JP2003347449A - 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 - Google Patents
半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置Info
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱的、機械的衝撃に対して接合界面またはそ
の近傍付近で容易に剥離、分離することがあり信頼性の
ある接合状態を形成することができない。 【解決手段】 上面に半導体素子５が搭載される凹部１
ａを有するセラミックスから成る絶縁基板１と、絶縁基
板１の上面に凹部１ａの近傍から外周辺の外側にかけて
導出され、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端
子３と、凹部１ａを覆うようにリードフレーム端子３の
低融点ガラス１ｂで固定された部位の上に封止材４を介
して接合される絶縁蓋体２とから成る半導体素子収納用
パッケージであって、低融点ガラス１ｂは線熱膨張係数
が５〜８×10-6／℃であり、封止材４は、エポキシ樹脂
を主成分とする熱硬化性樹脂に熱硬化性樹脂よりも弾性
率が低い粒径0.1〜1.5μｍの有機材料粉末を含有させ
て、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａとしたものであることを特
徴とする。
の近傍付近で容易に剥離、分離することがあり信頼性の
ある接合状態を形成することができない。 【解決手段】 上面に半導体素子５が搭載される凹部１
ａを有するセラミックスから成る絶縁基板１と、絶縁基
板１の上面に凹部１ａの近傍から外周辺の外側にかけて
導出され、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端
子３と、凹部１ａを覆うようにリードフレーム端子３の
低融点ガラス１ｂで固定された部位の上に封止材４を介
して接合される絶縁蓋体２とから成る半導体素子収納用
パッケージであって、低融点ガラス１ｂは線熱膨張係数
が５〜８×10-6／℃であり、封止材４は、エポキシ樹脂
を主成分とする熱硬化性樹脂に熱硬化性樹脂よりも弾性
率が低い粒径0.1〜1.5μｍの有機材料粉末を含有させ
て、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａとしたものであることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部からの機械的
衝撃あるいは水分の浸入から半導体素子を保護するため
の半導体素子収納用パッケージおよびこれに半導体素子
を実装して成る半導体装置に関し、特に化合物半導体素
子や機械的な可動部を有する半導体素子等を150℃を超
える熱負荷を与えることなく気密封止することが可能な
パッケージおよびこれに半導体素子を実装して成る半導
体装置に関する。
衝撃あるいは水分の浸入から半導体素子を保護するため
の半導体素子収納用パッケージおよびこれに半導体素子
を実装して成る半導体装置に関し、特に化合物半導体素
子や機械的な可動部を有する半導体素子等を150℃を超
える熱負荷を与えることなく気密封止することが可能な
パッケージおよびこれに半導体素子を実装して成る半導
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子を搭載する半導体素子
収納用パッケージは、上面に半導体素子が搭載される凹
部を有するセラミックスから成る絶縁基板と、この絶縁
基板の上面に凹部の近傍から外周辺の外側にかけて導出
され、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端子
と、凹部を覆うようにリードフレーム端子の低融点ガラ
スで固定された部位の上に封止材を介して接合される絶
縁蓋体とから構成され、これに半導体素子を実装するこ
とにより半導体装置となる。このような半導体素子収納
用パッケージや半導体装置において、封止材として無機
材料から成る粉末を含有するエポキシ樹脂を主成分とす
る熱硬化性樹脂を用いることにより、熱硬化性樹脂によ
る封止の際に、半導体素子に150℃を超える熱負荷を与
えることなく気密封止が可能になり、かつ生産性が高く
安価に気密封止が可能になる。
収納用パッケージは、上面に半導体素子が搭載される凹
部を有するセラミックスから成る絶縁基板と、この絶縁
基板の上面に凹部の近傍から外周辺の外側にかけて導出
され、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端子
と、凹部を覆うようにリードフレーム端子の低融点ガラ
スで固定された部位の上に封止材を介して接合される絶
縁蓋体とから構成され、これに半導体素子を実装するこ
とにより半導体装置となる。このような半導体素子収納
用パッケージや半導体装置において、封止材として無機
材料から成る粉末を含有するエポキシ樹脂を主成分とす
る熱硬化性樹脂を用いることにより、熱硬化性樹脂によ
る封止の際に、半導体素子に150℃を超える熱負荷を与
えることなく気密封止が可能になり、かつ生産性が高く
安価に気密封止が可能になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記封
止材として用いられるエポキシ樹脂を主成分とする一般
的な熱硬化性樹脂は、熱硬化の過程において粘度が急速
に低下し液状になるために、リードフレーム端子を絶縁
基板の上面に低融点ガラスで固定する際に、主にリード
フレーム端子に挟まれた低融点ガラス表面に生じる高さ
10〜100μｍ程度の凹凸に追随できるチキソ性を保つこ
とが出来ず流れてしまい、その結果、樹脂と絶縁基板上
面との間に空隙が生じ、良好に気密封止をすることが困
難であるという問題点を有していた。
止材として用いられるエポキシ樹脂を主成分とする一般
的な熱硬化性樹脂は、熱硬化の過程において粘度が急速
に低下し液状になるために、リードフレーム端子を絶縁
基板の上面に低融点ガラスで固定する際に、主にリード
フレーム端子に挟まれた低融点ガラス表面に生じる高さ
10〜100μｍ程度の凹凸に追随できるチキソ性を保つこ
とが出来ず流れてしまい、その結果、樹脂と絶縁基板上
面との間に空隙が生じ、良好に気密封止をすることが困
難であるという問題点を有していた。
【０００４】また、一般的なエポキシ樹脂の線熱膨張係
数は、低融点ガラスおよびリードフレーム端子の線熱膨
張係数と比較して数百倍異なるため、熱硬化時に接合界
面に熱膨張係数の相違に起因して生じる内部応力および
封止後に加わる熱的・機械的衝撃によって、接合界面ま
たはその近傍で容易に剥離・分離することがあり、信頼
性のある接合状態を保つことが困難であるという問題点
を有していた。
数は、低融点ガラスおよびリードフレーム端子の線熱膨
張係数と比較して数百倍異なるため、熱硬化時に接合界
面に熱膨張係数の相違に起因して生じる内部応力および
封止後に加わる熱的・機械的衝撃によって、接合界面ま
たはその近傍で容易に剥離・分離することがあり、信頼
性のある接合状態を保つことが困難であるという問題点
を有していた。
【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
案出されたものであり、その目的は、温度が150℃以下
の低温封着が可能で、かつ気密信頼性の高い半導体素子
収納用パッケージおよびこれに半導体素子を実装して成
る半導体装置を安価に提供することにある。
案出されたものであり、その目的は、温度が150℃以下
の低温封着が可能で、かつ気密信頼性の高い半導体素子
収納用パッケージおよびこれに半導体素子を実装して成
る半導体装置を安価に提供することにある。
【０００６】
【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、上面に半導体素子が搭載される凹部を
有するセラミックスから成る絶縁基板と、この絶縁基板
の上面に凹部の近傍から外周辺の外側にかけて導出さ
れ、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端子と、
凹部を覆うようにリードフレーム端子の低融点ガラスで
固定された部位の上に封止材を介して接合される絶縁蓋
体とから成る半導体素子収納用パッケージであって、低
融点ガラスは線熱膨張係数５〜８×10-6／℃であり、封
止材は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂に熱
硬化性樹脂よりも弾性率が低い粒径0.1〜1.5μｍの有機
材料粉末を含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａとした
ものであることを特徴とするものである。
用パッケージは、上面に半導体素子が搭載される凹部を
有するセラミックスから成る絶縁基板と、この絶縁基板
の上面に凹部の近傍から外周辺の外側にかけて導出さ
れ、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端子と、
凹部を覆うようにリードフレーム端子の低融点ガラスで
固定された部位の上に封止材を介して接合される絶縁蓋
体とから成る半導体素子収納用パッケージであって、低
融点ガラスは線熱膨張係数５〜８×10-6／℃であり、封
止材は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂に熱
硬化性樹脂よりも弾性率が低い粒径0.1〜1.5μｍの有機
材料粉末を含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａとした
ものであることを特徴とするものである。
【０００７】また、本発明の半導体装置は、上面に半導
体素子が搭載される凹部を有するセラミックスから成る
絶縁基板と、この絶縁基板の上面に凹部の近傍から外周
辺の外側にかけて導出され、低融点ガラスで固定された
リードフレーム端子と、凹部に搭載されてその電極がリ
ードフレーム端子と電気的に接続された半導体素子と、
凹部を覆うようにリードフレーム端子の低融点ガラスで
固定された部位の上に封止材を介して接合される絶縁蓋
体とから成る半導体装置であって、低融点ガラスは線熱
膨張係数が５〜８×10-6／℃であり、封止材は、エポキ
シ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂にこの熱硬化性樹脂
よりも弾性率が低い粒径0.1〜1.5μｍの有機材料粉末を
含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａとしたものである
ことを特徴とするものである。
体素子が搭載される凹部を有するセラミックスから成る
絶縁基板と、この絶縁基板の上面に凹部の近傍から外周
辺の外側にかけて導出され、低融点ガラスで固定された
リードフレーム端子と、凹部に搭載されてその電極がリ
ードフレーム端子と電気的に接続された半導体素子と、
凹部を覆うようにリードフレーム端子の低融点ガラスで
固定された部位の上に封止材を介して接合される絶縁蓋
体とから成る半導体装置であって、低融点ガラスは線熱
膨張係数が５〜８×10-6／℃であり、封止材は、エポキ
シ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂にこの熱硬化性樹脂
よりも弾性率が低い粒径0.1〜1.5μｍの有機材料粉末を
含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａとしたものである
ことを特徴とするものである。
【０００８】本発明の半導体素子収納用パッケージおよ
び半導体装置によれば、封止材にエポキシ樹脂を主成分
とする熱硬化性樹脂にこの熱硬化性樹脂よりも弾性率が
低い有機材料粉末を含有させて、封止材の弾性率を0.1
〜3.0ＧＰａとしたことから、封止材が良好な弾力性を
有するものとなり、封止材が熱硬化時の熱膨張係数の相
違に起因して、封止材とリードフレーム端子および低融
点ガラスとの接合界面に発生する内部応力を有効に緩和
するとともに、封止後にリードフレーム端子および低融
点ガラスに加わる熱的・機械的衝撃に容易に追随するこ
とができ、その結果、両者の接合界面またはその近傍で
容易に剥離・分離することなく、信頼性のある接合状態
を形成することが可能になり、低温封着可能で、かつ気
密信頼性の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導
体装置とすることができる。
び半導体装置によれば、封止材にエポキシ樹脂を主成分
とする熱硬化性樹脂にこの熱硬化性樹脂よりも弾性率が
低い有機材料粉末を含有させて、封止材の弾性率を0.1
〜3.0ＧＰａとしたことから、封止材が良好な弾力性を
有するものとなり、封止材が熱硬化時の熱膨張係数の相
違に起因して、封止材とリードフレーム端子および低融
点ガラスとの接合界面に発生する内部応力を有効に緩和
するとともに、封止後にリードフレーム端子および低融
点ガラスに加わる熱的・機械的衝撃に容易に追随するこ
とができ、その結果、両者の接合界面またはその近傍で
容易に剥離・分離することなく、信頼性のある接合状態
を形成することが可能になり、低温封着可能で、かつ気
密信頼性の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導
体装置とすることができる。
【０００９】また、封止材に含有する有機材料粉末の粒
径を0.1〜1.5μｍとしたことから、封止材を熱硬化する
過程において熱硬化性樹脂が液状になったとしても、粒
径が0.1〜1.5μｍの有機材料粉末が液状の熱硬化性樹脂
の粘度が低下するのを有効に防止し、その結果、リード
フレーム端子に挟まれた低融点ガラス表面に生じる高さ
10〜100μｍ程度の凹凸に追随できるチキソ性を保つこ
とが可能になり、封止材と絶縁基板上面との間に空隙が
生じない、良好に気密封止することが可能な気密信頼性
の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置と
することができる。
径を0.1〜1.5μｍとしたことから、封止材を熱硬化する
過程において熱硬化性樹脂が液状になったとしても、粒
径が0.1〜1.5μｍの有機材料粉末が液状の熱硬化性樹脂
の粘度が低下するのを有効に防止し、その結果、リード
フレーム端子に挟まれた低融点ガラス表面に生じる高さ
10〜100μｍ程度の凹凸に追随できるチキソ性を保つこ
とが可能になり、封止材と絶縁基板上面との間に空隙が
生じない、良好に気密封止することが可能な気密信頼性
の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置と
することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に本発明の半導体素子収納用パ
ッケージおよび半導体装置を添付の図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の半導体素子収納用パッケー
ジ実施の形態の一例を示す断面図、図２は本発明の半導
体装置の実施の形態の一例の断面図である。これらの図
において、１は絶縁基板、１ｂは低融点ガラス、２は絶
縁蓋体、３はリードフレーム端子、４は封止材で、主に
これらで本発明の半導体素子収納用パッケージが構成さ
れ、この半導体素子収納用パッケージに半導体素子５を
実装することにより、本発明の半導体装置となる。
ッケージおよび半導体装置を添付の図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の半導体素子収納用パッケー
ジ実施の形態の一例を示す断面図、図２は本発明の半導
体装置の実施の形態の一例の断面図である。これらの図
において、１は絶縁基板、１ｂは低融点ガラス、２は絶
縁蓋体、３はリードフレーム端子、４は封止材で、主に
これらで本発明の半導体素子収納用パッケージが構成さ
れ、この半導体素子収納用パッケージに半導体素子５を
実装することにより、本発明の半導体装置となる。
【００１１】絶縁基板１は、半導体素子５を搭載するた
めの凹部１ａが設けてあり、この凹部１ａの底面には半
導体素子５がガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を
介して接着固定される。
めの凹部１ａが設けてあり、この凹部１ａの底面には半
導体素子５がガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を
介して接着固定される。
【００１２】このような絶縁基板１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・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体等の無機絶
縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体か
ら成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸
化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な
有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥
漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレードライ法
を用いて顆粒化し、プレス金型に適量充填した後に、プ
レス機で加圧成形後、約1500℃の高温で焼成することに
よって製作される。
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・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体等の無機絶
縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体か
ら成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸
化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な
有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥
漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレードライ法
を用いて顆粒化し、プレス金型に適量充填した後に、プ
レス機で加圧成形後、約1500℃の高温で焼成することに
よって製作される。
【００１３】絶縁基板１の凹部１ａ周辺には、リードフ
レーム端子３が低融点ガラス１bを介して接合されてい
る。このようなリードフレーム端子３としては、絶縁基
板１の凹部１ａ近傍の、ワイヤーボンディングと接合す
る領域に、アルミニウム箔が圧着されたＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金や42アロイ等の金属薄板をスタンピング金型で打
ち抜き・曲げ金型でハの字に曲げ加工して成るものが用
いられる。そして、このリードフレーム端子３は、絶縁
基板１の凹部１ａ近傍に導出する部分に半導体素子５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、絶縁基板１の外周辺に導出した部位には外部電気回
路（図示せず）が半田等の接続部材を介して電気的に接
続される。
レーム端子３が低融点ガラス１bを介して接合されてい
る。このようなリードフレーム端子３としては、絶縁基
板１の凹部１ａ近傍の、ワイヤーボンディングと接合す
る領域に、アルミニウム箔が圧着されたＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金や42アロイ等の金属薄板をスタンピング金型で打
ち抜き・曲げ金型でハの字に曲げ加工して成るものが用
いられる。そして、このリードフレーム端子３は、絶縁
基板１の凹部１ａ近傍に導出する部分に半導体素子５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、絶縁基板１の外周辺に導出した部位には外部電気回
路（図示せず）が半田等の接続部材を介して電気的に接
続される。
【００１４】なお、絶縁基板１の凹部１ａ周辺へのリー
ドフレーム端子３の固定は、絶縁基板１の上面に被着さ
せた低融点ガラス１ｂの上にリードフレーム端子３の一
端を載置し、これを約450℃の温度に加熱し、低融点ガ
ラス１ｂを加熱溶融させることによって行われる。
ドフレーム端子３の固定は、絶縁基板１の上面に被着さ
せた低融点ガラス１ｂの上にリードフレーム端子３の一
端を載置し、これを約450℃の温度に加熱し、低融点ガ
ラス１ｂを加熱溶融させることによって行われる。
【００１５】また、低融点ガラス１bは、絶縁基板１に
リードフレーム端子３を固定する機能を有し、絶縁基板
１およびリードフレーム端子３との界面において酸素結
合することにより強固かつ気密に接合している。
リードフレーム端子３を固定する機能を有し、絶縁基板
１およびリードフレーム端子３との界面において酸素結
合することにより強固かつ気密に接合している。
【００１６】本発明においては、低融点ガラス１bの線
熱膨張係数が５〜８×10-6／℃であることが重要であ
る。本発明によれば、低融点ガラス１bの線熱膨張係数
を５〜８×10-6／℃としたことから、低融点ガラス１b
の線熱膨張係数とセラミックスから成る絶縁基板1およ
びＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金や42アロイ等の鉄合金から成る
リードフレーム端子３の線熱膨張係数とが近似し、リー
ドフレーム端子３を低融点ガラス１bを介して絶縁基板
１に接合する際の加熱により発生する、両者の線熱膨張
係数の相違により発生する内部応力を小さなものとする
ことができ、密着性・接合強度が良好であるとともに気
密信頼性の高い接合とすることができる。
熱膨張係数が５〜８×10-6／℃であることが重要であ
る。本発明によれば、低融点ガラス１bの線熱膨張係数
を５〜８×10-6／℃としたことから、低融点ガラス１b
の線熱膨張係数とセラミックスから成る絶縁基板1およ
びＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金や42アロイ等の鉄合金から成る
リードフレーム端子３の線熱膨張係数とが近似し、リー
ドフレーム端子３を低融点ガラス１bを介して絶縁基板
１に接合する際の加熱により発生する、両者の線熱膨張
係数の相違により発生する内部応力を小さなものとする
ことができ、密着性・接合強度が良好であるとともに気
密信頼性の高い接合とすることができる。
【００１７】なお、低融点ガラス１bの線熱膨張係数が
５×10-6／℃よりも小さい場合は、線熱膨張係数が６〜
７×10-6／℃程度であるセラミックスから成る絶縁基板
1との線熱膨張係数差により、絶縁基板１と低融点ガラ
ス１ｂの界面に剥離が発生しやすくなる傾向がある。ま
た、８×10-6／℃よりも大きい場合は、同様に線熱膨張
係数が６〜７×10-6／℃程度であるセラミックスから成
る絶縁基板１との線熱膨張係数差により絶縁基板１と低
融点ガラス１ｂの界面に剥離が発生しやすくなる傾向が
ある。従って、低融点ガラス１bの線熱膨張係数が５〜
８×10-6／℃であることが重要である。
５×10-6／℃よりも小さい場合は、線熱膨張係数が６〜
７×10-6／℃程度であるセラミックスから成る絶縁基板
1との線熱膨張係数差により、絶縁基板１と低融点ガラ
ス１ｂの界面に剥離が発生しやすくなる傾向がある。ま
た、８×10-6／℃よりも大きい場合は、同様に線熱膨張
係数が６〜７×10-6／℃程度であるセラミックスから成
る絶縁基板１との線熱膨張係数差により絶縁基板１と低
融点ガラス１ｂの界面に剥離が発生しやすくなる傾向が
ある。従って、低融点ガラス１bの線熱膨張係数が５〜
８×10-6／℃であることが重要である。
【００１８】線熱膨張係数が５〜８×10-6／℃である低
融点ガラス１bとしては、例えば、酸化鉛56〜66重量
％、酸化硼素4〜14重量％、酸化珪素1〜6重量％および
酸化亜鉛0.5〜3.0重量％を含むガラス成分に、フィラー
としてコージェライト系化合物を9〜19重量％、チタン
酸錫系化合物を10〜20重量％添加したものが用いられ
る。
融点ガラス１bとしては、例えば、酸化鉛56〜66重量
％、酸化硼素4〜14重量％、酸化珪素1〜6重量％および
酸化亜鉛0.5〜3.0重量％を含むガラス成分に、フィラー
としてコージェライト系化合物を9〜19重量％、チタン
酸錫系化合物を10〜20重量％添加したものが用いられ
る。
【００１９】このような低融点ガラス１bは、上記のガ
ラス組成粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して得
たガラスペーストを、従来周知のスクリーン印刷法によ
り絶縁基板１の上面に所定厚みに印刷塗布し、これを約
400℃の温度で焼成することによって絶縁基板１の上面
に被着される。
ラス組成粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して得
たガラスペーストを、従来周知のスクリーン印刷法によ
り絶縁基板１の上面に所定厚みに印刷塗布し、これを約
400℃の温度で焼成することによって絶縁基板１の上面
に被着される。
【００２０】また、絶縁基板１の上面には、絶縁蓋体２
が封止材４を介して接合されている。絶縁蓋体２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・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結
体等の無機絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウ
ム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・
酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料
粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添
加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプ
レードライ法を用いて顆粒化し、この顆粒をプレス金型
によりプレス成形後、約1500℃の高温で焼成することに
よって製作される。
が封止材４を介して接合されている。絶縁蓋体２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・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結
体等の無機絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウ
ム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・
酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料
粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添
加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプ
レードライ法を用いて顆粒化し、この顆粒をプレス金型
によりプレス成形後、約1500℃の高温で焼成することに
よって製作される。
【００２１】また、絶縁基板１と絶縁蓋体２との接合
は、絶縁基板１の凹部底面に半導体素子５を搭載すると
ともに、半導体素子５の各電極をリードフレーム端子３
とボンディングワイヤ６を介して電気的に接続した後、
絶縁基板１の凹部周辺の封止部に、絶縁基板１との接合
部に封止材４をあらかじめ塗布した絶縁蓋体２を対向載
置した後、約110℃の温度で60〜90分間加圧加熱するこ
とにより行われる。なお、接合の際の残留応力を低減す
るという観点からは、約110℃の低温度での加熱が好ま
しいが、90〜150℃の温度で加熱してもよい。
は、絶縁基板１の凹部底面に半導体素子５を搭載すると
ともに、半導体素子５の各電極をリードフレーム端子３
とボンディングワイヤ６を介して電気的に接続した後、
絶縁基板１の凹部周辺の封止部に、絶縁基板１との接合
部に封止材４をあらかじめ塗布した絶縁蓋体２を対向載
置した後、約110℃の温度で60〜90分間加圧加熱するこ
とにより行われる。なお、接合の際の残留応力を低減す
るという観点からは、約110℃の低温度での加熱が好ま
しいが、90〜150℃の温度で加熱してもよい。
【００２２】封止材４は、絶縁基板１と絶縁蓋体２とを
接合し凹部１ａに搭載する半導体素子５を気密に封止す
る機能を有し、絶縁基板１と蓋体２との接合時はもちろ
んのこと、その後の外部電気回路基板への２次実装時に
加えられる熱、さらには半導体素子５の作動時に発生す
る熱によって生ずる部材間の応力を緩和することによ
り、接合界面に生じる内部応力で接合境界面あるいはそ
の近傍から剥離・分離するのを有効に防止する効果を有
する。
接合し凹部１ａに搭載する半導体素子５を気密に封止す
る機能を有し、絶縁基板１と蓋体２との接合時はもちろ
んのこと、その後の外部電気回路基板への２次実装時に
加えられる熱、さらには半導体素子５の作動時に発生す
る熱によって生ずる部材間の応力を緩和することによ
り、接合界面に生じる内部応力で接合境界面あるいはそ
の近傍から剥離・分離するのを有効に防止する効果を有
する。
【００２３】このような封止材４としては、耐湿性ある
いは接合強度の観点からは、緻密な３次元網目構造を有
するエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂が好まし
く、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノール
Ａ変性エポキシ樹脂・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
・フェノールノボラック型エポキシ樹脂・クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂・特殊ノボラック型エポキシ樹
脂・フェノール誘導体エポキシ樹脂・ビフェノール骨格
型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂にイミダゾール系・ア
ミン系・リン系・ヒドラジン系・イミダゾールアダクト
系・アミンアダクト系・カチオン重合系・ジシアンジア
ミド系等の硬化剤を添加したもので形成されている。な
お、２種類以上のエポキシ樹脂を混合して用いてもよ
い。
いは接合強度の観点からは、緻密な３次元網目構造を有
するエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂が好まし
く、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノール
Ａ変性エポキシ樹脂・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
・フェノールノボラック型エポキシ樹脂・クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂・特殊ノボラック型エポキシ樹
脂・フェノール誘導体エポキシ樹脂・ビフェノール骨格
型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂にイミダゾール系・ア
ミン系・リン系・ヒドラジン系・イミダゾールアダクト
系・アミンアダクト系・カチオン重合系・ジシアンジア
ミド系等の硬化剤を添加したもので形成されている。な
お、２種類以上のエポキシ樹脂を混合して用いてもよ
い。
【００２４】本発明の半導体素子収納用パッケージにお
いては、封止材４は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬
化性樹脂にその熱硬化性樹脂よりも弾性率が低い有機材
料粉末を含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａの範囲と
することが重要である。
いては、封止材４は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬
化性樹脂にその熱硬化性樹脂よりも弾性率が低い有機材
料粉末を含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａの範囲と
することが重要である。
【００２５】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、封止材４にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性
樹脂にこの熱硬化性樹脂よりも弾性率が低い有機材料粉
末を含有させて、封止材４の弾性率を0.1〜3.0ＧＰａと
したことから、封止材４が良好な弾力性を有するものと
なり、封止材４が熱硬化時の熱膨張係数の相違に起因し
て、封止材４とリードフレーム端子３および低融点ガラ
ス１ｂとの接合界面に発生する内部応力を有効に緩和す
るとともに、封止後に加わる熱的・機械的衝撃に容易に
追随することができ、その結果、両者の接合界面または
その近傍で容易に剥離・分離することなく、信頼性のあ
る接合状態を形成することが可能になり、低温封着可能
で、かつ気密信頼性の高い半導体素子収納用パッケージ
とすることができる。
れば、封止材４にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性
樹脂にこの熱硬化性樹脂よりも弾性率が低い有機材料粉
末を含有させて、封止材４の弾性率を0.1〜3.0ＧＰａと
したことから、封止材４が良好な弾力性を有するものと
なり、封止材４が熱硬化時の熱膨張係数の相違に起因し
て、封止材４とリードフレーム端子３および低融点ガラ
ス１ｂとの接合界面に発生する内部応力を有効に緩和す
るとともに、封止後に加わる熱的・機械的衝撃に容易に
追随することができ、その結果、両者の接合界面または
その近傍で容易に剥離・分離することなく、信頼性のあ
る接合状態を形成することが可能になり、低温封着可能
で、かつ気密信頼性の高い半導体素子収納用パッケージ
とすることができる。
【００２６】なお、封止材４の弾性率が0.1未満場合、
過度の熱的・機械的衝撃が絶縁蓋体２に加わった際に、
封止材４が歪み所定の位置に絶縁蓋体２を保持すること
が困難となる傾向がある。また封止材４の弾性率が3.0
を超える場合の場合、半導体素子収納用パッケージに熱
的・機械的衝撃が加わった際に生じる応力あるいは半導
体素子の発熱による熱応力を吸収できず、絶縁蓋体２が
絶縁基板１から外れてしまうあるいは、絶縁基板１の低
融点ガラス表面部が剥離破壊しやすくなる傾向がある。
従って、封止材４は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬
化性樹脂にその熱硬化性樹脂よりも弾性率が低い有機材
料粉末を含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａの範囲と
することが重要である。
過度の熱的・機械的衝撃が絶縁蓋体２に加わった際に、
封止材４が歪み所定の位置に絶縁蓋体２を保持すること
が困難となる傾向がある。また封止材４の弾性率が3.0
を超える場合の場合、半導体素子収納用パッケージに熱
的・機械的衝撃が加わった際に生じる応力あるいは半導
体素子の発熱による熱応力を吸収できず、絶縁蓋体２が
絶縁基板１から外れてしまうあるいは、絶縁基板１の低
融点ガラス表面部が剥離破壊しやすくなる傾向がある。
従って、封止材４は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬
化性樹脂にその熱硬化性樹脂よりも弾性率が低い有機材
料粉末を含有させて、弾性率を0.1〜3.0ＧＰａの範囲と
することが重要である。
【００２７】また、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジにおいては、封止材４に含有する有機材料粉末の粒径
を0.1〜1.5μｍとすることが重要である。本発明の半導
体素子収納用パッケージにおいては、封止材４に含有す
る有機材料粉末の粒径を0.1〜1.5μｍとしたことから、
封止材４を熱硬化する過程において熱硬化性樹脂が液状
になったとしても、粒径が0.1〜1.5μｍの有機材料粉末
が液状の熱硬化性樹脂の粘度が低下するのを有効に防止
し、その結果、リードフレーム端子３に挟まれた低融点
ガラス１ｂ表面に生じる高さ10〜100μｍ程度の凹凸に
追随できるチキソ性を保つことが可能になり、封止材４
と絶縁基板１上面との間に空隙が生じない、良好に気密
封止することが可能な気密信頼性の高い半導体素子収納
用パッケージとすることが可能となる。
ジにおいては、封止材４に含有する有機材料粉末の粒径
を0.1〜1.5μｍとすることが重要である。本発明の半導
体素子収納用パッケージにおいては、封止材４に含有す
る有機材料粉末の粒径を0.1〜1.5μｍとしたことから、
封止材４を熱硬化する過程において熱硬化性樹脂が液状
になったとしても、粒径が0.1〜1.5μｍの有機材料粉末
が液状の熱硬化性樹脂の粘度が低下するのを有効に防止
し、その結果、リードフレーム端子３に挟まれた低融点
ガラス１ｂ表面に生じる高さ10〜100μｍ程度の凹凸に
追随できるチキソ性を保つことが可能になり、封止材４
と絶縁基板１上面との間に空隙が生じない、良好に気密
封止することが可能な気密信頼性の高い半導体素子収納
用パッケージとすることが可能となる。
【００２８】本発明においては、有機材料粉末の粒径は
0.1〜1.5μｍの範囲であることが重要である。有機材料
粉末の粒径が0.1μｍ未満であると、微粒子同士が凝集
し２次粒子として存在するため、封止材４の粘度が不安
定になり結果として封止性が安定しない傾向があり、粒
径が1.5μｍを超えると封止材４の粘度が低くなり過ぎ
て、リードフレーム端子３に挟まれた低融点ガラス部１
ｂ表面の高さ10〜100μｍの凹凸に追随できず、良好に
封止できず気密性が低下し易くなる傾向がある。従っ
て、有機材料粉末の粒径を0.1〜1.5μｍとすることが重
要である。
0.1〜1.5μｍの範囲であることが重要である。有機材料
粉末の粒径が0.1μｍ未満であると、微粒子同士が凝集
し２次粒子として存在するため、封止材４の粘度が不安
定になり結果として封止性が安定しない傾向があり、粒
径が1.5μｍを超えると封止材４の粘度が低くなり過ぎ
て、リードフレーム端子３に挟まれた低融点ガラス部１
ｂ表面の高さ10〜100μｍの凹凸に追随できず、良好に
封止できず気密性が低下し易くなる傾向がある。従っ
て、有機材料粉末の粒径を0.1〜1.5μｍとすることが重
要である。
【００２９】なお、このような有機材料粉末としては、
シリコンゴムやシリコンレジン・ＬＤＰＥ・ＨＤＰＥ・
ＰＭＭＡ・架橋ＰＭＭＡ・ポリスチレン・架橋ポリスチ
レン・エチレン−アクリル共重合・ポリメタクリル酸エ
チル・ブチルアクリレート・ウレタン等の軟質微粒子が
好ましい。
シリコンゴムやシリコンレジン・ＬＤＰＥ・ＨＤＰＥ・
ＰＭＭＡ・架橋ＰＭＭＡ・ポリスチレン・架橋ポリスチ
レン・エチレン−アクリル共重合・ポリメタクリル酸エ
チル・ブチルアクリレート・ウレタン等の軟質微粒子が
好ましい。
【００３０】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、絶縁基板１の凹部１ａに半導体素子５を
ガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を介して接着固
定するとともに半導体素子５の各電極をボンディングワ
イヤによりリードフレームに接続させ、しかる後、絶縁
基板１と絶縁蓋体２とを封止材４を介して接着して、絶
縁基板１と絶縁蓋体２とから成る容器の内部に半導体素
子５を気密に収容することによって最終製品としての半
導体装置が完成する。
ージによれば、絶縁基板１の凹部１ａに半導体素子５を
ガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を介して接着固
定するとともに半導体素子５の各電極をボンディングワ
イヤによりリードフレームに接続させ、しかる後、絶縁
基板１と絶縁蓋体２とを封止材４を介して接着して、絶
縁基板１と絶縁蓋体２とから成る容器の内部に半導体素
子５を気密に収容することによって最終製品としての半
導体装置が完成する。
【００３１】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
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り、例えば図３に断面図で示
す様に、絶縁蓋体２の中央部に円形または四角形等の貫
通穴を形成し、この穴には透光性のある酸化硼素や二酸
化珪酸を主成分とするガラスレンズ７が気密に溶融接合
されている構造等にも適用される。
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３に断面図で示
す様に、絶縁蓋体２の中央部に円形または四角形等の貫
通穴を形成し、この穴には透光性のある酸化硼素や二酸
化珪酸を主成分とするガラスレンズ７が気密に溶融接合
されている構造等にも適用される。
【００３２】
【実施例】（実施例１）効果の確認を行なうため、次の
実験を行なった。初めにここでは低融点ガラス１ｂの線
熱膨張係数について決定した実験例を示す。絶縁基板１
および絶縁基板２として酸化アルミニウム質焼結体を用
い、リードフレーム端子３として42アロイを用い、封止
材４として弾性率が1.5ＧＰａで、有機材料粉末の粒径
が１μｍのエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂を
用い、リードフレーム端子３を固定する低融点ガラス１
ｂの線熱膨張係数が各々4.5×10-6／℃、5.0×10-6／
℃、6.7×10-6／℃、8.0×10-6／℃、8.5×10-6／℃で
ある半導体収納パッケージ5種類製作し、初期の気密性
（He Leak Check）と、各々のパッケージに0℃と100℃
の水中を300秒毎に10回連続して相互に浸漬することに
よる熱衝撃を加え、試験後の気密性（He Leak Check）
を比較評価した。本実験結果を一覧表にまとめたものが
表１である。なお、He Leak Checkの条件は封止された
パッケージをヘリウムガス中で５×105Ｐａの圧力で２
時間加圧保持後、大気圧中でヘリウムガスの漏洩を既知
のヘリウムリークディテクターで測定しその漏洩値が１
×10-8Ｐａ・ｍ2／ｓ以下のことである。
実験を行なった。初めにここでは低融点ガラス１ｂの線
熱膨張係数について決定した実験例を示す。絶縁基板１
および絶縁基板２として酸化アルミニウム質焼結体を用
い、リードフレーム端子３として42アロイを用い、封止
材４として弾性率が1.5ＧＰａで、有機材料粉末の粒径
が１μｍのエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂を
用い、リードフレーム端子３を固定する低融点ガラス１
ｂの線熱膨張係数が各々4.5×10-6／℃、5.0×10-6／
℃、6.7×10-6／℃、8.0×10-6／℃、8.5×10-6／℃で
ある半導体収納パッケージ5種類製作し、初期の気密性
（He Leak Check）と、各々のパッケージに0℃と100℃
の水中を300秒毎に10回連続して相互に浸漬することに
よる熱衝撃を加え、試験後の気密性（He Leak Check）
を比較評価した。本実験結果を一覧表にまとめたものが
表１である。なお、He Leak Checkの条件は封止された
パッケージをヘリウムガス中で５×105Ｐａの圧力で２
時間加圧保持後、大気圧中でヘリウムガスの漏洩を既知
のヘリウムリークディテクターで測定しその漏洩値が１
×10-8Ｐａ・ｍ2／ｓ以下のことである。
【００３３】
【表１】
【００３４】実験結果より、低融点ガラス１ｂの線熱膨
張係数が8.0×10-6／℃を超えると低融点ガラス１ｂと
リードフレーム３の線熱膨張係数の差異に起因して相互
の接合界面周辺の低融点ガラス１ｂに微少な亀裂が発生
し、初期の気密性も保つことができないことがわかっ
た。また、低融点ガラス１ｂの線熱膨張係数が5.0×10-
6／℃未満でも、低融点ガラス１ｂとリードフレーム３
の線熱膨張係数の差異に起因して相互の接合界面周辺の
低融点ガラス１ｂに微少な亀裂が発生し、初期の気密性
も保つことができないことがわかった。これに対して、
5.0〜8.0×10-6／℃の範囲では初期および熱衝撃試験後
ともに気密性を良好に保つことが確認された。従って、
低融点ガラス１ｂの線熱膨張係数は5.0〜8.0×10-6／℃
の範囲であることが必要であることがわかった。
張係数が8.0×10-6／℃を超えると低融点ガラス１ｂと
リードフレーム３の線熱膨張係数の差異に起因して相互
の接合界面周辺の低融点ガラス１ｂに微少な亀裂が発生
し、初期の気密性も保つことができないことがわかっ
た。また、低融点ガラス１ｂの線熱膨張係数が5.0×10-
6／℃未満でも、低融点ガラス１ｂとリードフレーム３
の線熱膨張係数の差異に起因して相互の接合界面周辺の
低融点ガラス１ｂに微少な亀裂が発生し、初期の気密性
も保つことができないことがわかった。これに対して、
5.0〜8.0×10-6／℃の範囲では初期および熱衝撃試験後
ともに気密性を良好に保つことが確認された。従って、
低融点ガラス１ｂの線熱膨張係数は5.0〜8.0×10-6／℃
の範囲であることが必要であることがわかった。
【００３５】（実施例２）次に、封止材４に含まれる有
機材料粉末の粒径について決定した実験例について示
す。絶縁基板１および絶縁基板２として酸化アルミニウ
ム質焼結体を用い、リードフレーム端子３として42アロ
イを用い、封止材４として弾性率が1.5ＧＰａのエポキ
シ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂を用い、低融点ガラ
ス１ｂとしては線熱膨張係数が5.0×10-6／℃のガラス
を用い、有機系粉末の平均粒径が各々0.05μｍ、0.1μ
ｍ、0.5μｍ、1.0μｍ、1.5μｍ、1.6μｍである半導体
収納パッケージ5種類製作し、初期の気密性（He Leak C
heck）と、各々のパッケージに0℃と100℃の水中を300
秒毎に10回連続して相互に浸漬することによる熱衝撃を
加え、試験後の気密性（He Leak Check）を比較評価し
た。本実験結果を一覧表にまとめたものが表２である。
機材料粉末の粒径について決定した実験例について示
す。絶縁基板１および絶縁基板２として酸化アルミニウ
ム質焼結体を用い、リードフレーム端子３として42アロ
イを用い、封止材４として弾性率が1.5ＧＰａのエポキ
シ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂を用い、低融点ガラ
ス１ｂとしては線熱膨張係数が5.0×10-6／℃のガラス
を用い、有機系粉末の平均粒径が各々0.05μｍ、0.1μ
ｍ、0.5μｍ、1.0μｍ、1.5μｍ、1.6μｍである半導体
収納パッケージ5種類製作し、初期の気密性（He Leak C
heck）と、各々のパッケージに0℃と100℃の水中を300
秒毎に10回連続して相互に浸漬することによる熱衝撃を
加え、試験後の気密性（He Leak Check）を比較評価し
た。本実験結果を一覧表にまとめたものが表２である。
【００３６】なお、He Leak Checkの条件は封止された
パッケージをヘリウムガス中で５×105Ｐａの圧力で２
時間加圧保持後、大気圧中でヘリウムガスの漏洩を既知
のヘリウムリークディテクターで測定しその漏洩値が１
×10-8Ｐａ・ｍ2／ｓ以下のことである。
パッケージをヘリウムガス中で５×105Ｐａの圧力で２
時間加圧保持後、大気圧中でヘリウムガスの漏洩を既知
のヘリウムリークディテクターで測定しその漏洩値が１
×10-8Ｐａ・ｍ2／ｓ以下のことである。
【００３７】
【表２】
【００３８】実験結果より、有機材料粉末の粒径が0.1
μｍ未満であると封止材４は封止時の粘度が低下し封着
面の低融点ガラス１ｂの凹凸に追随できる粘度を保つこ
とが出来ず部分的に空隙を生じる箇所があり、気密に封
止することが出来ないことがわかった。また、有機材料
粉末の粒径が1.5μｍを超えると、封止材４の封止時の
粘度が高くなりすぎて封着面の低融点ガラス１ｂの凹凸
に追随できず、封着強度が不十分であるために熱衝撃で
接合界面に部分的に剥離が発生し気密性を保つことが出
来ないことがわかった。これに対して、有機材料粉末の
粒径が0.1〜1.5μｍである場合、初期および熱衝撃試験
後ともに気密性を保つことが確認できた。従って、封止
材４のエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂に含ま
れる有機材料の粉末は0.1〜1.5μｍの範囲であること必
要であることが判った。
μｍ未満であると封止材４は封止時の粘度が低下し封着
面の低融点ガラス１ｂの凹凸に追随できる粘度を保つこ
とが出来ず部分的に空隙を生じる箇所があり、気密に封
止することが出来ないことがわかった。また、有機材料
粉末の粒径が1.5μｍを超えると、封止材４の封止時の
粘度が高くなりすぎて封着面の低融点ガラス１ｂの凹凸
に追随できず、封着強度が不十分であるために熱衝撃で
接合界面に部分的に剥離が発生し気密性を保つことが出
来ないことがわかった。これに対して、有機材料粉末の
粒径が0.1〜1.5μｍである場合、初期および熱衝撃試験
後ともに気密性を保つことが確認できた。従って、封止
材４のエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂に含ま
れる有機材料の粉末は0.1〜1.5μｍの範囲であること必
要であることが判った。
【００３９】（実施例３）次に封止材４の弾性率につい
て決定した実験例について示す。絶縁基板１および絶縁
基板２として酸化アルミニウム質焼結体を用い、リード
フレーム端子３として42アロイを用い、低融点ガラス１
ｂとしては線熱膨張係数が5.0×10-6／℃のガラスを用
い、封止材４としては弾性率が各々0.05ＰＧａ、0.1Ｐ
Ｇａ、0.5ＰＧａ、1.0ＰＧａ、3.0ＰＧａ、3.5ＰＧａ、
である半導体収納パッケージ5種類製作し、初期の気密
性（He Leak Check）と、各々のパッケージに0℃と100
℃の水中を300秒毎に10回連続して相互に浸漬すること
による熱的な衝撃を加えた後の気密性を比較評価した。
本実験結果を一覧表にまとめたものが表３である。
て決定した実験例について示す。絶縁基板１および絶縁
基板２として酸化アルミニウム質焼結体を用い、リード
フレーム端子３として42アロイを用い、低融点ガラス１
ｂとしては線熱膨張係数が5.0×10-6／℃のガラスを用
い、封止材４としては弾性率が各々0.05ＰＧａ、0.1Ｐ
Ｇａ、0.5ＰＧａ、1.0ＰＧａ、3.0ＰＧａ、3.5ＰＧａ、
である半導体収納パッケージ5種類製作し、初期の気密
性（He Leak Check）と、各々のパッケージに0℃と100
℃の水中を300秒毎に10回連続して相互に浸漬すること
による熱的な衝撃を加えた後の気密性を比較評価した。
本実験結果を一覧表にまとめたものが表３である。
【００４０】なお、He Leak Checkの条件は封止された
パッケージをヘリウムガス中で５×105Ｐａの圧力で２
時間加圧保持後、大気圧中でヘリウムガスの漏洩を既知
のヘリウムリークディテクターで測定しその漏洩値が１
×10-8Ｐａ・ｍ2／ｓ以下のことである。
パッケージをヘリウムガス中で５×105Ｐａの圧力で２
時間加圧保持後、大気圧中でヘリウムガスの漏洩を既知
のヘリウムリークディテクターで測定しその漏洩値が１
×10-8Ｐａ・ｍ2／ｓ以下のことである。
【００４１】
【表３】
【００４２】実験結果より封止材の弾性率が0.1ＧＰａ
未満であると熱衝撃で封止材４が歪み、蓋体２の位置ず
れが発生し気密性を保つことが出来ないことがわかっ
た。また、封止材４の弾性率が3.0を超えた場合、熱的
衝撃によって生じる応力を吸収できず、蓋体２が絶縁基
板１から外れてしまい気密性を保つことが出来ないこと
がわかった。これに対して、0.1〜3.0ＧＰａにおいて
は、初期および熱衝撃後の気密性を保つことが確認でき
た。従って、封止材４の弾性率は0.1〜3.0ＧＰａの範囲
である必要がある。
未満であると熱衝撃で封止材４が歪み、蓋体２の位置ず
れが発生し気密性を保つことが出来ないことがわかっ
た。また、封止材４の弾性率が3.0を超えた場合、熱的
衝撃によって生じる応力を吸収できず、蓋体２が絶縁基
板１から外れてしまい気密性を保つことが出来ないこと
がわかった。これに対して、0.1〜3.0ＧＰａにおいて
は、初期および熱衝撃後の気密性を保つことが確認でき
た。従って、封止材４の弾性率は0.1〜3.0ＧＰａの範囲
である必要がある。
【００４３】
【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージお
よび半導体装置によれば、封止材にエポキシ樹脂を主成
分とする熱硬化性樹脂にこの熱硬化性樹脂よりも弾性率
が低い有機材料粉末を含有させて、封止材の弾性率を0.
1〜3.0ＧＰａとしたことから、封止材が良好な弾力性を
有するものとなり、封止材が熱硬化時の熱膨張係数の相
違に起因して、封止材とリードフレーム端子および低融
点ガラスとの接合界面に発生する内部応力を有効に緩和
するとともに、封止後にリードフレーム端子および低融
点ガラスに加わる熱的・機械的衝撃に容易に追随するこ
とができ、その結果、両者の接合界面またはその近傍で
容易に剥離・分離することなく、信頼性のある接合状態
を形成することが可能になり、低温封着可能で、かつ気
密信頼性の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導
体装置とすることができる。
よび半導体装置によれば、封止材にエポキシ樹脂を主成
分とする熱硬化性樹脂にこの熱硬化性樹脂よりも弾性率
が低い有機材料粉末を含有させて、封止材の弾性率を0.
1〜3.0ＧＰａとしたことから、封止材が良好な弾力性を
有するものとなり、封止材が熱硬化時の熱膨張係数の相
違に起因して、封止材とリードフレーム端子および低融
点ガラスとの接合界面に発生する内部応力を有効に緩和
するとともに、封止後にリードフレーム端子および低融
点ガラスに加わる熱的・機械的衝撃に容易に追随するこ
とができ、その結果、両者の接合界面またはその近傍で
容易に剥離・分離することなく、信頼性のある接合状態
を形成することが可能になり、低温封着可能で、かつ気
密信頼性の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導
体装置とすることができる。
【００４４】また、封止材に含有する有機材料粉末の粒
径を0.1〜1.5μｍとしたことから、封止材を熱硬化する
過程において熱硬化性樹脂が液状になったとしても、粒
径が0.1〜1.5μｍの有機材料粉末が液状の熱硬化性樹脂
の粘度が低下するのを有効に防止し、その結果、リード
フレーム端子に挟まれた低融点ガラス表面に生じる高さ
10〜100μｍ程度の凹凸に追随できるチキソ性を保つこ
とが可能になり、封止材と絶縁基板上面との間に空隙が
生じない、良好に気密封止することが可能な気密信頼性
の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置と
することができる。
径を0.1〜1.5μｍとしたことから、封止材を熱硬化する
過程において熱硬化性樹脂が液状になったとしても、粒
径が0.1〜1.5μｍの有機材料粉末が液状の熱硬化性樹脂
の粘度が低下するのを有効に防止し、その結果、リード
フレーム端子に挟まれた低融点ガラス表面に生じる高さ
10〜100μｍ程度の凹凸に追随できるチキソ性を保つこ
とが可能になり、封止材と絶縁基板上面との間に空隙が
生じない、良好に気密封止することが可能な気密信頼性
の高い半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置と
することができる。
【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。
形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の実施の形態の他の例を示
す断面図である。
す断面図である。
１・・・・・・絶縁基板
１ａ・・・・・凹部
１ｂ・・・・・低融点ガラス
２・・・・・・絶縁蓋体
３・・・・・・リードフレーム端子
４・・・・・・封止材
５・・・・・・半導体素子
６・・・・・・ボンディングワイヤ
Claims (2)
- 【請求項１】 上面に半導体素子が搭載される凹部を有
するセラミックスから成る絶縁基板と、該絶縁基板の上
面に前記凹部の近傍から外周辺の外側にかけて導出さ
れ、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端子と、
前記凹部を覆うように前記リードフレーム端子の前記低
融点ガラスで固定された部位の上に封止材を介して接合
される絶縁蓋体とから成る半導体素子収納用パッケージ
であって、前記低融点ガラスは線熱膨張係数が５〜８×
１０-6／℃であり、前記封止材は、エポキシ樹脂を主成
分とする熱硬化性樹脂に該熱硬化性樹脂よりも弾性率が
低い粒径０．１〜１．５μｍの有機材料粉末を含有させ
て、弾性率を０．１〜３ＧＰａとしたものであることを
特徴とする半導体素子収納用パッケージ。 - 【請求項２】 上面に半導体素子が搭載される凹部を有
するセラミックスから成る絶縁基板と、該絶縁基板の上
面に前記凹部の近傍から外周辺の外側にかけて導出さ
れ、低融点ガラスで固定されたリードフレーム端子と、
前記凹部に搭載されてその電極が前記リードフレーム端
子と電気的に接続された半導体素子と、前記凹部を覆う
ように前記リードフレーム端子の前記低融点ガラスで固
定された部位の上に封止材を介して接合される絶縁蓋体
とから成る半導体装置であって、前記低融点ガラスは線
熱膨張係数が５〜８×１０-6／℃であり、前記封止材
は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂に該熱硬
化性樹脂よりも弾性率が低い粒径０．１〜１．５μｍの
有機材料粉末を含有させて、弾性率を０．１〜３．０Ｇ
Ｐａとしたものであることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002154634A JP2003347449A (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002154634A JP2003347449A (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003347449A true JP2003347449A (ja) | 2003-12-05 |
Family
ID=29771387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002154634A Pending JP2003347449A (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003347449A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006295246A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品とその製造方法 |
| CN112397405A (zh) * | 2019-08-19 | 2021-02-23 | 苏州固锝电子股份有限公司 | 半导体元器件不良品的筛除方法 |
-
2002
- 2002-05-28 JP JP2002154634A patent/JP2003347449A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006295246A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品とその製造方法 |
| JP4630110B2 (ja) * | 2005-04-05 | 2011-02-09 | パナソニック株式会社 | 電子部品の製造方法 |
| CN112397405A (zh) * | 2019-08-19 | 2021-02-23 | 苏州固锝电子股份有限公司 | 半导体元器件不良品的筛除方法 |
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