JP4377768B2 - Semiconductor element storage package and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、高周波信号で作動する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素子を収納する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor element storage package for storing a semiconductor element that operates with a high-frequency signal, and a semiconductor device that stores the semiconductor element.
従来の光通信や無線通信分野に用いられる高周波用の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の断面図を図3に、その平面図を図4に示す。同図において、101は基体、102は金属製の枠体、103は蓋体、104は高周波用の回路基板である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a package for housing a semiconductor element for housing various high-frequency semiconductor elements used in the conventional optical communication and wireless communication fields, and FIG. 4 is a plan view thereof. In the figure, 101 is a base, 102 is a metal frame, 103 is a lid, and 104 is a high-frequency circuit board.
基体101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)等の金属から成る四角形状の板状体であり、その上側主面には、IC,LSI,半導体レーザ(LD),フォトダイオード(PD)等の半導体素子105や、回路基板104を載置する載置部101aが形成されている。半導体素子105や回路基板104は、載置部101aに、例えば銀(Ag)ろう,Ag−銅(Cu)ろう等のろう材や半田、樹脂接着剤によって接着固定される。
The
半導体素子105の電極は、回路基板104に被着されている第1の線路導体104aおよび第2の線路導体104bにそれぞれボンディングワイヤ106a,106bを介して電気的に接続されている。
The electrodes of the
さらに、第2の線路導体104bは、回路基板104の端部に被着されている同一面接地導体108に高抵抗体部107を介して終端接続されており、高抵抗体部107の手前の第2の線路導体104bにチップコンデンサ110が挿入されている。チップコンデンサ110は回路基板104に鉛(Pb)−錫(Sn)合金やSn−Ag−Cu合金等の半田,導電性のエポキシ樹脂等で接合され第2の線路導体104bに電気的に直列に挿入されている。また、同一面接地導体108は、面間接続導体109を介して基体101に電気的に接続されている。
Further, the
このように第2の線路導体104bの終端を高抵抗体部107を介して同一面接地導体108に接続することにより、第2の線路導体104bに流れる高周波信号の反射を防ぎ、半導体素子105が誤動作するのを防いでいる。また、チップコンデンサ110は、第2の線路導体104bの終端部に挿入されることにより、半導体素子105から第2の線路導体104bに流れる高周波信号のみを高抵抗体部107へ伝送し、直流成分を遮断する機能を有している。
In this way, the end of the
基体101の上側主面の外周部には載置部101aを囲むようにして枠体102が接合されており、枠体102の内側に半導体素子105を収容する空所を形成する。枠体102は、基体101と同様にFe−Ni−Co合金やCu−Wの焼結材等から成り、基体101と一体成形されるか、または基体101にAgろう,Ag−Cuろう等のろう材を介してろう付けされるか、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101の上側主面の外周部に設けられる。
A
枠体102の側面には中心導体,誘電体,外部導体が同心円状に配置された同軸構造のガラスビーズ111が嵌着される貫通孔102aが形成されており、貫通孔102a内にガラスビーズ111を嵌め込むとともに半田等の封着材を貫通孔102a内の隙間に挿入し、しかる後、加熱して封着材を溶融させ、溶融した封着材を毛細管現象によりガラスビーズ111と貫通孔102aの内壁との隙間に充填させることによって、ガラスビーズ111が貫通孔102a内に封着材を介して嵌着接合される。
A through
ガラスビーズ111には、中心軸部分に信号線路としてFe−Ni−Co合金等の金属から成る棒状の中心導体が挿通されて固定されている。中心導体の一端は、半田等から成る導電性接着材を介して高周波用の回路基板104の第1の線路導体104aに電気的に接続される。そして、中心導体の他端に、外部電気回路(図示せず)に接続された同軸ケーブル(図示せず)の中心導体が装着されることによって内部に収納された半導体素子105がガラスビーズ111の中心導体を介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
A rod-shaped center conductor made of a metal such as an Fe—Ni—Co alloy is inserted and fixed to the
最後に、枠体102の内側の空所となっている載置部101aに半導体素子105を収容し、枠体102の上面に蓋体103をろう付け法やシームウエルド法等の溶接法により接合し、空所を気密に封止することによって製品としての半導体装置となる。
しかしながら、従来の回路基板104を使用した半導体素子収納用パッケージにおいては、高周波用途になるにつれ、チップコンデンサ110をその大きさから集中定数的に扱えなくなり、チップコンデンサ110とそれに近接する接地導体等との間に生じる容量成分によって、高抵抗体部107から見た特性インピーダンス値が変動し、高抵抗体部107が所望の終端特性を果たさないという問題が生じる。
However, in a package for housing a semiconductor element using the
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、回路基板の上面に線路導体より幅広のコンデンサが途中に実装された線路導体において、コンデンサおよびコンデンサの実装部と基体との間に生じる容量成分を少なくし、線路導体の特性インピーダンス値が変動しない半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置を提供することにある。 The present invention has been completed in view of the above problems, and its purpose is to provide a capacitor having a capacitor wider than the line conductor on the upper surface of the circuit board. It is an object of the present invention to provide a package for housing a semiconductor element and a semiconductor device in which a capacitance component generated between them is reduced and a characteristic impedance value of a line conductor does not vary.
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上側主面に、半導体素子およびコンデンサが実装されている回路基板を載置するための載置部を有する基体を具備している半導体素子収納用パッケージにおいて、前記基体は、上側主面の前記コンデンサの直下の部位に平面視で前記コンデンサおよびその実装部を含む大きさの凹部が形成されており、該凹部の底面は、該底面の外周を凹ませて中央部を凸形状とした凹凸であることを特徴とするものである。 The semiconductor element storage package of the present invention is a semiconductor element storage package comprising a base body having a mounting portion for mounting a circuit board on which a semiconductor element and a capacitor are mounted on the upper main surface. The base has a concave portion having a size including the capacitor and its mounting portion in a plan view in a portion of the upper main surface immediately below the capacitor, and the bottom surface of the concave portion is formed by denting the outer periphery of the bottom surface. and it is characterized in uneven der Rukoto of which center part is convex.
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、前記凹部は、平面視における面積が前記コンデンサおよびその実装部の面積の160乃至250%であることを特徴とするものである。 In the semiconductor element housing package according to the present invention, preferably, the recess has an area in a plan view of 160 to 250% of the area of the capacitor and its mounting portion. .
また、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、前記回路基板の回路配線に電気的に接続された前記半導体素子と、前記基体の外周部に前記載置部を囲むように接合された枠体と、前記枠体の上面に枠体の内側を塞ぐように取着された蓋体とを具備していることを特徴とするものである。 The semiconductor device of the present invention includes the semiconductor element storage package of the present invention, the semiconductor element mounted on the mounting portion and electrically connected to the circuit wiring of the circuit board, and the base A frame that is joined to the outer periphery to surround the mounting portion, and a lid that is attached to an upper surface of the frame so as to close the inside of the frame. It is.
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、上側主面に、半導体素子およびコンデンサが実装されている回路基板を載置するための載置部を有する基体を具備しており、基体は、上側主面のコンデンサの直下の部位に平面視でコンデンサおよびその実装部を含む大きさの凹部が形成されており、この凹部の底面は、この底面の外周を凹ませて中央部を凸形状とした凹凸であることから、基体の表面とコンデンサおよびその実装部である電極部分と線路導体との接続部との間に空間が形成され、コンデンサおよびその実装部と基体との間に生じる容量成分を少なくすることができる。また、凹部の底面は、この底面の外周を凹ませて中央部を凸形状とした凹凸であることから、コンデンサの実装部に対向する凹部の底面の外周が凹んでいるため、コンデンサの実装部分で、コンデンサの端子材の厚みやコンデンサを実装する際に使用する半田のメニスカスが生じる分、線路幅が広くなって容量成分が大きくなるとともに、コンデンサの端子材や半田の厚みの分、上下方向にも線路導体の厚みが厚くなったように見え、この厚くなっているコンデンサの実装部の側面と基体との間で電気力線が生じて容量成分が生じ、コンデンサの実装部と基体との間で容量成分が大きくなることを抑制することが可能となる。 According to the package for housing a semiconductor element of the present invention, the upper main surface includes a base having a mounting portion for mounting the circuit board on which the semiconductor element and the capacitor are mounted. A concave portion having a size including the capacitor and its mounting portion is formed in a plan view in a portion immediately below the capacitor on the main surface, and the bottom surface of the concave portion has a convex shape at the center portion with the outer periphery of the bottom surface recessed. from irregularities der Rukoto, space is formed between the connection portion between the electrode portion and the line conductor is a surface condenser and a mounting portion of the base, the capacity component generated between the capacitor and the mounting portion and the base thereof Can be reduced. In addition, the bottom surface of the recess is a concave / convex shape with the outer periphery of the bottom surface being recessed and the central portion is convex, so the outer periphery of the bottom surface of the recess facing the mounting portion of the capacitor is recessed. Therefore, the thickness of the capacitor terminal material and the solder meniscus used when mounting the capacitor are generated, the line width is increased and the capacitance component is increased, and the capacitor terminal material and the thickness of the solder are increased in the vertical direction. It appears that the thickness of the line conductor has increased, and electric lines of force are generated between the side surface of the mounting portion of the thick capacitor and the base to generate a capacitance component. It is possible to suppress the capacity component from increasing between the two.
その結果、10GHz以上の高周波においても容量成分が少なくなり、回路基板の上側主面に形成される線路導体の特性インピーダンスが変動しないので、良好な伝送特性が実現でき、半導体素子を正常に作動させることができる。 As a result, the capacitance component is reduced even at a high frequency of 10 GHz or higher, and the characteristic impedance of the line conductor formed on the upper main surface of the circuit board does not fluctuate, so that good transmission characteristics can be realized and the semiconductor element operates normally. be able to.
また、本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、好ましくは、凹部は、平面視における面積がコンデンサおよびその実装部の面積の160乃至250%である場合には、基体の表面とコンデンサおよびその実装部である電極部分と線路導体との接続部との間に適度な空間が形成され、コンデンサおよびその実装部と基体との間に生じる寄生容量成分を少なくすることができる。 Further, according to the package for housing a semiconductor element of the present invention, preferably, when the area in plan view is 160 to 250% of the area of the capacitor and its mounting part, the recess, the surface of the substrate, the capacitor, and its An appropriate space is formed between the electrode portion which is the mounting portion and the connection portion between the line conductor, and the parasitic capacitance component generated between the capacitor and the mounting portion and the base body can be reduced.
また、本発明の半導体装置によれば、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、回路基板の回路配線に電気的に接続された半導体素子と、基体の外周部に載置部を囲むように接合された枠体と、枠体の上面に枠体の内側を塞ぐように接合された蓋体とを具備していることから、回路基板の上側主面に形成される線路導体の特性インピーダンスが所望の値に近いものとなり、良好な電気特性を示す半導体装置となる。 Further, according to the semiconductor device of the present invention, the semiconductor element storage package of the present invention, the semiconductor element mounted on the mounting portion and electrically connected to the circuit wiring of the circuit board, and the outer peripheral portion of the substrate Formed on the upper main surface of the circuit board since the frame body joined to surround the mounting portion and the lid body joined to the upper surface of the frame so as to close the inside of the frame body Thus, the characteristic impedance of the line conductor is close to a desired value, and the semiconductor device exhibits good electrical characteristics.
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は本発明の半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、図2は図1の平面図である。図1および図2において、1は基体、2は枠体、3は蓋体、4は回路基板を示す。 The semiconductor element storage package of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a package for housing a semiconductor element of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 and 2, 1 is a base, 2 is a frame, 3 is a lid, and 4 is a circuit board.
そして、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5およびコンデンサ10が実装されている回路基板4を載置するための載置部1aを有する基体1を具備しており、基体1は、上側主面のコンデンサ10の直下の部位に平面視でコンデンサ10およびその実装部を含む大きさの凹部が形成されている。
The package for housing a semiconductor element of the present invention includes a base body 1 having a
基体1は、Fe−Ni−Co合金等の金属やCu−Wの焼結材等の金属から成り、四角板状体のものである。基体1は、Fe−Ni−Co合金等やCu−Wの焼結材等のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法、または切削加工等を施すことによって、所定の形状に製作される。基体1の上側主面のほぼ中央部には、IC,LSI,LD,PD等の半導体素子5や高周波用の回路基板4を載置するための載置部1aが形成されており、この載置部1aに半導体素子5や回路基板4が、例えばAgろう,Ag−Cuろう等のろう材やAu−Sn半田,Pb−Sn半田等の半田、樹脂系接着剤によって接着固定される。
The substrate 1 is made of a metal such as an Fe—Ni—Co alloy or a metal such as a sintered material of Cu—W, and has a rectangular plate shape. The base body 1 is formed into a predetermined shape by subjecting an ingot such as a Fe—Ni—Co alloy or the like or a sintered material of Cu—W to a conventionally known metal processing method such as rolling or punching or cutting. Produced. A
半導体素子5の電極は、回路基板4の上面に被着形成されている第1の線路導体4aおよび第2の線路導体4bにそれぞれボンディングワイヤ6a,6bを介して電気的に接続される。
The electrodes of the
回路基板4は、例えばアルミナ(Al2O3)質セラミックスや窒化アルミニウム(AlN)質セラミックスから成り、アルミナ質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、アルミナ(Al2O3),酸化珪素(SiO2),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等でシート状となすことによってセラミックグリーンシートを得、これを切断加工したものを積層するか、または、Al2O3,SiO2,CaO,MgO等の原料粉末に適当な可塑剤や分散剤,溶剤等を添加混合して金型に充填し、プレス成型することによって、所定形状のセラミック成形体を得る。しかる後、このセラミック成形体に適当な打ち抜き加工を施して得た四角平板状等の板体の上面に、第1の線路導体4a,第2の線路導体4bおよび同一面接地導体8となる金属ペーストを印刷塗布するとともに側面に面間接続導体9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。第1の線路導体4a,第2の線路導体4b,同一面接地導体8および面間接続導体9となる金属ペーストはタングステン(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添加剤,溶剤等を添加混合してペースト状となしたものから成る。
The
なお、第1の線路導体4a,第2の線路導体4bおよび同一面接地導体8、面間接続導体9は薄膜形成法によって形成されていても良く、その場合、第1の線路導体4a,第2の線路導体4bおよび同一面接地導体8は、窒化タンタル(Ta2N),ニクロム(Ni−Cr)合金,チタン(Ti),パラジウム(Pd),白金(Pt),金(Au)等から形成され、セラミックグリーンシートを焼成した後に従来周知の真空蒸着成膜法等によって形成される。
The
また、基体1の上側主面の外周部には載置部1aを囲むようにして枠体2が接合されており、枠体2は、その内側に半導体素子5を収容する空所を形成する。この枠体2は、基体1と同様にFe−Ni−Co合金やCu−Wの焼結材等から成り、基体1と一体成形されるか、または基体1にAgろう等のろう材を介してろう付けされるか、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1の上側主面の外周部に設けられる。
Further, a
なお、枠体2は上記のような金属の他にセラミックス等の誘電体材料から成っていてもよく、その表面にメタライズ層等の導体層が形成されていてもよい。
The
また、外部より半導体素子5に駆動信号等を入力させる入出力端子が設けられる。このような入出力端子は、例えばまず、枠体2の側面に中心導体,誘電体,外部導体が同心円状に配置された同軸構造のガラスビーズ11が嵌着される貫通孔2aを形成し、貫通孔2a内にガラスビーズ11を嵌め込むとともにAu−Sn半田やPb−Sn半田等の封着材を貫通孔2aとの隙間に挿入し、しかる後、封着材を加熱して溶融させ、溶融した封着材を毛細管現象によりガラスビーズ11と貫通孔2aの内壁との隙間に充填することによって、ガラスビーズ11が貫通孔2a内に半田等の封着材を介して嵌着接合される。
In addition, an input / output terminal for inputting a drive signal or the like to the
ガラスビーズ11は、Fe−Ni−Co合金等の金属から成る円筒形等の筒状の外周導体の内側にガラス等の絶縁体が充填され、さらに、中心軸にFe−Ni−Co合金等の金属から成る中心導体が固定される。そして、この中心導体は、半田等から成る導電性接着材を介して回路基板4の第1の線路導体4aに電気的に接続される。この中心導体および筒状の外周導体に同軸ケーブルが装着されることによって、半導体素子収納用パッケージの内部に収納された半導体素子5が中心導体を介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
The
また、半導体素子5の電極と回路基板4の上面に形成された第1の線路導体4aおよび第2の線路導体4bとがボンディングワイヤ6a,6bにより電気的に接続される。
Further, the electrodes of the
そして、本発明の半導体素子収納用パッケージにおける基体1においては、第2の線路導体4bに挿入されているコンデンサ10の直下の部位に回路基板4を介して平面視でコンデンサ10およびその実装部を含む大きさの凹部12が形成されている。
And in the base | substrate 1 in the package for semiconductor element accommodation of this invention, the capacitor |
コンデンサ10は、例えばチップコンデンサを第2の線路導体4bの終端部に半田等の導電性接着材を介して第2の線路導体4bの途中に挿入するように接続される。
The
コンデンサ10は、十分な容量を得るためにサイズが大きく、通常は第2の線路導体4bの幅よりも幅広になる。従って、コンデンサ10が挿入されて接合される部位の第2の線路導体4bの幅は、第2の線路導体4bのコンデンサ10の近辺でコンデンサ10に向かって漸次広くなるように形成され、コンデンサ10が接合される部位の幅は、コンデンサ10の実装時の位置決め精度や実装後の接合強度を確保するためにコンデンサ10の幅の110〜180%とされる。
The
コンデンサ10が実装される部位の幅がコンデンサ10の幅の180%を越えると、コンデンサ10の実装時の位置決め精度に対して必要以上のものとなるとともに、第2の線路導体4bの残部の幅との差が許容範囲以上に大きくなり、電気信号の反射係数が大きくなり過ぎる傾向がある。また110%未満とすると、コンデンサ10の実装時の位置ズレを許容できにくくなり、位置ズレが発生した際に電気信号の反射係数が大きくなるとともに、コンデンサ10の回路基板4への接合強度が弱くなり、コンデンサ10が衝撃により外れたりする傾向がある。
If the width of the portion where the
コンデンサ10の電極部分と上記幅広の第2の線路導体4bとの接続部から成る実装部およびコンデンサ10が第2の線路導体4bの残部の幅より広いため、この部分と基体1との間において第2の線路導体4bの残部と基体1との間より大きな容量成分をもつことになるが、凹部12が形成されているために、コンデンサ10の実装部およびコンデンサ10の部分における容量成分を低減することができ、第2の線路導体4bの残部の特性インピーダンス値と同程度とできる。
Since the mounting portion composed of the connection portion between the electrode portion of the
なお、容量成分の低減は、回路基板4の厚みを厚くすることによることも可能であるが、回路基板4の厚みが高周波信号波長の1/4以上になると、高次モードによる共振が発生するため回路基板4の厚みを上げることは好ましくない。また、容量成分を少なくするために、例えば回路基板4の下面に凹部を設けることも可能であるが、上述のように回路基板4は波長の1/4以下の厚みとすることが好ましく、そのために基板4の厚みを厚くすることができないので、回路基板4に凹部を設けると、凹部付近の回路基板4の強度が不足し、回路基板4にクラックなどが発生する。このため、凹部12は基体1上に形成することが好ましい。
The capacitance component can be reduced by increasing the thickness of the
また、コンデンサ10の実装部とコンデンサ10との部分における容量成分を少なくし、第2の線路導体4bの残部の容量成分と同程度とするために、平面視における凹部12の面積が、コンデンサ10およびその実装部の平面視における面積の160〜250%であるのが好ましく、さらに、凹部12の深さが0.2〜1.5mmとするのがより好ましい。
Further, in order to reduce the capacitance component in the portion between the mounting portion of the
凹部12の面積が160%未満では、凹部12によって得られる容量成分の低減の効果が弱く、コンデンサ10とコンデンサ10の実装部とによる容量成分を打ち消しあうことができず、第2の線路導体4bのコンデンサ10およびその実装部の特性インピーダンス値が第2の線路導体4bの残部の特性インピーダンスから減少する方向に変動し、高抵抗体部7が所望の終端特性からずれやすくなる。一方、250%を超えると、第2の線路導体4bのコンデンサ10とコンデンサ10の実装部以外の範囲にも広く凹部12の範囲がおよび、コンデンサ10とコンデンサ10の実装部との部分に生じる容量成分よりも凹部12の容量低減効果が強く、誘導成分が大きくなり、第2の線路導体4bの特性インピーダンス値が増大する方向に変動し、高抵抗体部7が所望の終端特性からずれやすくなる。
If the area of the
なお、凹部12の長さ方向(第2の線路導体4bに沿う方向)はコンデンサ10の長さの120〜160%程度とし、幅方向(第2の線路導体4bと直角の方向)はコンデンサ10の幅の120〜160%程度とする範囲内で、その面積がコンデンサの平面視における面積の160〜250%となるように選択するのが好ましい。
The length direction of the recess 12 (the direction along the
また、凹部12の深さが0.2mm未満であると、コンデンサ10と凹部12の底面までの距離が近くなり、コンデンサ10およびその実装部の容量成分を低減しきれず第2の線路導体4bの残部の特性インピーダンスから減少する方向になりやすくなり、1.5mmを超えると、コンデンサ10と凹部12の底面までの距離が遠くなりすぎ、コンデンサ10およびその実装部の容量成分を低減しすぎて、第2の線路導体4bの残部の特性インピーダンスから増大する方向になりやすくなる。
If the depth of the
凹部12の底面の形状は図6(a)に示すように平坦であるのが一般的であるが、凹部12の底面の各部の深さが上述の0.2〜1.5mmの深さの範囲内で図6(b)のように外周を凹ませた凹凸形状にする。
The shape of the bottom surface of the
図6(b)に示すように、凹部12の底面を凹凸にし、凹部12の外周を凹ませ(凹部12の深さを深くし)、中央部を凸形状(凹部12の深さを浅くなるよう)にすることにより、コンデンサ10の実装部と基体1との間で容量成分が大きくなるのを抑制できる。これはコンデンサ10の実装部分で、コンデンサ10の端子材の厚みやコンデンサ10を実装する際に使用する半田のメニスカスが生じる分、線路幅が広くなって容量成分が大きくなるとともに、コンデンサ10の端子材や半田の厚みの分、上下方向にも線路導体の厚みが厚くなったように見え、この厚くなっているコンデンサ10の実装部の側面と基体1との間で電気力線が生じて容量成分が生じるためである。従って、凹部12の底面を図6(b)に示すような形状にすることにより、コンデンサ10の実装部に対向する凹部12の底面の外周が凹んでいるため、コンデンサ10の実装部と凹部12との間の容量成分の低減が可能となる。
As shown in FIG. 6 (b), the irregularities of the bottom surface of the
また凹部12は基体1に切削加工などにより、一体に形成するのが好ましいが、図5のように基体1に凹部12となる貫通孔を形成し、その後、貫通孔の基体1の下面側の開口を封止部品13で塞ぎ、凹部12としても構わない。その際、封止部品13は、基体1と同じ材質の金属板で形成し、その周囲にAu−Sn半田やPb−Sn半田等の封着材を挟んで貫通孔に挿入し、しかる後、封着材を加熱して溶融させ、封止部品13が貫通孔内に半田等の封着材を介して嵌着接合され凹部12を形成する方法でも構わない。これにより、凹部深さ寸法が調整しやすくなるため、電気特性を確認しながら容量成分を低減させるように凹部深さを調整して凹部深さを決定することが出来る。
The
また、回路基板4の厚みは、第2の線路導体4bを伝送する高周波信号の波長の1/4より厚いと高次モードが発生し、第2の線路導体4bを伝送する高周波信号の反射係数が増大するので、第2の線路導体4bを伝送する高周波信号の波長の1/4より薄くするのが好ましい。回路基板4を1/4波長より薄くすると、回路基板4の上面に形成される第2の線路導体4bやコンデンサ10と基体1との距離が接近して、コンデンサ10の実装部とコンデンサ10との部分における容量成分がより大きくなる傾向を有するが、基体1に凹部12が形成されていることから、容量成分を抑制することができる。
Further, when the thickness of the
このように、本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、コンデンサ10の実装部とコンデンサ10とが基体1との間で発生する容量成分を凹部12にて低減させることができる。その結果、10GHz以上の高周波信号用の半導体素子収納用パッケージにおいても良好な高周波特性が実現できる。
Thus, according to the package for housing a semiconductor element of the present invention, the capacitance component generated between the mounting portion of the
また、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1aに載置され、回路基板4の回路配線に電気的に接続された半導体素子5と、基体1の外周部に載置部1aを囲むように接合された枠体2と、枠体2の上面に枠体2の内側を塞ぐように接合された蓋体3とを具備しており、このことから、回路基板の上側主面に形成される線路導体の特性インピーダンスが所望の値に近いものとなり、良好な電気特性を示す半導体装置とできる。
Further, the semiconductor device of the present invention includes the semiconductor element storage package of the present invention, the
本発明および比較用の半導体素子収納用パッケージの回路基板4,104を以下のように構成することとし、高周波3次元構造シミュレータ(アンソフト社製HFSS(High Frequency Structure Simulator))を用いて1GHz〜15GHzの反射係数S11をシミュレーションにより評価した。
The
まず、回路基板4は、比誘電率が9.6のアルミナセラミックスからなる縦6mm×横2.05mm×厚さ1mmの基板とし、その上側主面に、幅0.54mm×長さ5.8mm×厚さ0.002mmの第2の線路導体4bを配置した。なお、第2の線路導体4bの高抵抗体部7に接続される終端から1.9mmおよび3.1mmのコンデンサ10が挿入接続される部位は、線路導体4bが切断されており、その切断された第2の線路導体4bの端の幅は1.55mm、そしてこれらの端から0.9mmの長さ方向に沿って第2の線路導体4bの幅は1.55mmから0.54mmの範囲で漸次幅が変化するようにした。
First, the
次に、第2の線路導体4bにコンデンサ10として、幅1.25mm×長さ2mm×厚さ1.25mmのチップコンデンサ10を第2の線路導体4bの上記切断部位に挿入接続されるように配置した。
Next, a
また、縦10mm×横5mm×厚さ5mmの金属から成る基体1のチップコンデンサ10の直下となる部位に凹部12を配置した。凹部12の面積および深さは、表1に示す10通りとした。
Further, a
各試料における上記周波数範囲のうちで、最も悪い反射係数S11の値を表1に示す。
表1より、凹部12が形成されていない比較用の試料No.1は反射係数S11が−10dB以上となり、本発明の半導体素子収納用パッケージにおいては、コンデンサ面積比欄に示される平面視における凹部12の面積がコンデンサ10およびその実装部の面積の160〜250%で、かつ、その深さが0.2〜1.5mmの範囲である試料No.2,3,4,7,8,9については、反射係数S11が実際に半導体装置が正常に動作する−15dB以下と良好な特性が得られることが分かった。これに対し、試料No.5,6,10においては、反射係数S11が−15dBを超えて大きいことが分かった。
From Table 1, the comparative sample No. 1 in which the
なお、本発明は、上述の実施の形態の一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は可能である。例えば、回路基板4は、第1の線路導体4aを有する入力用の回路基板4と第2の線路導体4bを有する終端用の回路基板4とに二分されている形態について説明したが、これらが一体となった回路基板4としてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the
1・・・・・・・基体
1a・・・・・・載置部
2・・・・・・・枠体
3・・・・・・・蓋体
4・・・・・・・回路基板
4a・・・・・・第1の線路導体
4b・・・・・・第2の線路導体
5・・・・・・・半導体素子
6a,6b・・・ボンディングワイヤ
7・・・・・・・高抵抗体部
8・・・・・・・同一面接地導体
9・・・・・・・面間接続導体
10・・・・・・・コンデンサ
11・・・・・・・ガラスビーズ
12・・・・・・・凹部
13・・・・・・・封止部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base |
10 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Capacitor
11 .... Glass beads
12 ...
13 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Sealing parts
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