JPH10163359A - 半導体素子収納用パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の製造方法においては半田から成る接続
端子中に半田溶融時のフラックスからのガスに起因して
多量のボイドが発生しやすく接続端子の強度が低下す
る。 【解決手段】 開口が略円形の凹部１ｂと半導体素子の
搭載部１ａを有する絶縁基体１と、搭載部１ａ周辺から
凹部１ｂ底面にかけて導出される配線層５と、凹部１ｂ
内に形成され、配線層５と電気的に接続されている電気
接続パッド７と、電気接続パッド７に接合された突出部
８ａを有する半田から成る接続端子８とから成り、凹部
１ｂの開口の一部に補助開口部Ａが付加されている半導
体素子収納用パッケージである。接続端子８の形成時に
補助開口部Ａを介して半田フラックスからのガスを抜く
ことができ、ボイドの発生がなくなって接続端子８の強
度が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路素
子等の半導体素子を収容するための半導体素子収納用パ
ッケージ及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばＬＳＩ（大規模集積回路素
子）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、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素子を収容す
るための凹所を有する絶縁基体と、絶縁基体の凹所周辺
から下面にかけて導出されるタングステンやモリブデン
等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層
と、絶縁基体の下面に形成され、複数個のメタライズ配
線層がそれぞれ電気的に接続された複数個の円形の電気
接続パッドと、これら電気接続パッドに取着された半田
から成る球状の接続端子と、蓋体とから構成されてお
り、このような半導体素子収納用パッケージによれば、
絶縁基体の凹所底面に半導体素子をガラスや樹脂等の接
着剤により接着固定させるとともに半導体素子の各電極
とメタライズ配線層とをボンディングワイヤ等の電気的
接続手段を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体
の上面に凹所を覆うようにガラスや樹脂等の封止材によ
り蓋体を接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部
に半導体素子を気密に封止することによって半導体装置
となる。

【０００３】かかる半導体装置は、絶縁基体下面の電気
接続パッドに取着された半田から成る球状の接続端子を
外部電気回路基板の配線導体上に載置当接させるととも
にこの接続端子を約200 〜250 ℃の温度で加熱溶融させ
て外部電気回路基板の配線導体に接合させることにより
外部電気回路基板に実装され、同時に半導体素子収納用
パッケージの内部に収容されている半導体素子の各電極
がメタライズ配線層及び半田から成る接続端子を介して
外部電気回路基板に電気的に接続されることとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体素子収納用パッケージにおいては、アルミナ
セラミックス等から成る絶縁基体の熱膨張係数が約７×
10^-6／℃であるのに対し、外部電気回路基板は一般にガ
ラスエポキシ樹脂から成り、その熱膨張係数が２×10^-5
／℃で両者が大きく相違することから、半導体素子収納
用パッケージの内部に半導体素子を収容し、しかる後、
外部電気回路基板に実装した場合、半導体素子の作動時
に発生する熱が絶縁基体と外部電気回路基板の両方に繰
り返し印加されると半導体素子収納用パッケージの絶縁
基体と外部電気回路基板との間に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とともにこれが絶
縁基体下面の電気接続パッドの外周部に作用して電気接
続パッドを絶縁基体より剥離させてしまい、その結果、
半導体素子収納用パッケージの内部に収容する半導体素
子の各電極を長期間にわたり所定の外部電気回路に電気
的に接続させることができないという欠点を有してい
た。

【０００５】これに対し、絶縁基体の下面に開口が円形
の複数個の凹部を形成するとともにこれら凹部底面に電
気接続パッドを被着させ、この電気接続パッドに絶縁基
体下面から突出する球状の突出部を有する半田から成る
接続端子を取着させた半導体素子収納用パッケージが提
案されている。

【０００６】かかる半導体素子収納用パッケージによれ
ば、半導体素子収納用パッケージの内部に半導体素子を
収容し、しかる後、外部電気回路基板に実装した場合、
半導体素子の作動時に発生する熱が絶縁基体と外部電気
回路基板の両方に繰り返し印加されて絶縁基体と外部電
気回路基板との間に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しても、この大きな熱応力は電気接
続パッドの外周部と接続端子の凹部開口領域に位置する
部分とに分散されて小さいものとなり、これによって電
気接続パッドが絶縁基体１より剥離することが有効に防
止されるというものである。

【０００７】また、かかる半導体素子収納用パッケージ
は、例えば、先ず下面に開口が円形の複数個の凹部を有
するとともにこの凹部底面に電気接続パッドが形成され
た絶縁基体を準備し、次に絶縁基体の凹部内に半田粉末
とフラックスとを混合して成る半田ペーストを塗布し、
これにより、この半田ペーストの表面を絶縁基体の下面
より突出させ、次にその半田ペーストの表面上に、半田
ペーストの半田粉末の融点と実質的に同じ融点を有する
半田ボールを載置させ、しかる後、半田ペースト及び半
田ボールを加熱し、半田ペースト中の半田粉末と半田ボ
ールとを溶融一体化させ、これにより、絶縁基体下面に
球状の突出部を有し且つ電気接続パッドに接合された接
続端子を形成することにより製作される。

【０００８】しかしながら、上述の製造方法によると、
絶縁基体に形成された凹部に半田ペーストを塗布すると
ともにこの半田ペーストの表面上に半田ボールを載置さ
せ、しかる後、半田ペースト及び半田ボールを加熱して
半田ペースト中の半田粉末と半田ボールとを溶融一体化
する際に、半田ペーストが塗布された絶縁基体の凹部開
口を半田ボールが塞いでしまい、その結果、半田ペース
トが溶融した際に発生するフラックス中の揮発成分がガ
スとなって凹部外へ気散して抜けることが半田ボールに
より阻害されることとなっていた。

【０００９】この結果、半田ペースト中の半田粉末と半
田ボールとを溶融一体化する際に絶縁基体の凹部に塗布
された半田ペースト中のフラックスによるガスが凹部外
に十分に気散されず、それにより接続端子の凹部内ある
いは半田ペーストと半田ボールとの接合部や半田ボール
中に多量のボイドが形成されてしまい、この多量のボイ
ドの存在のために接続端子の強度が低くなって信頼性が
低いものとなってしまうという問題点があった。

【００１０】これに対して従来、半田ペースト及び半田
ボールを加熱して半田ペースト中の半田粉末と半田ボー
ルとを溶融一体化させる際、絶縁基体の凹部内の半田ペ
ーストを金属製の細い針を用いて攪拌したり、あるいは
絶縁基体に超音波振動を印加しながら真空リフロー装置
内で加熱することによりペースト中のフラックスによる
ガスを凹部外に気散させる方法等が採用されていた。

【００１１】しかしながら、絶縁基体の凹部内の半田ペ
ーストを金属製の細い針を用いて攪拌する方法はその作
業が極めて煩雑であるため作業性が非常に悪く、また真
空リフロー炉を用いる方法はバッチ処理となるため多数
個の半導体素子収納用パッケージを連続的に処理するこ
とが困難であり、いずれの場合もその生産性が非常に低
いものとなるという問題点があった。

【００１２】そのため、これらに代わる生産性の高い製
造方法により製作できる半導体素子収納用パッケージ及
びそのような生産性の高い半導体素子収納用パッケージ
の製造方法が望まれていた。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、接続端子の強度を高めて内部に収
容する半導体素子の各電極を長期間にわたり所定の外部
電気回路に正確に且つ安定して電気的に接続することが
でき、しかも生産性にも優れた高信頼性の半導体素子収
納用パッケージ及びその製造方法を提供することにあ
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、少なくとも一主面に開口が略円形の複
数個の凹部を、他の主面又は前記一主面に半導体素子が
搭載される搭載部を有する絶縁基体と、前記搭載部周辺
から前記凹部底面にかけて導出される複数個の配線層
と、前記凹部内に形成され、前記配線層と電気的に接続
されている複数個の電気接続パッドと、この電気接続パ
ッドに接合され、前記絶縁基体の一主面上に略球状の突
出部を有する接続端子とから成る半導体素子収納用パッ
ケージであって、前記複数個の凹部はその開口の一部に
開口の直径の２分の１以下の幅を有する補助開口部が付
加されていることを特徴とするものである。

【００１５】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、前記補助開口部を、該補助開口
部が付加された凹部の中心と前記絶縁基体の中心とを結
ぶ直線に対して垂直で且つその補助開口部が付加された
凹部の中心を通る直線上に設けたことを特徴とするもの
である。

【００１６】また、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジの製造方法は、上記構成の半導体素子収納用パッケー
ジの製造方法であって、下記（１）乃至（４）の工程を
具備することを特徴とするものである。 （１）少なくとも一主面に開口が略円形であり且つこの
開口の一部に開口の直径の２分の１以下の幅を有する補
助開口部が付加された複数個の凹部を有し、この凹部内
に電気接続パッドを形成した絶縁基体を準備する工程 （２）前記凹部内に半田粉末とフラックスとを混合して
成る半田ペーストを充填し、これにより、この半田ペー
ストの表面を前記絶縁基体の一主面より突出させる工程 （３）前記半田ペーストの表面に前記半田粉末の融点と
実質的に同じ融点を有する半田ボールを載置させる工程 （４）前記半田ペースト及び半田ボールを加熱し、半田
ペースト中の半田粉末と半田ボールとを溶融一体化さ
せ、これにより、前記絶縁基体の一主面上に略球状の突
出部を有する接続端子を形成する工程。

【００１７】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、内部に搭載収容される半導体素子の各電極と外部
電気回路基板とを電気的に接続する接続端子を形成する
ために絶縁基体に設けられた凹部の開口の一部に開口の
直径の２分の１以下の幅を有する補助開口部を付加した
ことから、接続端子を形成すべくこの凹部内に半田ペー
ストを充填してその表面に半田ボールを載置し、これら
半田ペースト及び半田ボールを加熱して半田ペースト中
の半田粉末と半田ボールとを溶融一体化させ、これによ
り、絶縁基体の一主面上に略球状の突出部を有し且つ凹
部底面の電気接続パッドに接合された接続端子を形成す
る際に、半田ボールが絶縁基体の凹部の開口を塞いだ場
合でも補助開口部まで塞がれることはないため半田ペー
スト中のフラックスの揮発成分によるガスがこの補助開
口部を介して凹部外に良好に気散して抜けることがで
き、その結果、接続端子中すなわち接続端子の凹部内あ
るいは半田ペーストと半田ボールとの接合部や半田ボー
ル中におけるボイドの発生を極めて少なくすることがで
きて、接続端子の強度が高められた半導体素子収納用パ
ッケージとなる。

【００１８】また、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、絶縁基体の凹部の開口の一部に付加された
補助開口部の幅を凹部の開口の直径の２分の１以下とし
たことから、上記のように接続端子を形成する際、溶融
した半田が補助開口部内に流れ込むために半田ボールが
位置ずれを起こすことがなく、接続端子の略球状の突出
部を所望の位置に正確に形成することができ、外部電気
回路基板との電気的接続の信頼性が確保された半導体素
子収納用パッケージとすることができる。

【００１９】更に、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、絶縁基体の凹部の開口の一部に付加された
補助開口部を、この補助開口部が付加された凹部の中心
と前記絶縁基体の中心とを結ぶ直線に対して垂直で且つ
その補助開口部が付加された凹部の中心を通る直線上に
設けたことから、半導体素子収納用パッケージの内部に
半導体素子を収容して外部電気回路基板に実装した場合
に、半導体素子の作動時に発生する熱が絶縁基体と外部
電気回路基板の両方に繰り返し印加されて半導体素子収
納用パッケージの絶縁基体と外部電気回路基板との間に
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
しても、この補助開口部はそのような熱応力の印加が最
も小さくなる位置に形成されていることとなるため、補
助開口部が絶縁基体並びに接続端子の強度を低下させる
ような悪影響を最小とすることができる、接続端子の強
度が高められ且つ絶縁基体の強度も十分に確保された高
信頼性の半導体素子収納用パッケージとすることができ
る。

【００２０】また、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジの製造方法によれば、絶縁基体の凹部の開口の一部に
開口の直径の２分の１以下の幅を有する補助開口部を付
加したことから、半田ペースト及び半田ボールを加熱
し、半田ペースト中の半田粉末と半田ボールとを溶融一
体化させる際、半田ボールが絶縁基体の凹部の開口を塞
いだ場合でも補助開口部まで塞がれることはないため、
半田ペースト中のフラックスの揮発成分によるガスがこ
の補助開口部を介して凹部外に良好に気散して抜けるこ
とができ、その結果、接続端子中すなわち接続端子の凹
部内あるいは半田ペーストと半田ボールとの接合部や半
田ボール中におけるボイドの発生を極めて少ないものと
して接続端子の強度が高められた半導体素子収納用パッ
ケージを容易に製作することができる。

【００２１】本発明の半導体素子収納用パッケージの製
造方法によれば、上記構成の本発明に係る半導体素子収
納用パッケージを煩雑な作業や非能率的な設備を必要と
することなく連続的に処理して製作できるため、接続端
子の強度が高められ且つその略球状の突出部を所望の位
置に正確に形成することができるとともに絶縁基体の強
度も十分に確保された高信頼性の半導体素子収納用パッ
ケージを非常に高い生産性でもって製作することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付の図面を基にし
て詳細に説明する。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
はその要部拡大断面図である。これらの図において、１
は絶縁基体、２は蓋体である。この絶縁基体１と蓋体２
とで半導体素子３を収容する容器４が構成される。

【００２３】半導体素子収納用パッケージの容器４を構
成する絶縁基体１は、アルミナ質セラミックスやムライ
ト質セラミックス・窒化アルミニウム質セラミックス・
炭化珪素質セラミックス・ガラスセラミックス等の無機
絶縁物もしくは絶縁性樹脂または無機絶縁物粉末と絶縁
性樹脂との混合材料等を用いた電気絶縁材料から成り、
その上面中央部に半導体素子３が搭載収容される凹状の
搭載部１ａを有しており、この搭載部１ａ底面には半導
体素子３がガラスや樹脂等の接着剤により接着固定され
る。

【００２４】また絶縁基体１の一主面、本例においては
下面にはその開口が略円形の凹部１ｂが複数個形成され
ており、絶縁基体１上面の搭載部１ａの周辺部位から絶
縁基体１下面の凹部１ｂの底面にかけては金属粉末から
成る配線層５が、凹部１ｂの底面には配線層５に電気的
に接続された電気接続パッド７が被着されている。な
お、この複数個の凹部１ｂは必要に応じて絶縁基体１の
他の主面（本例においては上面）にも形成してもよい。
また、搭載部１ａは複数個の凹部１ｂが形成された一主
面側に形成したものであってもよい。

【００２５】配線層５は、搭載部１ａに搭載収容された
半導体素子３の各電極を絶縁基体１の凹部１ｂ底面に形
成されている電気接続パッド７に電気的に接続する作用
を為し、各配線層５の絶縁基体１の搭載部１ａ周辺に位
置する部位には半導体素子３の各電極がボンディングワ
イヤ６を介して電気的に接続され、また絶縁基体１の複
数個の凹部１ｂにそれぞれ導出する領域は各凹部１ｂの
底面に形成されている電気接続パッド７に電気的に接続
されている。

【００２６】また、配線層５と電気的に接続している電
気接続パッド７は、絶縁基体１に後述する半田から成る
接続端子８を取着するための下地金属層として作用し、
この電気接続パッド７に半田から成る接続端子８が取着
される。

【００２７】電気接続パッド７に取着されている半田か
ら成る接続端子８は、絶縁基体１を外部電気回路基板９
上に実装させるとともに内部に収容する半導体素子３の
各電極を外部電気回路に接続させる作用を為し、接続端
子８を外部電気回路基板９の配線導体10上に載置させる
とともにこれを200 〜300 ℃の温度に加熱して溶融させ
ることによって外部電気回路基板９の配線導体10に接合
される。

【００２８】接続端子８は、凹部１ｂ内の領域と、絶縁
基体１の下面側に突出し、その直径が凹部１ｂの開口の
直径よりも大きな略球状の突出部８ａとで形成されてい
る。

【００２９】この接続端子８を凹部１ｂ内の領域と突出
部８ａとの２つの領域で形成するのは、絶縁基体１を接
続端子８を介して外部電気回路基板９上に実装した後、
絶縁基体１と外部電気回路基板９とに熱が印加されて両
者間に両者の熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応力
が発生した際、その熱応力の一部を凹部１ｂの開口部周
辺に作用させて電気接続パッド７に大きな熱応力が直接
に作用するのを有効に防止するためであり、これによっ
て電気接続パッド７は絶縁基体１に対する接合の信頼性
が極めて高いものとなる。

【００３０】なお、この場合、凹部１ｂの深さが0.05ｍ
ｍ未満であると凹部１ｂの開口周辺への熱応力の作用が
小さいものとなり、電気接続パッド７に大きな熱応力が
直接に作用して電気接続パッド７の絶縁基体１に対する
接合の信頼性が低いものとなってしまう傾向があるた
め、凹部１ｂの深さは0.05ｍｍ以上としておくことが好
ましい。また同時に、凹部１ｂの開口の直径が0.3 ｍｍ
より小さいと凹部１ｂ内部に形成されている電気接続パ
ッド７の面積が狭くなって電気接続パッド７に接続端子
８を強固に取着することが困難となる傾向があり、他
方、1.0 ｍｍを超えると隣接する接続端子８の突出部８
ａ同士が接触して短絡し易いものとなってしまう傾向が
あることから、凹部１ｂの開口の直径は0.3 〜1.0 ｍｍ
の範囲としておくことが好ましい。

【００３１】接続端子８は、その突出部８ａの直径が0.
35ｍｍ未満となると接続端子８の絶縁基体１下面側への
突出量が少なくなり、接続端子８を介して絶縁基体１の
電気接続パッド７と外部電気回路基板９の配線導体10と
を接合させる際、その接合の信頼性が低いものとなる危
険性がある。そのため接続端子８の突出部８ａの直径は
0.35ｍｍ以上としておくことが好ましい。

【００３２】また、本発明は、凹部１ｂの開口の一部に
その開口の直径の２分の１以下の幅を有する補助開口部
を、半田ペースト中のフラックスの揮発成分によるガス
を気散させて抜くために付加したことを特徴とするもの
であり、この補助開口部は、凹部１ｂ内に半田粉末とフ
ラックスとを混合して成る半田ペーストを充填してこの
半田ペーストの表面上に半田ボールを載置させ、これら
半田ペースト及び半田ボールを加熱して半田ペースト中
の半田粉末と半田ボールとを溶融一体化させる際に、半
田ボールが凹部１ｂの開口を完全に塞いで半田ペースト
中のフラックスによるガスの気散を阻害することを防止
し、この補助開口部を介して半田ペースト中のフラック
スによるガスを凹部１ｂの外部へ良好に気散させて抜く
作用を為す。

【００３３】この凹部１ｂの開口の一部に付加された補
助開口部は、その幅が凹部１ｂの開口の直径の２分の１
を超えると、凹部１ｂ内に半田粉末とフラックスとを混
合して成る半田ペーストを充填してこの半田ペーストの
表面上に半田ボールを載置させ、これら半田ペースト及
び半田ボールを加熱して半田ペースト中の半田粉末と半
田ボールとを溶融一体化させることにより、絶縁基体１
の下面上に略球状の突出部８ａを有し且つ電気接続パッ
ド７に接合された接続端子８を形成する際に、溶融した
半田がこの補助開口部内にも流れ込み、このため接続端
子８の突出部８ａを所望の位置に正確に形成することが
できなくなる危険性がある。従って、絶縁基体１の凹部
１ｂの開口の一部に付加された補助開口部は、その幅を
凹部１ｂの開口の直径の２分の１以下としておくことが
好ましい。

【００３４】一方、補助開口部の幅が0.1 ｍｍ未満とな
ると、この補助開口部を介してフラックスによるガスを
効果的に気散させて抜くことができなくなって接続端子
８中にボイドが発生しやすくなる傾向がある。従って、
補助開口部の幅は0.1 ｍｍ以上としておくことが好まし
い。

【００３５】更に、凹部１ｂの開口の一部に付加された
補助開口部は、その補助開口部が付加された凹部１ｂの
中心と絶縁基体１の中心とを結ぶ直線に対して垂直で、
且つその補助開口部が付加された凹部１ｂの中心を通る
直線上に設けておくと、製作された半導体素子収納用パ
ッケージの内部に半導体素子３を収容して外部電気回路
基板９に実装した場合に熱が絶縁基体１と外部電気回路
基板９の両方に繰り返し印加されて半導体素子収納用パ
ッケージの絶縁基体１と外部電気回路基板９との間に両
者の熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応力が発生し
ても、この補助開口部は、そのような熱応力の印加が最
も小さくなる位置に形成されることとなるため、補助開
口部が絶縁基体並びに接続端子の強度を低下させるよう
な悪影響を最小とすることができる。従って、凹部１ｂ
の開口の一部に付加させる補助開口部は、その補助開口
部が付加された凹部１ｂの中心と絶縁基体１の中心とを
結ぶ直線に対して垂直で、且つその補助開口部が付加さ
れた凹部１ｂの中心を通る直線上に設けておくことが好
ましい。

【００３６】補助開口部の形状は、長円形・円形・矩形
・四角形・三角形等、種々の形状のものとすることがで
き、凹部１ｂの配列や凹部１ｂの直径と半田ボールの大
きさとの関係、半田ペーストや半田ボールの特性等に応
じて適宜選択すればよい。また、凹部１ｂに付加させる
個数は通常は１個で十分であるが、凹部１ｂの配列や凹
部１ｂの直径と半田ボールの大きさとの関係、半田ペー
ストや半田ボールの特性あるいはフラックスによるガス
の効率的な気散等の条件を考慮して、必要に応じて複数
個の補助開口部を適宜配置して付加させてもよい。

【００３７】かくして本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば、絶縁基体１の搭載部１ａ底面に半導体素
子３をガラスや樹脂等から成る接着剤により接着固定す
るとともにこの半導体素子３の各電極を配線層５に電気
的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に蓋体２をガ
ラスや樹脂等の封止材により接合させ、絶縁基体１と蓋
体２とから成る容器４内部に半導体素子３を気密に封止
することによって半導体装置となる。

【００３８】また、かかる半導体装置は、絶縁基体１下
面の接続端子８を外部電気回路基板９の配線導体10上に
載置させるとともにこれを約200 〜300 ℃の温度で加熱
溶融させ、接続端子８を配線導体10に接合させることに
よって外部電気回路基板９上に実装されるとともに内部
に収容する半導体素子３の各電極が所定の配線導体10に
電気的に接続されることとなる。

【００３９】次に、上述の半導体素子収納用パッケージ
の製造方法を図３〜図７に基づき説明する。

【００４０】先ず図３に示すように、上面に半導体素子
が搭載収容される凹状の搭載部１ａを、下面に開口が略
円形の複数個の凹部１ｂを各々有し、且つ搭載部１ａの
周辺より下面側に導出する複数個の配線層５と凹部１ｂ
底面に配線層５と電気的に接続された電気接続パッド７
を形成した絶縁基体１を準備する。

【００４１】このとき絶縁基体１の凹部１ｂには、図４
に示すように、その開口の一部に凹部１ｂの外側に向け
て切り欠き状に、その幅Ｗが凹部の直径Ｄの２分の１以
下の補助開口部Ａを付加させて形成しておく。

【００４２】また、これら凹部１ｂの開口の一部に付加
させる補助開口部Ａは、その補助開口部Ａが付加された
凹部１ｂの中心と絶縁基体１の中心とを結ぶ直線Ｌ１に
対して垂直で、且つその補助開口部Ａが付加された凹部
１ｂの中心を通る直線Ｌ２上に設けておくと、前述のよ
うに熱応力が発生しても補助開口部Ａが接続端子８の強
度に与える悪影響を最小とすることができる。

【００４３】絶縁基体１はアルミナ質セラミックスやム
ライト質セラミックス・窒化アルミニウム質セラミック
ス・炭化珪素質セラミックス・ガラスセラミックス等の
無機絶縁材料もしくは絶縁性樹脂または無機絶縁物粉末
と絶縁性樹脂との混合材料等の電気絶縁材料から成り、
例えばアルミナ質セラミックスから成る場合、アルミナ
・シリカ・マグネシア・カルシア等の原料粉末に適当な
有機バインダや溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して
泥漿物を作るとともにこの泥漿物を従来周知のドクター
ブレード法等のシート成形法を採用してシート状のセラ
ミックグリーンシートとなし、しかる後、所定のセラミ
ックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すととも
にこれを複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成すること
によって製作される。

【００４４】また絶縁基体１の上面に設けられている半
導体素子を収容するための凹状の搭載部１ａ及び下面に
設けられている複数個の凹部１ｂは、所定のセラミック
グリーンシートの各々に予め打ち抜きによる所定形状の
穴あけ加工を施しておくことによって絶縁基体１の所定
位置に所定形状に形成される。

【００４５】更に、配線層５及び電気接続パッド７は、
タングステンやモリブデン・マンガン等の高融点金属粉
末あるいは銅や銀・金もしくはこれらの合金等の金属粉
末から成り、タングステン等の高融点金属粉末を用いる
場合であれば、適当な有機バインダや溶剤・可塑剤を添
加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となるセラミ
ックグリーンシートに所定パターンに印刷塗布してお
き、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成する
ことによって、配線層５は絶縁基体１の半導体素子が載
置される凹状の搭載部１ａ周辺から下面凹部１ｂにかけ
て、また電気接続パッド７は絶縁基体１下面の凹部１ｂ
底面にそれぞれ形成される。

【００４６】次に図５（ａ）に示すように、絶縁基体１
の凹部１ｂ内に半田ペースト11を充填し、その半田ペー
スト11の表面を絶縁基体１の下面より突出させる。

【００４７】この絶縁基体１の凹部１ｂ内への半田ペー
スト11の充填は、従来周知のスクリーン印刷法等を採用
することによって行なわれ、例えば、図５（ｂ）に示す
ように絶縁基体１を裏返しにしてその下面となる凹部１
ｂが形成された側に、絶縁基体１の凹部１ｂと対応する
位置に凹部１ｂの径より若干大きい径の穴12ａを有する
厚みが100 〜200 μｍ程度のステンレス製マスク板12を
配置するとともにこのステンレス製マスク板12の上面に
半田ペースト11を供給し、しかる後、この半田ペースト
11をスキージ13の摺動により一部を穴12ａを介して絶縁
基体１の凹部１ｂに被着させることによって行なわれ
る。

【００４８】また、半田ペースト11は、例えば平均粒径
が10〜50μｍ程度の半田粉末に、樹脂にアミンのハロゲ
ン化水素塩から成る活性剤・天然植物に含まれる有機酸
及びアルコールから成る溶剤を添加したフラックスを含
有させて成る、粘度が150000〜350000センチポアズのも
のが使用され、半田粉末としては例えば錫46.0重量％−
鉛46.0重量％−ビスマス8.0 重量％から成るもの・錫9
4.6重量％−銀3.4 重量％−鉛2.0 重量％から成るもの
・錫94.6重量％−銀3.4 重量％−ビスマス2.0 重量％か
ら成るもの・錫98.5重量％−銀1.0 重量％−銅0.5 重量
％から成るもの・錫96.5重量％−銀3.5 重量％から成る
もの等が使用される。

【００４９】絶縁基体１の凹部１ｂ内に充填された半田
ペースト11は、後述する半田ボール14を絶縁基体１の凹
部１ｂ上に載置させる際にその位置決めを行なうととも
に、半田ボール14とともに所定の大きさの略球状の突出
部８ａを有する接続端子８を形成する作用を為し、その
表面を絶縁基体１の下面より一定の高さ突出させておく
ことによって、半田ペースト11が半田ボール14と密着し
て半田ペースト11に含まれるフラックスの粘着性で半田
ボール14を絶縁基体１の凹部１ｂ上に強く仮止めする。

【００５０】なお、絶縁基体１の凹部１ｂ内に充填され
た半田ペースト11は、絶縁基体１下面からの突出高さが
100 μｍ未満であると、半田ペースト11上に半田ボール
14を載置させ半田ペースト11のフラックスの粘着性で位
置決めする際に、その粘着性が不足して半田ボール14を
強く仮止めすることができない傾向があり、他方、200
μｍを超えると半田ぺースト11の一部が絶縁基体１の下
面に広がり、隣接した凹部１ｂに充填した半田ペースト
11同士が接触してしまう危険性がある。従って、凹部１
ｂ内に充填された半田ペースト11は、絶縁基体１の下面
からのその表面の突出高さを100 〜200 μｍの範囲とし
ておくことが好ましい。

【００５１】更に、半田ペースト11は、これに含有され
るフラックスの量が８重量％未満であると半田ペースト
11の粘度が350000センチポアズ以上の高いものとなって
凹部１ｂ内への十分な充填が困難となり、また10重量％
を超えると半田ペースト11の粘度が150000センチポアズ
以下の低いものとなって絶縁基体１の凹部１ｂに充填し
た際、その一部が絶縁基体１の下面に大きく広がって、
隣接する凹部１ｂ内に充填した半田ペースト11同士が接
触してしまう傾向がある。従って、半田ペースト11に含
有されるフラックスの量は８〜10重量％とし、半田ペー
スト11の粘度を150000〜350000センチポアズの範囲とし
ておくことが好ましい。

【００５２】そして次に、図６（ａ）に示すように、絶
縁基体１下面の凹部１ｂ内に充填された半田ペースト11
の表面上に、この半田ペースト11の半田粉末と融点が実
質的に同じ半田ボール14を載置させ、半田ペースト11に
含まれるフラックスの粘着性によって半田ペースト11上
に半田ボール14を仮止めする。

【００５３】半田ペースト11の表面上への半田ボール14
の載置は、例えば図６（ｂ）に示すように、凹部１ｂ内
に半田ペースト11が充填された絶縁基体１の下面側に絶
縁基体１の凹部１ｂと対応する位置に穴15ａを有する金
属プレート15を配置し、しかる後、金属プレート15の穴
15ａ内に半田ボール14を１個ずつ挿入することによって
行なわれる。

【００５４】半田ボール14としては通常は半田ペースト
11の半田粉末と同じ組成の半田が好適に使用されるが、
必ずしも同じ組成に限られるものではなく、その融点が
実質的に半田ペースト11の融点と同じであれば異なる組
成の半田であってもよい。

【００５５】更に、半田ボール14の直径は、絶縁基体１
の凹部１ｂの開口の直径以下であると、半田ペースト11
の半田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させて接続端
子８を形成する際に絶縁基体１の下面に略球状の突出部
８ａを有する接続端子８を形成することが困難となり、
他方、絶縁基体１の凹部１ｂの開口の直径及び隣接する
凹部１ｂとの間の距離の合計に対して85％を超えると、
隣接する接続端子８の突出部８ａ同士が接触して電気的
に短絡してしまう危険性がある。従って、半田ボール14
の直径は、絶縁基体１の凹部１ｂの直径より大きく、且
つ絶縁基体１の凹部１ｂの開口の直径及び隣接する凹部
１ｂとの間の距離の合計に対して85％以下としておくこ
とが好ましい。

【００５６】そして最後に、これを例えば酸素量が500
ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中、約200℃〜300 ℃の温度で
加熱し、半田ペースト11中のフラックスによるガスを凹
部１ｂの開口の一部に付加された補助開口部Ａを介して
気散させて凹部１ｂ内から抜くとともに半田粉末と半田
ボール14とを溶融一体化させると、図７に示すように、
絶縁基体１の下面に略球状の突出部８ａを有する接続端
子８が形成され、これによって半導体素子収納用パッケ
ージが完成する。

【００５７】なお、絶縁基体１下面に形成される接続端
子８の略球状の突出部８ａは、半田ペースト11中の半田
粉末と半田ボール14とを溶融一体化させた際に、溶融し
た半田の表面張力によって形成される。

【００５８】この場合、絶縁基体１の凹部１ｂの開口の
一部には凹部１ｂの外側に向けて切り欠き状に補助開口
部Ａが形成されていることから、半田ペースト11中の半
田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させる際に半田ボ
ール14が凹部１ｂの開口を完全に塞ぐことはなくなり、
従って半田ペースト11中に含有されるフラックスによる
ガスが補助開口部Ａを介して凹部１ｂの外部に良好に気
散して抜けることができ、その結果、半田から成る接続
端子８中にフラックスによるガスの残留に起因するボイ
ドが発生することはなく、完成した半導体素子収納用パ
ッケージに半導体素子３を収容して外部電気回路基板９
に実装した場合、熱が絶縁基体１と外部電気回路基板９
との両方に繰り返し印加されて絶縁基体１と外部電気回
路基板９との間に両者の熱膨張係数の相違に起因して大
きな熱応力が発生しても、接続端子８がボイドに起因し
た強度低下のために破断することはなく、半導体素子収
納用パッケージの内部に収容する半導体素子３の各電極
を長期間にわたり所定の外部電気回路に安定して電気的
に接続させることができる。

【００５９】なお、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれ
ば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態
では絶縁基体１の凹部１ｂに設ける補助開口部Ａは各凹
部１ｂに対し１個ずつ付加されていたが、補助開口部Ａ
は各凹部１ｂの開口に対し２個以上付加されていてもよ
い。また、絶縁基体１としてセラミックスを用いた例を
示したが、絶縁基体１として絶縁性樹脂あるいは無機絶
縁物粉末と絶縁性樹脂との混合材料を用いて形成したも
のであってもよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージに
よれば、接続端子を形成するために絶縁基体に設けられ
た凹部の開口の一部に開口の直径の２分の１以下の幅を
有する補助開口部を付加させたことから、接続端子を形
成すべくこの凹部内に半田ペーストを充填してその表面
に半田ボールを載置し、これら半田ペースト及び半田ボ
ールを加熱して半田ペースト中の半田粉末と半田ボール
とを溶融一体化させ、これにより、絶縁基体の一主面上
に略球状の突出部を有し且つ凹部底面の電気接続パッド
に接合された接続端子を形成する際に、半田ボールが絶
縁基体の凹部の開口を塞いだ場合でも補助開口部まで塞
がれることはないため、半田ペースト中のフラックスの
揮発成分によるガスがこの補助開口部を介して凹部外に
良好に気散して抜けることができ、その結果、接続端子
中すなわち接続端子の凹部内あるいは半田ペーストと半
田ボールとの接合部や半田ボール中におけるフラックス
によるガスの残留に起因するボイドの発生を極めて少な
くすることができて、接続端子の強度が高められた半導
体素子収納用パッケージとすることができた。

【００６１】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、絶縁基体の凹部の開口の一部に付加された補
助開口部の幅を凹部の開口の直径の２分の１以下とした
ことから、上記のように接続端子を形成する際、溶融し
た半田が補助開口部内に流れ込むために半田ボールが位
置ずれを起こすことがなく、接続端子の略球状の突出部
を所望の位置に正確に形成することができ、外部電気回
路基板との電気的接続の信頼性が確保された半導体素子
収納用パッケージとすることができた。

【００６２】更に、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、絶縁基体の凹部の開口の一部に付加された
補助開口部を、この補助開口部が付加された凹部の中心
と前記絶縁基体の中心とを結ぶ直線に対して垂直で且つ
その補助開口部が付加された凹部の中心を通る直線上に
設けたことから、半導体素子収納用パッケージの内部に
半導体素子を収容して外部電気回路基板に実装した場合
に、半導体素子の作動時に発生する熱が絶縁基体と外部
電気回路基板の両方に繰り返し印加されて半導体素子収
納用パッケージの絶縁基体と外部電気回路基板との間に
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
しても、この補助開口部はそのような熱応力の印加が最
も小さくなる位置に形成されていることとなるため、補
助開口部が絶縁基体並びに接続端子の強度を低下させる
ような悪影響を最小とすることができる、接続端子の強
度が高められ且つ絶縁基体の強度も十分に確保された高
信頼性の半導体素子収納用パッケージとすることができ
た。

【００６３】また、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジの製造方法によれば、上記構成の本発明に係る半導体
素子収納用パッケージを煩雑な作業や非能率的な設備を
必要とすることなく連続的に処理して製作できるため、
接続端子の強度が高められ且つその略球状の突出部を所
望の位置に正確に形成することができるとともに絶縁基
体の強度も十分に確保された高信頼性の半導体素子収納
用パッケージを非常に高い生産性でもって製作すること
ができた。

【００６４】この結果、本発明によれば、接続端子の強
度を高めて内部に収容する半導体素子の各電極を長期間
にわたり所定の外部電気回路に正確に且つ安定して電気
的に接続することができ、しかも生産性にも優れた高信
頼性の半導体素子収納用パッケージ及びその製造方法を
提供することができた。

【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の実施の
形態の一例を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】本発明の半導体素子収納用パッケージの製造方
法を説明するための絶縁基体の断面図である。

【図４】本発明の半導体素子収納用パッケージの製造方
法を説明するための図３の要部拡大平面図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の半導体素子収納
用パッケージの製造方法を説明するための絶縁基体の要
部拡大断面図及び絶縁基体の断面図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の半導体素子収納
用パッケージの製造方法を説明するための絶縁基体の要
部拡大断面図及び絶縁基体の断面図である。

【図７】本発明の半導体素子収納用パッケージの製造方
法を説明するための絶縁基体の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・絶縁基体 １ａ・・・・・搭載部 １ｂ・・・・・凹部 Ａ・・・・・・補助開口部 ３・・・・・・半導体素子 ５・・・・・・配線層 ７・・・・・・電気接続パッド ８・・・・・・接続端子 ８ａ・・・・・略球状の突出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一主面に開口が略円形の複数
   個の凹部を、他の主面又は前記一主面に半導体素子が搭
   載される搭載部を有する絶縁基体と、前記搭載部周辺か
   ら前記凹部底面にかけて導出される複数個の配線層と、
   前記凹部内に形成され、前記配線層と電気的に接続され
   ている複数個の電気接続パッドと、該電気接続パッドに
   接合され、前記絶縁基体の一主面上に略球状の突出部を
   有する接続端子とから成る半導体素子収納用パッケージ
   であって、前記複数個の凹部はその開口の一部に開口の
   直径の２分の１以下の幅を有する補助開口部が付加され
   ていることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
2. 【請求項２】 前記補助開口部を、該補助開口部が付加
   された凹部の中心と前記絶縁基体の中心とを結ぶ直線に
   対して垂直で且つその補助開口部が付加された凹部の中
   心を通る直線上に設けたことを特徴とする請求項１記載
   の半導体素子収納用パッケージ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の半導体素子
   収納用パッケージの製造方法であって、下記（１）乃至
   （４）の工程を具備することを特徴とする半導体素子収
   納用パッケージの製造方法。 （１）少なくとも一主面に開口が略円形であり且つ該開
   口の一部に開口の直径の２分の１以下の幅を有する補助
   開口部が付加された複数個の凹部を有し、該凹部内に電
   気接続パッドを形成した絶縁基体を準備する工程 （２）前記凹部内に半田粉末とフラックスとを混合して
   成る半田ペーストを充填し、これにより、該半田ペース
   トの表面を前記絶縁基体の一主面より突出させる工程 （３）前記半田ペーストの表面に前記半田粉末の融点と
   実質的に同じ融点を有する半田ボールを載置させる工程 （４）前記半田ペースト及び半田ボールを加熱し、半田
   ペースト中の半田粉末と半田ボールとを溶融一体化さ
   せ、これにより、前記絶縁基体の一主面上に略球状の突
   出部を有する接続端子を形成する工程。