JP2004193428A

JP2004193428A - Semiconductor element storage package and semiconductor device

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Publication number: JP2004193428A
Application number: JP2002361335A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Onitsuka; 秀則鬼束
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】外部リード端子とメタライズ配線層との接続部におけるインピーダンスの急激な変化を緩やかにして高周波信号の伝送特性を向上させること。
【解決手段】半導体素子10の載置部１ａを有する基体１と、側部に入出力端子４の取付部３ａが形成された枠体３と、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された複数のメタライズ配線層４ａを有する誘電体から成る平板部および平板部の上面に接合された誘電体から成る立壁部から構成され、取付部３ａに嵌着された入出力端子４と、メタライズ配線層４ａの枠体３外側の部位に一端部がロウ付けされた外部リード端子７とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、外部リード端子７は、一端部に幅が先端に向かって漸次広くなっているとともに先端に向かって漸次薄くなるように上面が傾斜している幅広部７ａが形成されている。
【選択図】図３An object of the present invention is to improve a transmission characteristic of a high-frequency signal by moderately changing a sudden change in impedance at a connection portion between an external lead terminal and a metallized wiring layer.
A base body having a mounting portion for a semiconductor element, a frame having a mounting portion for an input / output terminal formed on a side, and an opposing other side formed on one side of an upper surface. A metal plate having a plurality of metallized wiring layers 4a and a vertical wall made of a dielectric bonded to the upper surface of the flat plate, and an input / output terminal 4 fitted to the mounting portion 3a; In a semiconductor device housing package including an external lead terminal 7 having one end brazed to a portion of the wiring layer 4 a outside the frame 3, the external lead terminal 7 has a width gradually increasing toward one end at one end. A wide portion 7a having an upper surface inclined so as to become gradually thinner toward the tip is formed.
[Selection diagram] FIG.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を収納するための半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置に関し、特に、高周波信号の入出力を行なう外部リード端子を有する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、光通信分野で使用されるマイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を用いる各種半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）としては、例えば、半導体素子として半導体レーザ（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子を用いたパッケージの斜視図を図４に、図４の入出力端子と外部リード端子との接合部の部分拡大平面図を図５に、図５の斜視図を図６に示す。これらの図において、21は基体、23は枠体、24は入出力端子である。
【０００３】
基体21は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）等の金属等から成り、その上側主面の略中央部には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子などの半導体素子30を載置する載置部21ａを有している。
【０００４】
基体21の上側主面の外周部には、載置部21ａを囲繞するようにして接合され、側部に光ファイバ31を固定するための光ファイバ固定部材（以下、固定部材ともいう）22および入出力端子24の取付部23ａを有する枠体23が立設されており、枠体23は基体21とともにその内側に半導体素子30を収容する空所を形成する。この枠体23は基体21と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属等から成り、基体21と一体成形される、または基体21に銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介してロウ付けされる、またはシーム溶接法等の溶接法により接合されることによって、基体21の上側主面の外周部に立設される。
【０００５】
固定部材22は枠体23の内側の端部がサファイアやガラス等から成る透光性部材（図示せず）で塞がれており、枠体23の外側の端部から光ファイバ31が挿入固定される。
【０００６】
入出力端子24は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質焼結体等の焼結体（セラミックス）から成り、枠体23の取付部23ａにロウ材を介して嵌着接合され、枠体23の内外を電気的に導通する複数のメタライズ配線層24ａが被着形成されている。また、入出力端子24は枠体23の内外に突出する平板部と枠体23に嵌着される立壁部とを有している。
【０００７】
メタライズ配線層24ａの枠体23外側の部位には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る外部リード端子27がＡｇロウ等のロウ材を介して取着され、一方メタライズ配線層24ａの枠体23内側の部位には、半導体素子30の各電極がボンディングワイヤ32を介して電気的に接続される。
【０００８】
枠体23および入出力端子24の上面には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るシールリング25がＡｇロウ等のロウ材を介して接合され、シールリング25の上面には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体26がロウ付け法やシームウエルド法等の溶接法で接合され、基体21、枠体23、シールリング25および蓋体26から成る容器内部に半導体素子30を収容し気密に封止する。
【０００９】
最後に、枠体23に設けた固定部材22に光ファイバ31を溶接等によって接合させ、光ファイバ31を枠体23に固定することによって製品としての半導体装置となる。この場合、光ファイバ31は、その端部に金属製フランジ31ａを予め取着させておき、金属製フランジ31ａを例えばレーザ溶接法によって固定部材22に溶接する（例えば、下記の特許文献１参照）。
【００１０】
この半導体装置は、外部電気回路から供給される電気信号によって半導体素子30に光を励起させ、この光を光ファイバ31を介して外部に伝送することによって高速光通信等に使用される。または、外部から光ファイバ31を介して伝送してくる光信号を、透光性部材を透過させ半導体素子30に受光させて光信号を電気信号に変換することによって、高速光通信等に使用される。
【００１１】
【特許文献１】
特開2002−100693号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体装置は、外部電気回路基板に接続した場合、外部リード端子27の厚さおよび幅とメタライズ配線層24ａの厚さおよび幅とが異なるため、また、外部リード端子27とメタライズ配線層24ａとの間には外部リード端子27の厚さ分の段差が形成されているため、外部リード端子27とメタライズ配線層24ａとの接続部において、高周波信号のインピーダンス値が急激に変化して入出力する高周波信号に反射損失や透過損失等の損失が生じるという問題点があった。
【００１３】
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、外部リード端子27とメタライズ配線層24ａとの接続部におけるインピーダンス値の急激な変化を緩やかにして高周波信号の損失を小さくし、その伝送特性を向上させることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子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囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成された枠体と、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された複数のメタライズ配線層を有する誘電体から成る平板部および該平板部の上面に前記複数のメタライズ配線層の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部から構成され、前記取付部に嵌着された入出力端子と、前記メタライズ配線層の前記枠体外側の部位に一端部がロウ付けされた外部リード端子とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記外部リード端子は、前記一端部に幅が先端に向かって漸次広くなっているとともに先端に向かって漸次薄くなるように上面が傾斜している幅広部が形成されてい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、外部リード端子の一端部に幅が先端に向かって漸次広くなっているとともに先端に向かって漸次薄くなるように上面が傾斜している幅広部が形成されていることから、外部リード端子の厚さおよび幅がメタライズ配線層の厚さおよび幅に徐々に近づくように漸次変化していることにより外部リード端子のインピーダンス値をメタライズ配線層のインピーダンス値に連続的に緩やかな変化で近づけることができ、インピーダンス値の急激な変化により生じる高周波信号の損失を低減することが可能となり、その結果、高周波信号の伝送特性を向上することができる。
【００１６】
また、外部リード端子の一端部が先端に向かって漸次薄くなるように上面が傾斜していることから、外部リード端子とメタライズ配線層とのロウ付けの際に外部リード端子のメタライズ配線層にロウ付けされている側の端面に形成されたロウ材のメニスカスにより、外部リード端子の上面からメタライズ配線層の表面にかけて滑らかに連続するような表面状態とすることができる。その結果、外部リード端子の表面（主に上面）を伝送してきた高周波信号は、反射損失を小さくしてメタライズ配線層へと伝送される。従って、高周波信号の伝送特性がさらに向上することとなる。さらに、外部リード端子の一端部が先端に向かって漸次幅が広くなっていることから、外部リード端子をメタライズ配線層にロウ付けする際、外部リード端子とメタライズ配線層との接合面積が大きくなって外部リード端子とメタライズ配線層との接合強度を大きくすることができる。
【００１７】
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、前記載置部に載置されるとともに前記入出力端子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具備したことを特徴とする。
【００１８】
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高性能で信頼性の高いものとなる。
【００１９】
【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について以下に詳細に説明する。図１は本発明の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のパッケージにおける入出力端子と外部リード端子との接合部を示す部分拡大平面図、図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ図２の外部リード端子について各種例を示す入出力端子と外部リード端子との接合部の斜視図である。
【００２０】
これらの図において、１は基体、３は枠体、４は入出力端子、７は外部リード端子であり、主にこれらで内部に半導体素子10を収納するためのパッケージが構成される。また、パッケージ内に半導体素子10を収容し、シールリング５を介して蓋体６を取着することにより半導体装置となる。
【００２１】
本発明の基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、セラミックス、樹脂等から成り、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工、切削加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって、所定形状に製作される。また、基体１の上側主面には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子等の半導体素子10を載置する載置部１ａが設けられており、載置部１ａには半導体素子10が載置固定される。
【００２２】
また、基体１の上側主面の外周部には、載置部１ａを囲繞するようにして接合されるとともに、側部に光ファイバ11を固定する筒状の固定部材２を設けるための貫通孔および入出力端子４の取付部３ａを有する枠体３が立設されており、枠体３は基体１とともにその内側に半導体素子10を収容する空所を形成する。
【００２３】
固定部材２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状等の筒状であり、枠体３内側の端部がサファイアやガラス等から成る透光性部材（図示せず）で塞がれており、枠体３外側の端部から光ファイバ11が挿入固定される。光ファイバ11は、その端部に金属製フランジ11ａを予め取着させておき、金属製フランジ11ａを例えばＹＡＧレーザ溶接法で固定部材２に溶接することにより枠体３に固定される。これにより、光ファイバ11を介して内部に収容される半導体素子10と外部との光信号の授受が可能となる。
【００２４】
枠体３は、平面視形状が略長方形の枠状体であり、固定部材２および入出力端子４を支持するためのものである。また、枠体３は基体１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、セラミックス、樹脂等から成り、基体１と一体成形される、または基体１にＡｇロウ等のロウ材を介してロウ付けされる、または基体１にシーム溶接法等の溶接法により接合されることによって、基体１の上側主面の外周部に立設される。
【００２５】
入出力端子４は、Ａｌ_２Ｏ_３セラミックス，ＡｌＮセラミックス，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２セラミックス等の誘電体から成り、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された複数のメタライズ配線層４ａを有する平板部およびこの平板部の上面に複数のメタライズ配線層４ａの一部を間に挟んで接合された立壁部から構成された断面が逆Ｔ字型の部材であり、枠体３の取付部３ａに嵌め込まれるとともに、入出力端子４と取付部３ａとの隙間に溶融したＡｇロウ等のロウ材を毛細管現象により充填させることで枠体３に嵌着接合される。
【００２６】
なお、入出力端子４は、枠体３の一部となって枠体３内外を気密に仕切るとともに枠体３内外を導通させる導電路であるメタライズ配線層４ａの支持体として機能する。
【００２７】
また、メタライズ配線層４ａは、枠体３の外側において、その上面に外部リード端子７がＡｇロウ等のロウ材を介して、また、枠体３内側において、半導体素子10の各電極がボンディングワイヤ12を介してそれぞれ電気的に接続される。
【００２８】
このような入出力端子４は、例えばＡｌ_２Ｏ_３セラミックスから成る場合、以下のようにして作製される。まず、Ａｌ_２Ｏ_３，酸化珪素（ＳｉＯ_２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状となす。これを従来周知のドクターブレード法でシート状に成形することによって複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施しメタライズ配線層４ａとなる金属ペーストを印刷塗布して積層する。最後に、この積層体の枠体３および後述のシールリング５と接合される面に、メタライズ金属層となる金属ペーストを印刷塗布し、還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２９】
なお、メタライズ金属層は、入出力端子４と枠体３とを、および入出力端子４とシールリング５とをロウ材を介して強固に接合させる機能を有するとともに、接地導体としてメタライズ配線層４ａの高周波信号の伝送性を向上させる機能も有する。
【００３０】
また、メタライズ配線層４ａおよびメタライズ金属層となる金属ペーストは、Ｗ，モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合してペースト状となしたものを従来周知のスクリーン印刷法で印刷することにより、セラミックグリーンシートおよびその積層体に印刷塗布される。
【００３１】
本発明の外部リード端子７は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成り、図２および図３に示すように、一端部に幅が先端に向かって漸次広くなっているとともに先端に向かって漸次薄くなるように上面が傾斜している幅広部７ａが形成されている。
【００３２】
幅広部７ａは、外部リード端子７の幅方向に延出された部位の最大幅ｃが外部リード端子７の幅Ｗの１／10〜１／２倍であるのがよい。１／10倍未満であると、外部リード端子７のメタライズ配線層４ａにロウ付けされている側の端部を漸次広くしてメタライズ配線層４ａの幅に近づけことによって外部リード端子７のインピーダンス値をメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に連続的に近づけるのが困難になる傾向があり、その結果、インピーダンス値の変化が大きくなって高周波信号の損失が大きくなり易い。また、最大幅ｃが外部リード端子７の幅Ｗの１／２倍を超えると、外部リード端子７の幅Ｗと外部リード端子７の先端の幅（Ｗ＋２ｃ）との差が極度に大きくなってインピーダンス値の変化を緩やかにするのが困難になる傾向がある。また、メタライズ配線層４の幅が大きくなってパッケージの小型化もし難くなる。
【００３３】
外部リード端子７は、図３（ａ）に示すように、メタライズ配線層４ａにロウ付けされている側の先端が尖っていてもよい。これにより、幅広部７ａの上面とメタライズ配線層４ａとの間に段差がなくなり、外部リード端子７のインピーダンス値をより滑らかに変化させてメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に近づけることができる。
【００３４】
また、外部リード端子７は、図３（ｂ）に示すように、幅広部７ａの上面とメタライズ配線層４ａとの間にわずかな段差を有していてもよい。これにより、外部リード端子７のメタライズ配線層４ａにロウ付けされている側の段差を成す端面にロウ材のメニスカスが形成され、幅広部７ａの上面からメタライズ配線層４ａの表面にかけて滑らかに連続するような表面状態とすることができるとともに外部リード端子７とメタライズ配線層４ａとの接合強度を大きくすることができる。
【００３５】
このような外部リード端子７のメタライズ配線層４ａにロウ付けされている側の端面の高さは0.3ｍｍ以下であるのがよい。0.3ｍｍを超えると、端面の高さが過度に大きくなって外部リード端子７のインピーダンス値をメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に連続的に緩やかな変化で近づけるのが困難になる傾向があり、インピーダンス値が急激に変化して高周波信号の損失が大きくなり易い。
【００３６】
外部リード端子７のメタライズ配線層４ａにロウ付けされている側の先端の幅（Ｗ＋２ｃ）はメタライズ配線層４ａの幅ｐより0.1〜0.5ｍｍの範囲で狭くなっているのがよい。これにより、外部リード端子７をメタライズ配線層４ａにロウ付けした際、外部リード端子７の側面から幅広部７ａを通って端面にかけて連続したロウ材のメニスカスを形成することができ、外部リード端子７のインピーダンス値をメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に連続的に緩やかな変化で近づけることができるとともに外部リード端子７とメタライズ配線層４ａとの接合強度も大きくすることができる。
【００３７】
Ｗ＋２ｃとｐとの差が0.1ｍｍ未満であると、外部リード端子７の幅広部７ａから端面にかけて連続したロウ材のメニスカスを形成し難くなり、外部リード端子７のインピーダンス値をメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に連続的に緩やかな変化で近づけることが困難になる傾向があるとともに外部リード端子７とメタライズ配線層４ａとの接合強度も小さくなり易い。また、0.5ｍｍを超えると、パッケージを小型化し難くなる。
【００３８】
外部リード端子７の長手方向における幅広部７ａの長さｄ、即ち外部リード端子７の幅が漸次広くなっている部位の長さは、同じ方向における外部リード端子７の上面が傾斜している部位の長さの３／４〜５／４倍であるのがよい。これにより、外部リード端子７の幅および厚さをほぼ同時に変化させてそれぞれメタライズ配線層４ａの幅および厚さに近づけ、外部リード端子７のインピーダンス値をより滑らかにバランスよくメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に近づけることができる。３／４倍未満であると、外部リード端子７の幅の変化が急激となりインピーダンス値を滑らかにメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に近づけることが困難になる傾向がある。また、５／４倍を超えると、外部リード端子７の厚みの変化が急激となりインピーダンス値を滑らかにメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に近づけることが困難になる傾向がある。
【００３９】
また、幅広部７ａの長さｄは外部リード端子７の幅Ｗの１／２〜２倍であるのがよい。これにより、外部リード端子７のインピーダンス値を緩やかに変化させることができ、インピーダンス値の急激な変化を生じることなく外部リード端子７とメタライズ配線層４ａとのインピーダンス値を近づけることができる。１／２倍未満であると、外部リード端子７の幅が急激に変化するため外部リード端子７のインピーダンス値の変化が急激なものとなり、高周波信号の損失が大きくなり易い。一方、２倍を超えると、外部リード端子７の傾斜している部位の長さも長くなり、外部リード端子７の幅広部７ａにおける曲げ強度が小さくなって外部リード端子７の変形や破損が生じ易くなる。
【００４０】
幅広部７ａは、その上面（傾斜面）と外部リード端子７の下面との成す角度θが５〜45°であるのがよい。θが５°未満であると、外部リード端子７のメタライズ配線層４ａにロウ付けされている側の先端とメタライズ配線層４ａとの間の段差が大きくなり、その結果、高周波信号の反射損失や透過損失等の伝送損失が増大し易くなる。あるいは、外部リード端子７のメタライズ配線層４ａにロウ付けされている側の先端とメタライズ配線層４ａとの間の段差を小さくすることもできるが、段差を小さくするとともにθを５°未満としたとき、外部リード端子７の幅広部７ａが薄くなって曲げ強度が小さくなり、外部リード端子７の変形や破損が発生し易くなる。一方、θが45°を超えると、幅広部７ａの厚さが急激に変化するため、外部リード端子７のインピーダンス値をメタライズ配線層４ａのインピーダンス値に連続的に緩やかな変化で近づけ難くなり、高周波信号の伝送損失が大きくなり易い。
【００４１】
本発明の枠体３および入出力端子４の上面には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るシールリング５がＡｇロウ等のロウ材を介して接合される。そして、基体１、枠体３およびシールリング５から成る容器内部に半導体素子10を収容し、シールリング５の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属やセラミックス、樹脂等から成る蓋体６をロウ付け法やシームウエルド法等の溶接法で接合して気密に封止することにより、製品としての半導体装置となる。
【００４２】
この半導体装置は、基体１が半田付けやネジ止め等によって外部電気回路基板に実装され、外部リード端子７と外部電気回路とを接続することにより、内部に収容される半導体素子10が外部電気回路に電気的に接続される。
【００４３】
また、この半導体装置は、例えば外部電気回路から供給される高周波信号によって半導体素子10に光を励起させ、この光を光ファイバ11を介して外部に伝達することによって高速光通信等に使用される。または、外部から光ファイバ11を伝送してくる光信号を、透光性部材を透過させ半導体素子10に受光させて光信号を電気信号に変換することによって、高速光通信等に使用される。
【００４４】
【実施例】
本発明の半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【００４５】
図２の入出力端子４を以下のように構成した。Ａｌ_２Ｏ_３セラミックスから成る入出力端子４の略長方形の平板部の上面の中央に、Ｗのメタライズ層から成る幅が0.6ｍｍの線路状のメタライズ配線層４ａを設け、平板部の下面にはＷのメタライズ層から成るメタライズ金属層を設けた。また、上面にＷのメタライズ層から成るメタライズ金属層を有したＡｌ_２Ｏ_３セラミックスから成る略直方体の立壁部を、上記平板部の上面にメタライズ配線層４ａの一部を間に挟んで積層した。さらに、これらの平板部および立壁部の線路方向に略平行な両側面にも、メタライズ配線層４ａと同様のメタライズ層から成るメタライズ金属層を設けた。次に、メタライズ配線層４ａに、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り厚さが0.2ｍｍ、幅Ｗが0.3ｍｍの外部リード端子７をＡｇロウで接合することにより、入出力端子４を作製した。なお、この外部リード端子７は、図３（ａ）に示すような形状で、外部リード端子７の先端から長手方向の長さｄが0.3ｍｍの部位において、外部リード端子７の幅が漸次広くなって先端の幅（Ｗ+２ｃ）が0.4ｍｍ（ｃ＝0.05ｍｍ）となっているとともに、外部リード端子７の上面が先端に向かって直線的に傾斜して漸次薄くなって外部リード端子７の先端が尖っている幅広部７ａが形成されているものを用いた。この入出力端子４をサンプルＰとした。
【００４６】
また、比較例として図５，図６の構成の入出力端子24をサンプルＰと同様に作製した。なお、この外部リード端子27は、幅広部７ａの無いものを用いた。これをサンプルＱとした。
【００４７】
これらのサンプルＰ，Ｑについて、外部リード端子７，27のメタライズ配線層４ａ，24ａに接合されていない側の一端に１〜30ＧＨｚの高周波信号を入力してその反射損失を測定した結果を図７に示す。図７より、サンプルＰはサンプルＱに比べて１〜30ＧＨｚの全周波数帯域で反射損失が改善され、ＧＨｚ帯域の高周波信号を入出力する場合に反射損失を有効に低減できることがわかった。
【００４８】
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。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の半導体素子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、基体の上側主面に載置部を囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成された枠体と、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された複数のメタライズ配線層を有する誘電体から成る平板部および平板部の上面に複数のメタライズ配線層の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部から構成され、取付部に嵌着された入出力端子と、メタライズ配線層の枠体外側の部位に一端部がロウ付けされた外部リード端子とを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、外部リード端子は、一端部に幅が先端に向かって漸次広くなっているとともに先端に向かって漸次薄くなるように上面が傾斜している幅広部が形成されていることから、外部リード端子の厚さおよび幅がメタライズ配線層の厚さおよび幅に徐々に近づくように漸次変化していることにより外部リード端子のインピーダンス値をメタライズ配線層のインピーダンス値に連続的に緩やかな変化で近づけることができ、インピーダンス値の急激な変化により生じる高周波信号の損失を低減することが可能となり、その結果、高周波信号の伝送特性を向上することができる。
【００５０】
また、外部リード端子の一端部が先端に向かって漸次薄くなるように上面が傾斜していることから、外部リード端子とメタライズ配線層とのロウ付けの際に外部リード端子のメタライズ配線層にロウ付けされている側の端面に形成されたロウ材のメニスカスにより、外部リード端子の上面からメタライズ配線層の表面にかけて滑らかに連続するような表面状態とすることができる。その結果、外部リード端子の表面（主に上面）を伝送してきた高周波信号は、反射損失を小さくしてメタライズ配線層へと伝送される。従って、高周波信号の伝送特性がさらに向上することとなる。さらに、外部リード端子の一端部が先端に向かって漸次幅が広くなっていることから、外部リード端子をメタライズ配線層にロウ付けする際、外部リード端子とメタライズ配線層との接合面積が大きくなって外部リード端子とメタライズ配線層との接合強度を大きくすることができる。
【００５１】
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、載置部に載置されるとともに入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた高性能で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における入出力端子および外部リード端子の接合部の部分拡大平面図である。
【図３】（ａ）は図２の入出力端子および外部リード端子の接合部の拡大斜視図であり、（ｂ）は外部リード端子について実施の形態の他の例を示す入出力端子および外部リード端子の接合部の斜視図である。
【図４】従来の半導体素子収納用パッケージの斜視図である。
【図５】図４の半導体素子収納用パッケージにおける入出力端子および外部リード端子の接合部の部分拡大平面図である。
【図６】図５の接合部の斜視図である。
【図７】本発明の半導体素子収納用パッケージと従来の半導体素子収納用パッケージについて高周波信号の反射損失を測定した結果のグラフである。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
３：枠体
３ａ：取付部
４：入出力端子
４ａ：メタライズ配線層
７：外部リード端子
７ａ：幅広部
10：半導体素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element housing package and a semiconductor device for housing a semiconductor element, and more particularly to a semiconductor element housing package and an semiconductor device having external lead terminals for inputting and outputting a high-frequency signal.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor element housing package (hereinafter, also referred to as a package) for housing various semiconductor elements using a high frequency signal such as a microwave band or a millimeter wave band used in the optical communication field, for example, a semiconductor laser as a semiconductor element FIG. 4 is a perspective view of a package using an optical semiconductor element such as an (LD) or a photodiode (PD), and FIG. 5 is a partially enlarged plan view of a junction between an input / output terminal and an external lead terminal in FIG. FIG. 6 is a perspective view of FIG. In these figures, 21 is a base, 23 is a frame, and 24 is an input / output terminal.
[0003]
The base 21 is made of a metal such as an iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy or copper (Cu) -tungsten (W). And a mounting portion 21a on which the semiconductor element 30 such as the optical semiconductor element is mounted.
[0004]
An optical fiber fixing member (hereinafter, also referred to as a fixing member) 22 which is joined to the outer peripheral portion of the upper main surface of the base 21 so as to surround the mounting portion 21a and fixes the optical fiber 31 to the side portion. A frame 23 having a mounting portion 23a for the input / output terminal 24 is provided upright. The frame 23 forms a space for accommodating the semiconductor element 30 inside the base 23 together with the base 21. The frame 23 is made of a metal such as an Fe-Ni-Co alloy or Cu-W similarly to the base 21, and is formed integrally with the base 21 or through a brazing material such as silver (Ag) brazing on the base 21. The base 21 is erected on the outer peripheral portion of the upper main surface of the base 21 by being brazed or joined by a welding method such as a seam welding method.
[0005]
The fixing member 22 has its inner end closed by a translucent member (not shown) made of sapphire, glass, or the like, and the optical fiber 31 is inserted and fixed from the outer end of the frame 23. Is done.
[0006]
The input / output terminal 24 is made of a sintered body (ceramic) such as an alumina (Al ₂ O ₃ ) -based sintered body, an aluminum nitride (AlN) -based sintered body, and a mullite (3Al ₂ O ₃ .2SiO ₂ ) -based sintered body. And a plurality of metallized wiring layers 24a which are fitted and joined to the mounting portions 23a of the frame 23 via brazing material, and which electrically conduct inside and outside the frame 23. Further, the input / output terminal 24 has a flat plate portion protruding into and out of the frame 23 and an upright wall fitted to the frame 23.
[0007]
An external lead terminal 27 made of a metal such as an Fe-Ni-Co alloy is attached to a portion of the metallized wiring layer 24a outside the frame 23 via a brazing material such as Ag brazing. Each electrode of the semiconductor element 30 is electrically connected to a portion inside the body 23 via a bonding wire 32.
[0008]
A seal ring 25 made of a metal such as an Fe-Ni-Co alloy is joined to the upper surfaces of the frame body 23 and the input / output terminals 24 via a brazing material such as Ag brazing. A lid 26 made of a metal such as a Ni--Co alloy is joined by a welding method such as a brazing method or a seam welding method, and a semiconductor element 30 is placed inside a container including the base 21, the frame 23, the seal ring 25 and the lid 26. And hermetically sealed.
[0009]
Finally, the optical fiber 31 is joined to the fixing member 22 provided on the frame body 23 by welding or the like, and the optical fiber 31 is fixed to the frame body 23, whereby a semiconductor device as a product is obtained. In this case, the optical fiber 31 has a metal flange 31a attached to the end thereof in advance, and welds the metal flange 31a to the fixing member 22 by, for example, a laser welding method (for example, see Patent Document 1 below). .
[0010]
This semiconductor device is used for high-speed optical communication or the like by exciting light to the semiconductor element 30 by an electric signal supplied from an external electric circuit and transmitting the light to the outside via the optical fiber 31. Alternatively, by transmitting an optical signal transmitted from the outside via the optical fiber 31 through the light transmitting member and receiving the light by the semiconductor element 30 to convert the optical signal into an electric signal, the optical signal is used for high-speed optical communication or the like. You.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2002-10069 A
[Problems to be solved by the invention]
However, when the conventional semiconductor device is connected to an external electric circuit board, the thickness and width of the external lead terminal 27 are different from the thickness and width of the metallized wiring layer 24a. Since a step corresponding to the thickness of the external lead terminal 27 is formed between the external lead terminal 27 and the wiring layer 24a, the impedance value of the high-frequency signal at the connection between the external lead terminal 27 and the metallized wiring layer 24a rapidly changes. However, there is a problem that a loss such as a reflection loss or a transmission loss occurs in a high-frequency signal input and output through the antenna.
[0013]
Therefore, the present invention has been completed in view of the above problems, and an object of the present invention is to moderate a rapid change in the impedance value at the connection between the external lead terminal 27 and the metallized wiring layer 24a to reduce the loss of a high-frequency signal. It is to reduce the size and improve its transmission characteristics.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor element storage package of the present invention is attached to a base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on an upper main surface, and is attached to the upper main surface of the base so as to surround the mounting portion, A flat plate made of a dielectric body having a plurality of metallized wiring layers formed from one side of the upper surface to the other side opposite to the frame, in which the input / output terminal mounting portion formed of a through hole or a notch is formed on the side. An input / output terminal fitted to the mounting portion, the input / output terminal being formed of a dielectric and joined to the upper surface of the plate portion and a part of the plurality of metallized wiring layers with the metallized wiring layer interposed therebetween; An external lead terminal having one end brazed to a portion of the wiring layer outside the frame, wherein the external lead terminal has a width gradually increasing toward the tip at the one end. With Wherein the wide portion upper surface to become gradually thinner toward the tip end is inclined is formed.
[0015]
In the semiconductor device housing package of the present invention, a wide portion is formed at one end of the external lead terminal, the width of which gradually increases toward the tip and the upper surface is inclined so as to gradually decrease toward the tip. Therefore, since the thickness and width of the external lead terminal gradually change so as to gradually approach the thickness and width of the metallized wiring layer, the impedance value of the external lead terminal is continuously changed to the impedance value of the metallized wiring layer. , The loss of the high-frequency signal caused by the rapid change of the impedance value can be reduced, and as a result, the transmission characteristics of the high-frequency signal can be improved.
[0016]
Also, since the upper surface is inclined so that one end of the external lead terminal becomes gradually thinner toward the tip, when the external lead terminal and the metallized wiring layer are brazed, the external lead terminal is soldered to the metallized wiring layer. By the meniscus of the brazing material formed on the end face on the side where it is attached, it is possible to provide a surface state that is smoothly continuous from the upper surface of the external lead terminal to the surface of the metallized wiring layer. As a result, the high-frequency signal transmitted on the surface (mainly the upper surface) of the external lead terminal is transmitted to the metallized wiring layer with a reduced reflection loss. Therefore, the transmission characteristics of the high-frequency signal are further improved. Further, since the width of one end of the external lead terminal gradually increases toward the tip, when the external lead terminal is brazed to the metallized wiring layer, the bonding area between the external lead terminal and the metallized wiring layer increases. Thus, the bonding strength between the external lead terminal and the metallized wiring layer can be increased.
[0017]
The semiconductor device according to the present invention may further include a semiconductor element housing package according to the present invention, a semiconductor element mounted on the mounting portion and electrically connected to the input / output terminal, and bonded to an upper surface of the frame. And a lid that is provided.
[0018]
According to the above configuration, the semiconductor device of the present invention has high performance and high reliability using the semiconductor element housing package of the present invention.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The package for housing a semiconductor element of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the package of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged plan view showing a joint between an input / output terminal and an external lead terminal in the package of FIG. 3B is a perspective view of a joint between an input / output terminal and an external lead terminal showing various examples of the external lead terminal of FIG. 2.
[0020]
In these figures, 1 is a base, 3 is a frame, 4 is an input / output terminal, and 7 is an external lead terminal. These mainly constitute a package for housing the semiconductor element 10 therein. Further, a semiconductor device is obtained by housing the semiconductor element 10 in a package and attaching the lid 6 via the seal ring 5.
[0021]
The base 1 of the present invention is made of a metal such as Fe-Ni-Co alloy or Cu-W, ceramics, resin, or the like. For example, conventional ingots such as rolling, punching, and cutting of an ingot of an Fe-Ni-Co alloy are used. By applying a well-known metal working method, it is manufactured in a predetermined shape. A mounting portion 1a for mounting a semiconductor element 10 such as an optical semiconductor device such as an LD or a PD is provided on the upper main surface of the base 1, and the semiconductor element 10 is mounted on the mounting portion 1a. Fixed.
[0022]
Further, a through hole is provided in the outer peripheral portion of the upper main surface of the base 1 so as to surround the mounting portion 1a and to provide a cylindrical fixing member 2 for fixing the optical fiber 11 to the side portion. A frame 3 having an attachment portion 3a for the input / output terminal 4 is provided upright. The frame 3 forms a space for accommodating the semiconductor element 10 inside the frame 3 together with the base 1.
[0023]
The fixing member 2 has a cylindrical shape such as a cylindrical shape made of a metal such as an Fe-Ni-Co alloy, and an inner end of the frame 3 is closed with a light-transmitting member (not shown) made of sapphire, glass, or the like. The optical fiber 11 is inserted and fixed from the end outside the frame 3. The optical fiber 11 is fixed to the frame 3 by previously attaching a metal flange 11a to an end thereof and welding the metal flange 11a to the fixing member 2 by, for example, a YAG laser welding method. Thereby, it is possible to exchange optical signals between the semiconductor element 10 housed therein and the outside via the optical fiber 11.
[0024]
The frame 3 is a frame having a substantially rectangular shape in a plan view, and supports the fixing member 2 and the input / output terminal 4. The frame 3 is made of a metal such as an Fe—Ni—Co alloy or Cu—W, ceramics, resin, or the like, similarly to the base 1, and is integrally formed with the base 1 or a brazing material such as Ag brazing is formed on the base 1. Or by being joined to the base 1 by a welding method such as a seam welding method or the like, thereby standing upright on the outer peripheral portion of the upper main surface of the base 1.
[0025]
The input / output terminal 4 is made of a dielectric material such as Al ₂ O ₃ ceramics, AlN ceramics, 3Al ₂ O ₃ .2SiO ₂ ceramics, etc., and has a plurality of metallized wiring layers 4 a formed from one side of the upper surface to the other side facing the same. And an upright wall portion joined to the upper surface of the flat plate portion with a part of the plurality of metallized wiring layers 4a interposed therebetween. The gap between the input / output terminal 4 and the mounting portion 3a is fitted into the gap 3 between the input / output terminal 4 and the mounting portion 3a, and the gap is filled with the brazing material such as Ag wax by capillary action.
[0026]
The input / output terminals 4 function as a support for the metallized wiring layer 4a, which is a part of the frame 3 and hermetically partitions the inside and the outside of the frame 3 and conducts electricity between the inside and the outside of the frame 3.
[0027]
In the metallized wiring layer 4a, outside the frame 3, external lead terminals 7 are provided on the upper surface via a brazing material such as Ag solder, and inside the frame 3, each electrode of the semiconductor element 10 is connected to a bonding wire. Each is electrically connected via 12.
[0028]
When such input / output terminals 4 are made of, for example, Al ₂ O ₃ ceramics, they are manufactured as follows. First, an appropriate organic binder, a plasticizer, a dispersant, a solvent, and the like are added to a raw material powder such as Al ₂ O ₃ , silicon oxide (SiO ₂ ), calcium oxide (CaO), and magnesium oxide (MgO), and the mixture is mixed to form a slurry. And This is formed into a sheet by a conventionally known doctor blade method to obtain a plurality of ceramic green sheets. Thereafter, these ceramic green sheets are subjected to an appropriate punching process, and a metal paste to be the metallized wiring layer 4a is applied by printing and laminated. Finally, a metal paste to be a metallized metal layer is printed and applied to the surface of the laminate to be joined to the frame 3 and a seal ring 5 described later, and is fired at a temperature of about 1600 ° C. in a reducing atmosphere. Is done.
[0029]
The metallized metal layer has a function of firmly joining the input / output terminal 4 and the frame 3 and the input / output terminal 4 and the seal ring 5 via a brazing material, and has a metallized wiring layer 4a as a ground conductor. It also has the function of improving the transmission of high-frequency signals.
[0030]
The metal paste to be the metallized wiring layer 4a and the metallized metal layer was made into a paste by adding a suitable organic binder or solvent to a high melting point metal powder such as W, molybdenum (Mo), manganese (Mn) or the like. The product is printed on a ceramic green sheet and its laminate by printing by a conventionally known screen printing method.
[0031]
The external lead terminal 7 of the present invention is made of a metal such as an Fe—Ni—Co alloy, and has a width gradually increasing toward one end at one end as shown in FIG. 2 and FIG. A wide portion 7a whose upper surface is inclined so as to become gradually thinner is formed.
[0032]
In the wide portion 7 a, the maximum width c of the portion of the external lead terminal 7 extending in the width direction is preferably 1/10 to １／ times the width W of the external lead terminal 7. If it is less than 1/10, the end of the external lead terminal 7 on the side brazed to the metallized wiring layer 4a is gradually widened to approach the width of the metallized wiring layer 4a, so that the impedance value of the external lead terminal 7 is reduced. It tends to be difficult to continuously approach the impedance value of the metallized wiring layer 4a, and as a result, the change in the impedance value is large and the loss of the high-frequency signal is likely to be large. If the maximum width c exceeds half the width W of the external lead terminal 7, the difference between the width W of the external lead terminal 7 and the width (W + 2c) of the tip of the external lead terminal 7 becomes extremely large. There is a tendency that it is difficult to make the change in the impedance value gradual. Further, the width of the metallized wiring layer 4 is increased, and it is difficult to reduce the size of the package.
[0033]
As shown in FIG. 3A, the external lead terminal 7 may have a pointed tip on the side brazed to the metallized wiring layer 4a. As a result, there is no step between the upper surface of the wide portion 7a and the metallized wiring layer 4a, and the impedance value of the external lead terminal 7 can be changed more smoothly to approach the impedance value of the metallized wiring layer 4a.
[0034]
Further, as shown in FIG. 3B, the external lead terminal 7 may have a slight step between the upper surface of the wide portion 7a and the metallized wiring layer 4a. As a result, a meniscus of brazing material is formed on an end surface of the external lead terminal 7 which forms a step on the side brazed to the metallized wiring layer 4a, and smoothly continues from the upper surface of the wide portion 7a to the surface of the metallized wiring layer 4a. Such a surface state can be obtained, and the bonding strength between the external lead terminal 7 and the metallized wiring layer 4a can be increased.
[0035]
The height of the end face of the external lead terminal 7 on the side brazed to the metallized wiring layer 4a is preferably 0.3 mm or less. If it exceeds 0.3 mm, the height of the end face becomes excessively large, and it tends to be difficult to make the impedance value of the external lead terminal 7 close to the impedance value of the metallized wiring layer 4a continuously and gradually. The value changes abruptly, and the loss of the high-frequency signal tends to increase.
[0036]
The width (W + 2c) of the tip of the external lead terminal 7 on the side brazed to the metallized wiring layer 4a is preferably smaller than the width p of the metallized wiring layer 4a by 0.1 to 0.5 mm. Thereby, when the external lead terminal 7 is brazed to the metallized wiring layer 4a, a continuous meniscus of brazing material can be formed from the side surface of the external lead terminal 7 to the end surface through the wide portion 7a. Can be continuously and gradually approached to the impedance value of the metallized wiring layer 4a, and the bonding strength between the external lead terminal 7 and the metallized wiring layer 4a can be increased.
[0037]
If the difference between W + 2c and p is less than 0.1 mm, it is difficult to form a continuous meniscus of the brazing material from the wide portion 7a of the external lead terminal 7 to the end face, and the impedance value of the external lead terminal 7 is reduced by the metallized wiring layer 4a. It tends to be difficult to continuously approach the impedance value with a gradual change, and the bonding strength between the external lead terminal 7 and the metallized wiring layer 4a tends to be small. If it exceeds 0.5 mm, it is difficult to reduce the size of the package.
[0038]
The length d of the wide portion 7a in the longitudinal direction of the external lead terminal 7, that is, the length of the portion where the width of the external lead terminal 7 is gradually increased is a portion where the upper surface of the external lead terminal 7 is inclined in the same direction. Is preferably 3/4 to 5/4 times the length of Thereby, the width and thickness of the external lead terminal 7 are changed almost simultaneously to approach the width and thickness of the metallized wiring layer 4a, respectively, and the impedance value of the external lead terminal 7 is more smoothly and well-balanced. Value can be approached. If it is less than 3/4, the width of the external lead terminal 7 changes rapidly, and it tends to be difficult to smoothly bring the impedance value close to the impedance value of the metallized wiring layer 4a. If it exceeds 5/4, the thickness of the external lead terminal 7 changes rapidly, and it tends to be difficult to smoothly bring the impedance value close to the impedance value of the metallized wiring layer 4a.
[0039]
The length d of the wide portion 7a is preferably 1/2 to 2 times the width W of the external lead terminal 7. As a result, the impedance value of the external lead terminal 7 can be gradually changed, and the impedance value between the external lead terminal 7 and the metallized wiring layer 4a can be brought close to each other without causing a sudden change in the impedance value. If it is less than 1/2 times, the width of the external lead terminal 7 changes abruptly, so that the impedance value of the external lead terminal 7 changes abruptly, and the loss of the high-frequency signal tends to increase. On the other hand, if it exceeds twice, the length of the inclined portion of the external lead terminal 7 also increases, the bending strength of the wide portion 7a of the external lead terminal 7 decreases, and the external lead terminal 7 is likely to be deformed or damaged. Become.
[0040]
The wide portion 7a preferably has an angle θ between the upper surface (inclined surface) and the lower surface of the external lead terminal 7 of 5 to 45 °. If θ is less than 5 °, the step between the end of the external lead terminal 7 on the side brazed to the metallized wiring layer 4a and the metallized wiring layer 4a becomes large, and as a result, reflection loss of high-frequency signals and Transmission loss such as transmission loss tends to increase. Alternatively, the step between the metallized wiring layer 4a and the tip of the external lead terminal 7 on the side brazed to the metallized wiring layer 4a can be reduced, but the step is reduced and θ is set to less than 5 °. At this time, the wide portion 7a of the external lead terminal 7 is thinned and the bending strength is reduced, so that the external lead terminal 7 is easily deformed or damaged. On the other hand, when θ exceeds 45 °, the thickness of the wide portion 7a changes abruptly, so that it becomes difficult to continuously bring the impedance value of the external lead terminal 7 close to the impedance value of the metallized wiring layer 4a with a gradual change. Transmission loss of a high-frequency signal is likely to increase.
[0041]
A seal ring 5 made of a metal such as an Fe-Ni-Co alloy is joined to the upper surfaces of the frame 3 and the input / output terminals 4 of the present invention via a brazing material such as Ag brazing. Then, the semiconductor element 10 is accommodated in a container formed of the base 1, the frame 3 and the seal ring 5, and a lid 6 made of a metal such as Fe—Ni—Co alloy, ceramics, resin, or the like is placed on the upper surface of the seal ring 5. A semiconductor device as a product is obtained by joining by a welding method such as a brazing method or a seam welding method and hermetically sealing.
[0042]
In this semiconductor device, the base 1 is mounted on an external electric circuit board by soldering, screwing, or the like, and the external lead terminals 7 are connected to the external electric circuit, so that the semiconductor element 10 housed inside is connected to the external electric circuit. Is electrically connected to the
[0043]
The semiconductor device is used for high-speed optical communication or the like by exciting light to the semiconductor element 10 by a high-frequency signal supplied from an external electric circuit and transmitting the light to the outside via the optical fiber 11, for example. . Alternatively, an optical signal transmitted from the outside through the optical fiber 11 is transmitted through a light-transmitting member and received by the semiconductor element 10 to convert the optical signal into an electric signal, which is used for high-speed optical communication or the like.
[0044]
【Example】
Embodiments of the package for housing a semiconductor element of the present invention will be described below.
[0045]
The input / output terminal 4 of FIG. 2 was configured as follows. In the center of the upper surface of the substantially rectangular flat plate portion of the input / output terminal 4 made of Al ₂ O ₃ ceramics, a line-shaped metallized wiring layer 4 a having a width of 0.6 mm made of a metallized layer of W is provided. A metallized metal layer consisting of a W metallized layer was provided. A substantially rectangular parallelepiped standing wall portion made of Al ₂ O ₃ ceramics having a metallized metal layer made of a metallized layer of W on the upper surface is laminated on the upper surface of the flat plate portion with a part of the metallized wiring layer 4a interposed therebetween. . Further, a metallized metal layer made of the same metallized layer as the metallized wiring layer 4a was provided on both side surfaces of the flat plate portion and the vertical wall portion substantially parallel to the line direction. Next, the input / output terminal 4 was manufactured by joining an external lead terminal 7 made of an Fe-Ni-Co alloy, having a thickness of 0.2 mm and a width W of 0.3 mm to the metallized wiring layer 4a with an Ag braze. The external lead terminal 7 has a shape as shown in FIG. 3A, and the width of the external lead terminal 7 is gradually increased at a portion where the length d in the longitudinal direction from the tip of the external lead terminal 7 is 0.3 mm. The width (W + 2c) of the tip is 0.4 mm (c = 0.05 mm), and the upper surface of the external lead terminal 7 is linearly inclined toward the tip and becomes gradually thinner. A wide portion 7a having a sharp tip is formed. The input / output terminal 4 was used as a sample P.
[0046]
As a comparative example, the input / output terminal 24 having the configuration shown in FIGS. The external lead terminal 27 used did not have the wide portion 7a. This was designated as Sample Q.
[0047]
FIG. 7 shows the results of measuring the reflection loss of these samples P and Q by inputting a high-frequency signal of 1 to 30 GHz to one end of the external lead terminals 7 and 27 which is not bonded to the metallized wiring layers 4a and 24a. Shown in From FIG. 7, it was found that the reflection loss of the sample P was improved in the entire frequency band of 1 to 30 GHz as compared with the sample Q, and the reflection loss could be effectively reduced when inputting / outputting a high-frequency signal in the GHz band.
[0048]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
[0049]
【The invention's effect】
The semiconductor element storage package of the present invention is attached to a base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on an upper main surface, and is mounted on the upper main surface of the base so as to surround the mounting portion, and is mounted on a side portion. A flat plate and a flat plate made of a dielectric body having a plurality of metallized wiring layers formed from one side of the upper surface to the other side opposite to the frame, on which a mounting portion for input / output terminals formed of through holes or notches is formed. The input / output terminal is formed of a dielectric wall joined to the upper surface of the portion with a part of the plurality of metallized wiring layers interposed therebetween, and the input / output terminal fitted to the mounting portion and the outer side of the frame of the metallized wiring layer. In a semiconductor device housing package having an external lead terminal having one end brazed to a portion, the external lead terminal has a width gradually increasing toward one end and gradually decreasing toward the front end at one end. So on Is formed, so that the thickness and width of the external lead terminal gradually change so as to gradually approach the thickness and width of the metallized wiring layer, so that the impedance of the external lead terminal is reduced. The value can be continuously and gradually approached to the impedance value of the metallized wiring layer, and the loss of the high-frequency signal caused by the rapid change in the impedance value can be reduced. As a result, the transmission characteristics of the high-frequency signal can be reduced. Can be improved.
[0050]
Also, since the upper surface is inclined so that one end of the external lead terminal becomes gradually thinner toward the tip, when the external lead terminal and the metallized wiring layer are brazed, the external lead terminal is soldered to the metallized wiring layer. By the meniscus of the brazing material formed on the end face on the side where it is attached, it is possible to provide a surface state that is smoothly continuous from the upper surface of the external lead terminal to the surface of the metallized wiring layer. As a result, the high-frequency signal transmitted on the surface (mainly the upper surface) of the external lead terminal is transmitted to the metallized wiring layer with a reduced reflection loss. Therefore, the transmission characteristics of the high-frequency signal are further improved. Further, since the width of one end of the external lead terminal gradually increases toward the tip, when the external lead terminal is brazed to the metallized wiring layer, the bonding area between the external lead terminal and the metallized wiring layer increases. Thus, the bonding strength between the external lead terminal and the metallized wiring layer can be increased.
[0051]
The semiconductor device of the present invention includes the semiconductor element housing package of the present invention, a semiconductor element mounted on the mounting portion and electrically connected to the input / output terminal, and a lid bonded to the upper surface of the frame. By providing the package, the semiconductor device housing package according to the present invention can be used with high performance and high reliability.
[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.
FIG. 2 is a partially enlarged plan view of a joint between an input / output terminal and an external lead terminal in the semiconductor device housing package of FIG. 1;
3A is an enlarged perspective view of a joint between an input / output terminal and an external lead terminal shown in FIG. 2, and FIG. 3B is a view showing another example of the external lead terminal according to the embodiment; It is a perspective view of the junction part of a lead terminal.
FIG. 4 is a perspective view of a conventional package for housing a semiconductor element.
FIG. 5 is a partially enlarged plan view of a joint between an input / output terminal and an external lead terminal in the semiconductor element housing package of FIG. 4;
FIG. 6 is a perspective view of a joint of FIG. 5;
FIG. 7 is a graph showing the results of measuring the reflection loss of a high-frequency signal for the semiconductor device housing package of the present invention and the conventional semiconductor device housing package.
[Explanation of symbols]
1: base 1a: mounting portion 3: frame 3a: mounting portion 4: input / output terminal 4a: metallized wiring layer 7: external lead terminal 7a: wide portion
10: Semiconductor element

Claims

A base having a mounting portion on which the semiconductor element is mounted on the upper main surface; and a through hole or notch attached to the upper main surface of the base so as to surround the mounting portion, and a side portion. A flat plate portion made of a dielectric body having a frame on which an attachment portion of the input / output terminal is formed, and a plurality of metallized wiring layers formed from one side of the upper surface to the other side facing the upper surface; And an input / output terminal fitted to the mounting portion, and a portion of the metallized wiring layer outside the frame body. In a semiconductor device housing package having an external lead terminal with one end brazed, the external lead terminal has a width gradually increasing toward the tip and gradually decreasing toward the tip at the one end. So the top Package for housing semiconductor chip, wherein a wide portion that inclined is formed.

2. The package for storing a semiconductor element according to claim 1, a semiconductor element mounted and fixed to the mounting portion and electrically connected to the input / output terminal, and a lid bonded to an upper surface of the frame. A semiconductor device comprising: