JP2668999B2 - Package for semiconductor device - Google Patents

Package for semiconductor device

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JP2668999B2 JP26672588A JP26672588A JP2668999B2 JP 2668999 B2 JP2668999 B2 JP 2668999B2 JP 26672588 A JP26672588 A JP 26672588A JP 26672588 A JP26672588 A JP 26672588A JP 2668999 B2 JP2668999 B2 JP 2668999B2
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semiconductor device
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【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用パッケージに利用され、特に高
周波半導体装置用パッケージの構造に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention is used for a package for a semiconductor device, and particularly relates to a structure of a package for a high-frequency semiconductor device.

〔概要〕〔Overview〕

本発明は、上面に所要のメタライズパターンが形成さ
れたセラミック基板を有する半導体装置用パッケージに
おいて、 前記セラミック基板内部に空隙を設けることにより、 前記セラミック基板の実効比誘電率を下げ、メタライ
ズパターン間の静電容量を低減し、信号の漏洩特性の向
上を図ったものである。
The present invention relates to a semiconductor device package having a ceramic substrate having a required metallized pattern formed on an upper surface thereof. By providing a void inside the ceramic substrate, the effective relative permittivity of the ceramic substrate is lowered, and the metallized pattern is separated. The capacitance is reduced to improve the signal leakage characteristics.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第7図(a)および(b)に従来の高周波半導体装置
用パッケージを示す。同図(a)は平面図および同図
(b)はそのG−G′断面図である。
FIGS. 7A and 7B show a conventional high-frequency semiconductor device package. FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a sectional view taken along line GG ′.

第7図(a)に示すセラミック基板1の上部面に、タ
ングステンペーストによりメタライズパターン3および
外部リード接続用メタライズパターン4を印刷する。次
にこれらのメタライズパターン3および4を絶縁保護す
るとともに、キャップ搭載部を形成するために、セラミ
ック枠基板5を積層し、セラミック枠基板5の上部全面
をタングステンペーストにより印刷する。そしてセラミ
ック基板1の下部面全面をタングステンペーストにより
印刷する。
On the upper surface of the ceramic substrate 1 shown in FIG. 7A, a metallized pattern 3 and a metallized pattern 4 for external lead connection are printed with a tungsten paste. Next, in order to insulate and protect these metallized patterns 3 and 4 and to form a cap mounting portion, ceramic frame substrates 5 are laminated, and the entire upper surface of the ceramic frame substrates 5 is printed with a tungsten paste. Then, the entire lower surface of the ceramic substrate 1 is printed with a tungsten paste.

このような状態で、1500〜1600℃の酸化雰囲気中で焼
成すると、タングステンペーストがセラミックと反応
し、メタライズ化される。そしてこのメタライズ化した
パターンにNiメッキを施す。次にセラミック基板1に、
放熱板6、ダイアタッチ金属板7および外部接続用リー
ド8をAg−Cuロウ材によりロウ付けする。そしてメタラ
イズ化したパターン、放熱板6、ダイアタッチ金属板7
および外部接続用リード8にNiメッキおよびAuメッキを
施すと高周波半導体装置用パッケージが完成する。
When firing in an oxidizing atmosphere at 1500 to 1600 ° C in such a state, the tungsten paste reacts with the ceramic to be metallized. Then, Ni plating is applied to the metallized pattern. Next, on the ceramic substrate 1,
The heat radiating plate 6, the die attach metal plate 7, and the external connection lead 8 are brazed with an Ag-Cu brazing material. Then, the metallized pattern, the heat dissipation plate 6, the die attach metal plate 7
If the external connection leads 8 are plated with Ni and Au, a package for a high-frequency semiconductor device is completed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前述した従来の半導体装置用パッケージは、1GHzを越
えるような高周波領域では、セラミック基板上のメタラ
イズ化されたパターン間の静電容量の影響により、高周
波信号の漏洩が発生し漏洩特性が低下し、高周波信号の
利得の低下や、他のメタライズパターンの高周波信号が
雑音になるなど、半導体装置の特性を劣化させる欠点が
あった。
In the conventional semiconductor device package described above, in the high frequency region of over 1 GHz, due to the influence of the capacitance between the metallized patterns on the ceramic substrate, high frequency signal leakage occurs and the leakage characteristics deteriorate, There is a defect that the characteristics of the semiconductor device are deteriorated, such as a decrease in the gain of the high frequency signal and noise of the high frequency signal of other metallized patterns.

本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、
信号の漏洩特性の向上を図った半導体装置用パッケージ
を提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned above,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device package with improved signal leakage characteristics.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、上面に所要のメタライズパターンが形成さ
れたセラミック基板を有する半導体装置用パッケージに
おいて、前記セラミック基板内部に空隙を設けたことを
特徴とする。
The present invention is characterized in that, in a semiconductor device package having a ceramic substrate having a required metallized pattern formed on an upper surface thereof, a void is provided inside the ceramic substrate.

〔作用〕[Action]

セラミック基板は、その内部に空隙を有している。 The ceramic substrate has voids inside.

従って、前記セラミック基板の比誘電率は空隙部分は
1のため、その実効比誘電率が小さくなる。これによ
り、メタライズパターン間の静電容量が小さくなり、信
号の漏洩特性の改善が可能となる。
Therefore, since the relative permittivity of the ceramic substrate is 1 in the void portion, the effective relative permittivity is small. As a result, the capacitance between the metallized patterns is reduced, and the signal leakage characteristics can be improved.

なお、セラミック基板内部に設けられる空隙は、セラ
ミック基板として要求される強度を勘案してその形状は
定められ、一つの大きな空隙としてもよく、または互い
に位置をずらして設けた多数の小さな空隙の集まりとし
てもよい。
The shape of the gap provided inside the ceramic substrate is determined in consideration of the strength required for the ceramic substrate, and may be one large gap or a collection of a large number of small gaps provided at different positions. It may be.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)は本発明の第一実施例の平面図。第1図
(b)はそのA−A′断面図。第2図(a)は第1図
(b)のセラミック基板aの平面図、第2図(b)はそ
のB−B′断面図、第3図(a)は第1図(b)のセラ
ミック基板bの平面図、および第3図(b)はそのC−
C′断面図である。
FIG. 1 (a) is a plan view of the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA ′. 2 (a) is a plan view of the ceramic substrate a of FIG. 1 (b), FIG. 2 (b) is a sectional view taken along the line BB ', and FIG. 3 (a) is a view of FIG. 1 (b). A plan view of the ceramic substrate b and FIG.
It is C 'sectional drawing.

第1図(a)および(b)によると、本第一実施例
は、上面にメタライズパターン3および外部リード接続
用メタライズパターン4が形成されたセラミック基板1a
を有する半導体装置用パッケージにおいて、 セラミック基板1aの内部には多数のスルーホール2か
らなる空隙が設けられている。ここで、セラミック基板
1aは、第1図(b)に示すように、6層構造になってお
り、最上層および最下層を除く4層(セラミック基板a2
枚、セラミック基板b2枚)に第3図(a)および(b)
ならびに第4図(a)および(b)に示すようなスルー
ホール2を設けてある。
According to FIGS. 1 (a) and 1 (b), the first embodiment has a ceramic substrate 1a having a metallized pattern 3 and a metallized pattern 4 for external lead connection formed on the upper surface.
In the semiconductor device package having the above, the ceramic substrate 1a is provided with a plurality of through holes 2 as voids. Where the ceramic substrate
As shown in FIG. 1 (b), 1a has a 6-layer structure, and 4 layers (ceramic substrate a2
Fig.3 (a) and (b)
Also, a through hole 2 as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) is provided.

このような構造なったセラミック基板1aの上部面に、
タングステンペーストによりメタライズパターン3およ
び外部リード接続用メタライズパターン4を印刷する。
次に、これらメタライズパターン3および4を絶縁保護
するとともに、キャップ搭載部を形成するために、セラ
ミック枠基板5を積層し、このセラミック枠基板5の上
部全面をタングステンペーストにより印刷する。そして
このセラミック基板1aの下部全面をタングステンペース
トにより印刷する。
On the upper surface of the ceramic substrate 1a having such a structure,
The metallization pattern 3 and the external lead connection metallization pattern 4 are printed with a tungsten paste.
Next, in order to insulate and protect these metallized patterns 3 and 4 and to form a cap mounting portion, a ceramic frame substrate 5 is laminated, and the entire upper surface of the ceramic frame substrate 5 is printed with a tungsten paste. Then, the entire lower surface of the ceramic substrate 1a is printed with a tungsten paste.

このような状態で、1500〜1600℃の酸化雰囲気中で焼
成すると、タングステンペーストがセラミックと反応し
メタライズ化される。そしてこのメタライズ化したパタ
ーンにNiメッキを施す。次に、セラミック基板1aに、放
熱板6、ダイアタッチ金属板7、および外部接続用リー
ド8をAg−Cuロウ材によりロウ付けする。そして、メタ
ライズパターン3および4、放熱板6、ダイアタッチ金
属板7ならびに外部接続用リード8に、Niメッキおよび
Auメッキを施すと、本第一実施例の高周波半導体装置用
パッケージが完成する。
When firing in an oxidizing atmosphere at 1500 to 1600 ° C. in such a state, the tungsten paste reacts with the ceramic to be metallized. Then, this metallized pattern is plated with Ni. Next, the heat dissipation plate 6, the die attach metal plate 7, and the external connection lead 8 are brazed to the ceramic substrate 1a with Ag-Cu brazing material. Then, the metallized patterns 3 and 4, the heat sink 6, the die attach metal plate 7 and the external connection leads 8 are plated with Ni and
When the Au plating is applied, the package for the high frequency semiconductor device of the first embodiment is completed.

本第一実施例は、使用されるセラミックの比誘電率が
10の場合、実効的な比誘電率は7.9程度となり、約20%
の低誘電率化が図られる。
In the first embodiment, the relative dielectric constant of the ceramic used is
In case of 10, the effective relative permittivity is about 7.9, about 20%
Has a low dielectric constant.

第4図(a)は本発明の第二実施例を示す平面図、お
よび第4図(b)はそのD−D′断面図である。第5図
(a)は第4図(b)に示したセラミック基板cの平面
図、第5図(b)はそのE−E′断面図、第6図(a)
は第4図(b)に示したセラミック基板dの平面図、第
6図(b)はそのF−F′断面図である。
FIG. 4 (a) is a plan view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 (b) is a sectional view taken along the line DD '. 5 (a) is a plan view of the ceramic substrate c shown in FIG. 4 (b), FIG. 5 (b) is a sectional view taken along the line EE ', and FIG. 6 (a).
Is a plan view of the ceramic substrate d shown in FIG. 4 (b), and FIG. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line FF '.

第4図(a)に示すセラミック基板1bは、第4図
(b)に示すように6層構造になっており、最上層およ
び最下層を除く4層(セラミック基板c2枚、セラミック
基板d2枚)に、第6図(a)および(b)ならびに第7
図(a)および(b)に示したスリット9が設けてあ
る。すなわち、本第二実施例ではスルーホール2とスリ
ット9とにより多数の空隙を設けている。
The ceramic substrate 1b shown in FIG. 4 (a) has a six-layer structure as shown in FIG. 4 (b), and has four layers except for the uppermost layer and the lowermost layer (two ceramic substrates c and two ceramic substrates d). ) To FIGS. 6 (a) and (b) and FIG.
The slit 9 shown in FIGS. 9A and 9B is provided. That is, in this second embodiment, a large number of voids are provided by the through holes 2 and the slits 9.

このような構造になったセラミック基板1bを用い、前
述の第一実施例と同様の処理を行うことにより、本第二
実施例の高周波半導体装置用パッケージが完成する。
By using the ceramic substrate 1b having such a structure and performing the same processing as that of the above-described first embodiment, the high-frequency semiconductor device package of the second embodiment is completed.

本第二実施例は、使用されるセラミックの比誘電率が
10の場合、実効的な比誘電率は、6.5程度になり、約35
%の低誘電率化が図られる。
In the second embodiment, the relative permittivity of the ceramic used is
In the case of 10, the effective relative permittivity is about 6.5, which is about 35
% Reduction in dielectric constant is achieved.

本第二実施例では第一実施例に比べセラミックの加工
に難しい面があるが、より低い誘電率とすることができ
る利点がある。
In the second embodiment, although there is a difficulty in processing ceramics as compared with the first embodiment, there is an advantage that a lower dielectric constant can be obtained.

本発明の特徴は、第1図(a)および(b)におい
て、セラミック基板1a内にスルーホール2から構成され
る多数の空隙を設け、第4図(a)および(b)におい
て、セラミック基板1b内にスルーホールとスリットとか
ら構成される多数の空隙を設けたことにある。
A feature of the present invention is that, in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a large number of voids composed of through holes 2 are provided in the ceramic substrate 1a, and in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the ceramic substrate is formed. This is because a large number of voids composed of through holes and slits were provided in 1b.

この多数の空隙はセラミック基板の層ごとに位置をず
らして設けることにより、基板強度を強固にできる。
The strength of the substrate can be increased by displacing a large number of voids for each layer of the ceramic substrate.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、半導体装置用パッケ
ージにおいて、セラミック基板内部に空隙を設けること
により、セラミック基板の実効比誘電率を下げ、メタラ
イズパターン間の静電容量を低減することにより、メタ
ライズパターン間の高周波信号の漏洩特性を向上し、半
導体装置用パッケージの高周波特性を改善できる効果が
ある。
As described above, according to the present invention, in a semiconductor device package, by providing a void inside the ceramic substrate, the effective relative permittivity of the ceramic substrate is reduced, and the capacitance between the metallized patterns is reduced. This has the effect of improving the leakage characteristics of high-frequency signals between patterns and improving the high-frequency characteristics of the semiconductor device package.

具体的には、メタライズパターン間の漏洩特性が1GHz
で、−20dBであった半導体装置用パッケージで、本発明
の構造として20%の誘電率低減を施した場合は、1.2GHz
で−20dBの漏洩特性が得られる効果がある。
Specifically, the leakage characteristic between metallized patterns is 1GHz.
In a semiconductor device package of −20 dB and a dielectric constant reduction of 20% as the structure of the present invention, 1.2 GHz
There is an effect that a leakage characteristic of -20 dB can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は本発明の第一実施例の平面図。 第1図(b)はそのA−A′断面図。 第2図(a)は第1図(b)のセラミック基板aの平面
図。 第2図(b)はそのB−B′断面図。 第3図(a)は第1図(b)のセラミック基板bの平面
図。 第3図(b)はそのC−C′断面図。 第4図(a)は本発明の第二実施例の平面図。 第4図(b)はそのD−D′断面図。 第5図(a)は第4図(b)のセラミック基板cの平面
図。 第5図(b)はそのE−E′断面図。 第6図(a)は第4図(b)のセラミック基板dの平面
図。 第6図(b)はそのF−F′断面図。 第7図(a)は従来例の平面図。 第7図(b)はそのG−G′断面図。 1、1a、1b……セラミック基板、2……スルーホール、
3……メタライズパターン、4……外部リード接続用メ
タライズパターン、5……セラミック枠基板、6……放
熱板、7……ダイアタッチ金属板、8……外部接続用リ
ード、9……スリット。
FIG. 1 (a) is a plan view of the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA ′. FIG. 2 (a) is a plan view of the ceramic substrate a of FIG. 1 (b). FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB '. FIG. 3 (a) is a plan view of the ceramic substrate b of FIG. 1 (b). FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC ′. FIG. 4 (a) is a plan view of a second embodiment of the present invention. FIG. 4 (b) is a sectional view taken along the line DD '. FIG. 5 (a) is a plan view of the ceramic substrate c of FIG. 4 (b). FIG. 5 (b) is a sectional view taken along the line EE '. FIG. 6 (a) is a plan view of the ceramic substrate d of FIG. 4 (b). FIG. 6 (b) is a sectional view taken along the line FF '. FIG. 7A is a plan view of a conventional example. FIG. 7B is a sectional view taken along the line GG ′. 1, 1a, 1b ... Ceramic substrate, 2 ... Through hole,
3 ... Metallization pattern, 4 ... External lead connection metallization pattern, 5 ... Ceramic frame substrate, 6 ... Heat sink, 7 ... Die attach metal plate, 8 ... External connection lead, 9 ... Slit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】上面に所要のメタライズパターンが形成さ
れたセラミック基板を有する半導体装置用パッケージに
おいて、 前記セラミック基板内部に空隙を設けた ことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
1. A semiconductor device package having a ceramic substrate having a required metallized pattern formed on an upper surface thereof, wherein a void is provided inside the ceramic substrate.
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