特許 6769830 半導体パッケージおよび半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6769830

(24)【登録日】2020年9月28日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】半導体パッケージおよび半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/06 20060101AFI20201005BHJP

   H01L 23/34 20060101ALI20201005BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/06 B

   H01L23/34 A

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-210821(P2016-210821)

(22)【出願日】2016年10月27日

(65)【公開番号】特開2018-73948(P2018-73948A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】木津 正二郎

(72)【発明者】

【氏名】冨田 慎也

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０７７７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１７８１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２１９６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０４５８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９３９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−３３５９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／０６

Ｈ０１Ｌ ２３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面視において矩形状であり、第１辺および該第１辺に対向している第２辺にそれぞれ位置する２組のネジ止め部と、上面に位置する実装領域と、該実装領域に位置する貫通孔と、を有する基板と、
平面視において前記第１辺から前記第２辺にかけて長軸を有する長円形状であり、前記貫通孔に嵌め込まれているとともに、前記基板よりも熱膨張係数の大きい金属基板と、
前記実装領域を囲んでいる枠体と、を備えており、
平面視において、前記金属基板は、前記第１辺および前記第２辺に位置するとともに対向している前記ネジ止め部同士を結ぶ第１仮想中心線および第２仮想中心線と間をあけるとともに、前記第１仮想中心線と前記第２仮想中心線の間に位置していることを特徴とする半導体パッケージ。

【請求項2】

平面視において矩形状であり、第１辺および該第１辺に対向している第２辺にそれぞれ位置する２組のネジ止め部と、上面に位置する実装領域と、該実装領域に位置する貫通孔と、を有する基板と、
平面視において矩形状であり、前記貫通孔に嵌め込まれているとともに、前記基板よりも熱膨張係数の大きい金属基板と、
金属材料を含み、前記実装領域を囲んでいるとともに、平面視において前記金属基板の少なくとも一部と重なっている枠体と、を備えており、
平面視において、前記金属基板は、前記第１辺および前記第２辺に位置するとともに対向している前記ネジ止め部同士を結ぶ第１仮想中心線および第２仮想中心線と間をあけるとともに、前記第１仮想中心線と前記第２仮想中心線の間に位置していることを特徴とする半導体パッケージ。

【請求項3】

前記金属基板は、前記第１仮想中心線および前記第２仮想中心線と並行した方向に長辺が延びていることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。

【請求項4】

前記金属基板は、前記上面と反対に位置する前記基板の下面から突出している、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体パッケージと、
前記実装領域に実装された半導体素子と、
前記半導体素子を覆うとともに、前記枠体の上面に接合された蓋体とを備えていることを特徴とする半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体素子が実装される半導体パッケージおよびこれを用いた半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高周波の信号で作動する半導体素子等を収容する半導体パッケージが知られている。このような半導体素子等は、作動する際に熱が生じる。この熱を外部に放熱させるために、半導体素子等を実装する基板の一部に金属基板嵌め込んで放熱性を向上させた半導体パッケージが開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−９３９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、貫通孔を有する基板と、貫通孔に嵌め込まれた、基板よりも熱膨張係数の大きい金属基板と、枠体とを備えた半導体パッケージが開示されている。基板には、対辺にネジ止め部が１組設けられている。対辺に位置するネジ止め部同士を結ぶ仮想中心線と金属基板とが重なって設けられている。

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、半導体素子の使用時に発生する熱によって金属基板が熱膨張しようとすることを基板が抑制させる際に、ネジ止め部の箇所は内側に凹んでいるため、金属基板の熱膨張を抑える力が弱くなる場合があった。このため、金属基板が反ってしまい、半導体素子を良好に実装することおよび作動させることが困難な場合があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、基板と、金属基板と、枠体とを備えている。基板は、平面視において矩形状であり、第１辺および第１辺に対向している第２辺にそれぞれ位置する２組のネジ止め部と、上面に位置する実装領域と、実装領域に位置する貫通孔とを有する。金属基板は、平面視において第１辺から第２辺にかけて長軸を有する長円形状であり、貫通孔に嵌め込まれているとともに、基板よりも熱膨張係数が大きい。枠体は、実装領域を囲んでいる。金属基板は、第１辺および第２辺に位置するとともに対向しているネジ止め部同士を結ぶ第１仮想中心線および第２仮想中心線と間をあけるとともに、第１仮想中心線と第２仮想中心線の間に位置している。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、基板と、金属基板と、枠体とを備えている。基板は、平面視において矩形状であり、第１辺および第１辺に対向している第２辺にそれぞれ位置する２組のネジ止め部と、上面に位置する実装領域と、実装領域に位置する貫通孔とを有する。金属基板は、平面視において矩形状であり、貫通孔に嵌め込まれているとともに、基板よりも熱膨張係数が大きい。枠体は、金属材料を含み、実装領域を囲んでいるとともに、平面視において金属基板の少なくとも一部と重なっている。金属基板は、第１辺および第２辺に位置するとともに対向しているネジ止め部同士を結ぶ第１仮想中心線および第２仮想中心線と間をあけるとともに、第１仮想中心線と第２仮想中心線の間に位置している。

【0007】

本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上述した半導体パッケージと、半導体素子と、蓋体とを備えている。半導体素子は、実装領域に実装されている。蓋体は、半導体素子を覆うとともに、枠体の上面に接合されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、上述した構成であることによって、放熱性に優れた基板の反りを抑制することができる。また、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上述した半導体パッケージを備えていることによって、半導体素子を良好な条件で使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す平面図である。

【図4】図３に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＡ−Ａ線での断面図である。

【図5】図３に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＢ−Ｂ線での断面図である。

【図6】本発明の他の実施形態係る半導体パッケージを示す斜視図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す平面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、各実施形態の半導体パッケージおよびこれを備えた半導体装置について、図面を用いて詳細に説明する。

【0011】

＜半導体パッケージの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す分解斜視図である。図３は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージを示す平面図である。図４は、図３に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＡ−Ａ線での断面図である。図５は、図３に示した本発明の一実施形態に係る半導体パッケージにおけるＢ−Ｂ線での断面図である。また、図６は、本発明の他の実施形態係る半導体パッケージを示す斜視図である。そして、図７は、本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージを示す平面図である。これらの図において、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ１は、基板２と、金属基板３と、枠体４と、入出力端子５とを備えている。基板２は、貫通孔２２を有しており、この貫通孔２２に金属基板３が嵌め込まれている。

【0012】

図３に示すように、本発明の一実施形態における基板２は、上面に半導体素子７が実装される実装領域２１を有している。また基板２は、例えば矩形状であって、対辺にそれぞれ２組のネジ止め部２３が位置している。このネジ止め部２３にネジ等を嵌め込むことによって半導体パッケージ１を実装基板等にネジ止め固定することができる。

【0013】

なお、本発明の一実施形態において実装領域２１とは、基板２を平面視した場合に半導体素子７と重なり合う領域を意味している。基板２の大きさとしては、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍである。また、基板２の厚みとしては、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍに設定することができる。

【0014】

基板２は、例えば金属材料から成る。金属材料としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトからなる合金である。このとき、基板２の熱膨張係数は５×１０^−６／Ｋである。また、鉄、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステン、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって基板２を構成する金属部材を作製することができる。

【0015】

図１および図３に示すように、基板２は、対辺に位置した２組のネジ止め部２３を有している。ネジ止め部２３が設けられる基板２の対辺は、平行である。ネジ止め部２３は、たとえば平面視において半円形状の凹み部である。たとえばネジ止め部２３の凹み部は、基板２の外縁から１ｍｍ〜５ｍｍの長さであり、基板２の対辺に平行な方向の幅は１ｍｍ〜５ｍｍである。ネジ止め部２３は、１つの辺に２つ形成されており、その対辺に同じく、２つ形成されている。対辺に設けられたネジ止め部２３が２つで１組である。

【0016】

図３および図７に示すように、ネジ止め部２３は、対辺に位置するネジ止め部２３同士が２つの仮想中心線で結ばれている。仮想中心線とは、ネジ止め部２３の中心と、対辺に位置するネジ止め部２３の中心を結んだ仮想線のことである。図３および図７に示すＸ−Ｘ線は、第１仮想中心線であり、Ｙ−Ｙ線は第２仮想中心線である。第１仮想中心線および第２仮想中心線は、ネジ止め部２３が設けられる、基板２の対辺と直交する方向と平行である。

【0017】

基板２は、実装領域２１と重なる位置に貫通孔２２を有している。貫通孔２２は、平面視において矩形状である。貫通孔２２の大きさは、たとえば平面視において５ｍｍ×５ｍｍ〜４０ｍｍ×４０ｍｍである。

【0018】

図２、図４および図５に示すように、金属基板３は、基板２の貫通孔２２に嵌め込まれている。金属基板３は、貫通孔２２に嵌め込まれることから、少なくとも貫通孔２２よりも小さい外形である。このとき、金属基板３が貫通孔２２よりも小さいというのは、金属基板３と貫通孔２２がほぼ同じ寸法のものから、貫通孔２２の方が大きく、隙間を接合材で埋めるものまで含まれる。このため、金属基板３は、たとえば平面視において５ｍｍ×５ｍｍ〜４０ｍｍ×４０ｍｍであり、また、金属基板３は、厚さが０．５ｍｍから５ｍｍである。金属基板３は、下面が基板２の下面と一致している。または、金属基板３は、基板２の下面より少なくとも突出していてもよい。金属基板３が基板２の下面よりも突出している場合には、金属基板３が放熱性に優れているため、半導体素子７で生じた熱を金属基板３から外部により逃がしやすくなる。

【0019】

また、金属基板３は、たとえば銅から成っている。このとき、基板２の熱膨張係数は１６×１０^−６／Ｋである。また、金属基板３は、銅のように、放熱性に優れた金属材料であれば構わない。たとえば、銅とタングステンまたはモリブデンからなる合金を用いることができる。金属基板３は、たとえば熱膨張係数が１０×１０^−６／Ｋ〜２０×１０^−６／Ｋである。金属基板３は、実装領域２１と重なって位置していることにより、実装領域２１に実装される半導体素子７から生じる熱が金属基板３に伝達され、金属基板３を介して半導体素子７からの熱を半導体パッケージ１の外部に放熱する役割を果たす。

【0020】

図３に示すように、金属基板３は、平面視において第１仮想中心線と第２仮想中心線の間に位置している。そして、第１仮想中心線と第２仮想中心線と間を空けて位置している。また、金属基板３は、平面視において、後述する枠体４と重ならない位置に設けられる。つまり、金属基板３は、平面視において、第１仮想中心線と第２仮想中心線と重ならず、枠体４と重ならない位置に設けられる。金属基板３が第１仮想中心線および第２仮想中心線と重ならない位置に設けられることによって、金属基板３に熱が加わり、熱膨張した際にも、基板２が十分に反りを抑えることができる。

【0021】

これは、金属基板３が各仮想中心線と重なる位置にある場合のように、金属基板３を囲む基板２の量が少ない場合には、基板２は金属基板３よりも熱膨張係数が小さいために、金属基板３が熱膨張した際に、貫通孔２２の端部から基板２が押されて基板２が反ろうとするおそれがある。この金属基板３に押されることによる基板２の反りは、ネジ止め部２３の各仮想中心線と重ならないようにして、金属基板３を囲む基板２の量を確保することで、金属基板３に押される力よりも基板２としての状態を保つ力を確保することができ、基板２の反りを抑制することができるためである。

【0022】

また、金属基板３が枠体４と重ならない位置に設けられることによって、金属基板３と枠体４との熱膨張係数差によって生じる応力を低減させることができる。また、金属基板３は、ネジ止め部２３とも重ならないように位置している。金属基板３がネジ止め部２３
と重ならない位置に設けられていることによって、金属基板３が熱膨張したとしても、基板２の貫通孔２２内で抑えられるため、基板２を反り難くすることができる。

【0023】

枠体４は、基板２の実装領域２１を取り囲んでいる。枠体４は、平面視において、外縁および内縁が矩形状であり、４つの側壁によって構成されている。枠体４は、銀ロウ等の接合部材を介して基板２の上面に接合されている。

【0024】

枠体４は、平面視における外縁の大きさが、たとえば３ｍｍ×５ｍｍ〜３０ｍｍ×４０ｍｍ、内縁の大きさが２ｍｍ×４ｍｍ〜２９ｍｍ×３９ｍｍである。また、外縁と内縁との間の幅で示される枠体４の厚みは、たとえば０．５ｍｍ〜５ｍｍである。また、枠体４の高さは、１ｍｍ〜３０ｍｍである。枠体４は、外縁が基板２のネジ止め部２３が設けられていない辺よりも内側に位置しており、ネジ止め部２３が設けられている辺に対しては、ネジ止め部２３の凹み部の底部に位置する端部よりも内側に位置している。

【0025】

枠体４としては、例えば、基板２と同様に、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属材料からなる合金を用いることができる。

【0026】

図２に示すように、枠体４は、ネジ止め部２３が設けられない基板２の対辺に平行な枠体４の側壁を貫通するとともに、枠体４の下面から切り欠かれた切欠き部を有していてもよい。切欠き部には、半導体素子７と外部の電気回路基板とを電気的に接続する入出力端子５が接合固定される。切欠き部は、平面視において、ネジ止め部２３が設けられない基板２の対辺に平行な枠体４の対辺に１つずつ設けられている。入出力端子５は、切欠き部に嵌め込まれ、切欠き部の内面と入出力端子５の上面および側面とがはんだまたはろう材等の接合材で接合されていてもよい。このとき、入出力端子５の下面は、前述と同様に、基板２の上面とはんだまたはろう材等の接合材で接合されていてもよい。

【0027】

また、枠体４は、ネジ止め部２３が設けられる基板２の対辺に平行な枠体４の側壁に切欠き部が設けられない。入出力端子５と金属基板３との距離が近くなり、金属基板３の短辺に平行な側壁には入出力端子５が配置されないことから、基板２、金属基板３、枠体４および入出力端子５との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力を抑制することができる。その結果、半導体パッケージ１は、入出力端子５に生じるクラックおよび割れ、基板２と金属基板３の短辺との接合部を起点とした破損を抑制することができる。

【0028】

入出力端子５は、たとえばセラミック材料から成る。入出力端子５を構成するセラミック材料は、たとえば酸化アルミニウム焼結体である。また、入出力端子５は、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料等であってもよい。入出力端子５は、たとえば熱膨張係数が０．１×１０^−６／Ｋ〜１０×１０^−６／Ｋである。入出力端子５は、半導体素子７とボンディングワイヤ等の電気接続部材を介して電気的に接続される信号線路が形成されている。

【0029】

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、金属基板３が、平面視において第１仮想中心線と第２仮想中心線の間に位置するとともに、第１仮想中心線と第２仮想中心線と間を空けて位置している。このことによって、半導体パッケージ１は、金属基板３で半導体素子７からの熱を外部に伝達しやすくなり、半導体パッケージ１の放熱性を向上させことができる。また、半導体パッケージ１は、半導体パッケージ１の製造工程および半導体装置１０の作動時に生じる、基板２と金属基板３の熱膨張係数差に起因した応力による基板２の反りおよび半導体素子７の破損を抑制することができる。さらに、金属基板３は、基板２のうち金属基板３による熱膨張、熱収縮による基板２の変形が大きくなりやすいネジ止め部２３の周囲、および第１仮想中心線と第２仮想中心線と間を空けていることによって、金属基板３の熱膨張、熱収縮による基板２の反りおよび変形を低減させることができる。

【0030】

図３に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、金属基板３が第１仮想中心線および第２仮想中心線と並行した方向に長辺が延びており、金属基板３の長辺に沿った枠体４の側面に切欠き部が設けられ、入出力端子５が接合固定されてもよい。このとき、金属基板３は例えば矩形状であり、上述したような、枠体４と重ならない位置にある。また、入出力端子５は、金属基板３の短辺方向の枠体４に設けられる。このことによって、金属基板３が熱膨張、熱収縮した際に入出力端子５が設けられている方向、すなわち、金属基板３の短辺方向には熱膨張し難くなっている。このため、基板２、金属基板３、枠体４および入出力端子５との間に働く熱膨張係数差によって生じる応力を低減させることができる。その結果、半導体パッケージ１は、入出力端子５に生じるクラックおよび割れを抑制することができ、半導体装置１０の不良の発生を抑制することができる。

【0031】

また、図３、図４および図５に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、平面視において金属基板３が、基板２の中心と重なっている。さらに、半導体素子７は、中心が基板２および金属基板３の中心と重なってもよい。このことによって、半導体パッケージ１に熱が加わった際および半導体装置１０を作動させる際に、基板２、金属基板３および半導体素子７が中心からずれている場合と比較して、基板２の偏った変形および歪みを起こしにくくなる。さらに、半導体装置１０を作動させる際に半導体素子７から生じる熱が金属基板３および基板２を介して伝達される熱の偏りを抑制することができ、半導体装置１０の外部に効率よく放熱することができる。

【0032】

また、図３に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１は、平面視において金属基板３の端部と枠体４とが重ならなくてもよい。金属基板３の端部が枠体４と重なっていないことにより、半導体パッケージ１の製造工程および半導体装置１０を作動させる際に、基板２と金属基板３の端部との接合部に生じる応力を抑制することができる。すなわち、半導体パッケージ１の平面視において、基板２と枠体３の接合部と、基板２と金属基板３の接合部の位置が重ならないことにより、基板２、金属基板３および枠体４の熱膨張係数差によって生じる応力が基板２と金属基板３の接合部に集中することを抑制できる。その結果、半導体パッケージ１は、基板２と金属基板３の端面の接合部に生じるクラックおよび割れを抑制することができる。

【0033】

また、本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージ１は、平面視において入出力端子５は、ネジ止め部２３と隣り合う辺に沿った枠体４の側面の中央に設けられた切欠き部に挿入固定されて位置していてもよい。入出力端子５は、例えば、セラミック材料からなっており、金属基板３に用いる熱伝導性のよい金属に比べて熱膨張係数が小さい。このため、基板２、金属基板３、枠体４および入出力端子５が接合されると、それぞれの熱膨張係数の差によって熱応力が生じ、入出力端子５に熱応力による負荷がかかってしまう。これに対して、入出力端子５が、平面視においてネジ止め部２３の各仮想中心線と垂直な方向に位置しているとともに枠体４の側面の中央に設けられる。

【0034】

特に、金属基板３の長辺が各仮想中心線と並行に延びている場合には、熱膨張した際に金属基板３の熱膨張に影響されて、基板２が反りやすくなる。これは、金属基板３を囲む基板２の量が少ない場合には、基板２は金属基板３よりも熱膨張係数が小さいために、金属基板３が熱膨張した際に、貫通孔２２の端部から基板２が押されて基板２が反ろうとするおそれが高くなるためである。このとき、上述した理由により、基板２はネジ止め部２３が設けられている辺と、ネジ止め部２３が設けられていない辺とを比較すると、ネジ止め部２３が設けられていない辺の方が反り難くなっている。つまり、入出力端子５がネジ止め部２３と隣り合う辺に沿った枠体４の側面に設けられると、入出力端子５がネジ止め部２３と同じ辺に沿った枠体４の側面に設けられた場合と比較して、基板２の反りの影響が少ない。このため、入出力端子５の枠体４との接合部において、クラックが生じるおそれを低減することができる。

【0035】

また、中央にある場合には、ネジ止め部２３の影響を最も受けにくくなる。つまり、入出力端子５が、平面視においてネジ止め部２３の各仮想中心線と垂直な方向に位置しているとともに枠体４の側面の中央に設けられることによって、入出力端子５が金属基板３の熱膨張および熱収縮の影響を受けることを低減することができる。

【0036】

なお、上述したように、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ１では、平面視において、金属基板３の端部と枠体４とが重ならなくてもよいとしたが、本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージ１は、平面視において金属基板３の端部と枠体４とが重なっていてもよい。金属基板３が枠体４と重なっていることによって、半導体素子７で生じた熱を基板２および外部の実装基板だけでなく、枠体４を介して外部に逃がすことができる。

【0037】

また、図６および図７に示すように、本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージ１は、平面視において金属基板３の端部および貫通孔２２の端部の形状が外側に突状の曲面状であってもよい。金属基板３の端部が曲面状であることによって、半導体パッケージ１は、半導体パッケージ１の製造工程および半導体装置１０を作動させる際に、基板２と金属基板３の端部との接合部に生じる熱応力を抑制することができる。また、熱応力が局所に生じることを抑制することができる。

【0038】

これは、半導体素子７の動作させる際には熱が生じ、この熱によって金属基板３および基板２が熱膨張する。金属基板３および基板２が熱膨張する際に、金属基板３は基板２よりも熱膨張係数が大きいため、基板２の貫通孔２２の内面に接触する場合がある。この場合に、金属基板３の端部および貫通孔２２の端部が曲面状であれば、金属基板３の端部および貫通孔２２の端部にクラックが生じるのを抑制することができる。

【0039】

この結果、本発明の他の実施形態に係る半導体パッケージ１は、基板２と金属基板３の端面の接合部に生じるクラックおよび割れを抑制することができる。つまり、放熱性を向上させつつ、基板２の反りを抑制するだけでなく、金属基板３および基板２にクラックが生じるのを抑制することができる。

【0040】

＜半導体パッケージの製造方法＞
基板２は、例えば金属材料からなる場合には、鉄、ニッケル、コバルトからなる合金からなり、矩形状に加工された基板２の長手方向の両端部に２箇所ずつネジ止め部２３が設けられる。ネジ止め部２３は、基板２の対辺に位置するネジ止め部２３同士が２つの仮想中心線で結ばれるように設けられる。さらに、ネジ止め部２３は、上記の２つの仮想中心線がネジ止め部２３が設けられる基板２の対辺と直交する方向に平行となるように設けられる。また、基板２の中央部には、平面視にて、長辺が金属基板３の長辺方向と平行となる矩形状の貫通孔２２を設けて、金属基板３を貫通孔２２に嵌め込み金属基板を挿入固定する。次に、貫通孔２２の内周面と、この内周面と向かい合う金属基板３の側面とをろう付けして接合する。

【0041】

なお、金属基板３は、例えば金属材料のうち銅からなり、金属基板３を貫通孔２２に嵌め込んでろう材で接合する際に、金属基板３の側面と貫通孔２２の内周面とをろう材等の接合材で接合できる程度の隙間が設けられるように形成される。

【0042】

また、枠体４は、例えば金属材料からなる場合には、鉄−ニッケル−コバルト合金からなり、切削加工によって枠状に形成されるとともに入出力端子５が挿入固定される切欠き部が設けられる。そして、枠体４は、実装領域２１を囲んで、入出力端子５が切欠き部に接合固定されるとともに基板２の上面に接合される。

【0043】

入出力端子５は、例えば酸化アルミニウム焼結体から成る場合には、マグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えたアルミナ粉末に溶剤を加え、十分に混練し、脱泡させてスラリーを作製する。この後、ドクターブレード法等によってロール状のセラミックグリーンシートを形成して、適当なサイズにカットする。カットして作製したセラミックグリーンシートに配線パターン等の信号線路をスクリーン印刷する。この後、約１６００℃の還元雰囲気中で焼成して形成する。このとき、焼成前に複数のセラミックグリーンシートを積層してもよい。

【0044】

また、例えば基板２がセラミック材料から成る場合には、入出力端子５と同様に、酸化アルミニウム焼結体から成る場合には、マグネシア、シリカ、カルシア等を用いることができる。これに焼結助剤を適当量加えたアルミナ粉末に溶剤を加え、十分に混練し、脱泡させてスラリーを作製する。この後、ドクターブレード法等によってロール状のセラミックグリーンシートを形成して、適当なサイズにカットする。カットして作製したセラミックグリーンシートを約１６００℃の還元雰囲気中で焼成して形成する。このとき、焼成前に複数のセラミックグリーンシートを積層してもよい。

【0045】

以上のようにして、本発明の実施形態に係る半導体パッケージ１を作製することができる。なお、上述した工程順番は指定されない。

【0046】

＜半導体装置の構成＞
次に、本発明の一実施形態に係る半導体装置１０について、図面を用いて詳細に説明する。図８は、本発明の一実施形態に係る半導体装置１０を示す斜視図である。図８に示すように、本実施形態の一実施形態に係る半導体装置１０は、上述した実施形態に代表される半導体パッケージ１と、半導体パッケージ１の実装領域２１に実装された半導体素子７と、枠体４と接合された、半導体素子７を封止する蓋体６とを備えている。

【0047】

本発明の一実施形態に係る半導体装置１０においては、基板２の実装領域２１に半導体素子７が実装されている。半導体素子７は、ボンディングワイヤを介して入出力端子５の信号線路に電気的に接続される。この半導体素子７に信号線路などを介して外部信号を入出力することによって半導体素子７から所望の入出力を得ることができる。

【0048】

蓋体６は、枠体４と接合され、半導体素子７を封止するように設けられている。半導体素子７としては、例えばＩＣまたはＬＳＩの他、パワーデバイス用の半導体素子等が挙げられる。蓋体６は、枠体４の上面に接合されている。そして、基板２、枠体４および蓋体６で囲まれた空間において半導体素子７を封止している。このように半導体素子７を封止することによって、長期間の半導体パッケージ１の使用による半導体素子７の劣化を抑制することができる。

【0049】

蓋体６としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。また、枠体４と蓋体６は、例えばシーム溶接法によって接合することができる。また、枠体４と蓋体６は、例えば、金−錫ロウを用いて接合してもよい。

【0050】

以上、各実施形態の半導体パッケージ１およびこれを備えた半導体装置１０について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更および実施形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。

【符号の説明】

【0051】

１ 半導体パッケージ
２ 基板
２１ 実装領域
２２ 貫通孔
２３ ネジ止め部
３ 金属基板
４ 枠体
５ 入出力端子
６ 蓋体
７ 半導体素子
１０ 半導体装置
Ｘ−Ｘ 第１仮想中心線
Ｙ−Ｙ 第２仮想中心線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】