JPS6175548A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に、Ａｌ又はＡｌ系合金
又はＣｕ又はＣｕ系合金よりなる半導体装基板に関する
。

〔背景技術〕

半導体装置においてはセラミック基板が多用されている
。例えば、サーディツプ型半導体パッケージにおいては
、セラミック基板上に半導体素子を搭載し、ガラスで気
密封止する形態がとられている。しかるに、このセラミ
ック基板を使用する場合法のごとき問題がある。

第一に、セラミック基板は、一般に、その重量が重く当
該基板よりなるパッケージをモジュール基板（ボード）
などの実装基板に実装すると、大変な重量のものとなり
持ち運びに不便をきたすという問題がある。特に、近時
は高密度実装化の傾向にあり、これに伴ない、増々重く
なるという傾向にある。

第二に、セラミック基板は、他物との衝突により欠けた
り、割れたりするという問題がある。

重量が重いということもその原因の一つをなしているよ
うである。

第三にセラミック基板は、一般に、多層配線を行う関係
から、セラミック多層配線基板が使用される。この多層
配線基板は、一般に、例えば、導体パターンを印刷した
アルミナのグリーンシ一トを複数順次積み重ね熱圧着後
１５００°Ｃ前後の高沢で焼結するという方法により作
られる。従って、その加工がめんどうであるばかりでな
く、焼結に多量のエネルギーを要したりしてコストも高
いものとなっている。

又、セラミック基板にあっては、加工性に難点があり、
任意形状のものを作ろうとしても容易でないという問題
もある。

第四に、セラミック基板は、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料に
較べてその熱抵抗が大で、熱放散性が悪いという問題が
あり、例えば、大電流を流す消費電力の大きい半導体装
置では放熱フィンを取付けなければならないなどの対策
をこうじなければならない。

なお、半導体装置のパッケージに関する技術は、たとえ
ば工業調査会発行「ＩＣ化実装技術」　（日本マイクロ
エレクトロニクス協会編）のＰ１３５〜Ｐ１５０に示さ
れている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は金属材料をパッケージの一部として用い
た半導体装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

即ち、上記金属材料として最適であるＡｌ又はＡｌ系合
金又はＣｕ又はＣｕ系合金を用いこれら金属（合金）の
例えばプレス加工により、一工程で、任意形状のものを
作り、その表面に化成処理などにより稠密な酸化膜を形
成することによって軽く、割れ欠けを生ぜず、熱抵抗が
小さい優れた半導体パッケージ月料を得る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明を適用したリードレス・チップ・キャ
リア（ＬＣＣ）タイプパッケージの断面図を示す。

第１図にて、１は半導体素子（半導体チップ）を搭載す
る底部基板である。該基板１は、例えば、Ａｌ金金属り
構成される。Ａｌ金金属、塑性変形能や延展性に優れ、
加工容易で任意の形状を作り易い。

従って、プレス加工によるスタシピングにより、第１図
に示すような、半導体チップを搭載するための溝部（キ
ャビティ部）２や当該溝部周辺の凸凹形状を上面にもつ
基板１が、一工程で、簡単に作れる。

又、第１図にて、３は半導体チップであり、上記基板１
の溝部２上部に接合材料４により接合固着される。

半導体チップ３は、例えばシリコン（Ｓｉ）単結晶基板
から成り、周知の技術によってこのチップ内には多数の
回路素子が形成され、１つの回路機能が与えられている
。

回路素子の具体例は、例えばＭ　ＯＳ　（ｌｌ！ｅｔａ
ｌＯｘｉｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）　　トラ
ンジスタから成り、これらの回路素子によって、例えば
メモリや論理回路の回路機能が形成されている。

接合材料４には、各種のものが使用できるが、半導体チ
ップ３と基板１との熱膨張係数差を吸収できるような、
例えば、Ａｇ粉末等を含むポリイミド系樹脂あるいはエ
ポキシ系樹脂の導電接着剤（銀ペースト）や半田を使用
することが好ましい。

半導体チップ３は、第１図に示すように、配線部５と例
えばＡｌ線よりなるボンディングワイヤ６により例えば
周知の超音波ボンディング法によりワイヤボンディング
される。配線部５は、例えばＡｌ金金属蒸着することに
より形成することができる。

本発明では半導体チップを搭載する基板１を前記のごと
く、Ａｌ金金属より構成したので、かかる配線部５と基
板ｌの表面との間に酸化物よりなる絶縁膜を介在させる
必要がある。

第１図にて、７は絶縁膜であり、この絶縁膜は基板１に
使用したＡｌ金金属化成処理することにより容易に作る
ことができる。化成処理の好ましい例としては、酸処理
を行い、次いで熱処理することが挙げられる。

即ち、硫酸等の酸を使用して基板１の表面処理を行い、
次いで、加熱して熱処理すると、Ａｌ金金属表面に稠密
な酸化被膜を形成することができる。酸処理を例えば過
酸化水素（）１２０２　）等の過酸化物により行っても
よい。酸処理と熱処理を併行して行うことが稠密な酸化
膜を形成する」−で好ましいが、いずれか一方の処理で
も差支えず、本発明基板は容易に酸化膜を形成すること
ができる特定の金属素材を使用していることを特長とし
ており、必要に応じて酸化膜を容易に作ることができる
。

次に、主として、半導体チップ３を外的環境から保護す
るために、第１図に示すように、封着材料８を使用して
、基板１上にキャップ９を取付する。

封着材料８には、低融点ガラスや樹脂接着剤などが用い
られる。Ｌ　ＣＣ実装時にはパッケージを倒置して電極
５を用いてモジュール基板等の実装基板に半田付けすれ
ばよい。

キャップ９は、基Ｆｉ、１と同様にＡｆｌ金属により構
成することが、軽量化等の観点から好ましい。

更に、第１図にて、１０は外部コンタク１〜部であり、
金属により構成され、モジュール基板などの実装基板に
、この外部コンタクト部ＩＯの基板底面部（下部電極）
１１を半田付けすることにより、第１図に示すＬ　ＣＣ
パッケージを倒置せずに、実装することもできる。この
外部コンタクト部１０は第１図ではその図示が省略され
ているが、配線部５と接続され、更に前記のごとくこの
配線部５は半導体チップ３とワイヤボンディングされて
いるので、外部コンタクト部１０を介して半導体チップ
３内に信号の入出力が可能となっている。

次に、本発明の他の実施例を第２図に基づき説明する６ 第２図は、半導体素子を搭載する底部基板、キャップ及
び金属リードフレームを組合せ、ガラスで気密封止した
半導体装置（サーディツプ型パッケージ）の断面図を示
す。

第１図に示すパッケージと同様に、半導体素子を搭載す
る底部基板１２をＡｌ金金属より構成する。半導体チッ
プ１３を接合月料１４により当該基板１２上にダイボン
ディングする。

半導体チップ１３及び接合材料１４には、第１図に示す
チップ３及び接合材料４と同様のものが例示される。

第２図に示すパッケージでは、キャップ１５と基板１２
との間に金属リードフレーム１６を介在させ、封止材料
１７により封止する。又、半導体チップ１３とリードフ
レーム１６とを例えばＡｌ。

線より成るボンディングワイヤ１８によりワイヤボンデ
ィングする。

キャップ１５は、第１図に示すキャップ８と同様に、基
板ｌと同様の材質により構成することが好ましい。即ち
、Ａｌ金金属より構成することが好ましい。封止材料１
７は例えば低融点ガラスを使用することが好ましい。

尚第２図にて、１９はＡ（１２０３よりなる酸化膜（絶
縁膜）である。

〔効果〕

（１）本発明によれば、半導体装置用部材特に半導体素
子を搭載する基板をＡｌ金金属より構成したので、これ
により、基板は軽量化され、セラミック基板に比して熱
抵抗を低減でき又、他物と衝突しても割れたり欠けたり
することがない。キャップも同様にＡｆｌ金属により構
成することにより軽量化、熱抵抗の低減２割れ欠けの防
止に役立つ。

（２）又、Ａｌ金金属塑性変形や延展性に優れ加工が極
めて容易なので、第１図に示すような複雑な形状面を有
する基板を一工程で容易に製造することができ、任意の
形状のものを用途に応じて適宜作り出すことができる。

セラミック多層配線基板にあっては、グリーンシー１〜
を多層に積層し、焼結する必要があるが、本発明によれ
ば、工程が簡素化され、コス１−の安い半導体装置が提
供できる。

（３）本発明半導体装置用部材は、稠密な酸化膜を形成
しゃすいＡｌ金金属りなるので、必要に応じて絶縁膜を
容易に形成できる。

以−Ｌ本発明者によってなされた発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施例では基板やキャップをＡｌ金金属よ
り構成する例を示したが、Ａｌ金金属代えてＡｌを主成
分としたＡｌ系合金やＣｕやＣｕを主成分としたＣｕ系
合金であってもよい。合金化することにより熱膨張係数
をコントロールすることも可能で、その製品に適した熱
膨張係数のものを供給することができる。

又、前記第１図に示す実施例では基板やキャップの略全
面に酸化膜を被覆して成る例を示したが、一部であって
もよく、本発明では必要に応じて酸化膜を被覆すればよ
い。

この酸化膜の形成は化成処理によることが好ましいこと
は前記実施例に示す通りであるが、スパッタリング等の
方法によってもよい。

〔利用分野〕

本発明は気密封止型半導体装置のみならず、半導体素子
を搭載する底部基板、キャップよンよび金属リードフレ
ームを組合せ、樹脂で封止するような樹脂封止型半導体
装置についても適用することができ、例えば次のような
分野の半導体装置に有用である。

（１）サーディツプおよびフラットパックパッケージ並
びにそれらの樹脂封止型パッケージ（２）ガラス封止お
よび樹脂封止型Ｌ　ＣＣ（３）ＰＬＣＣ（リードを底面
に折曲げして成る樹脂封止型ｒ、　ｃ　ｃ　） 図面の簡ｔｌｔな説明 第１図は本発明部月を使用して成るＬ　ＣＣパッケージ
の継面図、 第２図は同サーディツプ型パッケージの断面図である。

１・・・基板、２・・・キャビティ部、３・・・半導体
チップ、４・・・接合材料、５・・・配線部、６・・・
ボンディングワイヤ、７・・・絶縁膜、８・・・封着月
料、９・・・キャップ、１０・・・外部コンタクト部、
１１・・・基板底面部（下部電極）、１２・・・底部基
板、１３・・・半導体チップ、１４・・・接合材料、１
５・・・キャップ、】６・・・金属リードフレーム、１
７・・・封止材料、１８・・・ボンディングワイヤ、１
９・・・酸化膜（絶縁膜）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ａｌ又はＡｌ系合金又はＣｕ又はＣｕ系合金よりな
   る金属部材の表面の一部又は全面に、酸化物よりなる絶
   縁膜を被覆してなる部材を用いたことを特徴とする半導
   体装置。 ２、絶縁膜が、Ａｌ又はＡｌ系金又はＣｕ又はＣｕ系合
   金よりなる金属部材を化成処理することにより形成され
   た当該金属又は合金の酸化物よりなる特許請求の範囲第
   一項記載の半導体装置。 ３、部材に半導体素子が搭載されている特許請求の範囲
   第１項記載の半導体装置。