JP2551228B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JP2551228B2 JP2551228B2 JP2284891A JP28489190A JP2551228B2 JP 2551228 B2 JP2551228 B2 JP 2551228B2 JP 2284891 A JP2284891 A JP 2284891A JP 28489190 A JP28489190 A JP 28489190A JP 2551228 B2 JP2551228 B2 JP 2551228B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- cap
- melting point
- glass
- low melting
- Prior art date
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特にセラミック基体の半
導体素子を搭載する側に外部リードを有するピングリッ
ドアレイパッケージの半導体装置に関する。
導体素子を搭載する側に外部リードを有するピングリッ
ドアレイパッケージの半導体装置に関する。
従来、この種のセラミック基体の半導体素子を搭載す
る側に外部リードを有するピングリッドアレイパッケー
ジのキャビティダウンPGAパッケージ半導体装置（以下
半導体装置と記す）は、第２図に示すように、キャップ
６とセラミック基体１が同じ材質でできていた。材質と
しては、アルミナ（Al2O3）が一般的に使われている。
る側に外部リードを有するピングリッドアレイパッケー
ジのキャビティダウンPGAパッケージ半導体装置（以下
半導体装置と記す）は、第２図に示すように、キャップ
６とセラミック基体１が同じ材質でできていた。材質と
しては、アルミナ（Al2O3）が一般的に使われている。
キャップ６のセラミック基体１への気密封止方法とし
ては、キャップ６の周囲に低融点ガラス３を塗布し、約
450℃程度に加熱することによって低融点ガラス３を溶
融接着させ、気密封止していた。低融点ガラス３として
は、例えば、日本電気硝子製のLS−0110なる商品名の融
点が400℃の低融点ガラスがある。
ては、キャップ６の周囲に低融点ガラス３を塗布し、約
450℃程度に加熱することによって低融点ガラス３を溶
融接着させ、気密封止していた。低融点ガラス３として
は、例えば、日本電気硝子製のLS−0110なる商品名の融
点が400℃の低融点ガラスがある。
この半導体装置の実装方法としては、第３図に示すよ
うに、まず、半導体装置の外部リード４をプリント基板
７に挿入する。
うに、まず、半導体装置の外部リード４をプリント基板
７に挿入する。
次に、プリント基板７の下から約260℃に加熱した半
田の噴流を当てることによって半田付けをするウェーブ
ソルダリング法が一般的である。
田の噴流を当てることによって半田付けをするウェーブ
ソルダリング法が一般的である。
上述した従来の半導体装置は、キャップ６とセラミッ
ク基体１の材質が同じアルミナであるので、熱膨張率が
同じになっている。
ク基体１の材質が同じアルミナであるので、熱膨張率が
同じになっている。
従って、450℃に加熱して低融点ガラス３を溶融して
から室温に戻すことによって封止しても、低融点ガラス
３にかかる応力はゼロである。
から室温に戻すことによって封止しても、低融点ガラス
３にかかる応力はゼロである。
しかるに、その後、ウェーブソルダリング法にてこの
半導体装置をプリント基板７に実装する際に、半導体装
置は下から半田の熱が空気を介して伝わるとともに、外
部リード４を介しても熱が直接セラミック基体１に伝わ
る。外部リード４と空気の熱伝導率は、外部リードの方
が圧倒的に大きいため、外部リード４を伝わった熱でセ
ラミック基体１の方がキャップ６よりも先に温度が高く
なる。そのため、両者の熱膨張率が同じであっても温度
が高い分だけセラミック基体１が膨張するので、この
時、低融点ガラス３には引張応力がかかる。ガラスは、
圧縮応力には強いが引張応力には極めて弱い性質をもっ
ている。従って、半田付け実装時に、低融点ガラス３に
クラックが入って割れるトラブルがしばしば発生すると
いう問題があった。
半導体装置をプリント基板７に実装する際に、半導体装
置は下から半田の熱が空気を介して伝わるとともに、外
部リード４を介しても熱が直接セラミック基体１に伝わ
る。外部リード４と空気の熱伝導率は、外部リードの方
が圧倒的に大きいため、外部リード４を伝わった熱でセ
ラミック基体１の方がキャップ６よりも先に温度が高く
なる。そのため、両者の熱膨張率が同じであっても温度
が高い分だけセラミック基体１が膨張するので、この
時、低融点ガラス３には引張応力がかかる。ガラスは、
圧縮応力には強いが引張応力には極めて弱い性質をもっ
ている。従って、半田付け実装時に、低融点ガラス３に
クラックが入って割れるトラブルがしばしば発生すると
いう問題があった。
この問題は、キャップが外部リード側にあるキャビテ
ィダウン型半導体装置に特有の現象である。
ィダウン型半導体装置に特有の現象である。
本発明の目的は、半田付け実装時に低融点ガラスにク
ラックが入って割れるトラブルが発生することのない信
頼性の高い半導体装置を提供することにある。
ラックが入って割れるトラブルが発生することのない信
頼性の高い半導体装置を提供することにある。
本発明は、 セラミック体の半導体素子を搭載する側に外部リード
を有し、かつ、低融点ガラスによりキャップを前記セラ
ミック基体に気密封止してなる気密封止型の半導体装置
において、前記キャップの熱膨張率が前記セラミック基
体の熱膨張率よりも小さい構造となっている。
を有し、かつ、低融点ガラスによりキャップを前記セラ
ミック基体に気密封止してなる気密封止型の半導体装置
において、前記キャップの熱膨張率が前記セラミック基
体の熱膨張率よりも小さい構造となっている。
前記キャップの熱膨張率が前記セラミック基体の熱膨
張率よりも小さくし、かつ、前記キャップの熱伝導率が
前記セラミック基体の熱伝導率よりも大きい構造となっ
ている。
張率よりも小さくし、かつ、前記キャップの熱伝導率が
前記セラミック基体の熱伝導率よりも大きい構造となっ
ている。
次に、本発明の実施例について図面および表を参照し
て説明する。
て説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図である。
第１の実施例は、第１図に示すように、キャップ２は
ムライト（3Al2O3・2SiO2）で、セラミック基体１は、
アルミナで構成されている。
ムライト（3Al2O3・2SiO2）で、セラミック基体１は、
アルミナで構成されている。
両者の熱膨張率を第１表に示す。
気密封止される時は、まず、温度が低融点ガラス３の
融点温度400℃のとき、低融点ガラス３にかかる応力は
ゼロである。
融点温度400℃のとき、低融点ガラス３にかかる応力は
ゼロである。
次に、温度が室温まで下がった時、ムライトの熱膨張
率はアルミナのそれより小さいため、低融点ガラス３に
は圧縮応力がかかる。しかるに、ガラスは圧縮応力には
極めて強いため、この時点で低融点ガラス３にクラック
は生じない。
率はアルミナのそれより小さいため、低融点ガラス３に
は圧縮応力がかかる。しかるに、ガラスは圧縮応力には
極めて強いため、この時点で低融点ガラス３にクラック
は生じない。
次に、ウェーブソルダリング法により、半田付実装す
る時は、半田付温度が260℃と低融点ガラス３の融点温
度よりも低いため、低融点ガラス３には気密封止後の圧
縮応力よりは小さい圧縮応力がかかる。従って、従来発
生していた半田付実装時の低融点ガラス３のクラックは
全く発生しなくなった。
る時は、半田付温度が260℃と低融点ガラス３の融点温
度よりも低いため、低融点ガラス３には気密封止後の圧
縮応力よりは小さい圧縮応力がかかる。従って、従来発
生していた半田付実装時の低融点ガラス３のクラックは
全く発生しなくなった。
第２の実施例は、構造の外形形状は第１図に示す第１
の実施例と同じであるが、キャップ２の材質として、ム
ライトの代わりに窒化アルミニウム（AlN）を使ってい
る。窒化アルミニウムは、第１表に示すように、アルミ
ナに比べ熱膨張率が小さく熱伝導率が大きい。
の実施例と同じであるが、キャップ２の材質として、ム
ライトの代わりに窒化アルミニウム（AlN）を使ってい
る。窒化アルミニウムは、第１表に示すように、アルミ
ナに比べ熱膨張率が小さく熱伝導率が大きい。
このような構造にすると、キャップ２の熱伝導率が大
きい分だけ空気からの熱を吸熱してキャップ２全体が早
く均一に熱が伝わるため、早く熱膨張が大きくなり、従
って、熱伝導率の小さい材質に比べて気密封止後の状態
から半田付実装時の状態に移る時の低融点ガラス３に加
わる圧縮応力の変化が小さくなる利点がある。
きい分だけ空気からの熱を吸熱してキャップ２全体が早
く均一に熱が伝わるため、早く熱膨張が大きくなり、従
って、熱伝導率の小さい材質に比べて気密封止後の状態
から半田付実装時の状態に移る時の低融点ガラス３に加
わる圧縮応力の変化が小さくなる利点がある。
第３の実施例は、第２の実施例の窒化アルミニウムを
炭化ケイ素（SiC）に代えたものである。その物理特性
を第１表に示す。
炭化ケイ素（SiC）に代えたものである。その物理特性
を第１表に示す。
効果は第２の実施例と同じである。
以上説明したように本発明は、キャップの熱膨張率を
セラミック基体のそれよりも小さくするか、又は、キャ
ップの熱膨張率をセラミック基体のそれよりも小さく
し、かつ、熱伝導率を逆に大きくすることにより、気密
封止後も半田付実装時も低融点ガラスに常に圧縮応力が
かかる状態にすることによって、低融点ガラスのクラッ
クを防ぎ半導体装置の信頼性を高める効果がある。
セラミック基体のそれよりも小さくするか、又は、キャ
ップの熱膨張率をセラミック基体のそれよりも小さく
し、かつ、熱伝導率を逆に大きくすることにより、気密
封止後も半田付実装時も低融点ガラスに常に圧縮応力が
かかる状態にすることによって、低融点ガラスのクラッ
クを防ぎ半導体装置の信頼性を高める効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図は従来
の半導体装置の一例の断面図、第３図は第２図の半導体
装置をウェーブソルダリング法でプリント基板に実装す
る方法を説明する断面図である。 １……セラミック基体、2,6……キャップ、３……低融
点ガラス、４……外部リード、５……半導体素子、７…
…プリント基板、８……半田槽。
の半導体装置の一例の断面図、第３図は第２図の半導体
装置をウェーブソルダリング法でプリント基板に実装す
る方法を説明する断面図である。 １……セラミック基体、2,6……キャップ、３……低融
点ガラス、４……外部リード、５……半導体素子、７…
…プリント基板、８……半田槽。
Claims (2)
- 【請求項１】セラミック基板の半導体素子を搭載する側
に外部リードを有し、かつ、低融点ガラスによりキャッ
プを前記セラミック基体に気密封止してなる気密封止型
の半導体装置において、前記キャップの熱膨張率が前記
セラミック基体の熱膨張率よりも小さい構造となってい
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】前記キャップの熱膨張率が前記セラミック
基体の熱膨張率よりも小さくし、かつ、前記キャップの
熱伝導率が前記セラミック基体の熱伝導率よりも大きい
構造となっていることを特徴とする請求項１記載の半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284891A JP2551228B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284891A JP2551228B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04159757A JPH04159757A (ja) | 1992-06-02 |
| JP2551228B2 true JP2551228B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=17684380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2284891A Expired - Lifetime JP2551228B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2551228B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63110756A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-16 | Nec Corp | トランジスタの容器 |
| JPH01220852A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1990
- 1990-10-23 JP JP2284891A patent/JP2551228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04159757A (ja) | 1992-06-02 |
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