JP2750253B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2750253B2
JP2750253B2 JP1034893A JP1034893A JP2750253B2 JP 2750253 B2 JP2750253 B2 JP 2750253B2 JP 1034893 A JP1034893 A JP 1034893A JP 1034893 A JP1034893 A JP 1034893A JP 2750253 B2 JP2750253 B2 JP 2750253B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子収納用パッケ
ージ内に半導体素子を収容して成る半導体装置の改良に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピュータ等の情報処理装置に
は半導体素子を半導体素子収納用パッケージ内に気密に
収容した半導体装置が使用されている。
【0003】かかる情報処理装置に使用される半導体装
置は通常、まず酸化アルミニウム質焼結体から成り、そ
の上面に半導体素子を収容するための凹部を有し、且つ
該凹部周辺から外周縁にかけて導出されたタングステ
ン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成る
複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、半導体
素子を外部電気回路に接続するために前記メタライズ配
線層に銀ロウ等のロウ材を介し取着された外部リード端
子と、絶縁基体の凹部を塞ぐ蓋体とから構成される半導
体素子収納用パッケージを準備し、絶縁基体の凹部底面
に半導体素子をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介し
て接着固定し、半導体素子の各電極とメタライズ配線層
とをボンディングワイヤを介して電気的に接続するとと
もに絶縁基体の上面に蓋体をエポキシ樹脂から成る封止
材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内
部に半導体素子を気密に封止することによって製品とし
ての半導体装置となる。
【0004】尚、前記エポキシ樹脂等の樹脂製封止材は
絶縁基体と蓋体との接合の作業製を良好とするために通
常、蓋体の下面で絶縁基体と相対接する領域全面に予め
所定厚みに被着されており、絶縁基体上に蓋体を間に樹
脂製封止材を挟んで載置させるとともに封止材に約15
0℃の温度を印加し、樹脂製封止材を熱硬化させること
によって蓋体は絶縁基体に接合されることとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置は絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密
封止を行う封止材がエポキシ樹脂等の樹脂で形成されて
おり、該エポキシ樹脂等は耐湿性に劣ることから大気中
に含まれる水分が封止材を介して容器内部に入り込み易
く、容器内部に水分が入り込むと半導体素子の電極や半
導体素子の電極とメタライズ配線層とを接続するボンデ
ィングワイヤに酸化腐食が発生し、半導体素子を外部電
気回路に確実に電気的接続するのが不可となったり、半
導体素子の特性に劣化を生じたりするという欠点を有し
ていた。
【0006】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は半導体素子が収容される絶縁基体と蓋体
とから成る容器内部に水分が入り込むのを有効に防止
し、半導体素子と外部電気回路との電気的接続を確実と
し、且つ半導体素子を長期間にわたり正常に作動させる
ことができる半導体装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は内部に半導体素
子を収容した絶縁基体と蓋体とから成る容器を封止材に
より気密に封止した半導体装置であって、前記封止材を
導電性樹脂で形成するとともに該封止材の外表面にメッ
キ金属層を被着させたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明の半導体装置によれば、絶縁基体と蓋体
とから成る容器を気密封止する封止材の外表面にメッキ
金属層を被着させたことから大気中に含まれる水分が封
止材を介して容器内部に入り込もうとしてもその入り込
みはメッキ金属層で有効に阻止され、その結果、容器内
部に収容する半導体素子の電極や半導体素子の各電極と
メタライズ配線層とを電気的に接続するボンディングワ
イヤに酸化腐食が発生することは皆無となって半導体素
子を外部電気回路に確実に電気的接続することが可能と
なるとともに半導体素子を長時間にわたり正常に作動さ
せることができる。
【0009】また本発明の半導体装置によれば、絶縁基
体と蓋体とから成る容器を気密封止する封止材を導電性
樹脂で形成したことから封止材に所定の電界を印加し、
電解メッキを施すことによって封止材の外表面全面に水
分の入り込みを阻止するメッキ金属層を均一厚みに被着
させることができる。
【0010】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1 及び図2 は本発明の半導体装置の一実施例を示
し、1 は絶縁基体、2 は蓋体である。この絶縁基体1 と
蓋体2 とで半導体素子3 を収容する容器4 が構成され
る。
【0011】前記絶縁基体1 はその上面の略中央部に半
導体素子3 を収容するための凹部1aを有し、該凹部1a底
面には半導体素子3 がガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤
を介して接着固定される。
【0012】前記絶縁基体1 は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭
化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化
アルミニウム質焼結体からなる場合、酸化アルミニウム
(Al 2 O 3 ) 、酸化珪素(SiO2 ) 、カルシア(CaO) 、マ
グネシア(MgO) 等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を
添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のド
クターブレード法やカレンダーロール法等を採用するこ
とによってセラミックグリーンシート( セラミック生シ
ート) を形成し、しかる後、前記セラミックグリーンシ
ートに適当な打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層
し、高温( 約1600℃) で焼成することによって製作され
る。
【0013】また前記絶縁基体1 は凹部1a周辺から外周
縁にかけて導出する複数個のメタライズ配線層5 が被着
されており、該メタライズ配線層5 の凹部1a周辺部には
半導体素子3 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、また外周縁には外部電気回路に接続
される外部リード端子7 が銀ロウ等のロウ材を介しロウ
付けされている。
【0014】前記メタライズ配線層5 はタングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成り、該
タングステン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶
媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体1 となる
セラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン
印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによ
って絶縁基体1 の所定位置に所定パターンに被着形成さ
れる。
【0015】尚、前記メタライズ配線層5 はその露出表
面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ
性の良い金属を1.0 乃至20.0μm の厚みに層着させてお
くとメタライズ配線層5 が酸化腐食するのを有効に防止
することができるとともにメタライズ配線層5 とボンデ
ィングワイヤ6 との接続及びメタライズ配線層5 への外
部リード端子7 のロウ付けを強固となすことができる。
従って、前記メタライズ配線層5 の露出する表面には耐
蝕性等を向上させるためにニッケル、金等を1.0 乃至2
0.0μm の厚みに層着させておくことが好ましい。
【0016】また前記メタライズ配線層5 の絶縁基体1
外周縁に導出された部位に銀ロウ等のロウ材を介しロウ
付けされる外部リード端子7 は内部に収容する半導体素
子3を外部電気回路に接続する作用を為し、外部リード
端子7 を外部電気回路に接続することによって内部に
収容される半導体素子3 はボンディングワイヤ6 、メタ
ライズ配線層5 及び外部リード端子7 を介し外部電気回
路に電気的に接続されることとなる。
【0017】前記外部リード端子7 はコバール金属( 鉄
ーニッケルーコバルト合金) や42アロイ( 鉄ーニッケル
合金) 等の金属材料から成り、コバール金属等のインゴ
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の板状に形成され
る。
【0018】一方、前記絶縁基体1 の上面には蓋体2 が
封止材8 を介して接合され、蓋体2で絶縁基体1 の凹部1
aを塞ぐことによって絶縁基体1 と蓋体2 とから成る容
器4内部に半導体素子3 が気密に封止される。
【0019】前記蓋体2 は酸化アルミニウム質焼結体や
ムライト質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸
化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウ
ム(Al 2 O 3 ) 、酸化珪素(SiO2 ) 、カルシア(CaO) 、
マグネシア(MgO) 等に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合
して原料粉末を調整し、次に前記原料粉末を所定形状の
金型内に充填するとともに一定圧力で押圧して成形体を
得、しかる後、前記成形体を約1600℃の温度で焼成する
ことによって製作される。
【0020】また前記蓋体2 を絶縁基体1 の上面に接合
させる封止材8 は例えば、エポキシ樹脂に金属粉末等を
添加混合させた導電性樹脂から成り、蓋体2 の下面で絶
縁基体1 と相対接する領域全面に予め所定厚みに被着さ
せておき、絶縁基体1 の上面に蓋体2 を間に封止材8 を
挟んで載置させ、蓋体2 を絶縁基体1 側に所定圧力で押
圧しながら封止材8 に約150 ℃の温度を印加し、封止材
8 を熱硬化させることによって蓋体2 は絶縁基体1 に接
合されることとなる。
【0021】尚、前記封止材8 を導電性樹脂で形成する
のは後述する封止材8 の外表面にメッキ金属層9 を被着
させる際、電解メッキ法の使用を可とするためであり、
導電性樹脂から成る封止材8 としては例えば、エポキシ
主材100 重量%に対し、イミダソールや芳香族アミン等
から成る硬化材を1 〜40重量%、三フッ化ホウ素モノエ
チルアミン(BF 3 C 2 H 5 NH2 ) 等の硬化促進材を0.1
〜10重量%、銅、鉄、銀、金等の金属粉末から成る導電
フィラーを20〜400 重量%添加したものが使用される。
【0022】前記蓋体2 を絶縁基体1 に接合させる封止
材8 はまたその外表面に図2 に示す如くメッキ金属層9
が被着されている。
【0023】前記メッキ金属層9 は大気中に含まれる水
分が封止材8 を介して絶縁基体1 と蓋体2 とから成る容
器4 内部に入り込むのを阻止する作用を為し、これよっ
て容器4 内部に水分が入り込むことはなく、容器4 内部
に収容されている半導体素子3 の電極や半導体素子3 の
各電極とメタライズ配線層5 とを電気的に接続するボン
ディングワイヤ6 に酸化腐食が発生するのを皆無として
半導体素子3 を外部電気回路に確実に電気的接続するこ
とが可能となるとともに半導体素子3 を長期間にわたり
正常に作動させることが可能となる。
【0024】前記メッキ金属層9 はニッケル、錫、半田
等の金属材料から成り、絶縁基体1に蓋体2 を封止材8
を介して接合させた後、これをメッキ浴中に浸漬すると
ともに導電性樹脂から成る封止材8 に所定の電界を印加
し、封止材8 の外表面に電解メッキを施すことによって
封止材8 の外表面に所定厚み(3.0μm 〜40μm)に被着さ
れる。この場合、メッキ金属層9 は電解メッキ法より封
止材8 の表面に被着されることからメッキ金属層9 の被
着の作業性が良好となるとともに電解メッキ法により被
着されるメッキ金属層9 は封止材8 の外表面全面を略完
全に被覆するとともにその厚みを全体にわたり略均等と
なすことができ、これによって封止材8を介しての容器4
内部への水分の入り込みを完全に阻止することが可能
となる。
【0025】かくして本発明の半導体装置によれば、外
部リード端子7 を外部電気回路に半田等のロウ材を用い
て接合させ、容器4 の内部に収容されている半導体素子
3 を外部電気回路に電気的に接続することによって半導
体素子3 がコンピュータ等の情報処理装置に実装される
こととなる。
【0026】尚、本発明は上述の実施例に限定されるの
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。
【0027】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、絶縁基体
と蓋体とから成る容器を気密封止する封止材の外表面に
メッキ金属層を被着させたことから大気中に含まれる水
分が封止材を介して容器内部に入り込もうとしてもその
入り込みはメッキ金属層で有効に阻止され、その結果、
容器内部に収容する半導体素子の電極や半導体素子の各
電極とメタライズ配線層とを電気的に接続するボンディ
ングワイヤに酸化腐食が発生することは皆無となって半
導体素子を外部電気回路に確実に電気的接続することが
可能となるとともに半導体素子を長時間にわたり正常に
作動させることができる。
【0028】また封止材を導電性樹脂で形成したことか
ら封止材の外表面に電解メッキ法によりメッキ金属層を
簡単に被着させることができるとともにメッキ金属層を
封止材の外表面全面に均一厚みに被着させることがで
き、その結果、封止材を介して容器内部への水分の入り
込みがより有効に阻止され、半導体素子の電極等に酸化
腐食が発生するのを皆無となすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図で
ある。
【図2】図1 に示す半導体装置の要部拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁基体 2・・・・・蓋体 3・・・・・半導体素子 4・・・・・容器 5・・・・・メタライズ配線層 7・・・・・外部リード端子 8・・・・・封止材 9・・・・・メッキ金属層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に半導体素子を収容した絶縁基体と蓋
    体とから成る容器を封止材により気密に封止した半導体
    装置であって、前記封止材を導電性樹脂で形成するとと
    もに該封止材の外表面にメッキ金属層を被着させたこと
    を特徴とする半導体装置。
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