホルダ３は、図３（ｃ）に示すように、枠体２に内側に位置する、平面視して外
径が搭載部に向かうにつれて漸次減少している側面３ｂを有している。

また、同軸コネクタホルダ３は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金または銅（Ｃｕ）等の金属材料から成る。同軸コネクタ４は、同軸コネクタホルダ３が金属材料であるため、同軸コネクタ４の外周導体４ａと同軸コネクタホルダ３接続されると、外周導体４ａが同軸コネクタホルダ３と同一電位となり、接地電位が安定となる。これによって、同軸コネクタ４は、高周波信号の伝送性が向上する。

また、同軸コネクタホルダ３は、図３に示すように、第１の側面および第２の側面の間に角部が面取りされてなる第３の側面３ｅを有している。すなわち、第３の側面３ｅは、平面視したとき、搭載部３ｂに向かうにつれて第３の側面３ｅ間の幅が漸次減少している。面取りされてなる第３の側面３ｅの形状は、図３（ｃ）に示すように、平面視してＣ面形状を有しているが、Ｒ面形状にすることもできる。また、平面視して内側に窪むような形状にすることもできる。これによって、半導体収納用パッケージの内部に設けられる電子部品等の影響を受けにくく、枠体２の内側に突出して設けることができる。また、同軸コネクタホルダ３は、枠体２の内側に突出して設けた分だけ枠体２の外側への突出を抑制することができ、半導体収納用パッケージを小型化することができる。

また、同軸コネクタホルダ３は、枠体２の内側に突出して設けることができ、同軸コネクタホルダ３の回路基板５の搭載部３ｂを半導体素子８に近接して配置することができるため、半導体素子８との接続路線長を短くでき、伝送損失を抑制することができる。

回路基板５は、同軸コネクタホルダ３の搭載部３ｂに搭載されている。そして、回路基板５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層５ａを備えている。また、回路基板５の形状は、回路基板５を平面視して、矩形状に限らず、台形状であってもよい。同軸コネクタ４と回路基板５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５の形状は限定されない。回路基板５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、回路基板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。また、回路基板５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５の線路導体層５ａ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、回路基板５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することによって線路導体層５ａが回路基板５の上面に形成されている。

回路基板５は、同軸コネクタホルダ３の回路基板５の搭載部３ｂ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を介して接合されている。

同軸コネクタ４は、同軸コネクタホルダ３に設けられているコネクタ取付け部３ａに接合材を介して取り付けられている。同軸コネクタ４は、枠体２の内部に収容する半導体素子８と外部電気回路とを電気的に接続する機能を有し、半導体収納用パッケージ内部を塞ぐ機能を有している。

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、図２に示すように、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。

同軸コネクタ４と同軸コネクタホルダ３との接合は、同軸コネクタホルダ３のコネクタ取付け部３ａに同軸コネクタ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、同軸コネクタホルダ３の空隙部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５の線路導体層５ａに、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田、金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）半田等のロウ材からなる接合材を介して電気的に接続されている。

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。外周導体４ａ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プレス加工することにより所定の筒状にして製作されている。また、外周導体４ａの熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）以上１０（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。

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。中心導体４ｃ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プレス加工することにより所定の筒状にして製作されている。また、中心導体４ｃの熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）以上１０（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。

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（ｐｐｍ／℃）以上６（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。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くすることができる。

入出力端子６は、図２に示すように、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体層６ａを有する平坦部、および平坦部の上面に配線導体層６ａを挟んで接合された立壁部から構成されている。また、平坦部は、枠体２の内外に突出する突出部を有している。

また、半導体素子８は、図２に示すように、入出力端子６の枠体２の内側に位置している配線導体層６ａにボンディングワイヤ等で電気的に接続されている。また、外部リード端子１１は、枠体２の外側に位置している配線導体層６ａに電気的に接続されている。入出力端子６は、枠体２の切欠き部２ｂに銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して取り付けられている。なお、入出力端子６は、枠体２およびシールリング９との接合部にメタライズ層が形成されている。また、素子載置用基台７がペルチェ素子等の電子冷却素子である場合、電子冷却素子のリード線は、配線導体層６ａに電気的に接続されている。

入出力端子６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、配線導体層６ａ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。

配線導体層６ａは、入出力端子６の平坦部の上面に、半導体収納用パッケージの枠体２の内外を導出するように形成されている。また、配線導体層６ａ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から成る。そして、入出力端子６は、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することによって、上面に配線導体層３ａが形成されている。なお、配線導体層６ａは、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層、金メッキ層が形成されている。

外部リード端子１１は、外部電気回路と入出力端子６との高周波信号の入出力を行なうものである。外部リード端子１１は、外部電気回路に接続されている。そして、半導体素子８は、配線導体層６ａおよび外部リード端子１１を介して外部電気回路に接続されることになる。外部リード端子１１は、枠体２の外側に位置している入出力端子６の配線導体層６ａに銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して接合されている。

また、外部リード端子１１は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。また、外部リード端子１１は、これらの金属のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法で所定の形状に製作されている。

シールリング９は、シーム溶接等により枠体２と蓋体１０とを接合するための接合媒体として枠体２の上面に設けられている。また、シールリング９は、その少なくとも一部が枠体２の上面に当接させて設けられている。すなわち、シールリング９は、枠体２の上面、入出力端子６の上面または同軸コネクタホルダ３の上面に設けられている。

シールリング９の幅は、枠体２の上面の幅よりも小さくても、枠体２の上面の幅と略同じ幅であってもよい。シールリング９は、枠体２の上面、入出力端子６の上面または同軸コネクタホルダ３の上面に銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して接合されている。また、シールリング９は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。シールリング９の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）以上１５（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。

蓋体１０は、半導体素子８を気密に封止するために、外周部がシールリング９の上面に接合されている。また、蓋体１０は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料から成る。また、蓋体１０の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）以上１５（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。蓋体１０は、枠体２の上面のシールリング９にシーム溶接等によって接合されている。したがって、半導体素子８は、図２に示すように、基体１と枠体２と同軸コネクタホルダ３と同軸コネクタ４と入出力端子６からなる内部に蓋体１０で気密に封止されている。また、蓋体１０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ている。

光ファイバ固定部材１２は、光ファイバ１３が挿通可能な貫通孔を有する筒体である。そして、光ファイバ固定枠体１２は、光ファイバ１３を挿通固定するために枠体２の側壁に形成されている貫通孔の部分に設けられている。光ファイバ固定部材１２は、光ファイ
バ１３を枠体２に固定するための筒状の部材であり、貫通孔の枠体の外側開口の周囲または貫通孔の内面に銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して接合されている。また、光ファイバ固定部材１２は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）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製作されている。

光ファイバ１３は、光ファイバ固定部材１２の貫通孔に一端が挿通され、半田等の接着剤やレーザ溶接により固定されている。これによって、光ファイバ１３は、半導体素子８と光軸を合わせるように固定され、そして、半導体素子８に光学的に結合され、内部に収容される半導体素子８と外部との光信号の授受が可能となる。

半導体素子８は、図２に示すように、基体１の上側主面の載置部１ａに素子載置用基台７を間に介して接着固定されている。そして、半導体素子８は、上面に設けられている電極がボンディングワイヤを介して回路基板５上に形成されている線路導体５ａに電気的に接続されている。次に、蓋体１０は、シールリング９を介して枠体２の上面にシーム溶接等の溶接法で接合されている。半導体素子８は、基体１と枠体２と同軸コネクタホルダ３と同軸コネクタ４とシールリング９および蓋体１０で囲まれる内部に気密に収納されている。これによって、半導体装置は、半導体収納用パッケージに半導体素子８と蓋体１０を備えることになる。すなわち、半導体装置は、少なくとも半導体素子８が半導体収納用パッケージに搭載され、蓋体１０で密封されている。

また、光ファイバ固定部材１２は、光ファイバ１３の一端が挿通され、半田等の接着剤やレーザ溶接によって光ファイバ１３が固定されている。また、光ファイバ１３は、電子装置が外部電気回路基板等に搭載された後に光ファイバ固定部材１２に設けることもできる。

本実施形態の半導体収納用パッケージによれば、同軸コネクタホルダ３は、第１の側面３ｃおよび第２の側面３ｄの間の角部が面取りされてなる第３の側面３ｅを有している。これによって、同軸コネクタホルダ３は、枠体２の取付け部２ａと同軸コネクタホルダ３とを接合している接合材の流れる力が第３の側面３ｅの第１の側面３ｃ側および第２の側面３ｄ側の角度が変化する箇所で減衰され、かつ傾斜面とされた第３の側面３ｃにより沿面距離が長くなるため、接合材は面取りされてなる第３の側面３ｅの部分、すなわち先端部に向かうにつれて第３の側面３ｅ間の幅が漸次減少している第３の側面３ｅと角度が変化する箇所の部分で流れにくくなり、回路基板５の搭載部３ｂに接合材が流れ込むのを抑制することができる。したがって、同軸コネクタホルダ３は、枠体２と同軸コネクタホルダ３とを接合する接合材が回路基板５の搭載部３ｂに流れ込みにくくなり、流れ込んだ接合材によって、回路基板５を搭載する際に回路基板５が傾いたり、クラックが発生したりするのを抑制することができる。

また、本実施形態の半導体収納用パッケージは、同軸コネクタホルダ３は、第１の側面３ｃおよび第２の側面３ｄの間に角部が面取りされてなる第３の側面３ｅを有しているため、半導体収納用パッケージの内側を占有する同軸コネクタホルダ３の体積が小さくなり、半導体収納用パッケージの内側の電子部品等の実装可能領域が拡がり、半導体収納用パッケージに電子部品等を容易に実装することができる。

＜半導体収納用パッケージ、および半導体装置の製造方法＞
ここで、半導体収納用パッケージ、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製作される。また、枠体２、同軸コネクタホルダ３、シールリング９および蓋体１０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製作される。

また、回路基板５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、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、線路導体層５ａとなる金属ペースト層が形成される。

さらに、グリーンシート状態の回路基板５を約１６００℃の温度で焼成することにより、回路基板５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上に、例えば、厚さ０．５（μｍ）以上３（μｍ）以下のニッケルメッキ層、厚さ０．５（μｍ）以上３（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。

入出力端子６は、平坦部と平坦部の上面に接合される立壁部から形成される。入出力端子６は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、平坦部および立壁部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、入出力端子６は、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それぞれの形状に合わせて製作される。

配線導体層６ａは、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導電ペーストを、平坦部の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形成される。また、平坦部および立壁部は、枠体２およびシールリング９との接合部に該当する位置に導電ペーストを印刷塗布してメタライズ層が形成される。

さらに、入出力端子６は、グリーンシート状態の平坦部上に、グリーンシート状態の立壁部を積層して、約１６００℃の温度で同時に焼成することにより、焼成後に、平坦部と立壁部が一体化されて製作される。

また、入出力端子６は、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、配線導体層６ａ上およびメタライズ層上にメッキ層の厚みが、１．０（μｍ）以上３（μｍ）以下のニッケルメッキ層が形成される。

外部リード端子１１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の形状で製作される。そして、外部リード端子１１は、入出力端子６の枠体２の外側に位置している配線導体層６ａに銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して接合される。

基体１と枠体２と同軸コネクタホルダ３と同軸コネクタ４が銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して接合されることによって半導体収納用パッケージが製作される。

また、半導体収納用パッケージから露出している配線導体層６ａおよびメタライズ層は、既に形成されているニッケルメッキ層上に、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、更に、０．５（μｍ）以上３（μｍ）以下のメッキ層厚みのニッケルメッキ層および０．５（μｍ）以上３（μｍ）以下のメッキ層厚みの金メッキ層が形成されている。

ここで、半導体装置の製造方法について説明する。

電子装置は、半導体収納用パッケージに、同軸コネクタホルダ３の搭載部３ａに搭載された回路基板５と、載置部１ａに載置されて、回路基板５の線路導体層５ａを介して同軸コネクタ４の中心導体４ｃに電気的に接続された半導体素子８と、枠体２の上面に接合された蓋体１０とを備えている。素子載置用基台７は、例えば、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田または金（Ａｕ）−ゲルマニウム(Ｇｅ)半田等の接合材を介して基体１の載置部１ａに接着固定される。そして、半導体素子８は、素子載置用基台７上に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田等を介して接着固定される。さらに、半導体素子８は、同軸コネクタホルダ３の搭載部３ａに搭載された回路基板５の線路導体層５ａおよび入出力端子６の配線導体層６ａにボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。次に、蓋体１０は、シーム溶接等によってシールリング９の上面に接合される。すなわち、電子装置は、半導体素子８が蓋体１０によって気密に収容されている。

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、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る半導体収納用パッケージのうち、本実施形態に係る半導体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。

＜変形例１＞
本実施形態に係る変形例の半導体収納用パッケージは、同軸コネクタホルダ３の第３の側面３ｅが、図４乃至図５に示すように、平面視したときに途中に屈曲点３ｆを有していてもよい。すなわち、同軸コネクタホルダ３は、図３（ｃ）に示すように、屈曲点３ｆで面取りの形状が異なっている第３の側面３ｅを有していてもよい。また、第３の側面３ｅは、屈曲点３ｅを境にして枠体２側と枠体２の内側とで側面の高さが異なって設けられていてもよい。なお、図４は、半導体収納用パッケージの内部の状態を示した概観図である。また、屈曲点３ｆは、第３の側面３ｅに１箇所とは限らず、複数個所あってもよい。

同軸コネクタホルダ３は、第３の側面３ｅが屈曲点３ｆを有しているため、屈曲点３ｆの部分で枠体２と同軸コネクタホルダ３とを接合する接合材が堰き止められるため、さらに接合材の流れ込みを抑制することができる。

また、同軸コネクタホルダ３は、図５（ｂ）に示すように、コネクタ取付け部３ａの上部に傾斜面３ｇを有していてもよい。同軸コネクタホルダ３は、半導体収納用パッケージを外部基板等にネジ止めする際に上下方向の応力が作用するが、上下方向に傾斜面３ｇを有しているため、ネジ止めの際の変形を吸収することができ、同軸コネクタ４に応力が加わるのを抑制することができる。これによって、同軸コネクタ４の絶縁体４ｂ部分が破損するのを抑制することができ、半導体収納用パッケージの気密性を保持することができる。

また、搭載部３ｂが設けられている部分と第２の側面３ｄが設けられている部分との間に、屈曲点３ｇを有することになる面取り形状が異なっている部分を設けることにより、同軸コネクタホルダ３の体積を大きくすることができる。同軸コネクタ４は、同軸コネクタホルダ３が金属材料であるため、同軸コネクタ４の外周導体４ａと同軸コネクタホルダ３接続されると、外周導体４ａが同軸コネクタホルダ３と同一電位となるため、接地電位が安定となり、同軸コネクタの高周波信号の伝送性がさらに向上する。

＜変形例２＞
本実施形態に係る変形例の半導体収納用パッケージは、同軸コネクタホルダ３が、図６に示すように、同軸コネクタホルダ３は、搭載部３ｂの下面と基体１の上側主面との間に空隙を有していてもよい。

同軸コネクタホルダ３は、搭載部３ｂの下面と基体１の上側主面との間に空隙を有して枠体２の取付け部２ａに接合材を介して接合されている。これによって、基体１を外部基板等にネジ等で固定した際に基体１が変形したとしても、同軸コネクタホルダ３は、搭載部３ｂの下面が基体１との間に空隙を有し、基体１に直接接合されていないため、基体１が変形する際の応力が回路基板５に作用しにくくなり、回路基板５の変形やクラック等の発生を抑制することができる。

また、同軸コネクタホルダ３の搭載部３ｂの下面が空隙になっているので、空隙部に電子部品等を搭載することができ、半導体収納用パッケージの内部を有効に利用することができる。

＜変形例３＞
本実施形態に係る変形例の半導体収納用パッケージは、同軸コネクタホルダ３が、図７に示すように、平面視して搭載部３ｂが設けられている部分の側面が先端部に向かうにつれて漸次減少していてもよい。

搭載部３ｂの部分の側面が、先端部に向かうにつれて外径が漸次減少しているため、先端部の体積が小さくなり、先端部をより内側に位置させて半導体素子８に近接させること
ができる。これによって、同軸コネクタホルダ３は、半導体素子８との接続路線長を短くすることができ、伝送損失を抑制することができる。

１ 基体
１ａ 載置部
２ 枠体
２ａ 取付け部
２ｂ 切欠き部
３ 同軸コネクタホルダ
３ａ コネクタ取付け部
３ｂ 搭載部
３ｃ 第１の側面
３ｄ 第２の側面
３ｅ 第３の側面
３ｆ 屈曲点
３ｇ 傾斜面
４ 同軸コネクタ
４ａ 外周導体
４ｂ 絶縁体
４ｃ 中心導体
５ 回路基板
５ａ 線路導体層
６ 入出力端子
６ａ 配線導体層
７ 素子載置用基台
８ 半導体素子
９ シールリング
１０ 蓋体
１１ 外部リード端子
１２ 光ファイバ固定部材
１３ 光ファイバ

Claims (4)

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、側壁の一部が切り取られた取付け部を有する枠体と、
   該枠体の前記取付け部に接合材を介して接合された、コネクタ取付け部が設けられた外側側面、前記半導体素子に電気的に接続される線路導体層を備えた回路基板が搭載される搭載部が設けられて前記枠体の内側に位置している第１の側面および前記接合材に面した第２の側面を有する同軸コネクタホルダと、
   該同軸コネクタホルダの前記コネクタ取付け部に取り付けられた、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同軸コネクタとを備えており、
   前記同軸コネクタホルダは、前記第１の側面および前記第２の側面の間に角部が面取りされてなる第３の側面を有していることを特徴とする半導体収納用パッケージ。
   
2. 請求項１に記載の半導体収納用パッケージであって、
   前記第３の側面は、平面視したときに途中に屈曲点を有していることを特徴とする半導体収納用パッケージ。
   
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体収納用パッケージであって、
   前記同軸コネクタホルダは、前記搭載部の下面と前記基体の前記上側主面との間に空隙を有していることを特徴とする半導体収納用パッケージ。
   
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体収納用パッケージと、
   前記同軸コネクタホルダの前記搭載部に搭載された回路基板と、
   前記載置部に載置されて、前記回路基板の線路導体層を介して前記同軸コネクタの前記中心導体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。

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