JP2574893Y2 - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

半導体素子収納用パッケージ

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JP2574893Y2
JP2574893Y2 JP1991088365U JP8836591U JP2574893Y2 JP 2574893 Y2 JP2574893 Y2 JP 2574893Y2 JP 1991088365 U JP1991088365 U JP 1991088365U JP 8836591 U JP8836591 U JP 8836591U JP 2574893 Y2 JP2574893 Y2 JP 2574893Y2
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15192Resurf arrangement of the internal vias

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  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、半導体素子収納用パッ
ケージ、特に、容量素子が搭載された半導体素子収納用
パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来、半導体素子収納用パ
ッケージとして、電源ノイズを防止するために容量素子
(コンデンサ)を搭載したものが使用されている。この
ような半導体素子収納用パッケージを図6に示す。図6
の半導体素子収納用パッケージ21において、アルミナ
からなる絶縁基体22は概ね四角形の板状の部材であ
り、中央部には凹部23が形成されている。絶縁基体2
2内にはたとえばタングステン,モリブデン等の導電性
材料からなる多数のメタライズ配線層25が形成されて
いる。このメタライズ配線層25は、凹部23の底面及
び側面に露出した部分を有している。
【0003】電源ノイズ除去用の平板コンデンサ26は
導電性接着剤により凹部23の底面に接合されている。
これにより、平板コンデンサ26の下部電極37は、凹
部23の底面に露出したメタライズ層25aに電気的に
接続されている。平板コンデンサ26の上部電極35上
には半導体素子28が接着剤により固定されている。半
導体素子28は、ボンディングワイヤ30a,30bに
より、凹部23の側面に露出したメタライズ配線層25
に接続されている。一方のボンディングワイヤ30b
は、その中間部が平板コンデンサ26の上部電極35に
も接続されている。ここでは、平板コンデンサ26が半
導体素子28に対して並列に接続されていることにな
る。
【0004】前記従来例では、上部電極35は、メタラ
イズ配線層25と半導体素子28とにボンディングワイ
ヤ30bで接続されなければならない。そのため、ボン
ディングワイヤ30bを接続するための露出スペースA
が上部電極35に形成されていなければならない。この
スペースAが小さ過ぎると、キャピラリーでボンディン
グワイヤ30aを上部電極37に接続するのが困難にな
る。また、作業性を考慮してこのスペースAを大きくす
ると、コンデンサ26が大型化して装置全体が大型化し
てしまう。また、前記従来例では、ボンディングワイヤ
30bが長くなるので、隣接するボンディングワイヤと
ショートしやすい。
【0005】そこで、それらの課題を解決する半導体素
子収納用パッケージが既に提案されている(実願平3−
49635号)。この半導体素子収納用パッケージで
は、平板コンデンサの両電極が絶縁基体側に配置されて
おり、絶縁基体上のメタライズ配線層と平板コンデンサ
の両電極とから絶縁基体とコンデンサとの接合部におい
て電気的に接続されている。
【0006】しかしながら、その構成では、絶縁基体側
に配置された平板コンデンサの両電極の間の絶縁を確保
するために設けられる間隙内に、パッケージにコンデン
サを装着するための焼成工程において雰囲気ガスが閉じ
込められてしまう。そして、組み立てられたパッケージ
が常温付近まで冷却される際に、封入された雰囲気ガス
が収縮して、コンデンサに部分的な撓みを生じさせる。
このため、コンデンサを構成する薄く脆弱な誘電体層が
前記撓みにより破壊され易く、コンデンサの機能が損な
われ易い。
【0007】本考案の目的は、小型化及び作業性の向上
を達成し、かつ性能の安定化を図ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本考案に係る半導体素子
収納用パッケージは、少なくとも端部が露出する配線層
が形成された絶縁基体と、絶縁基体上に固定されかつ配
線層に両電極が電気的に接続された、半導体素子を載せ
て固定するための容量素子とを備えている。容量素子の
両電極は、少なくとも一部が絶縁基体側に配置されてい
る。配線層と電極とは、絶縁基体と容量素子との接合部
において電気的に接続されている。また、前記両電極と
前記絶縁基体とにより囲まれる空間内には固体絶縁物が
充填されている。
【0009】
【作用】本考案に係る半導体素子収納用パッケージで
は、容量素子の両電極は絶縁基体と容量素子との接合部
において配線層に接続されており、両電極と絶縁基体と
により囲まれる空間内には固体絶縁物が充填されてい
る。したがって、上部電極の露出スペースが不要とな
り、コンデンサが小型化できるようになって装置全体が
小型化する。しかも、前記空間内に製造工程中の雰囲気
ガスが封入することがなく、それに基づくコンデンサの
損傷が防止できるので、パッケージの性能が安定する。
【0010】
【実施例】図1及び図2に、本考案の一実施例としての
半導体素子収納用パッケージ1を示す。パッケージ1の
絶縁基体2は、概ね四角形の板状の部材であり、電気絶
縁材料であるアルミナセラミックから構成されている。
絶縁基体2の中央部には、凹部3が形成されている。絶
縁基体2内には複数のスルーホール4が形成されてお
り、このスルーホール4内に導電性材料からなるメタラ
イズ配線層5が形成されている。また、絶縁基体2内に
は、メタライズ配線層5に接続された同じく導電性材料
からなる配線パターン5aが形成されている。この配線
パターン5aは、凹部3の底面に露出した内側パターン
5b及び外側パターン5cと、凹部3の側面に露出した
露出パターン5d,5eとを有している。内側パターン
5b及び外側パターン5c上には、タンタルコンデンサ
6が固定されている。
【0011】タンタルコンデンサ6は概ね長方形の板状
部材であり、タンタル板15を有している。このタンタ
ル板15の厚みは、通常0.1〜1mmである。タンタ
ル板15の下面には、Ta2 5 膜16が形成されてい
る。このTa2 5 膜16は、厚みが1000〜700
0オングストロームであり、また表面が平滑に形成され
ている。Ta2 O5膜16の中心線平均粗さ(Ra)は
50nm以下である。タンタルコンデンサ6は、タンタ
ル板15の表面が前述の中心線平均荒さに研磨されてい
るため、耐電圧性及び絶縁抵抗値がともに高くなってい
る。
【0012】Ta2 5 膜16の下面には、たとえばN
i−Crからなる内側蒸着層17aと外側蒸着層17b
とが配置されている。内側蒸着層17aと外側蒸着層1
7bとは、ロ字状の間隔(図3)を隔てて形成されてい
る。また、このタンタルコンデンサ6の外周には、タン
タル板15から一体に延びた外側連絡タンタル部15a
が形成されており、これによってタンタル板15が外側
蒸着層17bに接続されている。すなわち、タンタル板
15から下面側の外側蒸着層17bまでが1つの電極と
して形成されていることになる。
【0013】タンタルコンデンサ6は、金シリコン共晶
合金からなる内側導電性接着剤7a及び外側導電性接着
剤7bにより、Ni−Auメッキ層20a,20bが形
成された内側パターン5b及び外側パターン5cに接続
されている。この場合、タンタルコンデンサ6の内側蒸
着層17aは内側導電性接着剤7aを介して内側パター
ン5bに電気的に接続されており、外側蒸着層17bは
外側導電性接着剤7bを介して外側パターン5cに電気
的に接続されている。
【0014】内側蒸着層17a,内側導電性接着剤7a
及び内側パターン5bと、外側蒸着層17b,外側導電
性接着剤7b及び外側パターン5bとの間の空間内に
は、絶縁基体2と材質がほぼ同等なアルミナセラミック
からなる絶縁体18が充填されている。この絶縁体18
により当該空間内にはガスが封入されなくなるので、封
入ガスにより生じるコンデンサ6の破損は防止される。
【0015】タンタルコンデンサ6の上部には、半導体
素子8が接着剤9を介して固定されている。タンタルコ
ンデンサ6は、半導体素子8に比較して僅かに主面の面
積が大きいだけで、従来例のような大きな露出スペース
は設けられていない。半導体素子8と露出パターン5
d,5eとは、それぞれボンディングワイヤ10a,1
0bを介して電気的に接続されている。これにより、タ
ンタルコンデンサ6は、半導体素子8に対して並列に接
続されていることになり、電源ノイズを防止することが
できる。
【0016】絶縁基体2の中央部上には、凹部3を密封
するための蓋部材11が配置されている。蓋部材11
は、樹脂等の封止材12により絶縁基体2に固定されて
いる。蓋部材11が設けられた側の絶縁基体2の上面2
aには、多数の概ね円形のメタライズパッド14が形成
されている。このメタライズパッド14は、絶縁基体2
内部のメタライズ配線層5に接続されており、またこの
メタライズパッド14には外部リード端子13がそれぞ
れ固定されている。
【0017】次に、上述のパッケージの製造方法を説明
する。タンタルコンデンサ6を製造する際には、まず、
多数個取りするために複数個のタンタル板が外辺でつな
がった原板を用意する。タンタルのインゴットを周知の
圧延加工法により圧延すると、所望の厚みのタンタル原
板が得られる。次に、得られたタンタル原板を研磨して
表面を平滑にする。ここでは、タンタル原板全体が研磨
されてもよいし、タンタル原板の一方の主面のみが研磨
されてもよい。タンタル原板の研磨は、表面のRaが5
0nm以下になるように行う。
【0018】次に、タンタル原板の一方の主面(この場
合下面)に、Ta2 5 膜16を形成する。TA2 5
膜は、タンタル原板を陽極酸化することにより形成され
る。次に、内側蒸着層17a及び外側蒸着層17bをT
2 5 膜16上に形成する。内側蒸着層17a及び外
側蒸着装置17bは、Ni−Crを周知の蒸着法により
蒸着して形成する。内側蒸着層17aと外側蒸着層17
bとの間の部分には、フォトマスクにより蒸着層が形成
されないようにする。次に、原板の境界にタンタル板1
5側から切断刃(図示せず)で切れ目を入れて、各タン
タルコンデンサ6を切断する。このとき、タンタル板1
5はビッカース硬度Hvが100〜110と柔らかい物
質であるため、切断刃によって押し込まれるようにタン
タル板15の外辺部が変形し外側連絡タンタル部15a
が形成される。これにより、タンタル板15は図2で示
すように反対側の外側蒸着層17bと連結される。
【0019】一方、絶縁基体2は、多数個取りするため
に複数枚の絶縁基体の各外辺が接続した原板を切断して
形成される。この原板は、所定形状のセラミックグリー
ンシートを複数枚重ね合わせて形成される。セラミック
グリーンシート内には、スルーホール4にメタライズ配
線層5用の金属ペーストが注入されており、また必要な
所定の配線パターン5aが形成されている。上面2aに
は、メタライズパッド14用の金属ペーストが塗布され
ている。また、凹部3の底面には、内側パターン5b,
外側パターン5c用の金属ペーストと、セラミックグリ
ーンシートと同質の原料粉末からなる絶縁体18用アル
ミナセラミックペーストとが塗布されている。このと
き、焼成後に内側パターン5b及び外側パターン5cよ
りも5〜10μm程度突出するよう、絶縁体18用アル
ミナセラミックペーストの厚みが設定される。
【0020】得られた原板の境界に切断刀(図示せず)
で切り目を入れ、焼成した後、切断して絶縁基体を得
る。次に、内側及び外側パターン5b,5cの表面にN
i−Auの蒸着層20a,20bを形成し、さらにその
上に導電性接着剤7a,7bを塗布する。ここでは、導
電性接着剤7a,7bはアルミナからなる絶縁基体2及
び絶縁体18から弾かれた状態となり、内側パターン5
bの上には導電性接着剤7aが、外側パターン5c上に
は外側導電性接着剤7bがそれぞれ配置される。
【0021】この状態から、前述のタンタルコンデンサ
6を凹部3の底面に固定する。このとき、内側蒸着層1
7aは内側導電性接着剤7aを介して内側パターン5b
に電気的に接続される。また、外側蒸着層17bは外側
導電性接着剤7bを介して外側パターン5cに電気的に
接続される。このようにして、タンタルコンデンサ6の
両電極は、タンタルコンデンサ6と絶縁基体2の接合部
分において電気的に接続されたことになる。
【0022】ここでは、以下の数値で示すように、タン
タルの熱膨張率はアルミナの熱膨張率に近似している。 タンタルの熱膨張率 6.6×10-6 アルミナの熱膨張率 6.5×10-6 このため、タンタルコンデンサ6をアルミナからなる絶
縁基体2に接合した場合、熱膨張率の差により両者の間
に発生する熱応力は小さくなり、タンタルコンデンサ6
が絶縁基体2から剥離しにくい。
【0023】タンタルコンデンサ6上には、半導体素子
8を接着剤9を介して固定する。半導体素子8と露出パ
ターン5d,5eとは、それぞれボンディングワイヤ1
0a,10bにより電気的に接続される。このボンディ
ングワイヤ10a,10bは短いので、ボンディングワ
イヤが長くなり過ぎてショートし易いという従来の不具
合は生じない。
【0024】以上のように、この実施例では、タンタル
コンデンサ6の両電極は、タンタルコンデンサ6と絶縁
基体2との接合部分において直接にメタライズ配線層5
に接続されており、またタンタルコンデンサ6の両電極
と絶縁基体2とにより囲まれる空間内にアルミナセラミ
ック等を材料とする絶縁体18が充填されている。これ
により、タンタルコンデンサ6を小型化し、装置全体を
小型化できる。また、タンタルコンデンサ6の上部電極
をボンディングワイヤを使用せずにメタライズ配線層5
に接続できるので、配線部のインダクタンスを小さくで
きる。しかも、パッケージにコンデンサを装着するため
の焼成工程において、雰囲気ガスが封入されなくなり、
それによるコンデンサ6の損傷が防止できる。さらに、
導電性接着剤7a,7bに加えて、絶縁体18もタンタ
ルコンデンサ6と絶縁基体2とを接合する媒体になるた
め、タンタルコンデンサ6と絶縁基体2の接合強度が向
上する。 〔他の実施例〕 (a) 図4及び図5に示すように、内側パターン5b
と外側パターン5cとの間の隙間を内側導電性接着剤7
aと外側導電性接着剤7bとの間の隙間よりも狭く設定
してもよい。これにより、内側パターン5b,外側パタ
ーン5cの絶縁基体2への被着をより強固にできる。 (b) 前記実施例においては、絶縁体18を絶縁基体
2と同質の材料で構成したが、他の材質(例えば、樹脂
やガラス等)で構成してもよい。
【0025】
【考案の効果】本考案に係る半導体素子収納用パッケー
ジでは、容量素子の両電極が、絶縁基体と容量素子との
接合部において配線層と電気的に接続されている。しか
も、容量素子の両電極と絶縁基体とにより囲まれる空間
内に固体絶縁物が充填されている。このため、容量素子
の上部電極にボンディングワイヤ接続用の露出スペース
を設ける必要がなくなり、小型化できる。また、上部電
極をボンディングワイヤによって半導体素子及び配線層
に接続する必要がなくなるので作業性が良くなる。しか
も、焼成工程における雰囲気ガス等の封入が防止でき、
容量素子の損傷は防止できるので性能の安定化が図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例としての半導体素子収納用パ
ッケージの縦断面図。
【図2】図1の拡大部分図。
【図3】タンタルコンデンサの底面図。
【図4】別の実施例における図1に相当する図。
【図5】別の実施例における図2に相当する図。
【図6】従来例の図1に相当する図。
【符号の説明】
1 半導体素子収納用パッケージ 2 絶縁基体 5a 配線パターン 5b 内側パターン 5c 外側パターン 6 タンタルコンデンサ 15 タンタル板 15a 外側連絡タンタル部 16 Ta25膜 17a 内側蒸着層 17b 外側蒸着層 18 絶縁体

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも端部が露出する配線層が形成さ
    れた絶縁基体と、前記絶縁基体上に固定されかつ前記配
    線層に両電極が電気的に接続された、半導体素子を載せ
    て固定するための容量素子とを備えた半導体素子収納用
    パッケージにおいて、 前記容量素子の両電極は少なくとも一部が前記絶縁基体
    側に配置されており、前記配線層と前記電極とは前記絶
    縁基体と前記容量素子との結合部において電気的に接続
    されており、前記両電極と前記絶縁基体とにより囲まれ
    る空間内には固体絶縁物が充填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。
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