JPH0456343A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

半導体素子収納用パッケージ

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JPH0456343A
JPH0456343A JP2167483A JP16748390A JPH0456343A JP H0456343 A JPH0456343 A JP H0456343A JP 2167483 A JP2167483 A JP 2167483A JP 16748390 A JP16748390 A JP 16748390A JP H0456343 A JPH0456343 A JP H0456343A
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external lead
lead terminal
thermal expansion
expansion coefficient
aluminum nitride
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Ryuichi Imura
隆一 井村
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体集積回路素子を収容するための半導体素
子収納用パッケージの改良に関するものである。
(従来技術及びその課題) 従来、半導体素子、特にLSI等の半導体集積回路素子
を収容するための半導体素子収納用パッケージは、一般
にアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成り、そ
の上面中央部に半導体集積回路素子を収容するための空
所を有し、且つ上面にモリブデン(MO)、タングステ
ン(W)等の高融点金属粉末から成るメタライズ金属層
を有する絶縁基体と、半導体集積回路素子を外部回路に
電気的に接続するために前記メタライズ金属層に銀ロウ
等のロウ材を介し取着されたコバール(54,Owt%
Fe17.0wt%Co−29,0wt%Ni合金)か
ら成る外部リード端子と蓋体とから構成されており、絶
縁基体と蓋体とから成る容器内部に半導体集積回路素子
が収容され、気密封止されて半導体装置となる。
しかし乍ら、近時、半導体集積回路素子の高密度化、高
集積化が急激に進んでおり、半導体集積回路素子の作動
時に発する熱量が極めて大きなものとなってきている。
そのためこの半導体集積回路素子を上述した従来の半導
体素子収納用パッケージに収容した場合、パッケージの
絶縁基体を構成するアルミナセラミックスの熱伝導率が
約20W/m−にと低いため、該絶縁基体を介して半導
体集積回路素子が作動時に発する熱を大気中に良好に放
散させることができず、その結果、半導体集積回路素子
が該素子自身の発する熱によって高温と成り、半導体集
積回路素子に熱破壊を起こさせたり、特性に熱変化を与
え、誤動作を生じさせたりするという欠点を招来した。
そこで上記欠点を解消するために絶縁基体を熱伝導率が
80.0 W/m−に以上の極めて熱を伝え易い窒化ア
ルミニウム質焼結体で形成することが考えられる。
しかし乍ら、絶縁基体を窒化アルミニウム質焼結体で形
成した場合、該窒化アルミニウム質焼結体はその熱膨張
係数が4.2〜4,7 Xl0−@/ ”Cであり、外
部リード端子の熱膨張係数(5,6X to−’/ ”
C)と相違するため、絶縁基体に外部リード端子をロウ
付けするとロウ付は部に両者の熱膨張係数の相違に起因
する熱応力が内在し、その結果、外部リード端子に小さ
な外力が印加されても該外力は前記内在応力と相俊って
大きくなり、外部リード端子を絶縁基体より剥がれさせ
てしまうという欠点を誘発した。
(発明の目的) 本発明は上記諸欠点に鑑み案出されたもので、その目的
は外部リード端子の剥かれを有効に防止し、且つパッケ
ージの熱伝導を良好として内部に収容する半導体集積回
路素子か熱破壊したり、特性に熱変化を生じるような高
温となるのを皆無となし、半導体集積回路素子を常に正
常、安定に作動させることができる半導体素子収納用パ
ッケージを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は絶縁容器に被着させたメタライズ金属層に外部
リード端子をロウ付けして成る半導体素子収納用パッケ
ージにおいて、前記絶縁容器を窒化アルミニウム質焼結
体で形成し、且つ外部リード端子を熱膨張係数が4.0
乃至5.OX 10−6/ ’C(20〜400℃)の
金属で形成したことを特徴とするものである。
(実施例) 次に本発明を添付図面に示す実施例に基づき詳細に説明
す。
第1図は本発明の半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図であり、1は窒化アルミニウム質焼結体
から成る絶縁基体、2は蓋体である。この絶縁基体1と
蓋体2とで容器3が構成される。
前記絶縁基体1はその上面中央部に半導体集積回路素子
4を収容するための空所を形成する段状の凹部が設けて
あり、該凹部底面には半導体集積回路素子4が接着材を
介し取着される。
また前記絶縁基体lには凹部段状上面から容器3の外部
に導出するメタライズ金属層5が被着形成されており、
該メタライズ金属層5の凹部段状上面部には半導体集積
回路素子4の電極がボンディングワイヤ6を介し電気的
に接続され、また容器3の外部に導出された部位には外
部回路と接続される外部リード端子7が銀ロウ等のロウ
材8を介し取着されている。
前記窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体1は例
えば、主原料である窒化アルミニウム粉末に焼結助剤と
しての酸化イツトリウム、カルシア等の粉末及び適当な
有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作るとともに該
泥漿物をドクターブレード法を採用することによってグ
リーンシート(生シート)と成し、しかる後、前記グリ
ーンシートに適当な打抜き加工を施すとともにこれを複
数枚積層し、約1800℃の高温で焼成することによっ
て製作される。
また前記メタライズ金属層5はタングステン、モリブデ
ン等の高融点金属粉末から成り、従来周知のスクリーン
印刷法等の厚膜手法を採用することによって絶縁基体1
の凹部段状上面から容器3の外部に導出するよう被着形
成される。
尚、前記絶縁基体lを構成する窒化アルミニウム質焼結
体は、その熱伝導率が80.0 W/m−に以上と高く
、熱を伝導し易いため絶縁基体1の凹部底面に半導体集
積回路素子4を取着し、作動させた場合、絶縁基体lは
半導体集積回路素子4の発する熱を直接伝導吸収すると
ともに該吸収した熱を大気中に良好に放散することが可
能となり、これによって半導体集積回路素子4は常に低
温として熱破壊したり、特性に熱変化を生じ、誤動作し
たりすることはなくなる。
また前記絶縁基体lに被着させたメタライズ金属層5に
ロウ付けされる外部リード端子7は内部に収容する半導
体集積回路素子4を外部回路に接続する作用を為し、外
部リード端子7を外部回路に接続することによって内部
に収容される半導体集積回路素子4は メタライズ金属
層5及び外部リード端子7を介し外部回路に電気的に接
続されることとなる。
前記外部リード端子7は例えば、鉄51.0乃至64.
0重量%、ニッケル29.0乃至34.0重量%及びコ
バルト7.0乃至15.0重量%の合金より成り、その
熱膨張係数が4.0乃至5.OXl0−6/℃(20〜
400”C)のものとなっている。
前記外部リード端子7はその熱膨張係数が4.0乃至5
.OXl0−’/’C(20〜400℃)であり、絶縁
基体1を構成する窒化アルミニウム質焼結体の熱膨張係
数(4,2〜4.7 Xl0−@/”C)と近似してい
ることから絶縁基体1に被着させたメタライズ金属層5
に外部リード端子7をロウ付けする際、絶縁基体1と外
部リード端子7との間には両者の熱膨張係数の相違に起
因する大きな熱応力が発生することはなく、両者のロウ
付は部に大きな応力が内在することもない。従って、ロ
ウ付は後、外部リード端子7に外力か印加されたとして
も該外力がロウ付は部に内在する応力と相俊って大とな
り、絶縁基体1より外部リード端子7を剥がれさせるこ
とはない。
前記外部リード端子7は例えば、鉄51.0乃至64.
0重量%、ニッケル29.0乃至34.0重量%及びコ
バルト7.0乃至15.0重量%を加熱溶融し、合金化
させてインゴットを作るとともに該インゴットを従来周
知の圧延加工法及び打抜き加工法によって所望する厚み
、形状に形成される。
尚、前記メタライズ金属層5にロウ材8を介してロウ付
けされた外部リード端子7はその外表面に耐蝕性に優れ
たニッケルや金等から成る被覆層9がメツキ等により被
着されており、該被覆層9によってメタライズ金属層5
、ロウ材8及び外部リード端子7は酸化腐食するのか有
効に防止されている。
かくして前記絶縁基体1の凹部底面に半導体集積回路素
子4を接着材を介し取着するとともに半導体集積回路素
子4の各電極をメタライズ金属層5にボンディングワイ
ヤ6を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体lの
上面に蓋体2をガラス、樹脂等の封止部材を介して取着
し、容器3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。
(実験例) 次に本発明の作用効果を以下に示す実験例に基づき説明
する。
まず、ニッケル、コバルト及び鉄を第1表に示す値に秤
量し、これを合金化させて幅0.4mm、長さ20.0
mm、厚さ0.15mmの外部リード端子試料を得る。
尚、試料番号21は本発明品と比較するための比較試料
であり、従来一般に外部リード端子として使用されてい
るコバール金属である。
次に窒化アルミニウム質焼結体から成る基板の表面に幅
5.Omm、長さ2.0mm、厚さ20〜30μmのタ
ングステンから成るメタライズ金属層を多数個、被着形
成するとともに該メタライズ金属層上に前記外部リード
端子試料を各々20個ずつ、その一端を銀ロウ材(BA
g8:銀72.0重量%、銅28.0重量%)を介しロ
ウ付けする。
そして次に前記ロウ付けした外部リード端子試料の他端
(ロウ付けした側の端部とは反対の端部)をロウ付は面
に対し垂直方向に所定の力で引っ張り、外部リード端子
試料が窒化アルミニウム質焼結体から成る基板より剥か
れた個数を調べるとともにこれを外部リード端子のロウ
付は強度の評価とした。
尚、前記外部リード端子試料のロウ付は面積は輻0.4
mm、長さ2.5mmとし、またタングステンメタライ
ズ金属層の外表面にはニッケルをメツキにより1.5〜
2.0μmの厚みに被着させておいた。
上記の結果を第1表に示す。
(以下、余白) 第 表 *印を付した試料番号のものは本発明の範囲外のもので
ある。
上記実験結果からも判るように、従来の使用されている
外部リード端子(試料番号21)は3Kgの力で引っ張
ると外部リード端子の全てが剥がれてしまい、窒化アル
ミニウム質焼結体から成る基板と外部リード端子とのロ
ウ付は強度が極めて低いものであるのに対し、本発明の
熱膨張係数が4.0乃至5.OXl0−”/ ”Cの外
部リード端子を使用したものは4Kgの力で引っ張って
も外部リード端子が剥がれることは殆どなく、窒化アル
ミニウム質焼結体から成る基板と外部リード端子とのロ
ウ付は強度が極めて高いものであることが判る。
特に外部リード端子の熱膨張係数を4.46乃至4゜8
9X 10−”/ ”Cの範囲としたものは5Kgの力
で引っ張っても外部リード端子の剥がれはなく、外部リ
ード端子を窒化アルミニウム質焼結体か成る基板に強固
にロウ付けするには外部リード端子の熱膨張係数を4.
46乃至4.89xlO−@/ ’Cの範囲とすること
が好ましい。
(発明の効果) 以上の通り、本発明の半導体素子収納用パッケ−ジによ
れば、窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁容器に被
着させたメタライズ金属層にロウ付けする外部リード端
子の熱膨張係数を4,0乃至5、OX10−”/ ”C
(20〜400″C)としたことから、絶縁容器と外部
リード端子の熱膨張係数を近似させることができ、その
結果、絶縁容器に被着させたメタライズ金属層に外部リ
ード端子をロウ付けする際、絶縁容器と外部リード端子
との間には両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応力は
殆ど発生せず、絶縁容器に被着させたメタライズ金属層
に外部リード端子を極めて強固にロウ付けすることを可
能として高信頼性の半導体素子収納用パッケージを提供
することができる。
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、半
導体素子が収容される絶縁容器を熱伝導率が80.0W
/m −に以上の窒化アルミニウム質焼結体で形成した
ことから内部に収容する半導体集積回路素子の発する熱
は絶縁容器を介して大気中に良好に放散され、その結果
、半導体集積回路素子を高温とすることは一切なく、半
導体集積回路素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作
動させることもてきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図であ。 1・・絶縁基体 2・・蓋体 3・・絶縁容器 5・・メタライズ金属層7・・外部リ
ード端子 8・・ロウ材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁容器に被着させたメタライズ金属層に外部リ
    ード端子をロウ付けして成る半導体素子収納用パッケー
    ジにおいて、前記絶縁容器を窒化アルミニウム質焼結体
    で形成し、且つ外部リード端子を熱膨張係数が4.0乃
    至5.0×10^−^6/℃(20〜400℃)の金属
    で形成したことを特徴とする半導体素子収納用パッケー
    ジ。
  2. (2)前記外部リード端子が鉄51.0乃至64.0重
    量%、ニッテル29.0乃至34.0重量%及びコバル
    ト7.0乃至15.0重量%の合金より成ることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の半導体素子収納用パ
    ッケージ。
JP2167483A 1990-06-26 1990-06-26 半導体素子収納用パッケージ Expired - Lifetime JP2764340B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106631046A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 莱鼎电子材料科技有限公司 一种用于生产氮化铝陶瓷基片的复合助烧剂

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6232631A (ja) * 1985-08-05 1987-02-12 Hitachi Ltd 集積回路パッケージ用リード片の製法
JPS63314855A (ja) * 1987-06-17 1988-12-22 Shinko Electric Ind Co Ltd セラミツクパツケ−ジ

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