JP3909281B2 - Semiconductor element storage package and semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の基体を用いた半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、LSI,ICや光通信分野に使用される電気信号を光信号に変換する半導体レーザ(LD)、光信号を電気信号に変換するフォトダイオード(PD)等の半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージ(以下、半導体パッケージともいう)を図6に示す。同図に示すように、半導体パッケージは、上面に形成された凹部11bの底面の略中央部に半導体素子15を載置するための載置部13を有し、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイト(PPS)や液晶ポリマー(LCP)等のエンジニアリングプラスチック等の電気的に絶縁性の樹脂から成る基体11と、両端が基体11の側壁部12の内外に突出するように取着され、側壁部12の外側に突出する一端が外部電気回路に接続される複数のリード端子17とから主に構成されている。半導体装置は、半導体素子15が収容された半導体パッケージと基体11の側壁部12の上面に封止材18を介して取着されて内側を気密に封止する蓋体19とから主に構成されている(例えば、下記の特許文献1参照)。
【0003】
なお、蓋体19は鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金等から成る金属製の平板状のものが使用される。
【0004】
そして、基体11の載置部13上にシリコン(Si)等から成る基板14上に搭載された半導体素子15を載置固定するとともに、半導体素子15の各電極をリード端子17にボンディングワイヤ等の電気的接続手段16を介して電気的に接続し、しかる後、側壁部12の上面に蓋体19を樹脂接着剤等の封止材18を介して接合し、基体11と蓋体19とから成る容器内部に半導体素子15を収容することによって、製品としての半導体装置が完成する。この半導体装置は、半導体素子15にリード端子17を介して外部電気回路から供給される駆動信号を入力し、半導体素子15に光を励起させて励起した光を側壁部12に形成された貫通穴11aに取着された光ファイバ20で伝達させることによって、または光ファイバ20を伝達する光を半導体素子15で受光させ、半導体素子15で受光された光に対応する電気信号を発生させ、発生した電気信号をリード端子17を介して取り出すことによって作動する。このような半導体装置は光通信分野で多用される。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−64689号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体パッケージでは、側壁部12の上面に蓋体19を樹脂接着剤等の封止材18を介して接合しているため、半導体パッケージ内部への水分の浸入が封止材18を通して発生し、その結果、半導体素子15の作動性が劣化するという問題点があった。
【0007】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、樹脂製の基体の側壁部と蓋体との接合を非常に強固なものとして、半導体素子収納用パッケージ内部への水分の浸入を有効に防止することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置するための載置部が設けられた樹脂製の基体と、該基体の側壁部の上面と略同形の枠状であり、枠部の幅が前記側壁部の上面の幅よりも小さく、かつ前記側壁部の上面に、下側主面および両側面が埋め込まれた金属部材と、前記側壁部の上面に設けられる樹脂製の蓋体と、前記側壁部に一端部が前記側壁部の内側に突出し他端部が前記側壁部の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子と、を備え、前記蓋体の下面の外周部に、上側主面および両側面が埋め込まれた枠状の金属部材が設けられ、前記側壁部の上面に埋め込まれた金属部材と前記基体の下面に埋め込まれた金属部材とが接合されることを特徴とする。
【0013】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記の構成により、蓋体の金属部材が基体の金属部材に強固に半田付けあるいは溶接される。また、蓋体の金属部材と蓋体とが金属部材の上側主面およびその両側面で接するために接触面積が大きくなって金属部材と蓋体の下面との密着力を大きくすることができる。その結果、半導体素子収納用パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0014】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に半導体素子を載置するための載置部が設けられた樹脂製の基体と、該基体の側壁部の上面と略同形の枠状であり、枠部の幅が前記側壁部の上面の幅よりも小さく、かつ前記側壁部の上面に、下側主面および両側面が埋め込まれた金属部材と、前記側壁部の上面に設けられる蓋体と、前記側壁部に一端部が前記側壁部の内側に突出し他端部が前記側壁部の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子と、を備え、前記蓋体は、樹脂製の蓋体本体部と、該蓋体本体部の側面に、内周面が全周にわたって直接密着した金属枠体とで構成され、前記金属部材と前記金属枠体とが接合されることを特徴とする。
【0015】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記の構成により、蓋体を成す金属枠体が基体の金属部材に強固に半田付けあるいは溶接される。また、蓋体の外周部が金属枠体で構成されているため、蓋体全体を歪み難くすることができ、急激な温度変化等が生じたとしても蓋体と側壁部との接合部における応力を生じ難くし、蓋体が側壁部から外れたり、蓋体や側壁部にクラックが生じたりするのを有効に抑制することができる。その結果、半導体素子収納用パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0016】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、該半導体素子収納用パッケージの前記載置部に載置固定された半導体素子と、該半導体素子と電気的に接続されるとともに、前記側壁部に一端部が前記側壁部の内側に突出し他端部が前記側壁部の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子と、前記側壁部の上面に埋め込まれた前記金属部材と半田を介して接合された前記蓋体と、を備えることを特徴とする。
【0017】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた接合の信頼性の高いものとなる。
【0018】
本発明の半導体装置において、好ましくは、前記半田は厚さが0.01乃至0.2mmとされており、前記基体と前記蓋体との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であることを特徴とする。
【0019】
本発明の半導体装置は、半田の厚さが0.01乃至0.2mmとされており、基体と蓋体との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であることから、基体の側壁部と蓋体との半田による接合がより強固となり、より信頼性の高いものとなる。
【0020】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、該半導体素子収納用パッケージの前記載置部に載置固定された半導体素子と、該半導体素子と電気的に接続されるとともに、前記側壁部に一端部が前記側壁部の内側に突出し他端部が前記側壁部の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子と、前記側壁部の上面に埋め込まれた前記金属部材と溶接された前記蓋体と、を備える半導体装置。
【0021】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた接合の信頼性の高いものとなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置を以下に詳細に説明する。図1は本発明の半導体収納用パッケージについて実施の形態の例を示す斜視図、図2は図1の断面図、図3は本発明の半導体パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図、図4,5は本発明の半導体パッケージにおける蓋体について実施の形態の他の各種例を示す断面図である。これらの図において、1は樹脂製の基体、2は基体1の側壁部、2aは金属部材、3は基体1の凹部1bの底面に設けられた半導体素子5の載置部、4は半導体素子を搭載するための基板、5はLSI,IC,LD,PD等の半導体素子である。また、6はボンディングワイヤ等の電気的接続手段、7は半導体素子5の電極に電気的に接続されるリード端子、9は蓋体、10は光ファイバである。
【0025】
本発明の半導体パッケージは、上面に形成された凹部1bの底面に半導体素子5を載置するための載置部3が設けられた樹脂製の基体1と、基体1の側壁部2の上面と略同形の枠状とされているとともに枠部の幅が側壁部2の上面の幅よりも小さい、側壁部2の上面に下側主面および両側面が埋め込まれた金属部材2aと、側壁部2に一端部が側壁部2の内側に突出し他端部が側壁部2の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子7とを具備している。
【0026】
そして、基体1の側壁部2の上面に埋め込まれた金属部材2aに半田(図4の金属部材9bが設けられた蓋体9や図5の金属枠体9cが設けられた蓋体9、金属製の蓋体9の場合は溶接でも可)を介して蓋体9が接合されることによって、半導体装置が構成される。
【0027】
本発明の基体1は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、PPSやLCP等のエンジニアリングプラスチック等から成り、トランスファモールド法またはインジェクションモールド法によって製作される。
【0028】
リード端子7および基体1の金属部材2aは、Fe−Ni−Co(コバルト)合金やFe−Ni合金等の金属から成り、例えばFe−Ni−Co合金等から成るインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって作製される。リード端子7および金属部材2aの側壁部2への取着は、基体1をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法により成型する際に予め金型内の所定位置にリード端子7および金属部材2aをセットしておくことによって、リード端子7は側壁部2の内側に一端部が突出し他端部が側壁部2の外側に突出するように側壁部2に埋め込まれた状態で、また、金属部材2aは側壁部2の上面に金属部材2aの下側主面および両側面が埋め込まれた状態で、それぞれ基体1に一体的に取着される。
【0029】
リード端子7は、その側壁部2内側の一端部が側壁部2の内側に突出しており、その一端部の上面にボンディングワイヤ等の電気的接続手段6を接続する。また、リード端子7の側壁部2外側の他端部は側壁部2の外側に突出しており、その他端部を外部電気回路と接続する。
【0030】
また、リード端子7は、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れたNiや金(Au)等の金属をメッキ法により所定厚み(1〜20μm)に被着させておくのがよく、リード端子7の酸化腐蝕を有効に防止できるとともに、外部リード端子7と電気的接続手段6との接続およびリード端子7と外部電気回路との接続を良好なものとして、信頼性の高い接続を実現できる。
【0031】
基体1の金属部材2aは、その厚みが0.1〜3mmとされているのがよい。0.1mm未満であると、金属部材2aの側面と側壁部2との接触面積を大きくし難くなり、金属部材2aと側壁部2との密着力が小さくなり易い。また、3mmを超えると、側壁部2を構成する樹脂よりも密度が大きい金属部材2aの体積が大きくなって半導体収納用パッケージを軽量化し難くなる。
【0032】
また、基体1の金属部材2aは、その下側主面と側壁部2の上面と間の距離が金属部材2aの厚みの0.1〜1倍とされているのがよい。0.1倍未満であると、金属部材2aと側壁部2との接触面の面積が小さくなって、金属部材2aと側壁部2との密着強度が小さくなり易い。また、1倍を超えると、金属部材2aの上側主面が側壁部2の上面より下側に位置することにより側壁部2上面が凹状となり、金属部材2aと蓋体9とを半田を介して接合する際、上記凹状の部分に空隙が生じ易くなって半田が破壊され易くなる。
【0033】
さらに、基体1の金属部材2aは、その側壁部2の内面側の端と側壁部2の内面との距離が0.1〜5mmとされているのがよい。0.1mm未満であると、金属部材2aに半田を介して蓋体9を接着した場合、半田が側壁部2の内面側にはみ出して、半導体素子5とリード端子7とを電気的に接続する電気的接続手段6と接し易くなり、電気的接続手段6同士を短絡させる可能性が高くなる。また、側壁部2の内面と金属部材2aの側壁部2の内面側の端との間の側壁部2の厚みが薄くなって側壁部2に割れや欠けが発生し易くなる。一方、5mmを超えると、側壁部2の上面の幅が大きくなり、それに伴って基体1の大きさが大きくなるため半導体パッケージの小型化が困難になる。
【0034】
また、基体1の金属部材2aは、側壁部2の外面側の端と側壁部2の外面との距離が0.1〜5mmとされているのがよい。0.1mm未満であると、側壁部2の外面と金属部材2aの側壁部2の外面側の端との間の側壁部2の厚みが薄くなって側壁部2に割れや欠けが発生し易くなる。一方、5mmを超えると、側壁部2の上面の幅が大きくなり、それに伴って基体1の大きさが大きくなるため半導体パッケージの小型化が困難になる。
【0035】
また、基体1の金属部材2aは、基体1の側壁部2の上面に金属部材2aの下側主面および両側面が埋め込まれており、その露出部に半田を介して蓋体9が接続される。
【0036】
なお、基体1の金属部材2aは、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れたNiやAu等の金属をめっき法により所定厚み(1〜20μm)に被着させておくのがよく、金属部材2aの酸化腐蝕を有効に防止できるとともに、蓋体9との半田を介した接合を良好なものとして、信頼性の高い接合を実現できる。
【0037】
基体1の金属部材2aに接合される蓋体9は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂,PPSやLCP等のエンジニアリングプラスチック等の樹脂、Fe−Ni合金,Fe−Ni−Co合金等の金属またはアルミナ(Al2O3)質焼結体(アルミナセラミックス),ムライト(3Al2O3・2SiO2)質焼結体,窒化珪素(Si3N4)質焼結体等のセラミックスから成る平板状のものであり、金属部材2aの上側主面に半田を介して接合される。蓋体9がセラミックスから成る場合、蓋体9の下面の接合部にはタングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn)等から成るメタライズ層を被着する。この蓋体9で側壁部2の内側を塞ぐことよって基体1と蓋体9とで構成される容器内に半導体素子5が収容される。
【0038】
また、本発明の他の発明において、基体1の金属部材2aに接合される蓋体9は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂,PPSやLCP等のエンジニアリングプラスチック等の樹脂から成り、図3に示すように、下面の外周部には全周にわたって銅(Cu),銀(Ag),Au等から成る金属層9aが被着されている。そして、この金属層9aと金属部材2aとを半田を介して接合し、蓋体9で側壁部2の内側を塞ぐことによって基体1と蓋体9とで構成される容器内に半導体素子5が収容される。
【0039】
この構成により、金属層9aが基体1の金属部材2aに強固に半田付けされる。その結果、半導体パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子5を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0040】
蓋体9に金属層9aを被着するには、トランスファモールド法またはインジェクションモールド法により成型した樹脂製の蓋体9の下面の外周部に、厚さ0.1〜20μmの化学Cuめっきを施す。そして、NiやAu等の金属をめっき法により0.05〜20μmの厚さに被着させることにより金属層9aを設ける。なお、金属層9aの被着は、めっき法以外にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、転写法、導電剤塗装等いずれの方法によっても可能である。
【0041】
また、本発明の他の発明において、基体1の金属部材2aに接合される蓋体9は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂,PPSやLCP等のエンジニアリングプラスチック等の樹脂から成り、図4に示すように、下面の外周部に基体1の金属部材2aを覆う枠状の金属部材9bがその上側主面および側面が埋め込まれて設けられている。この場合、基体1の金属部材2aと蓋体9の金属部材9bとを半田付けあるいは溶接により接合し、蓋体9で側壁部2の内側を塞ぐことによって基体1と蓋体9とで構成される容器内に半導体素子5が収容される。
【0042】
この構成により、蓋体9の金属部材9bが基体1の金属部材2aに強固に半田付けあるいは溶接される。また、蓋体9の金属部材9bと蓋体9とが金属部材9bの上側主面およびその両側面で接するために接触面積が大きくなって金属部材9bと蓋体9の下面との密着力を大きくすることができる。その結果、半導体パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子5を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0043】
蓋体9の金属部材9bは、Fe−Ni−Co合金やFe−Ni合金等の金属から成り、例えばFe−Ni−Co合金等から成るインゴットに圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって作製される。金属部材9bの蓋体9への取着は、蓋体9をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法により成型する際に予め金型内の所定位置に金属部材9bをセットしておくことによって、蓋体9の下面に金属部材9bの下側主面および両側面が埋め込まれた状態で、蓋体9に一体的に取着される。
【0044】
蓋体9の金属部材9bはその厚みが0.1〜3mmとされているのがよい。0.1mm未満であると、金属部材9bの両側面と蓋体9との接触面積を大きくし難くなり、金属部材9bと蓋体9との密着力が小さくなり易い。また、3mmを超えると、密度が蓋体9を構成する樹脂よりも大きい金属部材9bの体積が大きくなって半導体パッケージを軽量化し難くなる。
【0045】
また、蓋体9の金属部材9bはその上側主面と蓋体9の下面との間の距離が金属部材9bの厚みの0.1〜1倍とされているのがよい。0.1倍未満であると、金属部材9aと蓋体9との接触面の面積が小さくなって、金属部材9bと蓋体9との密着強度が小さくなり易い。また、1倍を超えると、金属部材9bの下側主面が蓋体9の下面よりも上側に位置することにより蓋体9下面が凹状となり、蓋体9の金属部材9bと基体1の金属部材2aとを半田を介して接合する際、上記凹状の部分に空隙が生じ易くなって半田が破壊され易くなる。
【0046】
さらに本発明の他の発明において、基体1の金属部材2aに接合される蓋体9は、図5に示すように、中心部がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂,PPSやLCP等のエンジニアリングプラスチック等の樹脂製の蓋体本体部9Aと、外周部が基体1の金属部材2aを覆う下面を有する、蓋体本体部9Aの側面に内周面が全周にわたって直接密着した金属枠体9cとで構成されている。この場合、基体1の金属部材2aと蓋体9の金属枠体9cとを半田接合あるいは溶接により接合し、蓋体9で側壁部2の内側を塞ぐことによって基体1と蓋体9とで構成される容器内に半導体素子5が収容される。
【0047】
この構成により、金属枠体9cが、基体1の金属部材2aに強固に半田付けあるいは溶接される。また、蓋体9の外周部が金属枠体9cで構成されているため、蓋体9全体を歪み難くすることができ、急激な温度変化等が生じたとしても蓋体9と側壁部2との接合部における応力を生じ難くし、蓋体9が側壁部2から外れたり、蓋体9や側壁部2にクラックが生じたりするのを有効に抑制することができる。その結果、半導体パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子5を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0048】
金属枠体9cは、Fe−Ni−Co合金やFe−Ni合金等の金属から成り、例えばFe−Ni−Co合金等から成るインゴットに圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことにより作製される。金属枠体9cの蓋体本体部9Aへの取着は、蓋体9をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法により成型する際に予め金型内の所定位置に金属枠体9cをセットしておくことによって、蓋体本体部9Aの側面に金属枠体9cの内周面が全周にわたって直接密着して設けられる。
【0049】
さらに、金属層9a、蓋体9の金属部材9bおよび金属枠体9cの露出部分は、半田との濡れ性を良くするため、また酸化腐蝕を有効に防止するため、NiやAu等の金属をめっき法により0.05〜20μmの厚さで被着させておくのが良い。
【0050】
基体1の金属部材2aの上側主面への蓋体9の接合は、それらの接合部における水分の浸入を有効に防止するために金属である半田から成る接合材を用いるのがよい。この接合材の溶融温度が非常に高い場合、側壁部2が軟化するため光ファイバ10の固定が困難となる。従って、接合材としては溶融温度の低い半田を用いる。具体的には、接合材としてSn(錫)−Pb(鉛)半田(融点190℃)、Sn−Ag半田(融点221℃)等の低融点の半田を用いる。そして、例えばSn−Pb半田等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た半田ペーストを、側壁部2の上面に埋め込まれた金属部材2a上に予め従来周知のスクリーン印刷法により印刷塗布しておき、その上に蓋体9を配置し、半田ペーストを加熱することにより、側壁部2の上面に金属部材2aを介して蓋体9が接合される。
【0051】
なお、側壁部2と蓋体9との接合部における外部からの水分の浸入を有効に防止するためには、それらの接合を強固とする必要がある。そのため、接合後の半田は、蓋体9と基体1の金属部材2aとの間の厚さが0.01乃至0.2mmで、基体1と蓋体9(金属枠体9cを有する場合は蓋体本体部9A)との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であることが好ましい。
【0052】
半田の厚さが0.01mm未満の場合、側壁部2と蓋体9との接合部で十分な接合強度が得られ難い。半田の厚さが0.2mmを超える場合、側壁部2の上面と蓋体9の下面とを平行に接合することが困難となるため不均一な熱ストレスが発生し易くなり、結果的に十分な強度が得られ難い。
【0053】
また、基体1と蓋体9は、例えば、基体1が熱膨張係数が18.4×10-6/℃であるオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂から成り、蓋体9が熱膨張係数が5.8×10-6/℃であるFe−Ni合金から成る場合、それらの熱膨張係数差は30×10-6/℃以下となり好ましいものとなる。熱膨張係数差が30×10-6/℃を超えると、接合部が剥離したり、接合部付近で側壁部2や蓋体9、半田にクラックや割れ等が発生し易くなる。
【0054】
また、側壁部2と蓋体9との接合については、Fe−Ni合金,Fe−Ni−Co合金等から成る金属製の蓋体9の場合、蓋体9に金属部材9bが設けられている場合、あるいは蓋体9に金属枠体9cが設けられている場合、側壁部2の上面の金属部材2aに、シーム溶接等の溶接によっておこなってもよい。この場合にも、外部からの水分の浸入を有効に防ぐことができる。
【0055】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体パッケージの載置部3に載置固定された半導体素子5がリード端子7に電気的に接続されるとともに、基体1の側壁部2の上面に埋め込まれた枠状の金属部材2aに蓋体9が半田接合あるいは溶接されている構成である。本発明の半導体装置は、本発明の半導体パッケージを用いることにより、内部への水分の浸入が抑制されて半導体素子5の作動性が非常に優れたものとなり、半導体素子5を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るものとなる。
【0056】
【実施例】
本発明の半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置の実施例を以下に説明する。
【0057】
(実施例1)
図2に示した半導体装置を以下のようにして構成した。Fe−Ni合金から成るリード端子7と金属部材2aとを有する基体1を、熱膨張係数が35.8×10-6/℃のエポキシ樹脂をトランスファ成型することにより製作した。このとき、略直方体の基体1は縦10mm×横8mm×高さ4mmで、かつ側壁部2の幅が2mmであり、また、金属部材2aは縦9.5mm×横7.5mm×厚さ0.25mmで、かつ枠部の幅が1mmの枠状であった。
【0058】
次に、基体1の凹部1bの底面の載置部3に、アルミナセラミックスから成る基板4を載置して樹脂接着剤で固定し、基板4の上面の導体層上にLDから成る半導体素子5を半田で接合して搭載し、半導体素子5の上面の電極をボンディングワイヤを介してリード端子7に接続した。
【0059】
そして、側壁部2上面に埋め込まれた枠状の金属部材2aに、縦10mm×横8mm×厚さ1mmでFe−Ni合金(熱膨張係数5.8×10-6/℃)から成る蓋体9の下面の外周部を、厚さ0.01mmのSn−Pb半田で接合することにより20個のサンプルを製作した(サンプルA)。
【0060】
また、比較例として、Fe−Ni合金から成るリード端子7を有する基体1を、熱膨張係数が35.8×10-6/℃のエポキシ樹脂をトランスファ成型することにより製作した。このとき、略直方体の基体1の形状はサンプルAと同様であった。そして、サンプルAと同様にして半導体素子5を搭載後、側壁部2上面に、縦10mm×横8mm×厚さ1mmでFe−Ni合金(熱膨張係数5.8×10-6/℃)から成る蓋体9の下面の外周部を、エポキシ樹脂から成る接着剤で接着することにより20個のサンプルを製作した(サンプルB)。
【0061】
これらについて、温度サイクル試験装置(株式会社タバイエスペック製「TSA−201S」)内にセットし、温度サイクル(−40℃〜85℃)を1サイクル(7時間)加えたところサンプルBの20個すべてに、基体1と接着剤との間で剥離が発生した。このサンプルBでは半導体パッケージ内部に水分が浸入し易くなる。一方、サンプルAでは基体1と半田との間で剥離が発生することはなく、本発明のサンプルAが良いことが判った。
【0062】
(実施例2)
次に、サンプルAにおいて基体1を3種類の熱膨張係数のものに設定したときのそれぞれの接合状態を調べた。即ち、熱膨張係数が18.4×10-6/℃のエポキシ樹脂から成るもの(サンプルA1)と、熱膨張係数が35.8×10-6/℃のエポキシ樹脂から成るもの(サンプルA)と、熱膨張係数が40.3×10-6/℃のエポキシ樹脂から成るもの(サンプルA2)との3種類を準備した。そして、基体1の側壁部2上面の金属部材2aとFe−Ni合金(熱膨張係数5.8×10-6/℃)から成る蓋体9下面の外周部とを、厚さ0.01mmのSn−Pb半田で接合し、上記3種類の各20個合計60個のサンプルを製作した。これらについて、温度サイクル試験装置(株式会社タバイエスペック製「TSA−201S」)内にセットし、温度サイクル(−40℃〜85℃)を1サイクル(7時間)加えた。その結果を表1に示す。
【0063】
【表1】
【0064】
表1より、サンプルA2のみに、基体1および/または半田にクラック等の割れが発生した不良品が発生した。これらは、基体1と蓋体9との熱膨張係数差が30×10-6/℃を超えているためと考えられる。この場合、半導体パッケージ内部に水分が浸入し易くなる。従って、サンプルA1,Aのように、基体1と蓋体9との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であるのが良いことが判った。
【0065】
(実施例3)
次に、サンプルAを用いて、半田の厚さを8種に設定したときの接合状態を調べた(下記表2参照)。そして、基体1の金属部材2aと蓋体9とをSn−Pb半田で接合し、上記8種類の各20個合計160個のサンプルを製作した。これらについて、温度サイクル試験装置(株式会社タバイエスペック製「TSA−201S」)内にセットし、温度サイクル(−40℃〜85℃)を1サイクル(7時間)加えた。その結果を表2に示す。
【0066】
【表2】
【0067】
表2より、サンプルA3,A8,A9で基体1と半田との間で剥離が発生した。これらのサンプルでは半導体パッケージ内部に水分が浸入し易くなる。従って、半田の厚さは0.01〜0.2mmとされるのが良いことが判った。
【0068】
(実施例4)
また、アルミナセラミックス(熱膨張係数7×10-6/℃)から成る蓋体9を用いて、蓋体9の下面の外周部にWから成るメタライズ層を形成し、そのメタライズ層を半田を介して基体1の側壁部2の金属部材2aに接合して成る半導体装置を作製し、上記と同様に温度サイクル試験を行なった結果、上記と同様の結果が得られた。
【0069】
(実施例5)
また、Fe−Ni合金(熱膨張係数5.8×10-6/℃)から成る蓋体9を溶接することにより基体1の金属部材2aに接合して成る半導体装置を作製し、上記と同様に温度サイクル試験を行なった結果、上記と同様の結果が得られた。
【0070】
(実施例6)
次に、エポキシ樹脂(熱膨張係数5.8×10-6/℃)から成る蓋体9に対して、脱脂処理、KOH水溶液によるエッチング処理、HCl水溶液による中和洗浄処理、触媒による表面の活性化処理を順次行なった。その後、この蓋体9を化学Cuめっき液に浸漬することにより、蓋体9の下面の外周部に厚さ2μmのCuめっき層を形成し、さらにその表面にめっき法により厚さ5μmのNiめっき層および厚さ1μmのAuめっき層を順次被着して金属層9a(外形サイズが縦10mm×横8mm×厚さ1mmで、かつ枠部の幅が0.2mm)を形成した。この蓋体9を用いること以外は実施例1〜3と同様にして図3に示した半導体装置(サンプルCおよびサンプルC1〜C9)を作製し、実施例1〜3と同様に温度サイクル試験を行なった。その結果を表3,4に示す。
【0071】
【表3】
【0072】
【表4】
【0073】
表3,4より、実施例1〜3の場合と同様の結果が得られ、従来の基体1にエポキシ樹脂から成る接着剤で蓋体9を接着したもの(サンプルB)に比べ、本発明のサンプルCが良いことが判った。また、基体1と蓋体9との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であるのが良いことが判った。さらに、半田の厚さは0.01〜0.2mmとされるのが良いことが判った。
【0074】
(実施例7)
次に、図4のように、外形サイズが縦9.5mm×横7.5mm×厚さ0.25mmで、かつ枠部の幅が1mmの金属部材9bがその上側主面および側面が埋め込まれて下面に一体的に取着されたエポキシ樹脂(熱膨張係数5.8×10-6/℃)から成る蓋体9をトランスファ成型することにより作製した。そして、蓋体9の下面の金属部材9bの露出部に半田との濡れ性に優れるNiおよびAuをめっき法により計3μmの厚さに順次被着した。この蓋体9を用いること以外は、実施例1〜3と同様にして半導体装置(サンプルDおよびD1〜D9)を製作し、実施例1〜3と同様に温度サイクル試験を行なった。その結果を表5,6に示す。
【0075】
【表5】
【0076】
【表6】
【0077】
表5,6より、実施例1〜3の場合と同様の結果が得られ、従来の基体1にエポキシ樹脂から成る接着剤で蓋体9を接着したもの(サンプルB)に比べ、本発明のサンプルDが良いことが判った。また、基体1と蓋体9との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であるのが良いことが判った。さらに、半田の厚さは0.01〜0.2mmとされるのが良いことが判った。
【0078】
(実施例8)
次に、図5のように、外形サイズが縦10mm×横8mm×厚さ1mmで、かつ枠部の幅が1mmの金属枠体9cが一体的に取着されたエポキシ樹脂(熱膨張係数5.8×10-6/℃)から成る蓋体9をトランスファ成型することにより作製した。この蓋体9を基体1の側壁部2の金属部材2aに溶接によって接合すること以外は、実施例1〜3と同様にして半導体装置(サンプルEおよびE1〜E9)を製作し、実施例1〜3と同様に温度サイクル試験を行なった。その結果を表7,8に示す。
【0079】
【表7】
【0080】
【表8】
【0081】
表7,8より、実施例1〜3の場合と同様の結果が得られ、従来の基体1にエポキシ樹脂から成る接着剤で蓋体9を接着したもの(サンプルB)に比べ、本発明のサンプルEが良いことが判った。また、基体1と蓋体9との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であるのが良いことが判った。さらに、半田の厚さは0.01〜0.2mmとされるのが良いことが判った。
【0082】
(実施例9)
また、実施例7,8で用いた蓋体9を溶接することにより基体1の金属部材2aに接合して成る半導体装置を作製し、上記と同様に温度サイクル試験を行なった結果、上記と同様の結果が得られた。
【0083】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例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内であれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、上記実施の形態では、図1のように基体1の側壁部2に光ファイバ10を取着するものについて説明したが、半導体素子5がLSI,IC等であって光ファイバ10が不要な場合には、側壁部2に貫通孔1aを形成する必要はない。また、金属層9a、蓋体9の金属部材9bあるいは金属枠体9cの幅は、基体1の金属部材2aの幅よりも小さくてもよい。この場合、金属層9a、蓋体9の金属部材9bあるいは金属枠体9cと、基体1の金属部材2aとを半田を介して接合した際、金属層9a、蓋体9の金属部材9bあるいは金属枠体9cの露出した側面に半田の連続したメニスカスが形成され、接合強度が向上するとともに水分の浸入をより有効に防止できる。
【0084】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、基体の側壁部の上面と略同形の枠状とされているとともに枠部の幅が側壁部の上面の幅よりも小さい、側壁部の上面に下側主面および両側面が埋め込まれた金属部材を有したことから、上記金属部材が金属製の蓋体やセラミック製で接合部にメタライズ層が被着された蓋体に強固に半田付けされる。また、金属部材と側壁部とが金属部材の下側主面およびその側面で接するために接触面積が大きくなって金属部材と側壁部の上面との密着力を大きくすることができる。その結果、半導体素子収納用パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0085】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の上面に、下面の外周部に基体の金属部材を覆う金属層が全周にわたって被着されている樹脂製の蓋体が設けられることから、上記金属層が基体の金属部材に強固に半田付けされる。その結果、半導体素子収納用パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0086】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の上面に、下面の外周部に基体の金属部材を覆う枠状の金属部材がその上側主面および両側面が埋め込まれて設けられている樹脂製の蓋体が設けられることから、蓋体の金属部材が基体の金属部材に強固に半田付けあるいは溶接される。また、蓋体の金属部材と蓋体とが金属部材の上側主面およびその両側面で接するために接触面積が大きくなって金属部材と蓋体の下面との密着力を大きくすることができる。その結果、半導体素子収納用パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0087】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、側壁部の上面に、中心部が樹脂製の蓋体本体部と、外周部が基体の金属部材を覆う下面を有する、蓋体本体部の側面に内周面が全周にわたって直接密着した金属枠体とで構成されている蓋体が設けられることから、蓋体を成す金属枠体が基体の金属部材に強固に半田付けあるいは溶接される。また、蓋体の外周部が金属枠体で構成されているため、蓋体全体を歪み難くすることができ、急激な温度変化等が生じたとしても蓋体と側壁部との接合部における応力を生じ難くし、蓋体が側壁部から外れたり、蓋体や側壁部にクラックが生じたりするのを有効に抑制することができる。その結果、半導体素子収納用パッケージを半導体装置と成した場合に内部への水分の浸入を有効に防止でき、半導体装置内部の半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る信頼性の高いものとなる。
【0088】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージの載置部に載置固定された半導体素子がリード端子に電気的に接続されるとともに、基体の金属部材に蓋体が半田を介して接合されていることから、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた接合の信頼性の高いものとなる。
【0089】
本発明の半導体装置は、半田の厚さが0.01乃至0.2mmとされており、基体と蓋体との熱膨張係数差が30×10-6/℃以下であることから、基体の側壁部と蓋体との半田による接合がより強固となり、より信頼性の高いものとなる。
【0090】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージの載置部に載置固定された半導体素子がリード端子に電気的に接続されるとともに、基体の金属部材に、上記の下面の外周部に基体の金属部材を覆う枠状の金属部材がその上側主面および両側面が埋め込まれて設けられている樹脂製の蓋体、あるいは上記の中心部が樹脂製の蓋体本体部と、外周部が基体の金属部材を覆う下面を有する、蓋体本体部の側面に内周面が全周にわたって直接密着した金属枠体とで構成されている蓋体が溶接によって接合されていることから、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた接合の信頼性の高いものとなる。
【0091】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージの載置部に載置固定された半導体素子がリード端子に電気的に接続されるとともに、基体の金属部材に金属製の蓋体が溶接によって接合されていることから、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた接合の信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の例を示す斜視図である。
【図2】図1の半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【図3】本発明の半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図4】本発明の半導体素子収納用パッケージにおける蓋体について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図5】本発明の半導体素子収納用パッケージにおける蓋体について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図6】従来の半導体素子収納用パッケージの例を示す断面図である。
【符号の説明】
1:基体
1b:凹部
2:側壁部
2a:金属部材
3:載置部
5:半導体素子
7:リード端子
9:蓋体
9a:金属層
9b:金属部材
9c:金属枠体
9A:蓋体本体部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element housing package and a semiconductor device using a resin base.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, semiconductors for housing semiconductor elements such as semiconductor lasers (LD) that convert electrical signals used in LSI, IC and optical communication fields into optical signals, and photodiodes (PD) that convert optical signals into electrical signals An element storage package (hereinafter also referred to as a semiconductor package) is shown in FIG. As shown in the figure, the semiconductor package has a
[0003]
The
[0004]
Then, the
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-64689
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional semiconductor package, the
[0007]
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to make the bonding between the side wall portion of the resin base and the lid extremely strong, so that the inside of the package for housing a semiconductor element can be obtained. It is to effectively prevent moisture from entering.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor storage package of the present invention has a resin base provided with a mounting portion for mounting a semiconductor element on the bottom surface of a recess formed on the top surface, and is substantially the same shape as the top surface of the side wall portion of the base body. A metal member having a frame shape, the width of the frame portion being smaller than the width of the upper surface of the side wall portion, the lower main surface and both side surfaces being embedded in the upper surface of the side wall portion, and the upper surface of the side wall portion A resin lid provided;A lead terminal embedded in the side wall portion so that one end portion protrudes inside the side wall portion and the other end portion protrudes outside the side wall portion;A frame-like metal member having an upper main surface and both side surfaces embedded in the outer peripheral portion of the lower surface of the lid, and embedded in the metal member embedded in the upper surface of the side wall and the lower surface of the base body It is characterized by being joined to the metal member.
[0013]
In the semiconductor element storage package of the present invention, the metal member of the lid is firmly soldered or welded to the metal member of the base body by the above configuration. Further, since the metal member of the lid and the lid are in contact with the upper main surface of the metal member and both side surfaces thereof, the contact area is increased, and the adhesion between the metal member and the lower surface of the lid can be increased. As a result, when the semiconductor element storage package is formed with a semiconductor device, moisture can be effectively prevented from entering the semiconductor device, and the semiconductor element inside the semiconductor device can operate normally and stably over a long period of time. Become.
[0014]
The package for housing a semiconductor element according to the present invention includes a resin base provided with a mounting portion for mounting a semiconductor element on the bottom surface of a recess formed on the top surface, and substantially the same shape as the top surface of the side wall portion of the base body. A metal member in which the width of the frame portion is smaller than the width of the upper surface of the side wall portion and the lower main surface and both side surfaces are embedded in the upper surface of the side wall portion, and the upper surface of the side wall portion A lid provided on theA lead terminal embedded in the side wall portion so that one end portion protrudes inside the side wall portion and the other end portion protrudes outside the side wall portion;The lid body includes a resin lid body main body, and an inner peripheral surface on a side surface of the lid body main body.All aroundIt is comprised with the metal frame body which contact | adhered directly, The said metal member and the said metal frame body are joined, It is characterized by the above-mentioned.
[0015]
In the semiconductor element storage package of the present invention, the metal frame constituting the lid is firmly soldered or welded to the metal member of the base body by the above configuration. In addition, since the outer periphery of the lid is made of a metal frame, the entire lid can be made difficult to be distorted, and even if a sudden temperature change or the like occurs, the stress at the joint between the lid and the side wall It is possible to effectively prevent the lid from coming off from the side wall or cracking from occurring in the lid or the side wall. As a result, when the semiconductor element storage package is formed with a semiconductor device, moisture can be effectively prevented from entering the semiconductor device, and the semiconductor element inside the semiconductor device can operate normally and stably over a long period of time. Become.
[0016]
The semiconductor device of the present invention is a package for housing a semiconductor element of the present invention.A semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion of the package for housing a semiconductor element, and electrically connected to the semiconductor element, with one end projecting inside the side wall portion and the like. A lead terminal embedded so that an end protrudes outside the side wall, and the lid member joined to the metal member embedded in the upper surface of the side wall via solder.It is characterized by that.
[0017]
According to the above configuration, the semiconductor device of the present invention has high bonding reliability using the semiconductor element storage package of the present invention.
[0018]
In the semiconductor device of the present invention, preferably, the solder has a thickness of 0.01 to 0.2 mm, and a difference in thermal expansion coefficient between the base and the lid is 30 × 10.-6/ ° C. or less.
[0019]
In the semiconductor device of the present invention, the thickness of the solder is 0.01 to 0.2 mm, and the difference in thermal expansion coefficient between the base and the lid is 30 × 10.-6Since it is / ° C. or lower, the solder bonding between the side wall portion of the base and the lid body becomes stronger and more reliable.
[0020]
The semiconductor device of the present invention includes the semiconductor element storage package of the present invention.A semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion of the package for housing a semiconductor element, and electrically connected to the semiconductor element, with one end projecting into the side wall and projecting from the other end A semiconductor device comprising: a lead terminal embedded so that a portion protrudes outside the side wall portion; and the lid member welded to the metal member embedded in the upper surface of the side wall portion.
[0021]
According to the above configuration, the semiconductor device of the present invention has high bonding reliability using the semiconductor element storage package of the present invention.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The semiconductor element storage package and semiconductor device of the present invention will be described in detail below. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a semiconductor storage package of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view showing another example of an embodiment of the semiconductor package of the present invention. 4 and 5 are sectional views showing other various examples of the embodiment of the lid in the semiconductor package of the present invention. In these drawings, 1 is a resin base, 2 is a side wall portion of the
[0025]
The semiconductor package of the present invention includes a
[0026]
Then, the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
One end portion of the
[0030]
Further, the
[0031]
The thickness of the
[0032]
Further, the
[0033]
Further, the
[0034]
Further, the
[0035]
Further, the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
In another embodiment of the present invention, the
[0039]
With this configuration, the metal layer 9 a is firmly soldered to the
[0040]
In order to adhere the metal layer 9a to the
[0041]
Further, in another invention of the present invention, the
[0042]
With this configuration, the metal member 9 b of the
[0043]
The metal member 9b of the
[0044]
The thickness of the metal member 9b of the
[0045]
The distance between the upper main surface of the metal member 9b of the
[0046]
Furthermore, in another invention of the present invention, as shown in FIG. 5, the
[0047]
With this configuration, the metal frame 9 c is firmly soldered or welded to the
[0048]
The metal frame 9c is made of a metal such as an Fe—Ni—Co alloy or an Fe—Ni alloy. For example, a conventionally known metal working method such as a rolling method or a punching method is used for an ingot made of an Fe—Ni—Co alloy or the like. It is produced by giving. The metal frame 9c is attached to the lid body 9A by setting the metal frame 9c in a predetermined position in the mold in advance when the
[0049]
Further, the exposed portions of the metal layer 9a, the metal member 9b of the
[0050]
For joining the
[0051]
In order to effectively prevent moisture from entering from the outside at the joint portion between the
[0052]
When the thickness of the solder is less than 0.01 mm, it is difficult to obtain sufficient joint strength at the joint portion between the
[0053]
In addition, the
[0054]
As for the joining of the
[0055]
In the semiconductor device of the present invention, the
[0056]
【Example】
Embodiments of a semiconductor element storage package and a semiconductor device according to the present invention will be described below.
[0057]
Example 1
The semiconductor device shown in FIG. 2 was configured as follows. A
[0058]
Next, a
[0059]
The frame-shaped
[0060]
As a comparative example, a
[0061]
About these, when set in a temperature cycle test device ("TSA-201S" manufactured by Tabai Espec Co., Ltd.) and added one cycle (-7 hours) of temperature cycle (-40 ° C to 85 ° C), all 20 samples B In addition, peeling occurred between the
[0062]
(Example 2)
Next, in the sample A, each bonding state when the
[0063]
[Table 1]
[0064]
From Table 1, a defective product in which cracks such as cracks occurred in the
[0065]
(Example 3)
Next, using Sample A, the bonding state when the thickness of the solder was set to 8 types was examined (see Table 2 below). Then, the
[0066]
[Table 2]
[0067]
From Table 2, peeling occurred between the
[0068]
(Example 4)
Alumina ceramics (coefficient of
[0069]
(Example 5)
Fe-Ni alloy (coefficient of thermal expansion 5.8 × 10-6As a result of manufacturing a semiconductor device bonded to the
[0070]
(Example 6)
Next, epoxy resin (coefficient of thermal expansion 5.8 × 10-6/ 9) was subjected to a degreasing treatment, an etching treatment with an aqueous KOH solution, a neutralization washing treatment with an aqueous HCl solution, and a surface activation treatment with a catalyst. Thereafter, the
[0071]
[Table 3]
[0072]
[Table 4]
[0073]
From Tables 3 and 4, the same results as in Examples 1 to 3 were obtained. Compared to the
[0074]
(Example 7)
Next, as shown in FIG. 4, a metal member 9b having an outer size of 9.5 mm in length, 7.5 mm in width, 0.25 mm in thickness, and 1 mm in the width of the frame is embedded in the upper main surface and side surfaces on the lower surface. Epoxy resin attached integrally (thermal expansion coefficient 5.8 × 10-6/ 9) was produced by transfer molding. Then, Ni and Au having excellent wettability with solder were sequentially deposited on the exposed portion of the metal member 9b on the lower surface of the
[0075]
[Table 5]
[0076]
[Table 6]
[0077]
From Tables 5 and 6, the same results as in Examples 1 to 3 were obtained, and compared with the
[0078]
(Example 8)
Next, as shown in FIG. 5, an epoxy resin (thermal expansion coefficient of 5.8) is integrally attached with a metal frame 9c having an outer size of 10 mm in length, 8 mm in width, 1 mm in thickness, and 1 mm in width of the frame portion. × 10-6/ 9) was produced by transfer molding. A semiconductor device (samples E and E1 to E9) was manufactured in the same manner as in Examples 1 to 3 except that the
[0079]
[Table 7]
[0080]
[Table 8]
[0081]
From Tables 7 and 8, the same results as in Examples 1 to 3 were obtained. Compared to the
[0082]
Example 9
Further, the
[0083]
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the
[0084]
【The invention's effect】
The package for housing a semiconductor element of the present invention has a frame shape that is substantially the same shape as the upper surface of the side wall portion of the base, and the width of the frame portion is smaller than the width of the upper surface of the side wall portion. Since the metal member having the surface and both side surfaces embedded is provided, the metal member is firmly soldered to a metal lid or a ceramic lid having a metallized layer attached to the joint. Further, since the metal member and the side wall are in contact with the lower main surface and the side surface of the metal member, the contact area is increased, and the adhesion between the metal member and the upper surface of the side wall can be increased. As a result, when the semiconductor element storage package is formed with a semiconductor device, moisture can be effectively prevented from entering the semiconductor device, and the semiconductor element inside the semiconductor device can operate normally and stably over a long period of time. Become.
[0085]
Since the semiconductor element storage package of the present invention is provided with a resin lid having a metal layer covering the metal member of the base on the outer periphery of the lower surface on the upper surface of the side wall portion, the above-mentioned The metal layer is firmly soldered to the metal member of the base. As a result, when the semiconductor element storage package is formed with a semiconductor device, moisture can be effectively prevented from entering the semiconductor device, and the semiconductor element inside the semiconductor device can operate normally and stably over a long period of time. Become.
[0086]
The package for housing a semiconductor element of the present invention is made of a resin in which a frame-like metal member covering the metal member of the base is embedded in the upper surface of the side wall and the outer peripheral portion of the lower surface is embedded in the upper main surface and both side surfaces. Since the lid body is provided, the metal member of the lid body is firmly soldered or welded to the metal member of the base body. Further, since the metal member of the lid and the lid are in contact with the upper main surface of the metal member and both side surfaces thereof, the contact area is increased, and the adhesion between the metal member and the lower surface of the lid can be increased. As a result, when the semiconductor element storage package is formed with a semiconductor device, moisture can be effectively prevented from entering the semiconductor device, and the semiconductor element inside the semiconductor device can operate normally and stably over a long period of time. Become.
[0087]
The package for housing a semiconductor element of the present invention has an inner periphery on the side surface of the lid body portion, the center portion having a resin lid body portion on the upper surface of the side wall portion and a lower surface covering the metal member of the base body on the outer peripheral portion. Since the lid is formed of the metal frame whose surface is in direct contact with the entire circumference, the metal frame constituting the lid is firmly soldered or welded to the metal member of the base. In addition, since the outer periphery of the lid is made of a metal frame, the entire lid can be made difficult to be distorted, and even if a sudden temperature change or the like occurs, the stress at the joint between the lid and the side wall It is possible to effectively prevent the lid from coming off from the side wall or cracking from occurring in the lid or the side wall. As a result, when the semiconductor element storage package is formed with a semiconductor device, moisture can be effectively prevented from entering the semiconductor device, and the semiconductor element inside the semiconductor device can operate normally and stably over a long period of time. Become.
[0088]
In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion of the semiconductor element storage package of the present invention is electrically connected to the lead terminal, and the lid member is soldered to the metal member of the base. Therefore, the bonding using the semiconductor element storage package of the present invention is highly reliable.
[0089]
In the semiconductor device of the present invention, the thickness of the solder is 0.01 to 0.2 mm, and the difference in thermal expansion coefficient between the base and the lid is 30 × 10.-6Since it is / ° C. or lower, the solder bonding between the side wall portion of the base and the lid body becomes stronger and more reliable.
[0090]
In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion of the semiconductor element storage package of the present invention is electrically connected to the lead terminal, and the metal member of the base is connected to the lower surface of the substrate. A resin-made lid body in which an upper main surface and both side surfaces are embedded in a frame-like metal member that covers the metal member of the base body on the outer periphery, or the above-mentioned central portion is a resin-made lid body portion The lid body, which has a lower surface that covers the metal member of the base body, and a metal frame body in which the inner circumferential surface is in direct contact with the side surface of the lid body portion, is joined by welding. Therefore, the bonding reliability using the semiconductor element storage package of the present invention is high.
[0091]
In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor element mounted and fixed on the mounting portion of the semiconductor element storage package of the present invention is electrically connected to the lead terminal, and the metal member of the base is made of a metal lid. Since these are joined by welding, the joining reliability using the package for housing a semiconductor element of the present invention is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a package for housing a semiconductor element of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the semiconductor element storage package of FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the package for housing a semiconductor element of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the lid in the package for housing semiconductor elements of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the lid in the package for housing semiconductor elements of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional package for housing semiconductor elements.
[Explanation of symbols]
1: Substrate
1b: recess
2: Side wall
2a: Metal member
3: Placement section
5: Semiconductor element
7: Lead terminal
9: Lid
9a: Metal layer
9b: Metal member
9c: Metal frame
9A: Lid body part
Claims (5)
該基体の側壁部の上面と略同形の枠状であり、枠部の幅が前記側壁部の上面の幅よりも小さく、かつ前記側壁部の上面に、下側主面および両側面が埋め込まれた金属部材と、
前記側壁部の上面に設けられる樹脂製の蓋体と、
前記側壁部に一端部が前記側壁部の内側に突出し他端部が前記側壁部の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子と、を備え、
前記蓋体の下面の外周部に、上側主面および両側面が埋め込まれた枠状の金属部材が設けられ、前記側壁部の上面に埋め込まれた金属部材と前記蓋体の下面に埋め込まれた金属部材とが接合されることを特徴とする半導体収納用パッケージ。A resin base provided with a mounting portion for mounting a semiconductor element on the bottom surface of the recess formed on the upper surface;
The frame has a frame shape that is substantially the same shape as the upper surface of the side wall of the substrate, the width of the frame is smaller than the width of the upper surface of the side wall, and the lower main surface and both side surfaces are embedded in the upper surface of the side wall. A metal member,
A resin lid provided on the upper surface of the side wall,
A lead terminal embedded in the side wall portion so that one end portion protrudes inside the side wall portion and the other end portion protrudes outside the side wall portion ;
A frame-like metal member in which the upper main surface and both side surfaces are embedded is provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the lid, and the metal member embedded in the upper surface of the side wall and the lower surface of the lid A package for semiconductor storage, wherein a metal member is joined.
該基体の側壁部の上面と略同形の枠状であり、枠部の幅が前記側壁部の上面の幅よりも小さく、かつ前記側壁部の上面に、下側主面および両側面が埋め込まれた金属部材と、
前記側壁部の上面に設けられる蓋体と、
前記側壁部に一端部が前記側壁部の内側に突出し他端部が前記側壁部の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子と、を備え、
前記蓋体は、樹脂製の蓋体本体部と、該蓋体本体部の側面に、内周面が全周にわたって直接密着した金属枠体とで構成され、
前記金属部材と前記金属枠体とが接合されることを特徴とする半導体収納用パッケージ。A resin base provided with a mounting portion for mounting a semiconductor element on the bottom surface of the recess formed on the upper surface;
The frame has a frame shape that is substantially the same shape as the upper surface of the side wall of the substrate, the width of the frame is smaller than the width of the upper surface of the side wall, and the lower main surface and both side surfaces are embedded in the upper surface of the side wall. A metal member,
A lid provided on the upper surface of the side wall,
A lead terminal embedded in the side wall portion so that one end portion protrudes inside the side wall portion and the other end portion protrudes outside the side wall portion ;
The cover body includes a resin cover body portion, the side surface of the lid body portion, the inner peripheral surface is composed of a direct contact with the metal frame over the entire circumference,
A package for semiconductor storage, wherein the metal member and the metal frame are joined.
該半導体素子収納用パッケージの前記載置部に載置固定された半導体素子と、
該半導体素子と電気的に接続されるとともに、前記側壁部に一端部が前記側壁部の内側に突出し他端部が前記側壁部の外側に突出するようにして埋め込まれたリード端子と、
前記側壁部の上面に埋め込まれた前記金属部材と半田を介して接合された前記蓋体と、を備える半導体装置。A package for housing a semiconductor element according to claim 1 or 2,
A semiconductor element placed and fixed on the placement portion of the semiconductor element storage package;
A lead terminal that is electrically connected to the semiconductor element and embedded in the side wall so that one end protrudes inside the side wall and the other end protrudes outside the side wall;
A semiconductor device comprising: the metal member embedded in the upper surface of the side wall portion; and the lid body joined via solder.
前記リード端子に電気的に接続され、前記半導体素子収納用パッケージの前記載置部に載置固定された半導体素子と、
前記側壁部の上面に埋め込まれた前記金属部材と溶接された前記蓋体と、を備える半導体装置。A package for housing a semiconductor element according to claim 1 or 2,
A semiconductor element electrically connected to the lead terminal and mounted and fixed on the mounting portion of the semiconductor element storage package;
A semiconductor device comprising: the metal member embedded in the upper surface of the side wall portion; and the welded lid.
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