JP2003152128A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体素子が作動時に発する熱を外部に効率よ
く放散することができず、半導体素子に熱破壊が発生す
る。 【解決手段】基体１と、配線層６を有する枠状絶縁体２
と、蓋体３とから成る半導体素子収納用パッケージであ
って、前記枠状絶縁体２は４０〜４６重量％の酸化珪素
と、２５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３
重量％の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛
と、８〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガラスで
形成されており、かつ前記基体１は３８乃至９５重量％
の立方晶窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とから成
る。
く放散することができず、半導体素子に熱破壊が発生す
る。 【解決手段】基体１と、配線層６を有する枠状絶縁体２
と、蓋体３とから成る半導体素子収納用パッケージであ
って、前記枠状絶縁体２は４０〜４６重量％の酸化珪素
と、２５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３
重量％の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛
と、８〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガラスで
形成されており、かつ前記基体１は３８乃至９５重量％
の立方晶窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とから成
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ＬＳＩ（大規模集積
回路素子）や光半導体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、上面に半導体素子が載置さ
れる載置部を有する銅−タングステン合金や銅−モリブ
デン合金等の金属材料からなる基体と、該基体の上面に
前記載置部を囲繞するようにして取着された酸化アルミ
ニウム質焼結体等の電気絶縁材料からなる枠状絶縁体
と、該枠状絶縁体の内周部から外周部にかけて被着導出
されているタングステン、モリブデン、マンガン等の高
融点金属からなる複数個の配線層と、前記枠状絶縁体の
上面に取着され、絶縁体の内側の穴を塞ぐ蓋体とから構
成されており、基体の半導体素子載置部に半導体素子を
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枠状絶縁体に形成し
た配線層に電気的に接続し、しかる後、枠状絶縁体に蓋
体を該枠状絶縁体の内側の穴を塞ぐようにしてガラス、
樹脂、ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、基体
と枠状絶縁体と蓋体とからな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、半導体素子が載置される基体が銅−タングス
テン合金や銅−モリブデン合金等の金属材料で形成され
ており、該銅−タングステン合金や銅−モリブデン合金
等は熱伝導率が約１８０Ｗ／ｍ・Ｋと高く熱伝導性に優
れていることから基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】また上述の半導体素子収納用パッケージの
基体として使用されている銅−タングステン合金や銅−
モリブデン合金はタングステン粉末やモリブデン粉末を
焼成して焼結多孔体を得、次に前記焼結多孔体の空孔内
に溶融させることによって製作されており、例えば、タ
ングステンから成る焼結多孔体に銅を含浸させる場合は
焼結多孔体が７５乃至９０重量％、銅が１０乃至２５重
量％の範囲に、モリブデンから成る焼結多孔体に銅を含
浸させる場合は焼結多孔体が８０乃至９０重量％、銅が
１０乃至２０重量％の範囲となっている。 【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においては、枠状絶縁
体を形成する酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率が９
〜１０（室温、１ＭＨｚ）と高いことから枠状絶縁体に
設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度が遅く、その
ため信号の高速伝搬を要求する半導体素子は収容が不可
となる欠点を有していた。 【０００６】またこの従来の半導体素子収納用パッケー
ジにおいては、枠状絶縁体に形成されている配線層はタ
ングステンやモリブデン、マンガン等の高融点金属材料
により形成されており、該タングステン等はその比電気
抵抗が５．４μΩ・ｃｍ（２０℃）以上と高いことから
配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな
減衰が生じ、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させるこ
とができないという欠点も有していた。 【０００７】更にこの従来の半導体素子収納用パッケー
ジにおいては、銅−タングステン合金あるいは銅−モリ
ブデン合金から成る基体の熱伝導率は最大でも約１８０
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、近時の高密度化、高集積化が大
きく進み、作動時に多量の熱を発する半導体素子を収容
した場合、半導体素子が作動時に発する熱は基体を介し
て外部に完全に放散させることができなくなり、その結
果、半導体素子が該素子自身の発する熱によって高温と
なり、半導体素子に熱破壊を招来させたり、特性にばら
つきを生じ安定に作動させることができないという欠点
も有していた。 【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は内部に高速駆動を行う半導体素子を収容
することができ、かつ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る半導体素
子収納用パッケージを提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、上面に半導体
素子が載置される載置部を有する基体と、前記基体上に
半導体素子載置部を囲繞するようにして取着され、半導
体素子の各電極が接続される配線層を有する枠状絶縁体
と、前記枠状絶縁体上に取着され、枠状絶縁体の内側を
気密に封止する蓋体とから成る半導体素子収納用パッケ
ージであって、前記枠状絶縁体は４０〜４６重量％の酸
化珪素と、２５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８
〜１３重量％の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸
化亜鉛と、８〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガ
ラスで形成されており、かつ前記基体は３８乃至９５重
量％の立方晶窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とから
成ることを特徴とするものである。 【００１０】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、枠状絶縁体を４０〜４６重量％の酸化珪素と、２
５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３重量％
の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛と、８
〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガラスで形成
し、かかる焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）
と低いことから枠状絶縁体に設けた配線層を伝わる電気
信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求
する半導体素子の収容が可能となる。 【００１１】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、枠状絶縁体を構成する結晶化ガラスの焼成温
度が８００℃〜１０５０℃と低いことから枠状絶縁体と
同時焼成により形成される配線層を比電気抵抗が２．５
μΩ・ｃｍ（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成する
ことができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた
場合、電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気
信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。 【００１２】更に本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、基体を３８乃至９５重量％の立方晶窒化硼素
と、５乃至６２重量％の銅とで形成し、熱伝導率を６４
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものとなしたことから、基体上
に載置される半導体素子が作動時に多量の熱を発したと
してもその熱は基体の半導体素子載置部平面方向に素早
く広がらせるとともに基体の厚さ方向を良好に伝搬させ
ることができ、これによって半導体素子は常に適温とな
り、半導体素子を長期間にわたり安定かつ正常に作動さ
せることが可能となる。 【００１３】また更に本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば、基体を３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成し、その線熱膨
張係数を枠状絶縁体の線熱膨張係数（５ｐｐｍ／℃乃至
１０ｐｐｍ／℃：室温〜８００℃）に近似するものとな
したことから、基体上に枠状絶縁体を取着させる際や半
導体素子が作動した際等において基体と枠状絶縁体の両
者に熱が作用したとしても基体と枠状絶縁体との間には
両者の線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、これによって半導体素子を収納する
空所の気密封止が常に完全となり、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。 【００１４】 【発明の実施の形態】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る。 【００１５】図１は本発明の半導体素子収納用パッケー
ジの一実施例を示す断面図であり、図１において、１は
基体、２は枠状絶縁体、３は蓋体である。この基体１と
枠状絶縁体２と蓋体３とにより内部に半導体素子４を気
密に収容する容器５が構成される。 【００１６】前記基体１はその上面に半導体素子４が載
置される載置部１ａを有するとともに上面外周部に該基
体１の上面に設けた半導体素子４が載置される載置部１
ａを囲繞するようにして枠状絶縁体２がロウ材やガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して取着されている。 【００１７】前記基体１は半導体素子４を支持する支持
部材として作用するとともに半導体素子４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よく放散
させ、半導体素子４を常に適温とする作用をなし、枠状
絶縁体２に囲まれた基体１の載置部１ａ上に半導体素子
４がガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して固定され
る。 【００１８】なお前記基体１は立方晶窒化硼素と銅とか
ら成り、例えば溶融させた銅に平均粒径５μｍ程度の立
方晶窒化硼素粉末を分散混入させることによって製作さ
れている。 【００１９】また前記基体１の上面外周部には該基体１
の上面に設けた半導体素子４が載置される載置部１ａを
囲繞するようにして枠状絶縁体２がロウ材やガラス、樹
脂等の接着剤を介して取着されており、基体１と枠状絶
縁体２とで半導体素子４を収容するための空所が内部に
形成される。 【００２０】前記基体１に取着される枠状絶縁体２は結
晶性ガラスから成り、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸
化マグネシウム等の原料粉末にアクリル樹脂を主成分と
するバインダー及び分散剤、可塑剤、有機溶媒を加えて
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）となし、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８００℃〜１０５０℃の温度で焼成することに
よって製作される。 【００２１】また前記枠状絶縁体２はその内周部から上
部にかけて導出する複数の配線層６が被着形成されてお
り、枠状絶縁体２の内周部に露出する配線層６の一端に
は半導体素子４の各電極がボンディングワイヤ７を介し
て電気的に接続され、また枠状絶縁体２の上面に導出さ
れた部位には外部電気回路と接続される外部リードピン
８が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着されてい
る。 【００２２】前記配線層６は半導体素子４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、金等の金属粉末により形成されている。 【００２３】前記配線層６は銅、銀、金等の金属粉末に
適当な有機バインダー、溶剤等を添加混合して得られた
金属ペーストを枠状絶縁体２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等の印刷法を用いること
により所定パターンに印刷塗布しておくことによって枠
状絶縁体２の内周部から上面にかけて被着形成される。 【００２４】なお、前記配線層６は銅や銀からなる場
合、その露出表面に耐蝕性に優れる金属をメッキ法によ
り１μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線層
６の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配
線層６とボンディングワイヤ７との接続及び配線層６へ
の外部リードピン８の取着を強固となすことができる。
従って、前記配線層６は銅や銀からなる場合、配線層６
の酸化腐蝕を防止し、配線層６とボンディングワイヤ７
及び外部リードピン８との取着を強固とするには配線層
６の露出表面に金等の耐蝕性に優れる金属を１μｍ〜２
０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。 【００２５】また前記枠状絶縁体２に被着した配線層６
にロウ付けされる外部リードピン８は鉄−ニッケル−コ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
半導体素子４の各電極を外部電気回路に電気的に接続す
る作用をなす。 【００２６】前記外部リードピン８は、例えば、鉄−ニ
ッケル−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形状に形成される。 【００２７】本発明においては、枠状絶縁体２を４０〜
４６重量％の酸化珪素と、２５〜３０重量％の酸化アル
ミニウムと、８〜１３重量％の酸化マグネシウムと、６
〜９重量％の酸化亜鉛と、８〜１１重量％の酸化硼素か
ら成る結晶性ガラス（線熱膨張係数：５ｐｐｍ／℃乃至
１０ｐｐｍ／℃）で形成しておくことが重要である。 【００２８】前記結晶性ガラスは焼成時にガーナイト
（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）、コージェライト（２ＭｇＯ・２
Ａｌ2Ｏ3）、スピネル型結晶相（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）等の結晶相を生成し、これらの結晶相
の生成によって枠状絶縁体２の強度が向上する。 【００２９】また前記枠状絶縁体２を４０〜４６重量％
の酸化珪素と、２５〜３０重量％の酸化アルミニウム
と、８〜１３重量％の酸化マグネシウムと、６〜９重量
％の酸化亜鉛と、８〜１１重量％の酸化硼素から成る結
晶性ガラスで形成すると、枠状絶縁体２の比誘電率が約
５（室温、１ＭＨｚ）と低い値になり、その結果、枠状
絶縁体２に設けた配線層６を伝わる電気信号の伝搬速度
を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子
の収容が可能となる。 【００３０】更に上述の結晶性ガラスはその焼成温度が
８００〜１０５０℃と低いことから枠状絶縁体２と同時
焼成により形成される配線層６を比抵抗が２．５Ω・ｃ
ｍ（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成することがで
き、その結果、配線層６に電気信号を伝搬させた場合、
電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気信号を
正確かつ確実に伝搬させることが可能となる。 【００３１】前記４０〜４６重量％の酸化珪素と、２５
〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３重量％の
酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛と、８〜
１１重量％の酸化硼素の結晶性ガラスから成る枠状絶縁
体２は所定量に秤量された酸化珪素、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化硼素の各原料粉
末にアクリル樹脂を主成分とするバインダー及び分散
剤、可塑剤、有機溶媒を加え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）とな
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８００℃〜１
０５０℃の温度で焼成することによって製作される。 【００３２】なお、前記結晶性ガラスは、酸化珪素の量
が４０重量％未満、或いは４６重量％を超えると結晶性
ガラスの焼成温度が高いものとなって銅等の金属材料か
らなる配線層６と同時焼成するのが困難となる。従っ
て、酸化珪素の量は４０〜４７重量％の範囲に特定され
る。 【００３３】また酸化アルミニウムの量が２５重量％未
満、或いは３０重量％を超えると結晶性ガラスの焼成温
度が高いものとなって銅等の金属材料からなる配線層６
と同時焼成するのが困難となる。従って、酸化アルミニ
ウムの量は２５〜３０重量％の範囲に特定される。 【００３４】また酸化マグネシウムの量が８重量％未満
となると焼成によって結晶性ガラスからなる枠状絶縁体
２を製作する際、生成するコージェライト（２ＭｇＯ・
２Ａｌ2Ｏ3）の量が少なくなって枠状絶縁体２の強度を
大きく向上させることができず、また１３重量％を超え
ると結晶性ガラスの焼成温度が高いものとなって銅等の
金属材料からなる配線層６と同時焼成するのが困難とな
る。従って、酸化マグネシウムの量は８〜１３重量％の
範囲に特定される。 【００３５】また酸化亜鉛の量が６重量％未満となると
焼成によって結晶性ガラスからなる枠状絶縁体２を製作
する際、生成するガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）の量
が少なくなって枠状絶縁体２の強度を大きく向上させる
ことができず、また９重量％を超えると結晶性ガラスの
焼成温度が高いものとなって銅等の金属材料からなる配
線層６と同時焼成するのが困難となる。従って、酸化マ
グネシウムの量は６〜９重量％の範囲に特定される。 【００３６】また酸化硼素の量が８重量％未満となると
焼成によって結晶性ガラスからなる枠状絶縁体２を製作
する際、生成するガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）、コ
ージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3）、スピネル型結
晶相（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）等の結晶
相が過剰に生成され、枠状絶縁体２が多孔質のものとな
ってパッケージの気密信頼性が大きく低下してしまい、
また１１重量％を超えると耐薬品性が低下し，半導体素
子収納用パッケージとしての信頼性が低下してしまう。
従って、酸化硼素の量は８〜１１重量％の範囲に特定さ
れる。更に前記結晶性ガラスはその内部に無機物フィラ
ー、具体的にはアルミナ、シリカ、窒化珪素、窒化アル
ミニウム等の粉末を外添加で１０〜１００重量部添加含
有させておくと機械的強度が大幅に向上し、外力印加に
よって破損等を招来するのが有効に防止される。従っ
て、枠状絶縁体２の機械的強度を向上させ、外力印加に
よって破損等を招来しないようにするには前記結晶性ガ
ラスに無機物フィラーを外添加で１０〜１００重量部添
加含有させて枠状絶縁体２を形成することが好ましい。 【００３７】前記無機物フィラーはその粒径を０．５μ
ｍ〜５μｍの範囲としておくとガラスセラミック焼結体
中に均一に分散させて枠状絶縁体２の機械的強度を均一
に向上させることができる。従って、前記無機物フィラ
ーはその粒径を０．５μｍ〜５μｍの範囲としておくこ
とが好ましい。 【００３８】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
においては、前記基体１を３８乃至９５重量％の立方晶
窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成しておくこ
とが重要である。 【００３９】前記基体１を３８乃至９５重量％の立方晶
窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成しておくと
基体１の熱伝導率が６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものと
なり、その結果、基体１上に載置される半導体素子４が
作動時に多量の熱を発したとしてもその熱は基体１の半
導体素子載置部１ａの平面方向に素早く広がらせるとと
もに基体１の厚さ方向を良好に伝搬させて外部に効率よ
く確実に放散させることができ、これによって半導体素
子４は常に適温となり、半導体素子４を長期間にわたり
安定かつ正常に作動させることが可能となる。 【００４０】また上述の３８乃至９５重量％の立方晶窒
化硼素と、５乃至６２重量％の銅とから成る基体１はそ
の線熱膨張係数が枠状絶縁体２の線熱膨張係数（５ｐｐ
ｍ／℃乃至１０ｐｐｍ／℃：室温〜８００℃）に近似す
る５ｐｐｍ／℃乃至１０ｐｐｍ／℃となり、その結果、
基体１上に枠状絶縁体２を取着させる際や半導体素子４
が作動した際において基体１と枠状絶縁体２の両者に熱
が作用したとしても基体１と枠状絶縁体２との間には両
者の線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、これによって半導体素子４を収納する
空所の気密封止が常に完全となり、半導体素子４を安定
かつ正常に作動させることが可能となる。 【００４１】なお前記基体１は立方晶窒化硼素の量が９
５重量％を超えると、言い換えれば銅の量が５重量％未
満となると、基体１の線熱膨張係数が枠状絶縁体２の線
熱膨張係数に対して大きく相違することとなり、その結
果、基体１に枠状絶縁体２を強固に取着させておくこと
ができなくなってしまい、また立方晶窒化硼素の量が３
８重量％未満となると、言い換えれば銅の量が６２重量
％を超えると基体１の熱伝導率を６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の高いものと成すことができず、半導体素子４が作動時
に多量の熱を発した場合、その熱を基体１を介して外部
に完全に放散させることができなくなり、その結果、半
導体素子４を高温として、半導体素子４に熱破壊を招来
させたり、特性にばらつきが生じ安定に作動させること
ができなくなってしまう。従って、前記基体１は立方晶
窒化硼素の量が３８乃至９５重量％の範囲に、銅の量が
５乃至６２重量％の範囲に特定される。 【００４２】また前記３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と５乃至６２重量％の銅とから成る基体１は窒化硼
素が六方晶のものは熱伝導率が悪く基体１としての特性
を充分に発揮することができず、これに対し立方晶のも
のは熱伝導率が８００Ｗ／ｍ・Ｋと極めて高く、基体１
の熱伝導率を６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものになすこ
とができるため立方晶のものに特定される。 【００４３】前記立方晶窒化硼素は、例えば、まず圧力
２６６Ｐａ以下、温度１９５０℃以上、蒸着速度１００
μｍ／ｈ以下において原料であるＢＣｌ2及びＮＨ3ガス
を高流速（１００ｍ／ｓ以上）で基材に上に吹き付けて
Ｐ−ＢＮ（六方晶窒化硼素）を作成し、次に圧力、温度
を上昇させ、所要の温度・圧力（１５００〜２１００
℃、５〜６ＧＰａ）で一定時間（０．５〜２ｈ）保持し
て高温処理を行いＰ−ＢＮをＣＢＮ（立方晶窒化硼素）
に変えることによって製作される。 【００４４】更に前記３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と５乃至６２重量％の銅とから成る基体１は立方晶
窒化硼素の表面に酸化物膜やチタン、ジルコン、ハフニ
ウム等の活性金属膜を０．０５μｍ乃至１μｍ程度の厚
みに被着させておくと立方晶窒化硼素と銅とが強固に被
着し、基体１としての信頼性が大幅に向上する。従っ
て、前記基体１は表面に酸化物膜や活性金属膜を０．０
５μｍ乃至１μｍ程度の厚みに被着させた立方晶窒化硼
素と銅とで形成しておくことが好ましい。 【００４５】前記立方晶窒化硼素の表面に酸化物膜や活
性金属膜を被着させる方法としては、スパッタリングや
蒸着等を採用することによって行われる。 【００４６】また更に前記基体１は溶融させた銅に立方
晶窒化硼素粉末を分散混入させて形成した場合、基体１
のヤング率が銅のヤング率に依存する１００ＧＰａ程度
の軟質なものとなり、その結果、基体１上に半導体素子
を載置させた後、基体１と半導体素子４に熱が作用して
両者間に熱応力が発生したとしてもその熱応力は基体１
を若干変形させることによって効率よく吸収され、半導
体素子４が基体１より剥離したり、半導体素子４に割れ
やクラックを発生したりすることがなく半導体素子４を
常に正常かつ安定に作動させることができる。 【００４７】かくして上述の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、基体１の半導体素子載置部１ａ上に半導体
素子４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４の各電極をボンディン
グワイヤ７を介して所定の配線層６に接続させ、しかる
後、前記枠状絶縁体２の上面に蓋体３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、基体１、枠
状絶縁体２及び蓋体３とから成る容器５内部に半導体素
子４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。 【００４８】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る。 【００４９】 【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、枠状絶縁体を４０〜４６重量％の酸化珪素と、
２５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３重量
％の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛と、
８〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガラスで形成
し、かかる焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）
と低いことから枠状絶縁体に設けた配線層を伝わる電気
信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求
する半導体素子の収容が可能となる。 【００５０】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、枠状絶縁体を構成する結晶化ガラスの焼成温
度が８００℃〜１０５０℃と低いことから枠状絶縁体と
同時焼成により形成される配線層を比電気抵抗が２．５
μΩ・ｃｍ（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成する
ことができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた
場合、電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気
信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。 【００５１】更に３０乃至６０重量％の立方晶窒化硼素
と、３８乃至９５重量％の銅とから成る本発明の半導体
素子収納用パッケージによれば、基体を３８乃至９５重
量％の立方晶窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形
成し、熱伝導率を６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものとな
したことから、基体上に載置される半導体素子が作動時
に多量の熱を発したとしてもその熱は基体の半導体素子
載置部平面方向に素早く広がらせるとともに基体の厚さ
方向を良好に伝搬させることができ、これによって半導
体素子は常に適温となり、半導体素子を長期間にわたり
安定かつ正常に作動させることが可能となる。 【００５２】また更に本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば、基体を３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成し、その線熱膨
張係数を枠状絶縁体の線熱膨張係数（５ｐｐｍ／℃乃至
１０ｐｐｍ／℃：室温〜８００℃）に近似するものとな
したことから、基体上に枠状絶縁体を取着させる際や半
導体素子が作動した際等において基体と枠状絶縁体の両
者に熱が作用したとしても基体と枠状絶縁体との間には
両者の線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、これによって半導体素子を収納する
空所の気密封止が常に完全となり、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。
回路素子）や光半導体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、上面に半導体素子が載置さ
れる載置部を有する銅−タングステン合金や銅−モリブ
デン合金等の金属材料からなる基体と、該基体の上面に
前記載置部を囲繞するようにして取着された酸化アルミ
ニウム質焼結体等の電気絶縁材料からなる枠状絶縁体
と、該枠状絶縁体の内周部から外周部にかけて被着導出
されているタングステン、モリブデン、マンガン等の高
融点金属からなる複数個の配線層と、前記枠状絶縁体の
上面に取着され、絶縁体の内側の穴を塞ぐ蓋体とから構
成されており、基体の半導体素子載置部に半導体素子を
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枠状絶縁体に形成し
た配線層に電気的に接続し、しかる後、枠状絶縁体に蓋
体を該枠状絶縁体の内側の穴を塞ぐようにしてガラス、
樹脂、ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、基体
と枠状絶縁体と蓋体とからな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、半導体素子が載置される基体が銅−タングス
テン合金や銅−モリブデン合金等の金属材料で形成され
ており、該銅−タングステン合金や銅−モリブデン合金
等は熱伝導率が約１８０Ｗ／ｍ・Ｋと高く熱伝導性に優
れていることから基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】また上述の半導体素子収納用パッケージの
基体として使用されている銅−タングステン合金や銅−
モリブデン合金はタングステン粉末やモリブデン粉末を
焼成して焼結多孔体を得、次に前記焼結多孔体の空孔内
に溶融させることによって製作されており、例えば、タ
ングステンから成る焼結多孔体に銅を含浸させる場合は
焼結多孔体が７５乃至９０重量％、銅が１０乃至２５重
量％の範囲に、モリブデンから成る焼結多孔体に銅を含
浸させる場合は焼結多孔体が８０乃至９０重量％、銅が
１０乃至２０重量％の範囲となっている。 【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においては、枠状絶縁
体を形成する酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率が９
〜１０（室温、１ＭＨｚ）と高いことから枠状絶縁体に
設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度が遅く、その
ため信号の高速伝搬を要求する半導体素子は収容が不可
となる欠点を有していた。 【０００６】またこの従来の半導体素子収納用パッケー
ジにおいては、枠状絶縁体に形成されている配線層はタ
ングステンやモリブデン、マンガン等の高融点金属材料
により形成されており、該タングステン等はその比電気
抵抗が５．４μΩ・ｃｍ（２０℃）以上と高いことから
配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな
減衰が生じ、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させるこ
とができないという欠点も有していた。 【０００７】更にこの従来の半導体素子収納用パッケー
ジにおいては、銅−タングステン合金あるいは銅−モリ
ブデン合金から成る基体の熱伝導率は最大でも約１８０
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、近時の高密度化、高集積化が大
きく進み、作動時に多量の熱を発する半導体素子を収容
した場合、半導体素子が作動時に発する熱は基体を介し
て外部に完全に放散させることができなくなり、その結
果、半導体素子が該素子自身の発する熱によって高温と
なり、半導体素子に熱破壊を招来させたり、特性にばら
つきを生じ安定に作動させることができないという欠点
も有していた。 【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は内部に高速駆動を行う半導体素子を収容
することができ、かつ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る半導体素
子収納用パッケージを提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、上面に半導体
素子が載置される載置部を有する基体と、前記基体上に
半導体素子載置部を囲繞するようにして取着され、半導
体素子の各電極が接続される配線層を有する枠状絶縁体
と、前記枠状絶縁体上に取着され、枠状絶縁体の内側を
気密に封止する蓋体とから成る半導体素子収納用パッケ
ージであって、前記枠状絶縁体は４０〜４６重量％の酸
化珪素と、２５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８
〜１３重量％の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸
化亜鉛と、８〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガ
ラスで形成されており、かつ前記基体は３８乃至９５重
量％の立方晶窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とから
成ることを特徴とするものである。 【００１０】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、枠状絶縁体を４０〜４６重量％の酸化珪素と、２
５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３重量％
の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛と、８
〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガラスで形成
し、かかる焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）
と低いことから枠状絶縁体に設けた配線層を伝わる電気
信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求
する半導体素子の収容が可能となる。 【００１１】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、枠状絶縁体を構成する結晶化ガラスの焼成温
度が８００℃〜１０５０℃と低いことから枠状絶縁体と
同時焼成により形成される配線層を比電気抵抗が２．５
μΩ・ｃｍ（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成する
ことができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた
場合、電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気
信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。 【００１２】更に本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、基体を３８乃至９５重量％の立方晶窒化硼素
と、５乃至６２重量％の銅とで形成し、熱伝導率を６４
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものとなしたことから、基体上
に載置される半導体素子が作動時に多量の熱を発したと
してもその熱は基体の半導体素子載置部平面方向に素早
く広がらせるとともに基体の厚さ方向を良好に伝搬させ
ることができ、これによって半導体素子は常に適温とな
り、半導体素子を長期間にわたり安定かつ正常に作動さ
せることが可能となる。 【００１３】また更に本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば、基体を３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成し、その線熱膨
張係数を枠状絶縁体の線熱膨張係数（５ｐｐｍ／℃乃至
１０ｐｐｍ／℃：室温〜８００℃）に近似するものとな
したことから、基体上に枠状絶縁体を取着させる際や半
導体素子が作動した際等において基体と枠状絶縁体の両
者に熱が作用したとしても基体と枠状絶縁体との間には
両者の線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、これによって半導体素子を収納する
空所の気密封止が常に完全となり、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。 【００１４】 【発明の実施の形態】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る。 【００１５】図１は本発明の半導体素子収納用パッケー
ジの一実施例を示す断面図であり、図１において、１は
基体、２は枠状絶縁体、３は蓋体である。この基体１と
枠状絶縁体２と蓋体３とにより内部に半導体素子４を気
密に収容する容器５が構成される。 【００１６】前記基体１はその上面に半導体素子４が載
置される載置部１ａを有するとともに上面外周部に該基
体１の上面に設けた半導体素子４が載置される載置部１
ａを囲繞するようにして枠状絶縁体２がロウ材やガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して取着されている。 【００１７】前記基体１は半導体素子４を支持する支持
部材として作用するとともに半導体素子４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よく放散
させ、半導体素子４を常に適温とする作用をなし、枠状
絶縁体２に囲まれた基体１の載置部１ａ上に半導体素子
４がガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して固定され
る。 【００１８】なお前記基体１は立方晶窒化硼素と銅とか
ら成り、例えば溶融させた銅に平均粒径５μｍ程度の立
方晶窒化硼素粉末を分散混入させることによって製作さ
れている。 【００１９】また前記基体１の上面外周部には該基体１
の上面に設けた半導体素子４が載置される載置部１ａを
囲繞するようにして枠状絶縁体２がロウ材やガラス、樹
脂等の接着剤を介して取着されており、基体１と枠状絶
縁体２とで半導体素子４を収容するための空所が内部に
形成される。 【００２０】前記基体１に取着される枠状絶縁体２は結
晶性ガラスから成り、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸
化マグネシウム等の原料粉末にアクリル樹脂を主成分と
するバインダー及び分散剤、可塑剤、有機溶媒を加えて
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）となし、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８００℃〜１０５０℃の温度で焼成することに
よって製作される。 【００２１】また前記枠状絶縁体２はその内周部から上
部にかけて導出する複数の配線層６が被着形成されてお
り、枠状絶縁体２の内周部に露出する配線層６の一端に
は半導体素子４の各電極がボンディングワイヤ７を介し
て電気的に接続され、また枠状絶縁体２の上面に導出さ
れた部位には外部電気回路と接続される外部リードピン
８が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着されてい
る。 【００２２】前記配線層６は半導体素子４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、金等の金属粉末により形成されている。 【００２３】前記配線層６は銅、銀、金等の金属粉末に
適当な有機バインダー、溶剤等を添加混合して得られた
金属ペーストを枠状絶縁体２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等の印刷法を用いること
により所定パターンに印刷塗布しておくことによって枠
状絶縁体２の内周部から上面にかけて被着形成される。 【００２４】なお、前記配線層６は銅や銀からなる場
合、その露出表面に耐蝕性に優れる金属をメッキ法によ
り１μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線層
６の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配
線層６とボンディングワイヤ７との接続及び配線層６へ
の外部リードピン８の取着を強固となすことができる。
従って、前記配線層６は銅や銀からなる場合、配線層６
の酸化腐蝕を防止し、配線層６とボンディングワイヤ７
及び外部リードピン８との取着を強固とするには配線層
６の露出表面に金等の耐蝕性に優れる金属を１μｍ〜２
０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。 【００２５】また前記枠状絶縁体２に被着した配線層６
にロウ付けされる外部リードピン８は鉄−ニッケル−コ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
半導体素子４の各電極を外部電気回路に電気的に接続す
る作用をなす。 【００２６】前記外部リードピン８は、例えば、鉄−ニ
ッケル−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形状に形成される。 【００２７】本発明においては、枠状絶縁体２を４０〜
４６重量％の酸化珪素と、２５〜３０重量％の酸化アル
ミニウムと、８〜１３重量％の酸化マグネシウムと、６
〜９重量％の酸化亜鉛と、８〜１１重量％の酸化硼素か
ら成る結晶性ガラス（線熱膨張係数：５ｐｐｍ／℃乃至
１０ｐｐｍ／℃）で形成しておくことが重要である。 【００２８】前記結晶性ガラスは焼成時にガーナイト
（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）、コージェライト（２ＭｇＯ・２
Ａｌ2Ｏ3）、スピネル型結晶相（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）等の結晶相を生成し、これらの結晶相
の生成によって枠状絶縁体２の強度が向上する。 【００２９】また前記枠状絶縁体２を４０〜４６重量％
の酸化珪素と、２５〜３０重量％の酸化アルミニウム
と、８〜１３重量％の酸化マグネシウムと、６〜９重量
％の酸化亜鉛と、８〜１１重量％の酸化硼素から成る結
晶性ガラスで形成すると、枠状絶縁体２の比誘電率が約
５（室温、１ＭＨｚ）と低い値になり、その結果、枠状
絶縁体２に設けた配線層６を伝わる電気信号の伝搬速度
を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子
の収容が可能となる。 【００３０】更に上述の結晶性ガラスはその焼成温度が
８００〜１０５０℃と低いことから枠状絶縁体２と同時
焼成により形成される配線層６を比抵抗が２．５Ω・ｃ
ｍ（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成することがで
き、その結果、配線層６に電気信号を伝搬させた場合、
電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気信号を
正確かつ確実に伝搬させることが可能となる。 【００３１】前記４０〜４６重量％の酸化珪素と、２５
〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３重量％の
酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛と、８〜
１１重量％の酸化硼素の結晶性ガラスから成る枠状絶縁
体２は所定量に秤量された酸化珪素、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化硼素の各原料粉
末にアクリル樹脂を主成分とするバインダー及び分散
剤、可塑剤、有機溶媒を加え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）とな
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８００℃〜１
０５０℃の温度で焼成することによって製作される。 【００３２】なお、前記結晶性ガラスは、酸化珪素の量
が４０重量％未満、或いは４６重量％を超えると結晶性
ガラスの焼成温度が高いものとなって銅等の金属材料か
らなる配線層６と同時焼成するのが困難となる。従っ
て、酸化珪素の量は４０〜４７重量％の範囲に特定され
る。 【００３３】また酸化アルミニウムの量が２５重量％未
満、或いは３０重量％を超えると結晶性ガラスの焼成温
度が高いものとなって銅等の金属材料からなる配線層６
と同時焼成するのが困難となる。従って、酸化アルミニ
ウムの量は２５〜３０重量％の範囲に特定される。 【００３４】また酸化マグネシウムの量が８重量％未満
となると焼成によって結晶性ガラスからなる枠状絶縁体
２を製作する際、生成するコージェライト（２ＭｇＯ・
２Ａｌ2Ｏ3）の量が少なくなって枠状絶縁体２の強度を
大きく向上させることができず、また１３重量％を超え
ると結晶性ガラスの焼成温度が高いものとなって銅等の
金属材料からなる配線層６と同時焼成するのが困難とな
る。従って、酸化マグネシウムの量は８〜１３重量％の
範囲に特定される。 【００３５】また酸化亜鉛の量が６重量％未満となると
焼成によって結晶性ガラスからなる枠状絶縁体２を製作
する際、生成するガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）の量
が少なくなって枠状絶縁体２の強度を大きく向上させる
ことができず、また９重量％を超えると結晶性ガラスの
焼成温度が高いものとなって銅等の金属材料からなる配
線層６と同時焼成するのが困難となる。従って、酸化マ
グネシウムの量は６〜９重量％の範囲に特定される。 【００３６】また酸化硼素の量が８重量％未満となると
焼成によって結晶性ガラスからなる枠状絶縁体２を製作
する際、生成するガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）、コ
ージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3）、スピネル型結
晶相（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）等の結晶
相が過剰に生成され、枠状絶縁体２が多孔質のものとな
ってパッケージの気密信頼性が大きく低下してしまい、
また１１重量％を超えると耐薬品性が低下し，半導体素
子収納用パッケージとしての信頼性が低下してしまう。
従って、酸化硼素の量は８〜１１重量％の範囲に特定さ
れる。更に前記結晶性ガラスはその内部に無機物フィラ
ー、具体的にはアルミナ、シリカ、窒化珪素、窒化アル
ミニウム等の粉末を外添加で１０〜１００重量部添加含
有させておくと機械的強度が大幅に向上し、外力印加に
よって破損等を招来するのが有効に防止される。従っ
て、枠状絶縁体２の機械的強度を向上させ、外力印加に
よって破損等を招来しないようにするには前記結晶性ガ
ラスに無機物フィラーを外添加で１０〜１００重量部添
加含有させて枠状絶縁体２を形成することが好ましい。 【００３７】前記無機物フィラーはその粒径を０．５μ
ｍ〜５μｍの範囲としておくとガラスセラミック焼結体
中に均一に分散させて枠状絶縁体２の機械的強度を均一
に向上させることができる。従って、前記無機物フィラ
ーはその粒径を０．５μｍ〜５μｍの範囲としておくこ
とが好ましい。 【００３８】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
においては、前記基体１を３８乃至９５重量％の立方晶
窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成しておくこ
とが重要である。 【００３９】前記基体１を３８乃至９５重量％の立方晶
窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成しておくと
基体１の熱伝導率が６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものと
なり、その結果、基体１上に載置される半導体素子４が
作動時に多量の熱を発したとしてもその熱は基体１の半
導体素子載置部１ａの平面方向に素早く広がらせるとと
もに基体１の厚さ方向を良好に伝搬させて外部に効率よ
く確実に放散させることができ、これによって半導体素
子４は常に適温となり、半導体素子４を長期間にわたり
安定かつ正常に作動させることが可能となる。 【００４０】また上述の３８乃至９５重量％の立方晶窒
化硼素と、５乃至６２重量％の銅とから成る基体１はそ
の線熱膨張係数が枠状絶縁体２の線熱膨張係数（５ｐｐ
ｍ／℃乃至１０ｐｐｍ／℃：室温〜８００℃）に近似す
る５ｐｐｍ／℃乃至１０ｐｐｍ／℃となり、その結果、
基体１上に枠状絶縁体２を取着させる際や半導体素子４
が作動した際において基体１と枠状絶縁体２の両者に熱
が作用したとしても基体１と枠状絶縁体２との間には両
者の線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、これによって半導体素子４を収納する
空所の気密封止が常に完全となり、半導体素子４を安定
かつ正常に作動させることが可能となる。 【００４１】なお前記基体１は立方晶窒化硼素の量が９
５重量％を超えると、言い換えれば銅の量が５重量％未
満となると、基体１の線熱膨張係数が枠状絶縁体２の線
熱膨張係数に対して大きく相違することとなり、その結
果、基体１に枠状絶縁体２を強固に取着させておくこと
ができなくなってしまい、また立方晶窒化硼素の量が３
８重量％未満となると、言い換えれば銅の量が６２重量
％を超えると基体１の熱伝導率を６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の高いものと成すことができず、半導体素子４が作動時
に多量の熱を発した場合、その熱を基体１を介して外部
に完全に放散させることができなくなり、その結果、半
導体素子４を高温として、半導体素子４に熱破壊を招来
させたり、特性にばらつきが生じ安定に作動させること
ができなくなってしまう。従って、前記基体１は立方晶
窒化硼素の量が３８乃至９５重量％の範囲に、銅の量が
５乃至６２重量％の範囲に特定される。 【００４２】また前記３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と５乃至６２重量％の銅とから成る基体１は窒化硼
素が六方晶のものは熱伝導率が悪く基体１としての特性
を充分に発揮することができず、これに対し立方晶のも
のは熱伝導率が８００Ｗ／ｍ・Ｋと極めて高く、基体１
の熱伝導率を６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものになすこ
とができるため立方晶のものに特定される。 【００４３】前記立方晶窒化硼素は、例えば、まず圧力
２６６Ｐａ以下、温度１９５０℃以上、蒸着速度１００
μｍ／ｈ以下において原料であるＢＣｌ2及びＮＨ3ガス
を高流速（１００ｍ／ｓ以上）で基材に上に吹き付けて
Ｐ−ＢＮ（六方晶窒化硼素）を作成し、次に圧力、温度
を上昇させ、所要の温度・圧力（１５００〜２１００
℃、５〜６ＧＰａ）で一定時間（０．５〜２ｈ）保持し
て高温処理を行いＰ−ＢＮをＣＢＮ（立方晶窒化硼素）
に変えることによって製作される。 【００４４】更に前記３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と５乃至６２重量％の銅とから成る基体１は立方晶
窒化硼素の表面に酸化物膜やチタン、ジルコン、ハフニ
ウム等の活性金属膜を０．０５μｍ乃至１μｍ程度の厚
みに被着させておくと立方晶窒化硼素と銅とが強固に被
着し、基体１としての信頼性が大幅に向上する。従っ
て、前記基体１は表面に酸化物膜や活性金属膜を０．０
５μｍ乃至１μｍ程度の厚みに被着させた立方晶窒化硼
素と銅とで形成しておくことが好ましい。 【００４５】前記立方晶窒化硼素の表面に酸化物膜や活
性金属膜を被着させる方法としては、スパッタリングや
蒸着等を採用することによって行われる。 【００４６】また更に前記基体１は溶融させた銅に立方
晶窒化硼素粉末を分散混入させて形成した場合、基体１
のヤング率が銅のヤング率に依存する１００ＧＰａ程度
の軟質なものとなり、その結果、基体１上に半導体素子
を載置させた後、基体１と半導体素子４に熱が作用して
両者間に熱応力が発生したとしてもその熱応力は基体１
を若干変形させることによって効率よく吸収され、半導
体素子４が基体１より剥離したり、半導体素子４に割れ
やクラックを発生したりすることがなく半導体素子４を
常に正常かつ安定に作動させることができる。 【００４７】かくして上述の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、基体１の半導体素子載置部１ａ上に半導体
素子４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４の各電極をボンディン
グワイヤ７を介して所定の配線層６に接続させ、しかる
後、前記枠状絶縁体２の上面に蓋体３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、基体１、枠
状絶縁体２及び蓋体３とから成る容器５内部に半導体素
子４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。 【００４８】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る。 【００４９】 【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、枠状絶縁体を４０〜４６重量％の酸化珪素と、
２５〜３０重量％の酸化アルミニウムと、８〜１３重量
％の酸化マグネシウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛と、
８〜１１重量％の酸化硼素から成る結晶性ガラスで形成
し、かかる焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）
と低いことから枠状絶縁体に設けた配線層を伝わる電気
信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求
する半導体素子の収容が可能となる。 【００５０】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、枠状絶縁体を構成する結晶化ガラスの焼成温
度が８００℃〜１０５０℃と低いことから枠状絶縁体と
同時焼成により形成される配線層を比電気抵抗が２．５
μΩ・ｃｍ（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成する
ことができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた
場合、電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気
信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。 【００５１】更に３０乃至６０重量％の立方晶窒化硼素
と、３８乃至９５重量％の銅とから成る本発明の半導体
素子収納用パッケージによれば、基体を３８乃至９５重
量％の立方晶窒化硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形
成し、熱伝導率を６４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高いものとな
したことから、基体上に載置される半導体素子が作動時
に多量の熱を発したとしてもその熱は基体の半導体素子
載置部平面方向に素早く広がらせるとともに基体の厚さ
方向を良好に伝搬させることができ、これによって半導
体素子は常に適温となり、半導体素子を長期間にわたり
安定かつ正常に作動させることが可能となる。 【００５２】また更に本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば、基体を３８乃至９５重量％の立方晶窒化
硼素と、５乃至６２重量％の銅とで形成し、その線熱膨
張係数を枠状絶縁体の線熱膨張係数（５ｐｐｍ／℃乃至
１０ｐｐｍ／℃：室温〜８００℃）に近似するものとな
したことから、基体上に枠状絶縁体を取着させる際や半
導体素子が作動した際等において基体と枠状絶縁体の両
者に熱が作用したとしても基体と枠状絶縁体との間には
両者の線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、これによって半導体素子を収納する
空所の気密封止が常に完全となり、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。
【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一実施
例を示す断面図である。 【符号の説明】 １・・・・・基体 １ａ・・・・載置部 ２・・・・・枠状絶縁体 ３・・・・・蓋体 ４・・・・・半導体素子 ５・・・・・容器 ６・・・・・配線層 ７・・・・・ボンディングワイヤ ８・・・・・外部リードピン
例を示す断面図である。 【符号の説明】 １・・・・・基体 １ａ・・・・載置部 ２・・・・・枠状絶縁体 ３・・・・・蓋体 ４・・・・・半導体素子 ５・・・・・容器 ６・・・・・配線層 ７・・・・・ボンディングワイヤ ８・・・・・外部リードピン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】上面に半導体素子が載置される載置部を有
する基体と、前記基体上に半導体素子載置部を囲繞する
ようにして取着され、半導体素子の各電極が接続される
配線層を有する枠状絶縁体と、前記枠状絶縁体上に取着
され、枠状絶縁体の内側を気密に封止する蓋体とから成
る半導体素子収納用パッケージであって、前記枠状絶縁
体は４０〜４６重量％の酸化珪素と、２５〜３０重量％
の酸化アルミニウムと、８〜１３重量％の酸化マグネシ
ウムと、６〜９重量％の酸化亜鉛と、８〜１１重量％の
酸化硼素から成る結晶性ガラスで形成されており、かつ
前記基体は３８乃至９５量％の立方晶窒化硼素と、５乃
至６２重量％の銅とから成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 |
|---|---|---|---|
| JP2001347447A JP2003152128A (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 半導体素子収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001347447A JP2003152128A (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 半導体素子収納用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003152128A true JP2003152128A (ja) | 2003-05-23 |
Family
ID=19160449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001347447A Pending JP2003152128A (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 半導体素子収納用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003152128A (ja) |
-
2001
- 2001-11-13 JP JP2001347447A patent/JP2003152128A/ja active Pending
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