特許 7685609 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】

(24)【登録日】2025-05-21

(45)【発行日】2025-05-29

(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】

   H01S 5/02257 20210101AFI20250522BHJP

   H01S 5/02208 20210101ALI20250522BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20250522BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20250522BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02257

H01S5/02208

G02B6/42

H01L23/02 F

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023556644

(86)(22)【出願日】2022-10-27

(86)【国際出願番号】 JP2022040205

(87)【国際公開番号】W WO2023074811

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2024-04-25

(31)【優先権主張番号】P 2021176646

(32)【優先日】2021-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100186060

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】藤原 宏信

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 猛夫

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０９９８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／０２２５－５／０２２５７

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１上面を有する基部と、前記第１上面に位置するとともに、内側面と外側面と前記外側面から前記内側面にかけて第１方向に貫通した開口部とを有する枠部と、を有する基体と、
前記開口部に位置する第１部と、前記第１部と連続して前記枠部の前記外側面側に位置する第２部と、前記第１方向に前記第１部および前記第２部を貫通する貫通孔と、を有する固定部材と、
前記固定部材に固定される光学部品とを備えており、
前記第１方向と交差する断面視において、前記開口部は、少なくとも一部に第１直線部を含む形状を有するとともに、前記第１部は、前記第１直線部と対向して位置する第２直線部を含む形状を有しており、
前記第１方向と直交する第２方向と交差する断面視において、前記貫通孔は、凹形状または凸形状の保持部を有している、半導体パッケージ。

【請求項2】

前記第１方向と交差する断面視において、前記開口部の形状が、多角形状である、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項3】

前記第１方向と交差する断面視において、前記第１部の形状が、前記開口部に沿った形状を有している、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項4】

前記枠部は、第２上面を有しており、
前記第１部は、第３上面を有しており、
前記開口部が、前記枠部の前記第２上面に達しており、
前記第１部の前記第３上面が、前記枠部の前記第２上面と面一になっている、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項5】

平面視において、前記第１方向と直交する第２方向の前記第１部の長さが、前記第２方向の前記第２部の長さよりも短い、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項6】

前記第２方向と交差する断面視において、前記第１部の前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向の長さが、前記第２部の前記第３方向の長さよりも短い、請求項４に記載の半導体パッケージ。

【請求項7】

前記第１方向と交差する断面視および／または前記第２方向と交差する断面視において、前記第１部と前記第２部が面一となる部分を有している、請求項４に記載の半導体パッケージ。

【請求項8】

前記第１部が、前記第２方向および／または前記第３方向に凹部を有している、請求項４に記載の半導体パッケージ。

【請求項9】

前記第１部の前記第１方向の厚みが、前記枠部の前記第１方向の厚みよりも厚い、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項10】

前記基体が、前記第１上面に凸部を有している、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項11】

前記基体は、前記外側面の前記開口部と離れて位置し、少なくとも第１配線層と第２配線層を有する入出力端子を備えており、
平面視において、前記第２配線層が前記枠部よりも突出した部分を有している、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項12】

前記第１方向と交差する断面視において、前記開口部が矩形状であるとともに、前記第１部が矩形状である、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項13】

前記枠部と前記基部とが同じ材料から成り、一体成形されている、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項14】

前記固定部材が金属材料から成る、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項15】

前記枠部が金属材料から成る、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項16】

請求項１～１５のいずれか１項に記載の半導体パッケージと、
前記半導体パッケージの前記第１上面に実装された半導体素子とを備える、半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体素子を実装することが可能な半導体パッケージ、およびそれに半導体素子を実装した半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術の半導体パッケージおよび半導体装置は、例えば特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－２２８８８８号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の一実施形態に係る半導体パッケージは、基体と、固定部材と、基体と固定部材を接合する接合部材とを備えている。基体は、第１上面を有する基部と、第１上面に位置するとともに、内側面と外側面と外側面から内側面にかけて第１方向に貫通した開口部とを有する枠部を有する。固定部材は、開口部に位置する第１部と、第１部と連続して第１部の外側面側に位置する第２部と、第１方向に第１部および第２部を貫通する貫通孔とを有している。接合部材は、第１部と開口部との間に位置している。第１方向と交差する断面視において、開口部は、少なくとも一部に第１直線部を含む形状を有するとともに、第１部は、第１直線部と対向して位置する第２直線部を含む形状を有しており、第１方向と交差する断面視における接合部材の厚みは、第１直線部と第２直線部との間において最も薄い。

【0005】

本開示の一実施形態に係る半導体装置は、上記構成の半導体パッケージと、第１上面に実装された半導体素子とを備えている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

本開示の目的、特色、及び利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

【図1】本開示の一実施形態に係る半導体パッケージおよび半導体装置の外観斜視図である。

【図2】図１に示す半導体パッケージおよび半導体装置の分解斜視図である。

【図3】図１に示す半導体パッケージの斜視図である。

【図4】図１に示す半導体パッケージの平面図である。

【図5】図１に示す半導体パッケージにおける基体の斜視図である。

【図6】図３に示す半導体パッケージのＸ１－Ｘ１断面図である。

【図7】図３に示す半導体パッケージのＹ１－Ｙ１断面図である。

【図8A】図１に示す半導体パッケージにおける固定部材の斜視図である。

【図8B】図８Ａに示す固定部材を背後から見た斜視図である。

【図8C】図８ＡのＹ２－Ｙ２断面図である。

【図8D】本開示の他の実施形態に係る固定部材の断面図である。

【図8E】図８Ｄに示す固定部材の斜視図である。

【図8F】図８Ｄに示す固定部材を背後から見た斜視図である。

【図8G】本開示の他の実施形態に係る固定部材の断面図である。

【図8H】図８Ｇに示す固定部材の斜視図である。

【図8I】図８Ｇに示す固定部材を背後から見た斜視図である。

【図8J】本開示のさらに他の実施形態に係る固定部材の断面図である。

【図8K】図８Ｊに示す固定部材の斜視図である。

【図8L】図８Ｊに示す固定部材を背後から見た斜視図である。

【図9】図１に示す半導体パッケージの固定部材と枠部の接合部を平面視した部分拡大断面図である。

【図10】図９に示した要部Ａの拡大図である。

【図11】本開示の他の実施形態に係る半導体パッケージおよび半導体装置の外観斜視図である。

【図12】図１１に示す半導体パッケージおよび半導体装置の分解斜視図である。

【図13】図１１に示す半導体パッケージの斜視図である。

【図14】図１１に示す半導体パッケージの平面図である。

【図15】図１１に示す半導体パッケージにおける基体の斜視図である。

【図16A】図１１に示す半導体パッケージにおける固定部材の斜視図である。

【図16B】図１６Ａに示す固定部材を背後から見た斜視図である。

【図16C】図１６ＡのＹ３－Ｙ３断面図である。

【図17】図１３に示す半導体パッケージのＸ２－Ｘ２断面図である。

【図18】図１７に示した要部Ｂの拡大図である。

【図19】本開示のさらに他の実施形態に係る半導体パッケージの図１７に示した要部Ｂの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

近年、機器の小型化とともにＩＣ、発光ダイオード、圧電素子または水晶振動子等の半導体素子を実装することが可能な小型の半導体パッケージが知られている。また、レーザダイオードまたはフォトダイオード等の光半導体素子を実装することが可能な半導体パッケージが提案されている。

【0008】

特許文献１に開示された半導体パッケージは、内部に光半導体素子が実装される実装領域を有する基体と、固定部材とを有する。基体の側面は、貫通孔を有している。固定部材は、貫通孔に挿入され、接合材によって固定されている。また、固定部材には、光ファイバ部材等の光学部品がレーザー等を用いて溶接される。

【0009】

特許文献１に開示された技術では、光ファイバが固定される固定部材の一部が、基体の側面に位置する貫通孔へ挿入されている。この固定部材の挿入される部分は円形状を有している。また、貫通孔は円形状を有している。固定部材の挿入される部分は、貫通孔に接合材を介して接合される。

【0010】

このような半導体パッケージでは、固定部材を接合材によって基体の貫通孔に接合する際に、円形同士の接合であるため、基準面が存在せず、固定部材の位置決めが困難となり、光軸のズレが発生するおそれがあった。

【0011】

＜半導体パッケージ、および半導体装置の構成＞
以下、本開示のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、半導体パッケージ、および半導体装置は、いずれの方向が上方もしくは下方とされてもよいが、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側を上方とする。以下において、第１方向とは、例えば、図面でいうｙ方向のことを指す。第２方向とは、平面視において、第１方向と直交する方向のことをいい、例えば、図面でいうｘ方向を指す。また、第３方向とは、平面視において、第１方向および第２方向と直交する方向のことをいい、例えば、図面でいうｚ方向を指す。

【0012】

（第１の実施形態）
図１～図１０を参照して本開示の第１の実施形態に係る半導体パッケージ１、および、これを備えた半導体装置１０について説明する。

【0013】

図１および図２に示すように、半導体装置１０は、半導体素子６と半導体パッケージ１と、蓋体７を備えている。また、半導体装置１０は、さらにシールリング８を備えていてもよい。

【0014】

半導体素子６は、光信号を電気信号に変換または電気信号を光信号に変換するなど光信号の処理を行なう。図２に示すように、半導体素子６は半導体パッケージ１に収納されている。

【0015】

半導体素子６としては、例えば、半導体レーザー（Laser Diode；ＬＤ）または、フォトダイオード（Photodiode；ＰＤ）等の光半導体素子、半導体集積回路素子および光センサ等のセンサ素子が挙げられる。半導体素子６は、例えばガリウム砒素または窒化ガリウムなどの半導体材料によって形成できる。

【0016】

半導体パッケージ１は、半導体素子６を外部から保護することができる。また、半導体パッケージ１は、少なくとも、半導体素子６を収納する基体２と、基体２に接合される固定部材３と、基体２と固定部材３を接合する接合部材４と、入出力端子５とを備えている。

【0017】

基体２は、図５に示すように、基部２１と、枠部２２とを有している。基体２の基部２１は、第１上面２１ａを有する。基体２の枠部２２は、開口部２２ａと、外側面２２ｂと、内側面２２ｃと、第２上面２２ｄとを有しており、第１上面２１ａに位置している。

【0018】

基体２の基部２１には、半導体素子６が実装されている。基部２１は、例えば、平面視において、四角形状であり、半導体素子６が実装される第１上面２１ａを有している。

【0019】

基部２１は、半導体パッケージ１内で半導体素子６から発生した熱を半導体パッケージ１の外部に放熱することができる。なお、本実施形態では、基部２１の平面視における形状が四角形状であるが、半導体素子６を実装することが可能であれば、四角形状に限られず、四角形状以外の多角形状または楕円形状などであってもよい。なお、平面視において、基部２１の一辺の長さは、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよい。

【0020】

基部２１の材料としては、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金が挙げられる。この場合、基部２１は、１枚の金属板または複数の金属板を積層させた積層体であってもよい。また、基部２１の材料が、上記金属材料である場合には、酸化腐食を低減するために、基部２１の表面には、電気めっき法または無電解めっき法を用いて、ニッケルまたは金等の鍍金層が形成されていてもよい。

【0021】

なお、基部２１の材料が、上記金属材料である場合には、上記金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法、切削加工法等による金属加工を施すことにより、所定の形状に加工することができる。

【0022】

また、基部２１の主成分は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、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、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミック材料であってもよい。基部２１の主成分がセラミック材料である場合には、基部２１の第１上面２１ａには、高周波信号が伝送されるモリブデンまたはマンガン等の金属を含む金属ペーストを焼結して形成された配線や、蒸着法またはスパッタ法などの薄膜形成技術を用いて形成された配線が位置していてもよい。ここで、本開示における「主成分」とは、少なくとも、含有率が最も高い成分であればよく、例えば含有率が９０％以上である成分のことを指す。

【0023】

基部２１の第１上面２１ａは、半導体素子６の搭載用の段差部（例えば、サブマウント）を有し、段差部を介して半導体素子６が実装されても構わない。

【0024】

基部２１の材料が、セラミック材料である場合には、段差部を一体成形としてもよい。段差部が、基部２１と一体成形される場合には、基部２１は、図７に示すように、第１上面２１ａに凸部２１ｂを有することができ、凸部２１ｂには半導体素子６が実装される。

【0025】

基体２の枠部２２は、図２、図３および図５に示すように、基部２１の第１上面２１ａに位置し、平面視において、内部に位置する半導体素子６を保護している。つまり、平面視において、枠部２２は、半導体素子６を取り囲むように位置している。また、枠部２２は、第１上面２１ａの外縁に沿って位置していてもよいし、第１上面２１ａの外縁よりも内側に位置していてもよい。また、基部２１の第１上面２１ａの外縁の全てを囲っていなくてもよい。つまり、一部開口している箇所があってもよい。

【0026】

枠部２２の材料は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金であってもよい。また、枠部２２の材料は、絶縁材料であって、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、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、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミック材料であってもよい。

【0027】

枠部２２は、ろう材等を介して基部２１に接合することができる。なお、ろう材の材料は、例えば、銀、銅、金、アルミニウムまたはマグネシウムであり、ニッケル、カドミウムまたはリンなどの添加物を含有させてもよい。また、枠部２２の材料が、基部２１の材料と同じである場合には、基部２１と枠部２２は一体成形とすることができる。この場合には、接合材を用いて基部２１と枠部２２を接合する工程を削減することができる。

【0028】

枠部２２の開口部２２ａは、図５に示すように、外側面２２ｂから内側面２２ｃにかけて位置し、第１方向に貫通している。また、開口部２２ａは、図６に示すように、第１方向と交差する断面視において、少なくとも一部に第１直線部２２ａａを含む形状を有している。ここで交差とは、平行でないことをいう。また、第１方向とは、例えば、図面でいうｙ方向を指す。

【0029】

また、開口部２２ａは、第１方向と交差する断面視において、多角形状であってもよい。さらに、図６に示すように、第１方向と交差する断面視において、開口部２２ａが矩形である場合には、４辺の内の１辺を第１直線部２２ａａとすることができる。

【0030】

固定部材３は、図８Ａ～図８Ｃに示すように、枠部２２の開口部２２ａに位置する第１部３１と、第１部３１と連続して枠部２２の外側面２２ｂ側に位置する第２部３２と、第１方向に第１部３１および第２部３２を貫通する貫通孔３３とを有する。固定部材３には、例えば、レンズや光ファイバなどの光学部品が固定される。

【0031】

固定部材３の材料としては、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金が挙げられる。固定部材３は、例えば、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、圧延加工または打ち抜き加工などの金属加工法を用いることで、所定形状に製作することができる。ここで所定形状とは、例えば、図１６Ａ～図１６Ｃに示すように、第１方向からの側面視において、第２部３２が、円形と矩形を組み合わせた形状であり、第１部３１が矩形状である。

【0032】

固定部材３の第１部３１は、枠部２２の開口部２２ａに接合部材４を介して接合される。第１部３１は、図６に示すように、第１方向と交差する断面視において、開口部２２ａの第１直線部２２ａａと対向して位置する第２直線部３１ａを含む形状を有している。第１直線部２２ａａと第２直線部３１ａとの間に位置する接合部材４（Ｄ４１）を、最も薄くすることができる。この場合、第１直線部２２ａａと第２直線部３１ａとの間に位置する接合部材４の一部が最も薄くてもよいし、第１直線部２２ａａと第２直線部３１ａとの間に位置する接合部材４の全部が最も薄くてもよい。このことによって、第１直線部２２ａａと第２直線部３１ａを光軸合わせの基準面とすることが可能となる。

【0033】

また、固定部材３の第１部３１は、図６に示すように、第１方向と交差する断面視において、開口部２２ａに沿った形状を有していてもよい。この場合には、固定部材３の第１部３１が開口部２２ａの形状に沿った形状でない場合と比較して、固定部材３の第１部３１と開口部２２ａとの接合面積が増加するため、固定部材３と基体２との接合強度を向上させることができる。ここでいう、第１部３１が開口部２２ａに沿った形状とは、第１部３１及び開口部２２ａとが完全に相似な形状に限られない。例えば、いずれか一方が製造誤差を含んでいてもよいし、開口部２２ａが矩形状であり、第１部３１の形状が少なくとも一つの角の一部が欠けた矩形状であってもよい。また、開口部２２ａと第１部３１と対向する辺の間隔が一定でない箇所があってもよい。なお、第１方向からの側面視における、第１部３１の大きさは、例えば２ｍｍ×２ｍｍ～１０ｍｍ×１０ｍｍであってもよい。

【0034】

固定部材３は、図４に示すように、平面視において、第１部３１の第２方向の長さＬ３１２を、第２部３２の第２方向の長さＬ３２２よりも短くすることができる。この場合には、第２部３２が枠部２２と接する、もしくは接合部材４を介して接する面積が増加するため、固定部材３と枠部２２の接合強度を向上させることができる。なお、第１部３１の第２方向の長さＬ３１２は、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。また、第２部３２の第２方向の長さＬ３２２は、例えば２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってもよい。

【0035】

また、固定部材３は、図８Ａ～図８Ｃに示すように、第１部３１の第３方向の長さＬ３１３を、第２部３２の第３方向の長さＬ３２３よりも短くすることができる。この場合には、第２部３２が枠部２２と接する、もしくは接合部材４を介して接する面積が増加するため、固定部材３と枠部２２の接合強度を向上させることができる。なお、第１部３１の第３方向の長さＬ３１３は、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。また、第２部３２の第３方向の長さＬ３２３は、例えば２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってもよい。

【0036】

なお、固定部材３は、第１方向と交差する断面視および／または第２方向と交差する断面視において、第１部３１と第２部３２が面一となる部分を有していてもよい。例えば、後述する実施形態のように、第１方向と交差する断面視において、第１部３１と第２部３２が面一となる部分を有してもよいし、第１方向と交差する断面視および第２方向と交差する断面視の両方において、第１部３１と第２部３２が面一となる部分を有してもよい。

【0037】

固定部材３の第１部３１は、例えば図８Ｊ～図８Ｌのように、第２方向および／または第３方向に凹部３１ｃを有していてもよい。この場合、開口部２２ａと第１部３１との間に位置する接合部材４を凹部３１ｃに溜めることができる。このため、固定部材３と基体２との接合強度をさらに向上させることが可能になる。

【0038】

図４に示すように、第１部３１の第１方向における厚みＤ３１１は、枠部２２の第１方向の厚みＤ２２１より厚くしてもよい。この場合には、第１部３１の第１方向における厚みＤ３１１が、枠部２２の第１方向の厚みＤ２２１より薄い場合と比較して、開口部２２ａと第１部３１との接合面積が増加するため、固定部材３と枠部２２との接合強度を向上させることができる。本実施形態においては、第１部３１の厚みＤ３１１および枠部２２の厚みＤ２２１は、それぞれ、第２方向に沿って一定であるが、これらの厚みは一部薄くなる部分があってもよい。例えば、枠部２２のうち第１部３１が固定される開口部２２ａ周辺において、枠部２２の厚みが一部厚くなっていてもよい。なお、第１部３１の第１方向における厚みＤ３１１と、枠部２２の第１方向の厚みＤ２２１のそれぞれが一定でない場合には、第１部３１の第１方向における最小の厚みが、枠部２２の第１方向の最大の厚みより、例えば１０ｕｍ以上１００ｕｍ以下厚くてもよい。

【0039】

第１方向から側面視した場合における、固定部材３の第２部３２の形状は、特に限定されない。例えば、図８Ａ～図８Ｂに示すように、円形状であってもよい。

【0040】

固定部材３の貫通孔３３は、図８Ａ～図８Ｃに示すように、円形状であってよい。また、第２方向と交差する断面視において、図８Ｄ～図８Ｌに示すように、貫通孔３３は、凹形状、または凸形状の保持部３３ａを有していてもよい。この場合、貫通孔３３にレンズが保持され、凹形状または凸形状の保持部３３ａは、固定部材３とレンズとを接合する。レンズは例えば、ガラス、透光性樹脂またはサファイアなどの透光性材料からなる。また、固定部材３の貫通孔３３には、例えば光ファイバが挿入固定されていても構わない。なお、貫通孔３３の大きさは、例えば直径が１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。

【0041】

接合部材４は、枠部２２の開口部２２ａと、固定部材３の第１部３１との間に位置しており、開口部２２ａと第１部３１とを接合する。また、図６に示すように、接合部材４の厚みは、第１直線部２２ａａと第２直線部３１ａとの間において最も薄い。つまり、開口部２２ａの第１直線部２２ａａと、第１部３１の第２直線部３１ａとの間に位置する接合部材４の厚みＤ４１は、開口部２２ａの第１直線部２２ａａと第１部３１の第２直線部３１ａとの間の位置とは異なる位置に位置する接合部材４の厚みよりも薄い。さらに言い換えれば、接合部材４は、開口部２２ａの第１直線部２２ａａと第１部３１の第２直線部３１ａとの間の位置において、厚みが最も薄い部分を有している。なお、ここでいう、接合部材４の厚みとは、第１方向と交差する断面視における厚みを指す。

【0042】

本実施形態においては、図６に示すように、第１直線部２２ａａと第２直線部３１ａの間に位置する接合部材４の厚みＤ４１は、第１直線部２２ａａに沿って一定である。このような場合、第１直線部２２ａａを有する面と第２直線部３１ａを有する面を基準面とすることができる。このことによって、固定部材３と基体２の開口部２２ａとの位置合わせを容易にするすることができ、光軸ズレの発生を低減できる。なお、上述したように、接合部材４の厚みＤ４１は、第１直線部２２ａａに沿って一定でなくてもよく、この場合、第１直線部２２ａａと第２直線部３１ａの間に位置する接合部材４の一部が最も薄くなっていればよい。

【0043】

この接合部材４には、半田、ろう材、ガラスまたは樹脂接着材等を用いることができる。ろう材としては銀ろう等を用いることができ、接合材の中では耐熱性および接合強度に優れている。

【0044】

また、接合部材４は、図９に示すように、固定部材３の第１部３１と開口部２２ａとの間に位置する第１部分４１と、第１部分４１と連続して位置するとともに固定部材３の第２部３２と外側面２２ｂとの間に位置する第２部分４２と、を有していてもよい。つまり、開口部２２ａと第１部３１が、接合部材４の第１部分４１によって接合されるとともに、第２部３２と外側面２２ｂが、接合部材４の第１部分４１と連続して位置する第２部分４２によって接合されている。このことによって、固定部材３と基体２との接合面積がさらに増加するため、固定部材３と基体２との接合強度を向上させることができる。この場合、例えば第１方向からの側面視における第２部３２の面積を、開口部２２ａの面積よりも大きくするのがよい。

【0045】

また、第１部３１の第１方向における厚みＤ３１１が、枠部２２の第１方向の厚みＤ２２１より厚い場合には、図１０に示すように、接合部材４の内側面２２ｃ側における端部４３が、曲線部を含む形状とすることができる。つまり、固定部材３と基体２との接合部において、接合部材４によるフィレットが形成される。このため、基体２に対する、固定部材３の接合強度が向上する。ここで、フィレットとは、Ｃ面形状であることを指す。

【0046】

入出力端子５は、第１配線層５１と第２配線層５２を有しており、複数層を積層した構造であってもよい。また、入出力端子５は、枠部２２の開口部２２ａと離れて、枠部２２の外側面２２ｂに位置している。例えば、平面視において、基部２１が矩形状であった場合、枠部２２の外側面２２ｂのうち、開口部２２ａが位置する面とは別の面に入出力端子５が位置していればよい。第１配線層５１および第２配線層５２は、半導体素子６および外部回路基板の間で電気信号を伝送する。図４に示すように、平面視において、第１配線層５１は、入出力端子５の上面に露出していてもよい。

【0047】

入出力端子５を構成する複数層のそれぞれの材料としては、絶縁材料であって、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、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、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックスなどのセラミックスが挙げられる。

【0048】

ここで、入出力端子５の作製方法について説明する。まず、入出力端子５を構成する複数の層に対応するグリーンシートを準備する。そして、各グリーンシートを所定の形状となるようにレーザー、パンチまたはカッターなどの工具を用いて、焼成前の複数の層を得る。次に焼成前の未硬化の複数の層に対して、例えば、高周波信号が伝送されるモリブデンまたはマンガン等の金属を含む金属ペーストを焼結し形成された配線や、蒸着法またはスパッタ法などの薄膜形成技術を用いて配線を形成し、第１配線層５１および第２配線層５２を得る。その後、第１配線層５１および第２配線層５２を含む複数の層を圧着して、積層した状態で同時焼成する。

【0049】

入出力端子５は、図４に示すように、平面視において、第２配線層５２を枠部２２よりも大きくすることができる。ここで、第２配線層５２が枠部２２よりも大きいとは、平面視において、第２配線層５２が枠部２２より、例えば、第２方向に０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下突出した部分を有していることを指す。第２配線層５２に高周波の信号線などが配線されている場合、第２配線層５２の突出部を積層の際の、基準面とすることができ、入出力端子５の作製時における積層ズレの発生を低減することができるとともに、配線層と固定部材３の位置ズレを低減できる。

【0050】

なお、入出力端子５は、枠部２２にろう材を介して接合されてもよいし、枠部２２と一体成形されていてもよい。

【0051】

また、入出力端子５の第１配線層５１にはリード端子が接続されていてもよい。リード端子は、外部の電気回路基板等と電気的に接続するための部材である。リード端子は、ろう材を介して、第１配線層５１に接続されてもよい。

【0052】

シールリング８は、枠部２２および蓋体７を接合する機能を有する。図２に示すように、シールリング８は枠部２２の第２上面２２ｄに配置されており、平面視または平面透視において半導体素子６を取り囲んでいる。シールリング８の材料としては、例えば、鉄、銅、銀、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンなどの金属材料、あるいはこれらの金属材料を複数組み合わせた合金などが挙げられる。

【0053】

蓋体７は、枠部２２の第２上面２２ｄに位置し、枠部２２とともに半導体素子６を保護する。この蓋体７は、図１および図２に示すように、枠部２２の第２上面２２ｄに位置するシールリング８を介して枠部２２に接合され、半導体パッケージ１を封止している。蓋体７は、例えば、金属材料で形成することができる。この場合、蓋体７の材料としては、鉄、銅、銀、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンなどの金属材料、あるいはこれらの金属材料を複数組み合わせた合金が挙げられる。また、枠部２２の第２上面２２ｄにシールリング８を設けない場合には、蓋体７は、例えば、半田、ろう材、ガラスまたは樹脂接着材などの接合材を介して接合されてもよい。

【0054】

＜半導体パッケージ、および半導体装置１０の製造方法＞
ここで、第１の実施形態に係る半導体パッケージ１、および半導体装置１０の製造方法を説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されない。

【0055】

（ａ）まず、複数のグリーンシートを形成する。具体的には、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化ケイ素、炭化ケイ素または酸化ベリリウムなどのセラミック粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得て、混合物を層状に形成して複数のグリーンシートを作製する。次いで、前述の複数のグリーンシートを金型等によって加工し、図４に示したように、平面視において、基部２１の外形に形成された複数の第１グリーンシートと、平面視において、枠部２２の外形に形成された複数の第２グリーンシートを準備する。枠部２２の開口部２２ａが位置する部分については、平面視において、一部の第２グリーンシートは、枠部２２の外形の一部分に切り欠きを設けて形成する。

【0056】

また、入出力端子５が、枠部２２と一体成形される場合には、一部の第２グリーンシートは枠部２２と入出力端子５が結合した形状の外形に形成される。この工程において、複数の第１グリーンシートおよび複数の第２グリーンシートに、金型またはレーザー等を用いてビア等を形成してもよい。

【0057】

ここでは、基部２１の材料が、枠部２２の材料と同じセラミックス材料である場合について説明しているが、基部２１もしくは枠部２２のどちらか一方を、金属材料を用いて作製する場合には、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットを金属加工法等を用いて所定形状に成形することで作成される。

【0058】

（ｂ）タングステンまたはモリブデンなどの高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤などを添加混合して金属ペーストを準備する。次いで、複数の第１グリーンシートおよび複数の第２グリーンシートのそれぞれに、金属ペーストを所定のパターンに印刷し、配線を形成する。なお、金属ペーストは、基体２との接合強度を高めるために、ガラスまたはセラミックスを含んでいても構わない。

【0059】

（ｃ）複数の第１グリーンシートの外縁部と、複数の第２グリーンシートの外縁部とが一致するように積層し、グリーンシート積層体を形成する。なお、グリーンシート積層体を形成した後に、金属ペーストを所定のパターンに印刷し、配線を形成してもよい。

【0060】

（ｄ）グリーンシート積層体を焼成することによって、複数の第１グリーンシートと第２グリーンシートを焼結させて、基部２１と枠部２２が接合された基体２を得る。入出力端子５が、枠部２２と一体成形されている場合には、枠部２２にさらに入出力端子５が接合された状態で焼結された基体２を得る。なお、基部２１の材料もしくは枠部２２の材料のどちらか一方が金属材料である場合には、基部２１と枠部２２を、ろう材等を用いて接合することにより基体２とすることができる。

【0061】

（ｅ）金属材料を用いて所定の形状に形成した固定部材３を、接合部材４を介して枠部２２に接合することによって半導体パッケージ１とすることができる。その後、基部２１の第１上面２１ａに半導体素子６を実装し、枠部２２の第２上面２２ｄに蓋体７を接合することによって半導体装置１０とすることができる。なお、図２に示すように、枠部２２の第２上面２２ｄには、シールリング８が位置しており、シールリング８を介して蓋体７が接合されても構わない。

【0062】

（第２の実施形態）
次に、本開示の第２の実施形態による半導体パッケージ１について、図１１～図１９を参照しつつ説明する。

【0063】

本実施形態において、第１の実施形態と異なる点を説明する。図１６Ａ～図１６Ｃに示すように、固定部材３の第１部３１は、第３上面３１ｂを有する。また、枠部２２の開口部２２ａは、図１５に示すように、枠部２２の第２上面２２ｄに達している。さらに、第１部３１の第３上面３１ｂは、図１３および図１７に示すように、枠部２２の第２上面２２ｄと面一になっている。このため、蓋体７もしくはシールリング８が、枠部２２の第２上面２２ｄに位置する場合、固定部材３の第３上面３１ｂには、接合材を介して蓋体７もしくはシールリング８が封止される。このことによって、第１部３１と開口部２２ａとの接合面積が増加し、固定部材３と基体２との接合強度をさらに向上させることができる。また、この場合において、基体２がセラミック材料から成る場合には、開口部２２ａの上側にセラミック層を設けなくてもよいので、開口部２２ａの上側のセラミックがたわんで基体２が変形する可能性を低減できる。

【0064】

ここで、第３上面３１ｂと第２上面２２ｄとが面一とは、両者が完全に面一である場合だけでなく、図１８に示すように、第１方向と交差する断面視において、製造誤差により、第１部３１の第３上面３１ｂが、枠部２２の第２上面２２ｄよりも、例えば０．１ｍｍ程度上方に位置している場合も含む。また、図１９に示すように、第１方向と交差する断面視において、製造誤差により、第１部３１の第３上面３１ｂが、枠部２２の第２上面２２ｄよりも、例えば０．１ｍｍ程度下方に位置していてもよい。この場合には、図１１に示すように、シールリング８または蓋体７を接合した際に、接合部材４が第１部３１の第３上面３１ｂに溜まることができ、気密性を向上させることが可能となる。

【0065】

なお、ここで、基体２がセラミック材料から成るとは、基体２が、その材料としてセラミック材料以外に製造上不可避な物質等を含んでいる場合を含んでいてもよい。

【0066】

本実施形態の半導体パッケージ１を作製する方法としては、例えば、前述の製造方法で、平面視において、枠部２２の外形の一部分に切り欠きを有する第２グリーンシートの層数を変更することである。

【0067】

なお、本開示は上述の第１の実施形態、第２の実施形態および実施例に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。

【0068】

例えば、開口部２２ａの形状は、第１直線部２２ａａと円弧を組み合わせた形状としてもよい。

【0069】

また、第２の実施形態において、固定部材３は、第２方向と交差する断面視において、凹形状または凸形状の保持部３３ａを有していてもよい。

【0070】

また、入出力端子５は、第２方向からの側面視において、階段状の形状であってもよい。つまり、入出力端子５は、第２方向からの側面視において、２段の階段形状であってもよい。この場合、第１配線層５１が上段の上面に位置し、第２配線層５２が下段の上面に位置し、第２配線層５２が、平面視において、枠部２２の外周から第１方向および／または第２方向に延在していてもよく、また、第２配線層５２が、上述の第１配線層５１とは異なる配線層であって、平面視において、露出していてもよい。

【0071】

本開示の係る半導体パッケージは、以下の構成（１）～（１８）が実施可能である。

【0072】

（１）第１上面を有する基部と、前記第１上面に位置するとともに、内側面と外側面と前記外側面から前記内側面にかけて第１方向に貫通した開口部とを有する枠部と、を有する基体と、
前記開口部に位置する第１部と、前記第１部と連続して前記枠部の前記外側面側に位置する第２部と、前記第１方向に前記第１部および前記第２部を貫通する貫通孔と、を有する固定部材と、
前記第１部と前記開口部との間に位置する接合部材とを備えており、
前記第１方向と交差する断面視において、前記開口部は、少なくとも一部に第１直線部を含む形状を有するとともに、前記第１部は、前記第１直線部と対向して位置する第２直線部を含む形状を有しており、
前記第１方向と交差する断面視における前記接合部材の厚みは、前記第１直線部と前記第２直線部との間において最も薄い、半導体パッケージ。

【0073】

（２）前記第１方向と交差する断面視において、前記開口部の形状が、多角形状である、上記構成（１）に記載の半導体パッケージ。

【0074】

（３）前記第１方向と交差する断面視において、前記第１部の形状が、前記開口部に沿った形状を有している、上記構成（１）または（２）に記載の半導体パッケージ。

【0075】

（４）前記枠部は、第２上面を有しており、
前記第１部は、第３上面を有しており、
前記開口部が、前記枠部の前記第２上面に達しており、
前記第１部の前記第３上面が、前記枠部の前記第２上面と面一になっている、上記構成（１）～（３）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0076】

（５）平面視において、前記第１方向と直交する第２方向の前記第１部の長さが、前記第２方向の前記第２部の長さよりも短い、上記構成（１）～（４）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0077】

（６）前記接合部材が、前記第１部と前記開口部との間に位置する第１部分と、該第１部分と連続して位置するとともに前記第２部と前記外側面との間に位置する第２部分と、を有している、上記構成（５）に記載の半導体パッケージ。

【0078】

（７）前記第２方向と交差する断面視において、前記第１部の前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向の長さが、前記第２部の前記第３方向の長さよりも短い、上記構成（５）または（６）に記載の半導体パッケージ。

【0079】

（８）前記第１方向と交差する断面視および／または前記第２方向と交差する断面視において、前記第１部と前記第２部が面一となる部分を有している、上記構成（５）～（７）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0080】

（９）前記第１部が、前記第２方向および／または前記第３方向に凹部を有している、上記構成（５）～（８）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0081】

（１０）前記第１部の前記第１方向の厚みが、前記枠部の前記第１方向の厚みよりも厚い、上記構成（１）～（９）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0082】

（１１）平面視において、前記接合部材の前記内側面側における端部が、曲線部を含む形状を有している、上記構成（１０）に記載の半導体パッケージ。

【0083】

（１２）前記基体が、前記第１上面に凸部を有している、上記構成（１）～（１１）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0084】

（１３）前記基体は、前記外側面の前記開口部と離れて位置し、少なくとも第１配線層と第２配線層を有する入出力端子を備えており、
平面視において、前記第２配線層が前記枠部よりも突出した部分を有している、上記構成（１）～（１２）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0085】

（１４）前記第１方向と交差する断面視において、前記開口部が矩形状であるとともに、前記第１部が矩形状である、上記構成（１）～（１３）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0086】

（１５）前記枠部と前記基部とが同じ材料から成り、一体成形されている、上記構成（１）～（１４）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0087】

（１６）前記基体がセラミックから成る、上記構成（１）～（１５）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0088】

（１７）前記接合部材は、樹脂接着材である、上記構成（１）～（１６）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0089】

（１８）平面視で、前記第１方向と直交する第２方向と交差する断面視において、前記貫通孔は、凹形状または凸形状の保持部を有している、上記構成（１）～（１７）のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。

【0090】

本開示の係る半導体装置は、以下の構成（１９）が実施可能である。

【0091】

（１９）上記構成（１）～（１８）のいずれか１つに記載の半導体パッケージと、
前記半導体パッケージの前記第１上面に実装された半導体素子とを備える、半導体装置。

【0092】

本開示の一実施形態に係る半導体パッケージは、上述のように、第１直線部と第２直線部の間における接合部材の厚みを、それ以外の第１部と開口部との間に位置する接合部材の厚みと比較して薄くすることで、第１直線部を有する面と第２直線部を有する面を、基準面とすることができるため、固定部材と基体の開口部との位置合わせを容易にすることが可能である。このことによって光軸ズレの発生を低減可能な半導体パッケージおよび半導体装置を提供することができる。

【0093】

本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形や変更は全て本開示の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0094】

１ 半導体パッケージ
２ 基体
２１ 基部
２１ａ 第１上面
２１ｂ 凸部
２２ 枠部
２２ａ 開口部
２２ａａ 第１直線部
２２ｂ 外側面
２２ｃ 内側面
２２ｄ 第２上面
Ｄ２２１ 枠部の第１方向の厚み
３ 固定部材
３１ 第１部
３１ａ 第２直線部
３１ｂ 第３上面
３１ｃ 凹部
Ｄ３１１ 第１部の第１方向の厚み
Ｌ３１２ 第１部の第２方向の長さ
Ｌ３１３ 第１部の第３方向の長さ
３２ 第２部
Ｌ３２２ 第２部の第２方向の長さ
Ｌ３２３ 第２部の第３方向の長さ
３３ 貫通孔
３３ａ 保持部
４ 接合部材
４１ 第１部分
４２ 第２部分
４３ 端部
Ｄ４１ 第１直線部と第２直線部の間に位置する接合部材の厚み
５ 入出力端子
５１ 第１配線層
５２ 第２配線層
６ 半導体素子
７ 蓋体
８ シールリング
１０ 半導体装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図8G】

【図8H】

【図8I】

【図8J】

【図8K】

【図8L】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17】

【図18】

【図19】