JPH0745962Y2 - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は半導体素子を収容するための半導体素子収納用
パッケージの改良に関するものである。

（従来の技術） 従来、LSI（大規模集積回路）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は第３図及び第４
図に示すようにアルミナセラミックス等の電気絶縁材料
とり成り、上面に半導体素子を収容するための凹部及び
該凹部周辺より側面にかけて導出されたモリブデン（M
o）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Mn）等の高融点
金属粉末から成るメタライズ金属層12を有する絶縁基体
11と、半導体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12に銀ロウ（Ag-Cu合金）等のロ
ウ材を介し取着された外部リード端子13と蓋体14とから
構成されており、絶縁基体11の凹部底面に半導体素子15
を金−シリコン（Au-Si）共晶半田や銀（Ag）系エポキ
シ接着剤等により取着固定し、半導体素子15の各電極を
ボディングワイヤ16を介しメタライズ金属層12に電気的
に接続させると共に、絶縁基体11の上面に蓋体14をガラ
ス、樹脂等の封止材17を介して接合させ、絶縁基体11の
凹部内に半導体素子15を気密に封止することによって半
導体装置となる。

かかる従来の半導体素子収納用パッケージは通常、絶縁
基体が以下の方法によって製作される。

即ち、 まずアルミナ（Al₂O₃）セラミック等の原料粉末に適当
な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすと共に、
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
シート状となし、複数枚のセラミックグリーンシート
（生シート）を得、 次に前記セラミックグリーンシートに所定形状の穴部を
設けると共に、上面にタングステン（Ｗ）、モリブデン
（Mo）、マンガン（Mn）等の高融点金属粉末から成る金
属ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印
刷塗布し、 最後に前記セラミックグリーンシートの複数枚を積層
し、セラミックグリーンシート積層体を得ると共に、該
積層体を還元雰囲気中、約1500℃の温度で焼成し、各セ
ラミックグリーンシートと金属ペーストとを焼結一体化
させ、これによって絶縁基体となる。

（考案が解決しようとする課題） しかし乍ら、この従来の半導体素子収納用パッケージは
絶縁基体がセラミックグリーンシートを使用することに
よって製作されており、セラミック原料の泥漿物をドク
ターブレード法を採用することによってシート状となし
たセラミックグリーンシートはその表面の中心線平均粗
さ（Ra）がRa≦0.5μｍと小さく、該セラミックグリー
ンシートを複数枚積層して得た絶縁基体もその表面の中
心線平均粗さ（Ra）がRa≦0.5μｍの極めて平滑なもの
となる。そのためこの絶縁基体に蓋体をガラスや樹脂等
の封止材を介し接合させ、絶縁基体の凹部を気密に封止
した場合、絶縁基体はその表面が平滑であることから絶
縁基体と封止材との接合強度が弱く、絶縁基体と封止材
の間に半導体素子の作動時に発する熱等が繰り返し印加
されるとその熱履歴によって両者間に剥離は発生し、そ
の結果、絶縁基体凹部の気密封止が破れ、凹部内に収容
する半導体素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動
させることができないという欠点を有していた。

そこで上記欠点を解消するために、絶縁基体の表面をサ
ンドブラスト処理やエッチング処理等により粗面とし絶
縁基体と封止材との接合面積を増大させることによって
絶縁基体と封止材との接合強度を向上させることが考え
られる。

しかし乍ら、絶縁基体の表面にサンドブラスト処理やエ
ッチング処理等を施すと絶縁基体の封止材が接合する表
面はもちろんのこと絶縁基体に被着させたメタライズ金
属層の露出表面をも粗面となしてしまい、その結果、メ
タライズ金属層にボンディングワイヤを強固に接合させ
ることが不可となって半導体素子の各電極を所定の外部
リード端子に確実に接続することができなくなるという
欠点を誘発する。

（考案の目的） 本考案は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は
絶縁基体と封止材との接合強度を大幅に向上させ、絶縁
基体と蓋体とを強固に取着することによって絶縁基体に
設けた凹部の気密封止を完全となし、内部に収納する半
導体素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させる
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） 本考案は、半導体素子を収容するための凹部を有する絶
縁基体と蓋体とから成り、絶縁基体上に該絶縁基体の凹
部を塞ぐよう蓋体を封止材を介し取着するようになした
半導体素子収納用パッケージにおいて、前記絶縁基体の
封止材が接合する表面に絶縁基体と実質的に同一の熱膨
張係数を有し、且つ表面の中心線平均粗さ（Ra）がRa≧
0.65μｍである厚膜形成技術により形成される絶縁膜を
被着させたことを特徴とするものである。

（実施例） 次に本考案を添付図面に示す実施例に基づき詳細に説明
する。

第１図及び第２図は本考案の半導体素子収納用パッケー
ジの一実施例を示し、１はアルミナセラミック等の電気
絶縁材料から成る絶縁基体であり、２は同じく電気絶縁
材料より成る蓋体である。この絶縁基体１と蓋体２とで
半導体素子を収納するための絶縁容器が構成される。

前記絶縁基体１はその上面中央部に半導体素子を収納す
るための段状の凹部1aが設けてあり、該凹部1a底面には
半導体素子３が金−シリコン（Au-Si）共晶半田や銀（A
g）系エポキシ接着剤等の接着材を介し取着される。

前記絶縁基体１は、アルミナセラミックス等の原料粉末
に適当な有機溶剤、溶媒を添加して泥漿状となすと共
に、これをドクターブレード法を採用することによって
セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形
成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適当
な打ち抜き加工を施すと共に、複数枚積層し、高温（約
1500℃）で焼成することによって製作される。

前記絶縁基体１には凹部1aの段状上面より側面にかけて
導出しているメタライズ金属層４が形成されており、該
メタライズ金属層４の凹部1a段状上面部には半導体素子
３の電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続
され、またメタライズ金属層４の絶縁基体１側面部には
外部回路と接続される外部リード端子６が銀ロウ（Ag-C
u合金）等のロウ材を介し取着される。

前記メタライズ金属層４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1a段状上面から側面に
かけて被着形成される。

前記絶縁基体１側面のメタライズ金属層４に取着された
外部リード端子６は内部に収納する半導体素子３を外部
回路に接続する作用を為し、外部リード端子６を外部回
路に電気的に接続することによって内部に収納された半
導体素子３はメタライズ金属層４及び外部リード端子６
を介し外部回路と電気的に接続されることとなる。

前記外部リード端子６はコバール（Fe-Ni-Co合金）や42
Alloy（Fe-Ni合金）等の金属から成り、従来周知の金属
加工法により板状の所定形状に形成される。

尚、前記外部リード端子６の外表面には該外部リード端
子６と外部回路との電気的接続を良好とするために、ま
た外部リード端子６が酸化腐食するのを防止するために
ニッケル（Ni）、金（Au）等から成る良導電性で、且つ
耐蝕性に優れた金属が従来周知のメッキ方法により被着
されている。

また前記絶縁基体１はその上面に絶縁基体１と実質的に
同じ熱膨張係数を有し、かつ表面の中心線平均粗さ（R
a）がRaが≧0.65μｍである厚膜形成技術により形成さ
れる絶縁膜７が被着されている。

前記絶縁膜７は絶縁基体１上に、例えば絶縁基体１と同
じ材質であるアルミナセラミックス粉末に適当な有機溶
剤、溶媒を添加混合して得た泥漿物をスクリーン印刷等
の厚膜手法により印刷塗布し、しかる後、これを還元雰
囲気中、高温で焼成することによって絶縁基体１上に被
着される。

前記絶縁膜７は厚膜形成技術により形成されることから
絶縁基体１上に強固に接合し、同時にその表面の中心線
平均粗さ（Ra）をRa≧0.65μｍの粗いものとなすことか
ら後述する蓋体２を絶縁基体１上に封止材を介して取着
する際、絶縁基体１と封止材との接合面積が大となって
両者は強固に接合し、これによって絶縁基体１上に蓋体
２を極めて強固に取着することが可能となる。

なお、前記絶縁膜７表面の中心線平均粗さ（Ra）がRa＜
0.65μｍとなると従来の半導体素子収納用パッケージと
同様、絶縁膜７の表面が平滑となり、絶縁膜７上に蓋体
２を強固に取着するのが困難になるため絶縁膜７表面の
中心線平均粗さ（Ra）はRa≧0.65μｍの粗いものに特定
される。

また前記絶縁膜７はその材質が絶縁基体１と同じ材質よ
り成ることから絶縁基体１と絶縁膜７とは熱膨張係数が
同じとなり、両者に半導体素子３等の発する熱が印加さ
れたとしても両者間に大きな熱応力が発生することはな
く、該熱応力によって絶縁膜７が絶縁基体１より剥離す
ることはない。

尚、前記絶縁膜７の材質は絶縁基体１と全く同じ材質に
する必要はなく、絶縁基体１との間に熱応力が発生しな
いような絶縁基体１と熱膨張係数が近似するものであれ
ば如何なる材質であってもよい。

前記絶縁基体１上面には蓋体２が封止材８を介し取着さ
れ、これによって絶縁基体１の凹部1aはその内部が気密
に封止される。

前記蓋体２は例えば、アルミナセラミックス等の電気絶
縁材料から成り、アルミナセラミックスの粉末を従来周
知のプレス成形法を採用することによって平板状に成形
すると共に、これを約1600℃の温度で焼成することによ
って形成される。

前記蓋体２は、その下面に予め封止材８が被着されてお
り、該封止材８は絶縁基体１と蓋体２を接合させ、絶縁
基体に設けた凹部1aを気密に封止する作用を為す。この
封止材８はエポキシ樹脂や低融点ガラス粉末に有機溶
剤、溶媒を添加混合した材料からなり、従来周知のスク
リーン印刷等の厚膜手法を採用することによって蓋体２
の下面に被着される。

かくして、絶縁基体１の凹部1a底面に半導体素子３を接
着剤を介し取着すると共に、半導体素子３の各電極をメ
タライズ金属層４にボンディングワイヤ５を介して電気
的に接続させ、しかる後、絶縁基体１の上面に蓋体２を
ガラス、樹脂等の封止材７により取着し、絶縁基体１の
凹部1aを塞ぐことによって最終製品である半導体装置と
なる。

（考案の効果） 本考案の半導体素子収納用パッケージによれば絶縁基体
の封止材が接合する表面に絶縁基体と実質的に同一の熱
膨張係数を有し、且つ表面の中心線平均粗さ（Ra）がRa
≧0.65μｍである厚膜形成技術により形成される絶縁膜
を被着させたことから絶縁基体上に蓋体を封止材を介し
て取着した場合、絶縁基体と封止材の接合強度を極めて
強いものとなすことができ、絶縁基体と封止材との間に
半導体素子が作動時等に発する熱が繰り返し印加された
としても両者間に剥離を発生することは皆無となり、そ
の結果、絶縁基体に設けた凹部の気密封止を完全として
該凹部内に収納される半導体素子を長期間にわたり正
常、かつ安定に作動させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案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、第２図は第１図に示す半導体素子収納
用パッケージの絶縁基体の平面図、第３図は従来の半導
体素子収納用パッケージの断面図、第４図は第３図に示
すパッケージの絶縁基体の平面図である。 1:絶縁基体、1a:凹部 2:蓋体、4:メタライズ金属層 6:外部リード端子、7:絶縁膜 8:封止材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子を収容するための凹部を有する
   絶縁基体と蓋体とから成り、絶縁基体上に該絶縁基体の
   凹部を塞ぐよう蓋体を封止材を介し取着するようになし
   た半導体素子収納用パッケージにおいて、前記絶縁基体
   の少なくとも封止材が接合する表面に絶縁基体と実質的
   に同一の熱膨張係数を有し、且つ厚膜形成技術により形
   成される表面の中心線平均粗さ（Ra）がRa≧0.65μｍで
   ある絶縁膜を被着させたことを特徴とする半導体素子収
   納用パッケージ。