JP2001267443A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体素子を収容する容器と放熱体の熱膨張係
数の相違に起因して放熱体が剥離したり、容器に割れや
欠けが発生する。 【解決手段】絶縁基体１と蓋体２とからなり、内部に半
導体素子３を収納する容器４と、該容器４に取着された
放熱体８とで形成された半導体素子収納用パッケージで
あって、前記放熱体８は、銅もしくは銅を主成分とする
金属で形成され、かつ前記絶縁基体１は、ＢａＯを５〜
６０重量％含有するガラス２０〜８０体積％と、４０〜
４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上である
フィラー８０〜２０体積％とから成り、前記ガラス及び
／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１
〜３０重量％含有しているガラスセラミック焼結体で形
成されている。
数の相違に起因して放熱体が剥離したり、容器に割れや
欠けが発生する。 【解決手段】絶縁基体１と蓋体２とからなり、内部に半
導体素子３を収納する容器４と、該容器４に取着された
放熱体８とで形成された半導体素子収納用パッケージで
あって、前記放熱体８は、銅もしくは銅を主成分とする
金属で形成され、かつ前記絶縁基体１は、ＢａＯを５〜
６０重量％含有するガラス２０〜８０体積％と、４０〜
４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上である
フィラー８０〜２０体積％とから成り、前記ガラス及び
／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１
〜３０重量％含有しているガラスセラミック焼結体で形
成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路素
子などの半導体素子を収容するための半導体素子収納用
パッケージに関するものである。
子などの半導体素子を収容するための半導体素子収納用
パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、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、酸化アルミニウム質焼結体
やムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等の電
気絶縁材料から成り、上面に半導体素子を収容するため
の凹部を有し、下面に銅から成る放熱体が取着されてい
る絶縁基体と、該絶縁基体の凹部周辺から外周縁にかけ
て被着導出されたタングステン、モリブデン、マンガン
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、内部に収容する半導体素子を外部電気回路に接続す
るために前記メタライズ配線層に銀ロウ等のロウ材を介
し取着された外部リード端子と、蓋体とから構成されて
おり、絶縁基体の凹部底面に半導体素子をガラス、樹
脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに該
半導体素子の各電極をボンディングワイヤを介してメタ
ライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、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収容する
ことによって製品としての半導体装置となる。
体素子収納用パッケージは、酸化アルミニウム質焼結体
やムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等の電
気絶縁材料から成り、上面に半導体素子を収容するため
の凹部を有し、下面に銅から成る放熱体が取着されてい
る絶縁基体と、該絶縁基体の凹部周辺から外周縁にかけ
て被着導出されたタングステン、モリブデン、マンガン
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、内部に収容する半導体素子を外部電気回路に接続す
るために前記メタライズ配線層に銀ロウ等のロウ材を介
し取着された外部リード端子と、蓋体とから構成されて
おり、絶縁基体の凹部底面に半導体素子をガラス、樹
脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに該
半導体素子の各電極をボンディングワイヤを介してメタ
ライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、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収容する
ことによって製品としての半導体装置となる。
【０００３】なお、上述の半導体素子収納用パッケージ
においては、絶縁基体の下面に取着されている放熱体が
銅で形成されており、該銅は熱伝導性において優れてい
ることから放熱体は半導体素子の作動時に発する熱を良
好に吸収するとともに大気中に良好に放散させることが
でき、これによって半導体素子を常に適温とし半導体素
子に熱破壊が発生したり、特性に熱劣化が発生したりす
るのを有効に防止している。
においては、絶縁基体の下面に取着されている放熱体が
銅で形成されており、該銅は熱伝導性において優れてい
ることから放熱体は半導体素子の作動時に発する熱を良
好に吸収するとともに大気中に良好に放散させることが
でき、これによって半導体素子を常に適温とし半導体素
子に熱破壊が発生したり、特性に熱劣化が発生したりす
るのを有効に防止している。
【０００４】また前記絶縁基体に配されたメタライズ配
線層は、その露出表面にニッケル、金等のめっき層が所
定厚みに被着形成されており、該ニッケル、金等のめっ
き層によってメタライズ配線層は酸化腐蝕を受けるのが
有効に防止され、同時にメタライズ配線層に対するボン
ディングワイヤや外部リード端子の接続が良好なものと
なっている。
線層は、その露出表面にニッケル、金等のめっき層が所
定厚みに被着形成されており、該ニッケル、金等のめっ
き層によってメタライズ配線層は酸化腐蝕を受けるのが
有効に防止され、同時にメタライズ配線層に対するボン
ディングワイヤや外部リード端子の接続が良好なものと
なっている。
【０００５】
【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では、放熱体が銅で形
成されており、該銅はその熱膨張係数が約１７ｐｐｍ／
℃で絶縁基体を構成する酸化アルミニウム質焼結体やム
ライト質焼結体等の熱膨張係数（酸化アルミニウム質焼
結体の熱膨張係数は約７ｐｐｍ／℃、ムライト質焼結体
および窒化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数は約４ｐ
ｐｍ／℃）と大きく相異することから、容器内部に半導
体素子を気密に収容し、半導体装置となした後、絶縁基
体と放熱体の各々に半導体素子が作動時に発生する熱等
が印加された場合、放熱体と絶縁基体との間に両者の熱
膨張係数の相異に起因する大きな熱応力が発生し、該熱
応力によって放熱体が絶縁基体より剥がれ、半導体素子
の作動時に発する熱を大気中に良好に放散させることが
不可となったり、絶縁基体に割れやクラックが発生し、
容器の気密封止が破れて容器内部に収容する半導体素子
を長期間にわたり、正常、かつ安定に作動させることが
できないという欠点を有していた。
来の半導体素子収納用パッケージでは、放熱体が銅で形
成されており、該銅はその熱膨張係数が約１７ｐｐｍ／
℃で絶縁基体を構成する酸化アルミニウム質焼結体やム
ライト質焼結体等の熱膨張係数（酸化アルミニウム質焼
結体の熱膨張係数は約７ｐｐｍ／℃、ムライト質焼結体
および窒化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数は約４ｐ
ｐｍ／℃）と大きく相異することから、容器内部に半導
体素子を気密に収容し、半導体装置となした後、絶縁基
体と放熱体の各々に半導体素子が作動時に発生する熱等
が印加された場合、放熱体と絶縁基体との間に両者の熱
膨張係数の相異に起因する大きな熱応力が発生し、該熱
応力によって放熱体が絶縁基体より剥がれ、半導体素子
の作動時に発する熱を大気中に良好に放散させることが
不可となったり、絶縁基体に割れやクラックが発生し、
容器の気密封止が破れて容器内部に収容する半導体素子
を長期間にわたり、正常、かつ安定に作動させることが
できないという欠点を有していた。
【０００６】特に、近時、半導体素子の高集積化、高機
能化にともない半導体素子の発熱量が増大しているた
め、上記熱応力による放熱体の剥がれや絶縁基体の割
れ、クラック等が発生する危険性は顕著なものとなって
いる。
能化にともない半導体素子の発熱量が増大しているた
め、上記熱応力による放熱体の剥がれや絶縁基体の割
れ、クラック等が発生する危険性は顕著なものとなって
いる。
【０００７】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は内部に収容する半導体素子を常に適温と
して正常、かつ安定に作動させることができる、高信頼
性かつ安価な半導体素子収納用パッケージを提供するこ
とにある。
で、その目的は内部に収容する半導体素子を常に適温と
して正常、かつ安定に作動させることができる、高信頼
性かつ安価な半導体素子収納用パッケージを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基体と蓋
体とからなり、内部に半導体素子を収納する容器と、該
容器に取着された放熱体とで形成された半導体素子収納
用パッケージであって、前記放熱体は、銅もしくは銅を
主成分とする金属で形成され、かつ前記絶縁基体は、Ｂ
ａＯを５〜６０重量％含有するガラス２０〜８０体積％
と、４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃
以上であるフィラー８０〜２０体積％とから成り、前記
ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換
算で０．１〜３０重量％含有しているガラスセラミック
焼結体で形成されていることを特徴とするものである。
体とからなり、内部に半導体素子を収納する容器と、該
容器に取着された放熱体とで形成された半導体素子収納
用パッケージであって、前記放熱体は、銅もしくは銅を
主成分とする金属で形成され、かつ前記絶縁基体は、Ｂ
ａＯを５〜６０重量％含有するガラス２０〜８０体積％
と、４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃
以上であるフィラー８０〜２０体積％とから成り、前記
ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換
算で０．１〜３０重量％含有しているガラスセラミック
焼結体で形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、半導体素子を収納する容器の絶縁基体を、５〜６
０重量％のＢａＯを含有するガラス２０〜８０体積％
と、４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃
以上であるフィラー８０〜２０体積％とから成り、前記
ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換
算で０．１〜３０重量％含有しているガラスセラミック
焼結体で形成したことから絶縁基体の４０〜４００℃に
おける熱膨張係数を８．５〜１８．５ｐｐｍ／℃として
銅もしくは銅を主成分とする金属から成る放熱体の熱膨
張係数（銅：１７ｐｐｍ／℃）に近似させることがで
き、その結果、絶縁基体と放熱体の各々に半導体素子が
作動時に発生する熱等が印加されたとしても絶縁基体と
放熱体との間には大きな熱応力が発生することはなく、
これによって放熱体の絶縁基体からの剥離、絶縁基体で
の割れやクラック等の発生が有効に防止されて容器内部
の半導体素子を確実に気密封止することができるととも
に容器内部に収容する半導体素子の熱を外部に良好に放
散し、半導体素子を常に適温として半導体素子を安定、
かつ正常に作動させることが可能となる。
れば、半導体素子を収納する容器の絶縁基体を、５〜６
０重量％のＢａＯを含有するガラス２０〜８０体積％
と、４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃
以上であるフィラー８０〜２０体積％とから成り、前記
ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換
算で０．１〜３０重量％含有しているガラスセラミック
焼結体で形成したことから絶縁基体の４０〜４００℃に
おける熱膨張係数を８．５〜１８．５ｐｐｍ／℃として
銅もしくは銅を主成分とする金属から成る放熱体の熱膨
張係数（銅：１７ｐｐｍ／℃）に近似させることがで
き、その結果、絶縁基体と放熱体の各々に半導体素子が
作動時に発生する熱等が印加されたとしても絶縁基体と
放熱体との間には大きな熱応力が発生することはなく、
これによって放熱体の絶縁基体からの剥離、絶縁基体で
の割れやクラック等の発生が有効に防止されて容器内部
の半導体素子を確実に気密封止することができるととも
に容器内部に収容する半導体素子の熱を外部に良好に放
散し、半導体素子を常に適温として半導体素子を安定、
かつ正常に作動させることが可能となる。
【００１０】また同時に、前記ガラスセラミック焼結体
は、ＢａＯを５〜６０重量％含有するガラスのヤング率
が５０〜８０ＧＰａと低いため絶縁基体のヤング率も約
５０〜８０ＧＰａと低いものとなっている。そのため絶
縁基体と放熱体との間に両者の熱膨張係数の相異に起因
して若干の熱応力が発生したとしても該熱応力は絶縁基
体を適度に変形させることによって効果的に吸収、緩和
され、絶縁基体に割れやクラック等が発生するのが有効
に防止されて、半導体素子収納用パッケージとしての信
頼性がより一層優れたものとなる。
は、ＢａＯを５〜６０重量％含有するガラスのヤング率
が５０〜８０ＧＰａと低いため絶縁基体のヤング率も約
５０〜８０ＧＰａと低いものとなっている。そのため絶
縁基体と放熱体との間に両者の熱膨張係数の相異に起因
して若干の熱応力が発生したとしても該熱応力は絶縁基
体を適度に変形させることによって効果的に吸収、緩和
され、絶縁基体に割れやクラック等が発生するのが有効
に防止されて、半導体素子収納用パッケージとしての信
頼性がより一層優れたものとなる。
【００１１】更に本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、前記ガラスセラミック焼結体のガラス及び／
又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜
３０重量％含有させたことからガラスセラミック焼結体
の耐薬品性を大きく向上させることができ、その結果、
絶縁基体に設けたメタライズ配線層にニッケル、金等の
めっき層を被着させる際、絶縁基体を酸性、アルカリ性
等の薬液に浸漬したとしても絶縁基体に酸化、腐食等が
生じることもほとんどなく、半導体素子収納用パッケー
ジとしての信頼性を高いものとなすことができる。
によれば、前記ガラスセラミック焼結体のガラス及び／
又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜
３０重量％含有させたことからガラスセラミック焼結体
の耐薬品性を大きく向上させることができ、その結果、
絶縁基体に設けたメタライズ配線層にニッケル、金等の
めっき層を被着させる際、絶縁基体を酸性、アルカリ性
等の薬液に浸漬したとしても絶縁基体に酸化、腐食等が
生じることもほとんどなく、半導体素子収納用パッケー
ジとしての信頼性を高いものとなすことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は本発明の半導体素子収納用パッケ
ージの一実施例を示し、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。
細に説明する。図１は本発明の半導体素子収納用パッケ
ージの一実施例を示し、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。
【００１３】前記絶縁基体１はその上面に半導体素子３
を収容するための空所を形成する凹部１ａが設けてあ
り、該凹部１ａ底面には半導体素子３が載置され、ガラ
ス、樹脂、ロウ材等の接着材を介して接着固定される。
を収容するための空所を形成する凹部１ａが設けてあ
り、該凹部１ａ底面には半導体素子３が載置され、ガラ
ス、樹脂、ロウ材等の接着材を介して接着固定される。
【００１４】前記絶縁基体１は、ＢａＯを５〜６０重量
％含有するガラス２０〜８０体積％と、４０〜４００℃
における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であるフィラー
８０〜２０体積％とから成り、前記ガラス及び／又はフ
ィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜３０重
量％含有しているガラスセラミック焼結体で形成されて
おり、例えば、ＢａＯ含有ガラス、フィラー、Ｚｒ化合
物等の原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を添加
混合して泥漿物を作るとともに、該泥漿物をドクターブ
レード法やカレンダーロール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ち抜き加工を施すとともにこれ
を複数枚積層し、約８５０〜１３００℃の温度で焼成す
ることによって製作される。
％含有するガラス２０〜８０体積％と、４０〜４００℃
における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であるフィラー
８０〜２０体積％とから成り、前記ガラス及び／又はフ
ィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜３０重
量％含有しているガラスセラミック焼結体で形成されて
おり、例えば、ＢａＯ含有ガラス、フィラー、Ｚｒ化合
物等の原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を添加
混合して泥漿物を作るとともに、該泥漿物をドクターブ
レード法やカレンダーロール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ち抜き加工を施すとともにこれ
を複数枚積層し、約８５０〜１３００℃の温度で焼成す
ることによって製作される。
【００１５】また前記絶縁基体１は凹部１ａ周辺から外
周縁にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成さ
れており、該メタライズ配線層５の凹部１ａ周辺部には
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の上面外周縁に導出
された部位には外部電気回路と接続される外部リード端
子７がロウ材を介してロウ付け取着されている。
周縁にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成さ
れており、該メタライズ配線層５の凹部１ａ周辺部には
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の上面外周縁に導出
された部位には外部電気回路と接続される外部リード端
子７がロウ材を介してロウ付け取着されている。
【００１６】前記メタライズ配線層５は半導体素子３の
各電極を外部電気回路に接続する際の導電路として作用
し、銅、銀、ニッケル、パラジウム等の金属材料により
形成されている。
各電極を外部電気回路に接続する際の導電路として作用
し、銅、銀、ニッケル、パラジウム等の金属材料により
形成されている。
【００１７】前記メタライズ配線層５は銅、銀、ニッケ
ル等の金属粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を添加
混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となるグリーン
シートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パ
ターンに印刷塗布しておくことによって絶縁基体１の凹
部１ａ周辺から外周縁にかけて被着形成される。
ル等の金属粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を添加
混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となるグリーン
シートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パ
ターンに印刷塗布しておくことによって絶縁基体１の凹
部１ａ周辺から外周縁にかけて被着形成される。
【００１８】また前記メタライズ配線層５はその露出す
る表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材と
の濡れ性に優れる金属を１μｍ〜２０μｍの厚みにめっ
き法により被着させておくと、メタライズ配線層５の酸
化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタライ
ズ配線層５への外部リード端子７のロウ付けを強固とな
すことができる。従って、前記メタライズ配線層５は、
その露出する表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、か
つロウ材との濡れ性に優れる金属を１μｍ〜２０μｍの
厚みに被着させておくことが好ましい。
る表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材と
の濡れ性に優れる金属を１μｍ〜２０μｍの厚みにめっ
き法により被着させておくと、メタライズ配線層５の酸
化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタライ
ズ配線層５への外部リード端子７のロウ付けを強固とな
すことができる。従って、前記メタライズ配線層５は、
その露出する表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、か
つロウ材との濡れ性に優れる金属を１μｍ〜２０μｍの
厚みに被着させておくことが好ましい。
【００１９】なお、前記メタライズ配線層５は、銅、銀
等の低電気抵抗の金属で形成しておくとメタライズ配線
層５を伝搬する電気信号に減衰が生じず、半導体素子３
に電気信号を確実、かつ正確に入力することができる。
従って、前記メタライズ配線層５は銅、銀等の低電気抵
抗の金属で形成しておくことが好ましい。
等の低電気抵抗の金属で形成しておくとメタライズ配線
層５を伝搬する電気信号に減衰が生じず、半導体素子３
に電気信号を確実、かつ正確に入力することができる。
従って、前記メタライズ配線層５は銅、銀等の低電気抵
抗の金属で形成しておくことが好ましい。
【００２０】更に前記メタライズ配線層５には外部リー
ド端子７が低融点ロウ材等のロウ材を介してロウ付け取
着されており、該外部リード端子７は容器４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電気的に接
続する作用をなし、外部リード端子７を外部電気回路に
接続することによって容器４内部に収容される半導体素
子３はメタライズ配線層５及び外部リード端子７を介し
て外部電気回路に接続されることとなる。
ド端子７が低融点ロウ材等のロウ材を介してロウ付け取
着されており、該外部リード端子７は容器４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電気的に接
続する作用をなし、外部リード端子７を外部電気回路に
接続することによって容器４内部に収容される半導体素
子３はメタライズ配線層５及び外部リード端子７を介し
て外部電気回路に接続されることとなる。
【００２１】前記外部リード端子７は鉄−ニッケルーコ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄−ニッケルーコバルト合金等の金属から成る
インゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従
来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に形
成される。
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄−ニッケルーコバルト合金等の金属から成る
インゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従
来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に形
成される。
【００２２】前記外部リード端子７が被着された絶縁基
体１はまたその下面に熱伝導率が高い銅または銅を主成
分とする金属材料からなる放熱体８がロウ材等から成る
接着剤を介して取着されており、該放熱体８は半導体素
子３が作動時に発する熱を良好に吸収するとともに大気
中に効率良く放散させて半導体素子３を常に適温とな
し、これによって半導体素子３は常に正常に作動するこ
とが可能となる。
体１はまたその下面に熱伝導率が高い銅または銅を主成
分とする金属材料からなる放熱体８がロウ材等から成る
接着剤を介して取着されており、該放熱体８は半導体素
子３が作動時に発する熱を良好に吸収するとともに大気
中に効率良く放散させて半導体素子３を常に適温とな
し、これによって半導体素子３は常に正常に作動するこ
とが可能となる。
【００２３】前記銅または銅を主成分とする金属材料か
らなる放熱体８は、銅または銅を主成分とする金属材料
に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工
法を施すことによって所定の形状に形成される。
らなる放熱体８は、銅または銅を主成分とする金属材料
に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工
法を施すことによって所定の形状に形成される。
【００２４】かくして上述の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３
をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着
固定するとともに該半導体素子３の各電極をボンディン
グワイヤ６を介して所定のメタライズ配線層５に接続さ
せ、しかる後、前記絶縁基体１の上面に、鉄−ニッケル
−コバルト合金等の金属材料を従来周知の加工法により
所定の板状等の形状に加工してなる蓋体２をガラス、樹
脂、ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、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
密に収容することによって製品としての半導体装置とな
る。
ジによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３
をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着
固定するとともに該半導体素子３の各電極をボンディン
グワイヤ６を介して所定のメタライズ配線層５に接続さ
せ、しかる後、前記絶縁基体１の上面に、鉄−ニッケル
−コバルト合金等の金属材料を従来周知の加工法により
所定の板状等の形状に加工してなる蓋体２をガラス、樹
脂、ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、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
密に収容することによって製品としての半導体装置とな
る。
【００２５】本発明においては、絶縁基体１を、酸化バ
リウム（ＢａＯ）を５〜６０重量％含有するガラス２０
〜８０体積％と、４０〜４００℃における熱膨張係数が
６ｐｐｍ／℃以上であるフィラー８０〜２０体積％とか
ら成り、かつ前記酸化バリウム含有ガラス及び／又はフ
ィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜３０重
量％含有しているガラスセラミック焼結体で形成してお
くことが重要である。
リウム（ＢａＯ）を５〜６０重量％含有するガラス２０
〜８０体積％と、４０〜４００℃における熱膨張係数が
６ｐｐｍ／℃以上であるフィラー８０〜２０体積％とか
ら成り、かつ前記酸化バリウム含有ガラス及び／又はフ
ィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜３０重
量％含有しているガラスセラミック焼結体で形成してお
くことが重要である。
【００２６】前記絶縁基体１を、上述のガラスセラミッ
ク焼結体で形成すると絶縁基体１の４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数が８．５〜１８．５ｐｐｍ／℃となつて
銅もしくは銅を主成分とする金属から成る放熱体８の熱
膨張係数（銅：１７ｐｐｍ／℃）に近似し、その結果、
絶縁基体１と放熱体８の各々に半導体素子３が作動時に
発生する熱等が印加されたとしても絶縁基体１と放熱体
８との間には大きな熱応力が発生することはなく、これ
によって放熱体８の絶縁基体１からの剥離、絶縁基体１
での割れやクラック等の発生が有効に防止されて容器４
内部の半導体素子３を確実に気密封止することができる
とともに容器４内部に収容する半導体素子３の熱を外部
に良好に放散し、半導体素子３を常に適温として半導体
素子３を安定、かつ正常に作動させることが可能とな
る。
ク焼結体で形成すると絶縁基体１の４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数が８．５〜１８．５ｐｐｍ／℃となつて
銅もしくは銅を主成分とする金属から成る放熱体８の熱
膨張係数（銅：１７ｐｐｍ／℃）に近似し、その結果、
絶縁基体１と放熱体８の各々に半導体素子３が作動時に
発生する熱等が印加されたとしても絶縁基体１と放熱体
８との間には大きな熱応力が発生することはなく、これ
によって放熱体８の絶縁基体１からの剥離、絶縁基体１
での割れやクラック等の発生が有効に防止されて容器４
内部の半導体素子３を確実に気密封止することができる
とともに容器４内部に収容する半導体素子３の熱を外部
に良好に放散し、半導体素子３を常に適温として半導体
素子３を安定、かつ正常に作動させることが可能とな
る。
【００２７】また前記絶縁基体１を構成するガラスセラ
ミック焼結体に酸化バリウム（ＢａＯ）を５〜６０重量
％含有するガラスを用いるのは該酸化バリウム含有ガラ
スは低軟化点であり、比較的高い熱膨張係数を有してい
るためにガラス量を少なく、かつ高熱膨張のフィラーを
多く添加することが可能であり、銅や銅を主成分とする
金属材料からなる放熱体８の熱膨張係数に近似する高い
熱膨張係数を有するガラスセラミック焼結体が容易に得
られるためであり、酸化バリウムの量を５〜６０重量％
の範囲とするのは、５重量％より少ないとガラスの低軟
化点化が困難となり、６０重量％より多いとガラス化が
困難で特性が不安定となりやすく、また耐薬品性が著し
く低下してしまうためである。特に酸化バリウムの量は
２０〜４０重量％が望ましい。
ミック焼結体に酸化バリウム（ＢａＯ）を５〜６０重量
％含有するガラスを用いるのは該酸化バリウム含有ガラ
スは低軟化点であり、比較的高い熱膨張係数を有してい
るためにガラス量を少なく、かつ高熱膨張のフィラーを
多く添加することが可能であり、銅や銅を主成分とする
金属材料からなる放熱体８の熱膨張係数に近似する高い
熱膨張係数を有するガラスセラミック焼結体が容易に得
られるためであり、酸化バリウムの量を５〜６０重量％
の範囲とするのは、５重量％より少ないとガラスの低軟
化点化が困難となり、６０重量％より多いとガラス化が
困難で特性が不安定となりやすく、また耐薬品性が著し
く低下してしまうためである。特に酸化バリウムの量は
２０〜４０重量％が望ましい。
【００２８】前記酸化バリウム含有ガラスとしては、例
えば、 ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2−ＳｒＯ ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ
−ＺｒＯ2 ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ 等の組成物も好適に使用される。
えば、 ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2−ＳｒＯ ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ
−ＺｒＯ2 ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ 等の組成物も好適に使用される。
【００２９】なお、このような酸化バリウム含有ガラス
は、そのヤング率が５０〜８０ＧＰａと低いため、ガラ
スセラミック焼結体からなる絶縁基体１のヤング率も約
５０〜８０ＧＰａと低い変形がしやすいものとなってい
る。そのため絶縁基体１と放熱体８との間に両者の熱膨
張係数の相異に起因して若干の熱応力が発生したとして
も該熱応力は絶縁基体１を適度に変形させることによっ
て効果的に吸収、緩和され、絶縁基体１に割れやクラッ
ク等が発生するのが有効に防止されて、半導体素子収納
用パッケージとしての信頼性がより一層優れたものとな
る。
は、そのヤング率が５０〜８０ＧＰａと低いため、ガラ
スセラミック焼結体からなる絶縁基体１のヤング率も約
５０〜８０ＧＰａと低い変形がしやすいものとなってい
る。そのため絶縁基体１と放熱体８との間に両者の熱膨
張係数の相異に起因して若干の熱応力が発生したとして
も該熱応力は絶縁基体１を適度に変形させることによっ
て効果的に吸収、緩和され、絶縁基体１に割れやクラッ
ク等が発生するのが有効に防止されて、半導体素子収納
用パッケージとしての信頼性がより一層優れたものとな
る。
【００３０】また、前記酸化バリウム含有ガラスの屈伏
点は、４００〜８００℃、特に４００〜７００℃である
ことが望ましい。これは酸化バリウム含有ガラスおよび
フィラーからなる混合物を成形する場合、有機樹脂等の
成形用バインダーを添加するが、このバインダーを効率
的に除去するとともに絶縁基体１と同時に焼成されるメ
タライズ配線層５との焼成条件のマッチングを図るため
必要であり、屈伏点が４００℃より低いとガラスが低い
温度で焼結が開始されるために、例えば、銀（Ａｇ）、
銅（Ｃｕ）等の焼結開始温度が６００〜８００℃のメタ
ライズ配線層５との同時焼成ができず、また成形体の緻
密化が低温で開始するためにバインダーは分解揮散でき
なくなりバインダー成分が残留し特性に影響を及ぼす結
果になるためである。また屈伏点が８００℃より高いと
ガラス量を多くしないと焼結しにくくなるため、高価な
ガラスを大量に必要とするために焼結体のコストを高め
ることになる。
点は、４００〜８００℃、特に４００〜７００℃である
ことが望ましい。これは酸化バリウム含有ガラスおよび
フィラーからなる混合物を成形する場合、有機樹脂等の
成形用バインダーを添加するが、このバインダーを効率
的に除去するとともに絶縁基体１と同時に焼成されるメ
タライズ配線層５との焼成条件のマッチングを図るため
必要であり、屈伏点が４００℃より低いとガラスが低い
温度で焼結が開始されるために、例えば、銀（Ａｇ）、
銅（Ｃｕ）等の焼結開始温度が６００〜８００℃のメタ
ライズ配線層５との同時焼成ができず、また成形体の緻
密化が低温で開始するためにバインダーは分解揮散でき
なくなりバインダー成分が残留し特性に影響を及ぼす結
果になるためである。また屈伏点が８００℃より高いと
ガラス量を多くしないと焼結しにくくなるため、高価な
ガラスを大量に必要とするために焼結体のコストを高め
ることになる。
【００３１】一方、前記ガラスと組み合わせるフィラー
としては、ガラスセラミック焼結体の熱膨張係数を銅や
銅を主成分とする金属材料からなる放熱体８に近似させ
るために４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ
／℃以上のものとしておくことが重要である。熱膨張係
数が６ｐｐｍ／℃以上のフィラーを含有させないとガラ
スセラミック焼結体の熱膨張係数は８．５ｐｐｍ／℃以
上に高めることができない。
としては、ガラスセラミック焼結体の熱膨張係数を銅や
銅を主成分とする金属材料からなる放熱体８に近似させ
るために４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ
／℃以上のものとしておくことが重要である。熱膨張係
数が６ｐｐｍ／℃以上のフィラーを含有させないとガラ
スセラミック焼結体の熱膨張係数は８．５ｐｐｍ／℃以
上に高めることができない。
【００３２】このような熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上
のフィラーとしては、クリストバライト（ＳｉＯ2）、
クオーツ（ＳｉＯ2）、トリジマイト（ＳｉＯ2）、フォ
ルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、スピネル（２Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3）、ウオラスナイト（ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2）、モンティセラナイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・Ｓｉ
Ｏ2）、ネフエリン（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、
ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、メルビ
ナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、アケルマイ
ト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、マグネシア（Ｍ
ｇＯ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、カーネギアイト（Ｎａ
2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、エンスタタイト（ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）、ホウ酸マグネシウム（ＭｇＯ・Ｂ
2Ｏ3）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2）、Ｂ2Ｏ3・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2、ガーナイト（Ｚ
ｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）の群から選ばれる少なくとも一種以上
が挙げられる。これらの中でも、クリストバライト、ク
オーツ、トリジマイト等のＳｉＯ2系材料やフォルステ
ライト、エンスタタイトの群から選ばれる一種が高熱膨
張化を図る上で望ましい。
のフィラーとしては、クリストバライト（ＳｉＯ2）、
クオーツ（ＳｉＯ2）、トリジマイト（ＳｉＯ2）、フォ
ルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、スピネル（２Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3）、ウオラスナイト（ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2）、モンティセラナイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・Ｓｉ
Ｏ2）、ネフエリン（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、
ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、メルビ
ナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、アケルマイ
ト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、マグネシア（Ｍ
ｇＯ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、カーネギアイト（Ｎａ
2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、エンスタタイト（ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）、ホウ酸マグネシウム（ＭｇＯ・Ｂ
2Ｏ3）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2）、Ｂ2Ｏ3・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2、ガーナイト（Ｚ
ｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）の群から選ばれる少なくとも一種以上
が挙げられる。これらの中でも、クリストバライト、ク
オーツ、トリジマイト等のＳｉＯ2系材料やフォルステ
ライト、エンスタタイトの群から選ばれる一種が高熱膨
張化を図る上で望ましい。
【００３３】前記ガラスとフィラーは、焼成温度や最終
的に得られるガラスセラミック焼結体の熱膨張特性など
の目的に応じて適当な比率で混合される。前記酸化バリ
ウム含有ガラスは、フィラー無添加では収縮開始温度は
７００℃以下で、８５０℃以上では溶融してしまい、メ
タライズ配線層５等を配設することができない。しか
し、フィラーを混合することにより焼成過程において結
晶の析出が起こり、フィラーを液相焼結させるための液
相を適切な温度で形成させることができる。また、成形
体全体の収縮開始温度を上昇させることができるため、
このフィラーの含有量の調整によりメタライズ配線層５
との同時焼成条件のマッチングを図ることができる。
的に得られるガラスセラミック焼結体の熱膨張特性など
の目的に応じて適当な比率で混合される。前記酸化バリ
ウム含有ガラスは、フィラー無添加では収縮開始温度は
７００℃以下で、８５０℃以上では溶融してしまい、メ
タライズ配線層５等を配設することができない。しか
し、フィラーを混合することにより焼成過程において結
晶の析出が起こり、フィラーを液相焼結させるための液
相を適切な温度で形成させることができる。また、成形
体全体の収縮開始温度を上昇させることができるため、
このフィラーの含有量の調整によりメタライズ配線層５
との同時焼成条件のマッチングを図ることができる。
【００３４】前記ガラスセラミック焼結体の酸化バリウ
ム含有ガラスとフィラーの比率は、酸化バリウム含有ガ
ラスが２０〜８０体積％、フイラーが８０〜２０体積％
に特定される。この酸化バリウム含有ガラスとフイラー
の量を上記の範囲とするのは酸化バリウム含有ガラスの
量が２０体積％より少ない、言い換えればフィラーが８
０体積％より多いと液相焼結することができずに高温で
焼成する必要があり、その場合に、例えば銅を主成分と
するメタライズ配線層５を絶縁基体１と同時焼成によっ
て絶縁基体１の所定位置に被着形成させることができな
くなる危険性があり、また酸化バリウム含有ガラスが８
０体積％より多い、言い換えるとフィラーが２０体積％
より少ないとガラスセラミック焼結体の焼結開始温度が
低くなるためにメタライズ配線層５と同時焼成ができな
くなる危険性があるためである。
ム含有ガラスとフィラーの比率は、酸化バリウム含有ガ
ラスが２０〜８０体積％、フイラーが８０〜２０体積％
に特定される。この酸化バリウム含有ガラスとフイラー
の量を上記の範囲とするのは酸化バリウム含有ガラスの
量が２０体積％より少ない、言い換えればフィラーが８
０体積％より多いと液相焼結することができずに高温で
焼成する必要があり、その場合に、例えば銅を主成分と
するメタライズ配線層５を絶縁基体１と同時焼成によっ
て絶縁基体１の所定位置に被着形成させることができな
くなる危険性があり、また酸化バリウム含有ガラスが８
０体積％より多い、言い換えるとフィラーが２０体積％
より少ないとガラスセラミック焼結体の焼結開始温度が
低くなるためにメタライズ配線層５と同時焼成ができな
くなる危険性があるためである。
【００３５】また、フィラーの量は、酸化バリウムの屈
伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。す
なわち、ガラスの屈伏点が４００〜７００℃と低い場
合、低温での焼結性が高まるためフィラーの含有量は４
０〜８０体積％と比較的多く配合できる。これに対し
て、ガラスの屈伏点が７００〜８００℃と高い場合、焼
結性が低下するためフィラーの含有量は２０〜５０体積
％と比較的少なく配合することが望ましい。
伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。す
なわち、ガラスの屈伏点が４００〜７００℃と低い場
合、低温での焼結性が高まるためフィラーの含有量は４
０〜８０体積％と比較的多く配合できる。これに対し
て、ガラスの屈伏点が７００〜８００℃と高い場合、焼
結性が低下するためフィラーの含有量は２０〜５０体積
％と比較的少なく配合することが望ましい。
【００３６】更に前記ガラスセラミック焼結体は、前記
フィラー中および／またはガラス中にジルコニウム化合
物（Ｚｒ化合物）を酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）換算
で０．１〜３０重量％の割合で含有させておくことが重
要である。
フィラー中および／またはガラス中にジルコニウム化合
物（Ｚｒ化合物）を酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）換算
で０．１〜３０重量％の割合で含有させておくことが重
要である。
【００３７】前記Ｚｒ化合物の含有はガラスセラミック
焼結体の耐酸化性を高めるためであり、メタライズ配線
層５の露出表面にニッケル、金等のめっき層を被着させ
るためのめっき前処理液、めっき液等の酸性、アルカリ
性の液に絶縁基体１が接触したとしても絶縁基体１が酸
化、腐食するのを有効に防止することができ、これによ
って半導体素子収納用パッケージの信頼性を確保するこ
とができる。
焼結体の耐酸化性を高めるためであり、メタライズ配線
層５の露出表面にニッケル、金等のめっき層を被着させ
るためのめっき前処理液、めっき液等の酸性、アルカリ
性の液に絶縁基体１が接触したとしても絶縁基体１が酸
化、腐食するのを有効に防止することができ、これによ
って半導体素子収納用パッケージの信頼性を確保するこ
とができる。
【００３８】前記Ｚｒ化合物としては、例えば、ＺｒＯ
2、ＺｒＳｉＯ2、ＣａＯ・ＺｒＯ2、ＺｒＢ2、ＺｒＰ2
Ｏ7、ＺｒＢの群から選ばれる少なくとも一種が挙げら
れる。
2、ＺｒＳｉＯ2、ＣａＯ・ＺｒＯ2、ＺｒＢ2、ＺｒＰ2
Ｏ7、ＺｒＢの群から選ばれる少なくとも一種が挙げら
れる。
【００３９】このＺｒ化合物は化合物粉末としてフィラ
ー中の一成分として混合する。この場合、添加時のＺｒ
化合物、特にＺｒＯ2のＢＥＴ比表面積によって、ガラ
スセラミック焼結体の耐薬品性が変化する傾向にあり、
ＢＥＴ比表面積が２５ｍ2／ｇ以上であることが望まし
く、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ2／ｇよりも小さいと耐薬
品性の改善効果が小さくなる傾向にある。また他の配合
形態としては、ガラス粉末として酸化バリウム（Ｂａ
Ｏ）以外の成分として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ 2）を
含有するガラスを用いてもよい。
ー中の一成分として混合する。この場合、添加時のＺｒ
化合物、特にＺｒＯ2のＢＥＴ比表面積によって、ガラ
スセラミック焼結体の耐薬品性が変化する傾向にあり、
ＢＥＴ比表面積が２５ｍ2／ｇ以上であることが望まし
く、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ2／ｇよりも小さいと耐薬
品性の改善効果が小さくなる傾向にある。また他の配合
形態としては、ガラス粉末として酸化バリウム（Ｂａ
Ｏ）以外の成分として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ 2）を
含有するガラスを用いてもよい。
【００４０】なお、前記Ｚｒ化合物は酸化バリウム含有
ガラス及び／又はフィラーへの添加量がＺｒＯ2換算で
０．１重量％未満であると、ガラスセラミック焼結体の
耐薬品性を改善する効果が不十分となり、絶縁基体１が
ニッケル、金等のめっき液や、フッ酸等のめっき前処理
液等で酸化腐食され、外観不良やメタライズ配線層５の
被着強度の劣化が生じてしまい、３０重量％を超える
と、ガラスセラミック焼結体の熱膨張係数が８．５ｐｐ
ｍ／℃よりも低くなり、絶縁基体１と放熱体８との熱膨
張係数の差が大きくなり、この熱膨張係数差に起因して
生じる熱応力によって絶縁基体１に、短期間で、機械的
な破壊を生じたり、絶縁基体１から放熱体８が剥離して
しまう。従って、Ｚｒ化合物の酸化バリウム含有ガラス
及び／又はフィラーへの添加量はＺｒＯ2換算で０．１
〜３０重量％の範囲に特定され、０．２〜１０重量％の
範囲がより一層好ましい。
ガラス及び／又はフィラーへの添加量がＺｒＯ2換算で
０．１重量％未満であると、ガラスセラミック焼結体の
耐薬品性を改善する効果が不十分となり、絶縁基体１が
ニッケル、金等のめっき液や、フッ酸等のめっき前処理
液等で酸化腐食され、外観不良やメタライズ配線層５の
被着強度の劣化が生じてしまい、３０重量％を超える
と、ガラスセラミック焼結体の熱膨張係数が８．５ｐｐ
ｍ／℃よりも低くなり、絶縁基体１と放熱体８との熱膨
張係数の差が大きくなり、この熱膨張係数差に起因して
生じる熱応力によって絶縁基体１に、短期間で、機械的
な破壊を生じたり、絶縁基体１から放熱体８が剥離して
しまう。従って、Ｚｒ化合物の酸化バリウム含有ガラス
及び／又はフィラーへの添加量はＺｒＯ2換算で０．１
〜３０重量％の範囲に特定され、０．２〜１０重量％の
範囲がより一層好ましい。
【００４１】前記ガラスセラミック焼結体は、所定の量
に秤量された酸化バリウム含有ガラス、フィラー、Ｚｒ
化合物に、適当な成形の有機樹脂バインダーを添加した
後、ドクターブレード法や圧延法、金型プレス法等の成
形手段により任意の形状、例えば、シート状に成形し、
しかる後、焼成することによって製作される。
に秤量された酸化バリウム含有ガラス、フィラー、Ｚｒ
化合物に、適当な成形の有機樹脂バインダーを添加した
後、ドクターブレード法や圧延法、金型プレス法等の成
形手段により任意の形状、例えば、シート状に成形し、
しかる後、焼成することによって製作される。
【００４２】また、前記ガラスセラミック焼結体からな
る絶縁基体１へのメタライズ配線層５の被着は、前記シ
ート状成形体に対して、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等の金
属粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して
得た金属ペーストを予めスクリーン印刷法により所定パ
ターンに印刷塗布しておくことによって行われる。
る絶縁基体１へのメタライズ配線層５の被着は、前記シ
ート状成形体に対して、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等の金
属粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して
得た金属ペーストを予めスクリーン印刷法により所定パ
ターンに印刷塗布しておくことによって行われる。
【００４３】更に焼成に当たっては、まず、成形のため
に添加した有機樹脂バインダーを除去する。有機樹脂バ
インダーの除去は、７００℃前後の大気雰囲気中で行な
われるが、メタライズ配線層５として銅を主成分とする
金属を用いる場合には、水蒸気を含有する１００〜７０
０℃の窒素雰囲気中で行われる。
に添加した有機樹脂バインダーを除去する。有機樹脂バ
インダーの除去は、７００℃前後の大気雰囲気中で行な
われるが、メタライズ配線層５として銅を主成分とする
金属を用いる場合には、水蒸気を含有する１００〜７０
０℃の窒素雰囲気中で行われる。
【００４４】焼成は、８５０℃〜１３００℃の酸化雰囲
気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻密
化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻密
化することができず、１３００℃を超えるとメタライズ
配線層５の同時焼成でメタライズ配線層５が溶融してし
まう。ただし、メタライズ配線層５として銅を主成分と
する金属を用いる場合には、８５０〜１０５０℃の非酸
化性雰囲気中で行われる。
気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻密
化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻密
化することができず、１３００℃を超えるとメタライズ
配線層５の同時焼成でメタライズ配線層５が溶融してし
まう。ただし、メタライズ配線層５として銅を主成分と
する金属を用いる場合には、８５０〜１０５０℃の非酸
化性雰囲気中で行われる。
【００４５】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、図２に示すような半
導体素子が搭載される搭載部を有する銅もしくは銅を主
成分とする金属材料からなる放熱体１２上に、該半導体
素子搭載部を囲繞するようにして枠状の絶縁基体１１を
取着した半導体素子収納用パッケージにも適用可能であ
る。この場合、枠状の絶縁基体１１を、ＢａＯを５〜６
０重量％含有するガラス２０〜８０体積％と、４０〜４
００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であるフ
ィラー８０〜２０体積％とから成り、前記ガラス及び／
又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜
３０重量％含有しているガラスセラミック焼結体で形成
しておけば絶縁基体１１の熱膨張係数が銅もしくは銅を
主成分とする金属材料からなる放熱体１２の熱膨張係数
に近似し、絶縁基体１１と放熱体１２の各々に半導体素
子１３が作動時に発生する熱等が印加されたとしても、
絶縁基体１１と放熱体１２との間には大きな熱応力が発
生することはなく、これによって放熱体１２の絶縁基体
１１からの剥離、絶縁基体１１での割れやクラック等の
発生が有効に防止されて容器内部の半導体素子１３を確
実に気密封止することができるとともに容器内部に収容
する半導体素子１３の熱を外部に良好に放散し、半導体
素子１３を常に適温として半導体素子１３を安定、かつ
正常に作動させることが可能となる。
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り、例えば、図２に示すような半
導体素子が搭載される搭載部を有する銅もしくは銅を主
成分とする金属材料からなる放熱体１２上に、該半導体
素子搭載部を囲繞するようにして枠状の絶縁基体１１を
取着した半導体素子収納用パッケージにも適用可能であ
る。この場合、枠状の絶縁基体１１を、ＢａＯを５〜６
０重量％含有するガラス２０〜８０体積％と、４０〜４
００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であるフ
ィラー８０〜２０体積％とから成り、前記ガラス及び／
又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜
３０重量％含有しているガラスセラミック焼結体で形成
しておけば絶縁基体１１の熱膨張係数が銅もしくは銅を
主成分とする金属材料からなる放熱体１２の熱膨張係数
に近似し、絶縁基体１１と放熱体１２の各々に半導体素
子１３が作動時に発生する熱等が印加されたとしても、
絶縁基体１１と放熱体１２との間には大きな熱応力が発
生することはなく、これによって放熱体１２の絶縁基体
１１からの剥離、絶縁基体１１での割れやクラック等の
発生が有効に防止されて容器内部の半導体素子１３を確
実に気密封止することができるとともに容器内部に収容
する半導体素子１３の熱を外部に良好に放散し、半導体
素子１３を常に適温として半導体素子１３を安定、かつ
正常に作動させることが可能となる。
【００４６】
【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、半導体素子を収納する容器の絶縁基体を、５〜
６０重量％のＢａＯを含有するガラス２０〜８０体積％
と、４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃
以上であるフィラー８０〜２０体積％とから成り、前記
ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換
算で０．１〜３０重量％含有しているガラスセラミック
焼結体で形成したことから絶縁基体の４０〜４００℃に
おける熱膨張係数を８．５〜１８．５ｐｐｍ／℃として
銅もしくは銅を主成分とする金属から成る放熱体の熱膨
張係数（銅：１７ｐｐｍ／℃）に近似させることがで
き、その結果、絶縁基体と放熱体の各々に半導体素子が
作動時に発生する熱等が印加されたとしても絶縁基体と
放熱体との間には大きな熱応力が発生することはなく、
これによって放熱体の絶縁基体からの剥離、絶縁基体で
の割れやクラック等の発生が有効に防止されて容器内部
の半導体素子を確実に気密封止することができるととも
に容器内部に収容する半導体素子の熱を外部に良好に放
散し、半導体素子を常に適温として半導体素子を安定、
かつ正常に作動させることが可能となる。
よれば、半導体素子を収納する容器の絶縁基体を、５〜
６０重量％のＢａＯを含有するガラス２０〜８０体積％
と、４０〜４００℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃
以上であるフィラー８０〜２０体積％とから成り、前記
ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換
算で０．１〜３０重量％含有しているガラスセラミック
焼結体で形成したことから絶縁基体の４０〜４００℃に
おける熱膨張係数を８．５〜１８．５ｐｐｍ／℃として
銅もしくは銅を主成分とする金属から成る放熱体の熱膨
張係数（銅：１７ｐｐｍ／℃）に近似させることがで
き、その結果、絶縁基体と放熱体の各々に半導体素子が
作動時に発生する熱等が印加されたとしても絶縁基体と
放熱体との間には大きな熱応力が発生することはなく、
これによって放熱体の絶縁基体からの剥離、絶縁基体で
の割れやクラック等の発生が有効に防止されて容器内部
の半導体素子を確実に気密封止することができるととも
に容器内部に収容する半導体素子の熱を外部に良好に放
散し、半導体素子を常に適温として半導体素子を安定、
かつ正常に作動させることが可能となる。
【００４７】また同時に、前記ガラスセラミック焼結体
は、ＢａＯを５〜６０重量％含有するガラスのヤング率
が５０〜８０ＧＰａと低いため絶縁基体のヤング率も約
５０〜８０ＧＰａと低いものとなっている。そのため絶
縁基体と放熱体との間に両者の熱膨張係数の相異に起因
して若干の熱応力が発生したとしても該熱応力は絶縁基
体を適度に変形させることによって効果的に吸収、緩和
され、絶縁基体に割れやクラック等が発生するのが有効
に防止されて、半導体素子収納用パッケージとしての信
頼性がより一層優れたものとなる。
は、ＢａＯを５〜６０重量％含有するガラスのヤング率
が５０〜８０ＧＰａと低いため絶縁基体のヤング率も約
５０〜８０ＧＰａと低いものとなっている。そのため絶
縁基体と放熱体との間に両者の熱膨張係数の相異に起因
して若干の熱応力が発生したとしても該熱応力は絶縁基
体を適度に変形させることによって効果的に吸収、緩和
され、絶縁基体に割れやクラック等が発生するのが有効
に防止されて、半導体素子収納用パッケージとしての信
頼性がより一層優れたものとなる。
【００４８】更に本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、前記ガラスセラミック焼結体のガラス及び／
又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜
３０重量％含有させたことからガラスセラミック焼結体
の耐薬品性を大きく向上させることができ、その結果、
絶縁基体に設けたメタライズ配線層にニッケル、金等の
めっき層を被着させる際、絶縁基体を酸性、アルカリ性
等の薬液に浸漬したとしても絶縁基体に酸化、腐食等が
生じることもほとんどなく、半導体素子収納用パッケー
ジとしての信頼性を高いものとなすことができる。
によれば、前記ガラスセラミック焼結体のガラス及び／
又はフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜
３０重量％含有させたことからガラスセラミック焼結体
の耐薬品性を大きく向上させることができ、その結果、
絶縁基体に設けたメタライズ配線層にニッケル、金等の
めっき層を被着させる際、絶縁基体を酸性、アルカリ性
等の薬液に浸漬したとしても絶縁基体に酸化、腐食等が
生じることもほとんどなく、半導体素子収納用パッケー
ジとしての信頼性を高いものとなすことができる。
【図１】本発明の実施の一形態の構成を示す概略的な断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施の他の形態の概略的な断面図であ
る。
る。
１・・・・・絶縁基体 ２・・・・・蓋体 ３・・・・・半導体素子 ４・・・・・容器 ５・・・・・メタライズ配線層 ６・・・・・ボンディングワイヤ ７・・・・・外部リード端子 ８・・・・・放熱体
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁基体と蓋体とからなり、内部に半導体
素子を収納する容器と、該容器に取着された放熱体とで
形成された半導体素子収納用パッケージであって、前記
放熱体は、銅もしくは銅を主成分とする金属で形成さ
れ、かつ前記絶縁基体は、ＢａＯを５〜６０重量％含有
するガラス２０〜８０体積％と、４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であるフィラー８０〜
２０体積％とから成り、前記ガラス及び／又はフィラー
中にＺｒ化合物をＺｒＯ2換算で０．１〜３０重量％含
有しているガラスセラミック焼結体で形成されているこ
とを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000070314A JP2001267443A (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 半導体素子収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000070314A JP2001267443A (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 半導体素子収納用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267443A true JP2001267443A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18589068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000070314A Pending JP2001267443A (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 半導体素子収納用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267443A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299817A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2011122406A1 (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | 株式会社村田製作所 | 金属ベース基板およびその製造方法 |
| WO2015163095A1 (ja) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 京セラ株式会社 | 電子素子実装用基板および電子装置 |
-
2000
- 2000-03-14 JP JP2000070314A patent/JP2001267443A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299817A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2011122406A1 (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | 株式会社村田製作所 | 金属ベース基板およびその製造方法 |
| CN102822112A (zh) * | 2010-03-30 | 2012-12-12 | 株式会社村田制作所 | 金属基基板及其制造方法 |
| CN102822112B (zh) * | 2010-03-30 | 2014-06-18 | 株式会社村田制作所 | 金属基基板及其制造方法 |
| US8980028B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-03-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Metal base substrate and manufacturing method thereof |
| WO2015163095A1 (ja) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 京セラ株式会社 | 電子素子実装用基板および電子装置 |
| JP6068649B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2017-01-25 | 京セラ株式会社 | 電子素子実装用基板および電子装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070213 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20090123 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090127 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090602 |