JP2841259B2 - Ceramic container for semiconductor device - Google Patents

Ceramic container for semiconductor device

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JP2841259B2
JP2841259B2 JP4315917A JP31591792A JP2841259B2 JP 2841259 B2 JP2841259 B2 JP 2841259B2 JP 4315917 A JP4315917 A JP 4315917A JP 31591792 A JP31591792 A JP 31591792A JP 2841259 B2 JP2841259 B2 JP 2841259B2
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
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    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を収容し気
密封止するためのセラミック容器本体、及び封止したセ
ラミック容器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic container body for accommodating and hermetically sealing a semiconductor element, and a sealed ceramic container.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子を保護するため、容器に入れ
て気密封止構造にすることが、一般的に行われている。
半導体素子を収容する容器本体には、一般的に、電気絶
縁材料であるアルミナセラミック(Al2O3)が用いら
れ、蓋体との接合のため、上面には高融点金属(例えば
タングステン)のメタライズ層が設けられる。一方、蓋
体には、アルミナセラミックと熱膨張率の近似した、コ
バール(Fe−Ni−Co合金)、42合金(42%Ni−
Fe合金)等の金属が用いられる(熱膨張係数: アル
ミナ=7.3×10-6/deg、コバール=7.2×10-6/deg、4
2合金=8.8×10-6/deg:温度範囲30-600゜C)。上記セ
ラミック容器本体との接合は、封着金属リングを容器本
体のメタライズ層に予めろう付けにより固着しておき、
半導体素子を容器本体にダイボンディングし、アルミ線
等によりワイヤボンディングした後、リングと蓋体とを
低温ろう付けまたはシームウェルド法によって接合し、
所望の気密封止構造としている。
2. Description of the Related Art In order to protect a semiconductor element, it is common practice to put it in a container to form a hermetically sealed structure.
Alumina ceramic (Al2O3), which is an electrically insulating material, is generally used for a container body for housing a semiconductor element, and a metallized layer of a high melting point metal (for example, tungsten) is provided on the upper surface for bonding with a lid. Provided. On the other hand, on the lid, Kovar (Fe-Ni-Co alloy) and 42 alloy (42% Ni-
Metals such as Fe alloys are used (coefficient of thermal expansion: alumina = 7.3 × 10−6 / deg, Kovar = 7.2 × 10−6 / deg, 4
2 alloy = 8.8 x 10-6 / deg: temperature range 30-600 ° C). For joining with the ceramic container body, the sealing metal ring is fixed to the metallized layer of the container body in advance by brazing,
After the semiconductor element is die-bonded to the container body and wire-bonded with an aluminum wire or the like, the ring and the lid are joined by low-temperature brazing or seam welding,
It has a desired hermetic sealing structure.

【0003】近年、半導体素子の高集積化、多機能化の
ため、容器に収容される半導体素子の大型化が進められ
ている。これに伴い、シリコンチップをアルミナ容器本
体に実装すると、シリコンとアルミナの熱膨張係数の相
違(熱膨張係数;シリコン=3.5×10-6/deg、アルミナ
=6.7×10-6/deg:温度範囲30-400゜C)により、シリコ
ンチップとアルミナ容器本体間に熱応力が発生し、シリ
コンチップが剥がれてしまうという問題を生ずることが
ある。
In recent years, the size of semiconductor devices housed in containers has been increasing in order to achieve higher integration and more functions of semiconductor devices. Accordingly, when a silicon chip is mounted on the alumina container body, the difference in thermal expansion coefficient between silicon and alumina (coefficient of thermal expansion; silicon = 3.5 × 10−6 / deg, alumina = 6.7 × 10−6 / deg: temperature range) 30-400 ° C.), a thermal stress is generated between the silicon chip and the alumina container main body, which may cause a problem that the silicon chip is peeled off.

【0004】[0004]

【解決しようとする課題】このような欠点を解消するた
めに、シリコンと容器本体の熱膨張率の整合を目的とし
て、セラミックの容器本体にアルミナより低熱膨張率の
セラミックである、窒化アルミニウム(AlN)、ムラ
イト、窒化珪素(Si3N4)、ガラスセラミック等を使
用することが行われている。しかしながら、上述の低熱
膨張率セラミックを用いて、従来と同様に封着金属製の
リングや蓋体との接合封止をおこなった場合、以下の問
題点があった。第1に、封着リングを容器本体にろう付
け固着する時(銀系ろう材使用時:約800゜C)に、容器
本体と封着リングとの熱膨張率の違いによる熱応力で、
容器本体にクラックが入り、歩留りが低下すると共に、
リング付き容器の封止信頼性が低下する場合がある。第
2に、リング付きの容器本体と蓋体との接合時(金−す
ず系ろう材使用時:約300゜C)に、容器本体と蓋体の熱
膨張率の相違による熱応力が発生し、リング部の剥がれ
や容器本体にクラックが発生し、容器の気密性が保て
ず、信頼性に欠ける場合がある。
In order to solve such a drawback, in order to match the coefficient of thermal expansion between silicon and the container body, aluminum nitride (AlN), which is a ceramic having a lower coefficient of thermal expansion than alumina, is added to a ceramic container body. ), Mullite, silicon nitride (Si3N4), glass ceramic, and the like. However, when the above-described ceramic having a low coefficient of thermal expansion is bonded and sealed to a ring or a lid made of a sealing metal in the same manner as in the related art, there are the following problems. First, when the sealing ring is brazed and fixed to the container body (when using a silver brazing material: about 800 ° C), the thermal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the container body and the sealing ring causes
Cracks enter the container body, lowering the yield,
The sealing reliability of the container with a ring may be reduced. Secondly, when the container body with the ring and the lid are joined (when using gold-tin-based brazing material: about 300 ° C), thermal stress is generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the container body and the lid. In some cases, peeling of the ring portion or cracking of the container body may prevent the hermeticity of the container from being maintained, resulting in a lack of reliability.

【0005】かかる問題点に鑑み、本発明は、セラミッ
クを用いた半導体素子用容器本体に、封着リング及び蓋
体を接合する気密封止構造において、容器本体と封着リ
ング及び蓋体の熱膨張率の相違に起因する熱応力を、容
器本体と封着リング間に緩衝層を介在させることにより
緩和し、歩留まり向上と気密性に関する信頼性の低下を
防止することを目的とする。尚、熱膨張係数は一般に非
直線的であるため、考慮する温度範囲によって熱膨張係
数は異なるので、容器本体と封着リング、封着リングと
蓋体のろう付け接合温度の違いや、使用するろう材の材
質による接合温度の違いによる熱膨張係数の相違に留意
すべきである。
In view of the above problems, the present invention provides a hermetically sealed structure for joining a sealing ring and a lid to a semiconductor element container using ceramics. An object of the present invention is to alleviate thermal stress caused by a difference in expansion coefficient by interposing a buffer layer between a container body and a sealing ring, thereby improving yield and preventing a decrease in reliability regarding airtightness. Since the coefficient of thermal expansion is generally non-linear, the coefficient of thermal expansion varies depending on the temperature range to be considered. It should be noted that the difference in the coefficient of thermal expansion due to the difference in the joining temperature depending on the material of the brazing material.

【0006】[0006]

【問題を解決するための手段】本発明は、上面に熱応力
緩衝リングを介在させて固着した封着リングを有する
導体素子用セラミック容器であって、該熱応力緩衝リン
グの幅をh、該封着リングの幅をHとした場合におい
て、以下の関係式を満たすような熱応力緩衝リングと封
着リングを用いることを特徴とする。h>0.15H また、介在せしめた当該熱応力緩衝リングは、低ヤング
率材料または低熱膨張率材料の1層、あるいは容器本体
側を低熱膨張率材料とし、封着リング側を低ヤング率材
料とした2層構造としたことを特徴とする。2層の場合
の順序は、容器本体との熱膨張率の比較的近似している
低熱膨張率材料を容器本体側に接続して封着リングや蓋
体との熱膨張差を緩和し、更に低ヤング率材料を封着リ
ング側に接合して熱応力を吸収するためである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method for applying a thermal stress to an upper surface.
A ceramic container for a semiconductor element having a sealing ring fixed with a buffer ring interposed therebetween , wherein the thermal stress buffering phosphorus is provided.
When the width of the sealing ring is h and the width of the sealing ring is H, the thermal stress buffering ring and the sealing member satisfying the following relational expression.
It is characterized by using a ring . h> 0.15H The interposed thermal stress buffering ring is made of one layer of a low Young's modulus material or a low thermal expansion material, or the container body side is made of a low thermal expansion material, and the sealing ring side is made of a low Young's modulus material. It is characterized by having a two-layer structure. In the case of two layers, a low thermal expansion coefficient material whose thermal expansion coefficient is relatively close to that of the container body is connected to the container body side to reduce the thermal expansion difference between the sealing ring and the lid. This is because a low Young's modulus material is bonded to the sealing ring to absorb thermal stress.

【0007】リング各層の寸法は、セラミック容器本体
の寸法、用途や蓋体の寸法、材質等により決定されるも
のであるが、熱応力緩衝リングを1層とするときには、
当該リングの幅を、封着リングの幅の15%より広く、
厚みを封着リングに厚みの20%より厚くすることが好
ましい。2層とするときには、幅の小さい方の層の幅が
封着リングの幅の15%より大きく、厚みの小さい方の
層の厚みが封着リングの厚みの20%より厚くすること
が好ましい。この比率よりも小さい場合には、リングの
熱応力緩衝効果が低下して、リング部の剥がれや、クラ
ックの発生による気密性不具合を生じると共に、ろう付
け作業が困難となり、またリングをろう付け用治工具に
セットする時等に、リングの変形等が起こり易くなり、
作業性も低下するためである。
The dimensions of each layer of the ring are determined by the dimensions of the main body of the ceramic container, the purpose, the dimensions of the lid, the material, and the like.
The width of the ring is greater than 15% of the width of the sealing ring,
Preferably, the thickness of the sealing ring is greater than 20% of the thickness. When two layers are used, it is preferable that the width of the smaller layer is larger than 15% of the width of the sealing ring, and the thickness of the smaller layer is larger than 20% of the thickness of the sealing ring. If the ratio is smaller than this ratio, the thermal stress buffering effect of the ring decreases, causing peeling of the ring portion and airtight failure due to generation of cracks, brazing work becomes difficult, and the ring is used for brazing. When setting it on a jig, the ring is likely to deform,
This is because the workability is also reduced.

【0008】尚、本発明は、セラミック容器本体と封着
リングまたは蓋体との熱膨張率の相違に起因して生ずる
熱応力を、上記熱応力緩衝リングを介在させることで緩
和せんとするものであるから、上述の材料に拘泥される
ものではない。但し、好ましい態様として、セラミック
容器本体の材質は、低熱膨張セラミック材料と呼ばれる
窒化アルミニウム、ムライト、窒化珪素(Si3N4)、
ガラスセラミックが好適であるが、アルミナより熱膨張
率の低い他の容器用セラミックであっても良い。また、
封着リングや蓋体の材質によっては、アルミナであって
も本発明を利用可能である。
The present invention is intended to reduce the thermal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic container body and the sealing ring or lid by interposing the thermal stress buffering ring. Therefore, it is not limited to the above-mentioned materials. However, in a preferred embodiment, the material of the ceramic container body is aluminum nitride, mullite, silicon nitride (Si3N4), which is called a low thermal expansion ceramic material.
Glass ceramic is preferred, but other ceramics for containers having a lower coefficient of thermal expansion than alumina may be used. Also,
The present invention can be used even with alumina depending on the material of the sealing ring and the lid.

【0009】封着リングは、銀系・銅系ろう材で固着す
る時には、コバールが好適であるが、42合金等の熱膨
張係数が、概略12.0×10-6/deg以下(温度範囲:30-80
0゜C)の材料も好適である。但し、ろう材により固着温
度が違うため、封着リングの材質は、使用するろう材に
より熱膨張係数の温度範囲を考慮して選択される。更
に、セラミックは封着用材料には通常使用されない材料
であるが、リングの上下両面をメタライズ処理すること
で、熱応力緩衝リングや蓋体と接合可能となり、熱膨張
係数が上記金属と同程度であれば、封着リングとして使
用可能である。
When the sealing ring is fixed with a silver-based or copper-based brazing material, Kovar is preferable. However, the coefficient of thermal expansion of alloy 42 or the like is approximately 12.0 × 10 −6 / deg or less (temperature range: 30 ° C.). -80
Materials of 0 ° C) are also suitable. However, since the fixing temperature differs depending on the brazing material, the material of the sealing ring is selected in consideration of the temperature range of the thermal expansion coefficient depending on the brazing material to be used. Further, ceramic is a material that is not usually used as a sealing material.However, by metalizing the upper and lower surfaces of the ring, it can be joined to a thermal stress buffering ring or a lid, and has a thermal expansion coefficient similar to that of the above metal. If present, it can be used as a sealing ring.

【0010】低ヤング率材料のリングは、銅、銀、金、
ニオブ等のヤング率が13000Kg/mm2以下の材料が好適で
ある。低熱膨張率材料のリングは、銀系、銅系のろう材
で容器本体と固着するときには、モリブデン、タングス
テン、銅−タングステン合金、タングステンカーバイト
等の熱膨張係数が概略6×10-6/deg以下(温度範囲:30
-800゜C)の材料が好適であるが、封着リングと同様に温
度範囲を考慮して選択される。
[0010] Rings of low Young's modulus materials include copper, silver, gold,
A material such as niobium having a Young's modulus of 13000 kg / mm2 or less is preferable. When the ring of low thermal expansion material is fixed to the container body with silver or copper brazing material, the coefficient of thermal expansion of molybdenum, tungsten, copper-tungsten alloy, tungsten carbide, etc. is approximately 6 × 10−6 / deg. Below (Temperature range: 30
A material of -800 ° C) is preferred, but is selected taking into account the temperature range as well as the sealing ring.

【0011】蓋体としては、コバール、42合金等の封
着用材料が好適であるが、これ以外の金属をも適用可能
である。更に、セラミック板の片面周囲部をメタライズ
し、この部分をリング部と接合せしめるようにしたもの
でも良い。セラミック容器本体のメタライズ層と熱応力
緩衝リング、およびリング間の接合は、銀系及び銅系ろ
う材が好適であるがその他のろう材でもよい。また、蓋
体と封着リングの接合は金−すず系ろう材が好適である
が、他の金系ろう材や、いわゆるハンダを用いても良
く、シームウェルド法等の直接封着法でもよい。
As the lid, a sealing material such as Kovar or 42 alloy is suitable, but other metals can also be applied. Further, the peripheral portion on one side of the ceramic plate may be metallized, and this portion may be joined to the ring portion. The metallized layer of the ceramic container body and the thermal stress buffering ring, and the connection between the rings are preferably silver-based and copper-based brazing materials, but may be other brazing materials. In addition, gold-tin-based brazing material is suitable for joining the lid and the sealing ring, but other gold-based brazing materials or so-called solder may be used, or a direct sealing method such as a seam welding method may be used. .

【0012】[0012]

【作用】本発明は、容器本体と接合リングとの間に、熱
応力緩衝リングを介在させ、また当該緩衝リングを低ヤ
ング率材料あるいは低熱膨張率材料の1層、または容器
側を低熱膨張率材料、封着リング側を低ヤング率材料の
2層としたことにより、セラミック容器本体と封着リン
グや蓋体との熱膨張率の相違に起因する熱応力を緩和
し、セラミック容器やリング部もしくは蓋体に、過大な
熱応力の掛かるのを防止する作用を有する。
According to the present invention, a thermal stress buffering ring is interposed between a container body and a joining ring, and the buffering ring is formed of one layer of a low Young's modulus material or a low thermal expansion material, or the container side has a low thermal expansion coefficient. The material and the sealing ring are made of two layers of low Young's modulus material, so that the thermal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic container body and the sealing ring or lid can be reduced, and the ceramic container and the ring Alternatively, it has an action of preventing the lid body from being subjected to excessive thermal stress.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の第1の実施例を図面と共に説明す
る。図1は、本発明の第1の実施例の断面図である。半
導体素子を収容するセラミック容器本体1は、窒化アル
ミニウム質セラミックよりなり、中央部には半導体素子
を収容設置するための凹部10が設けられており、容器
本体上面には高融点材料(例えばタングステン)を主成
分とするメタライズ層2が設けられている。メタライズ
層の上には、低ヤング率材料または低熱膨張率材料より
なる熱応力緩衝リング3が、銀系ろう材(図示しない)
によりろう付け固着され、さらにその上には、封着用金
属のコバール及び両面をメタライズしたアルミナセラミ
ックよりなる封着リング4が、同様にろう付け固着(図
示しない)されている。このように固着された2層のリ
ング上に、封着用金属のコバールからなる蓋体5が、シ
ームウェルド法または金系ろう材(図示しない)により
接合され、容器が気密封止されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention. A ceramic container main body 1 for housing a semiconductor element is made of aluminum nitride ceramic, and a concave portion 10 for housing and installing a semiconductor element is provided at a central portion, and a high melting point material (for example, tungsten) is provided on an upper surface of the container main body. Is provided as a main component. On the metallized layer, a thermal stress buffer ring 3 made of a low Young's modulus material or a low thermal expansion material is provided with a silver brazing material (not shown).
Further, a sealing ring 4 made of an alumina ceramic metallized on both sides with Kovar of a metal to be sealed and brazed thereon is similarly brazed and fixed (not shown). On the two-layered ring thus fixed, a lid 5 made of Kovar, a metal to be sealed, is joined by a seam welding method or a gold brazing material (not shown), and the container is hermetically sealed.

【0014】この場合において、熱応力緩衝リング3の
材質、寸法(幅、厚み)及び封着リング4の寸法(幅、
厚み)を変化した場合の気密容器を作成した。気密性の
評価は、緩衝リングと封着リングの固着後、蓋体接合
後、及び熱衝撃試験(MIL-STD-883C、COND.C×15サイクル)
後に、ヘリウムリークディテクタによりヘリウムのリー
ク量を測定した。更に、蛍光探傷法により外観検査を行
った。尚、比較例として、図2に示すごとく、コバール
製封着リング部4のみとし緩衝リングを介在させないも
のについても同様の評価を行った。ここで、第1図と同
一の番号を付した部分は、同一の内容を示す。
In this case, the material and dimensions (width, thickness) of the thermal stress buffering ring 3 and the dimensions (width, thickness,
(Thickness) was prepared. The airtightness is evaluated after adhesion of the buffer ring and sealing ring, after joining the lid, and thermal shock test (MIL-STD-883C, COND. C × 15 cycles)
Thereafter, the amount of helium leak was measured by a helium leak detector. Further, the appearance was inspected by a fluorescent flaw detection method. As a comparative example, as shown in FIG. 2, the same evaluation was performed for a filter having only the Kovar sealing ring 4 and no buffer ring. Here, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same contents.

【0015】結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

【表1】 ここで、No.1〜8と17に使用したリング及び蓋体の
外寸法は75mm角で、蓋体の厚みは0.5mmであ
り、蓋体とリングは金−すず系ろう材によりろう付け接
合されている。一方、No.9〜16と18に使用したリ
ング及び蓋体の外寸法は50mm角で、蓋体の厚みは
0.3mmであり、シームウェルド法によりリングと直
接接合されている。
[Table 1] Here, the outer dimensions of the ring and the lid used for Nos. 1 to 8 and 17 were 75 mm square, the thickness of the lid was 0.5 mm, and the lid and the ring were brazed with gold-tin-based brazing material. Are joined. On the other hand, the outer dimensions of the ring and the lid used in Nos. 9 to 16 and No. 18 are 50 mm square, and the thickness of the lid is 0.3 mm, and they are directly joined to the ring by the seam welding method.

【0016】表1からわかるように、低ヤング率材料の
銅または低熱膨張率材料であるモリブデンを熱応力緩衝
リング3を、容器本体1とコバールの封着リング4との
間に介在せしめることにより、緩衝リングの無い場合の
比較例1(No.17、18)に対し気密性が改善され、特に蓋体
接合後および熱衝撃試験後に良好な結果を示し、熱応力
の緩和がされていることがわかる。さらに番号8と16
では、封着用リングにメタライズ層を両面に設けたアル
ミナセラミックを使用しても、同様な効果が得られるこ
とがわかる。
As can be seen from Table 1, copper having a low Young's modulus or molybdenum being a material having a low thermal expansion coefficient is obtained by interposing a thermal stress buffering ring 3 between a container body 1 and a sealing ring 4 of Kovar. Airtightness was improved compared to Comparative Example 1 (Nos. 17 and 18) without a buffer ring, and good results were obtained, especially after the lid was joined and after the thermal shock test, and the thermal stress was reduced. I understand. Numbers 8 and 16
It can be seen that the same effect can be obtained by using an alumina ceramic provided with a metallized layer on both sides of the sealing ring.

【0017】また、低ヤング率材料もしくは低熱膨張率
材料の熱応力緩衝リング3の幅h及び厚みtは、封着リ
ング4の幅H、厚みTに対し、h≦0.15H、t≦0.
2Tのときは熱応力の緩和作用が得られないことがわか
る。これは、緩衝効果を得るためには、緩衝リングの寸
法が封着リングに対してある程度の大きさを要求される
ことを示している。尚、蛍光探傷法により、セラミック
の上面でメタライズ層2の外周部分に確認されたクラッ
クは、容器の凹部10に達しており、ヘリウムリークテ
ストの結果を裏付けていた。
The width h and the thickness t of the thermal stress buffer ring 3 made of a low Young's modulus material or a low thermal expansion material are h ≦ 0.15H and t ≦ 0 with respect to the width H and the thickness T of the sealing ring 4. .
It can be seen that at 2T, the effect of relaxing the thermal stress cannot be obtained. This indicates that a certain size of the buffer ring is required for the sealing ring in order to obtain the buffer effect. The cracks detected by the fluorescent flaw detection method on the outer peripheral portion of the metallized layer 2 on the upper surface of the ceramic reached the concave portion 10 of the container, confirming the results of the helium leak test.

【0018】第2の実施例を図3によって説明する。半
導体素子を収容するセラミック容器1、メタライズ層2
及び蓋体5については、第1の実施例と同じである。タ
ングステンメタライズ層2の上に、第1の熱応力緩衝リ
ング3Aとしてモリブデン、第2の緩衝用リング3Bと
して銅、封着リング4としてコバールが順次銀系ろう材
(図示しない)にてろう付けされている。コバール製蓋
体5をシームウェルド法にて、当該封着リング4と封着
し、コバール封着リング1層の場合の比較例2と共に、
実施例1と同様の試験と評価を行った。
A second embodiment will be described with reference to FIG. Ceramic container 1 for housing semiconductor element, metallized layer 2
The lid 5 is the same as in the first embodiment. Molybdenum as the first thermal stress buffering ring 3A, copper as the second buffering ring 3B, and Kovar as the sealing ring 4 are sequentially brazed on the tungsten metallized layer 2 with a silver brazing material (not shown). ing. The Kovar lid 5 is sealed to the sealing ring 4 by a seam welding method, and together with Comparative Example 2 in the case of one layer of Kovar sealing ring,
The same tests and evaluations as in Example 1 were performed.

【0019】結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

【表2】 表2の結果から明らかなように、熱応力緩衝リングを2
層構造とすることでも熱応力の緩和作用が得られる。ま
た、リング3A1又は3A2の幅または厚みの内、小さ
い方をそれぞれh、tとすると、封着用リングの幅H、
厚みTに対し、h>0.15H、t>0.2Tでないと
十分な気密封止ができないことがわかる。これは、表1
と同様に緩衝リングの寸法がある程度以上無いと、緩衝
効果を発揮できないことを示している。
[Table 2] As is clear from the results in Table 2, the thermal stress buffer ring was
The layered structure can also reduce the thermal stress. When the smaller one of the widths or thicknesses of the rings 3A1 or 3A2 is denoted by h and t, respectively, the width H of the sealing ring,
It can be seen that sufficient airtight sealing cannot be achieved unless h> 0.15H and t> 0.2T with respect to the thickness T. This is shown in Table 1.
This indicates that the buffering effect cannot be exerted unless the dimensions of the buffer ring are not less than a certain value.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上で詳述したように、セラミック容器
本体と封着リングの間に熱応力緩衝リングを介在させ、
熱応力緩衝リングを低ヤング率材料または低熱膨張率材
料の1層もしくは容器本体側に低熱膨張率材料層、封着
リング側に低ヤング率材料層を配した2層としたので、
セラミック容器と封着用リングまたは蓋体との熱膨張率
の相違に起因する熱応力を緩和でき、リング部の変形や
剥がれ、容器のクラックを生じない気密性に優れた半導
体素子気密封止用容器及び半導体気密封止パッケージと
なる。
As described in detail above, a thermal stress buffer ring is interposed between the ceramic container body and the sealing ring,
Since the thermal stress buffer ring is made of one layer of a low Young's modulus material or a low thermal expansion material, or two layers of a low thermal expansion material layer on the container body side and a low Young's modulus material layer on the sealing ring side,
A container for hermetically sealing a semiconductor element having excellent airtightness, which can relieve thermal stress caused by a difference in coefficient of thermal expansion between a ceramic container and a sealing ring or lid, and does not cause deformation or peeling of a ring portion and cracking of the container. And a semiconductor hermetically sealed package.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1及び第2の比較例を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing first and second comparative examples of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミック製半導体素子容器本体。 2 メタライズ層。 3、3A、3B 熱応力緩衝リング。 4、封着リング 5 蓋体。 10 容器凹部。 1. Ceramic semiconductor element container body. 2 Metallization layer. 3, 3A, 3B thermal stress buffer ring. 4, sealing ring 5 lid. 10 Container recess.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−283549(JP,A) 実開 平4−72636(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/10 H01L 23/08──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-283549 (JP, A) JP-A-4-72636 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 23/10 H01L 23/08

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】上面に熱応力緩衝リングを介在させて固着
した封着リングを有する半導体素子用セラミック容器
体であって、該熱応力緩衝リングの幅をh、該封着リン
グの幅をHとした場合において、以下の関係式を満たすような熱応力緩衝リングと封着リ
ングを用いる ことを特徴とする半導体素子用セラミック
容器本体。h>0.15H
1. A thermal stress buffer ring is interposed on the upper surface and fixed.
Ceramic container present a semiconductor device having a the sealing ring
The width of the thermal stress buffer ring is h,
When the width of the ring is H, the thermal stress buffer ring and the sealing
A ceramic container body for a semiconductor element, characterized by using a ring . h> 0.15H
【請求項2】当該熱応力緩衝リングの材質が、ヤング率
が13000kg/mm 以下の低ヤング率材料である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子用セラミ
ック容器本体。
2. The thermal stress buffer ring is made of a material having a Young's modulus.
2. The ceramic container body for a semiconductor device according to claim 1 , wherein the material is a material having a low Young's modulus of 13000 kg / mm 2 or less .
【請求項3】当該熱応力緩衝リングの材質が、30〜8
00℃の温度範囲における熱膨張係数が6×10 −6
deg以下の低熱膨張率材料であることを特徴とする請
求項1に記載の半導体素子用セラミック容器本体。
3. The material of said thermal stress buffer ring is 30 to 8
The coefficient of thermal expansion in the temperature range of 00 ° C. is 6 × 10 −6 /
The ceramic container body for a semiconductor element according to claim 1 , wherein the material is a material having a low coefficient of thermal expansion of not more than deg .
【請求項4】当該熱応力緩衝リングの厚みをt、前記
着リングの厚みをTとした場合において、 以下の関係式を満たすような熱応力緩衝リングと封着リ
ングを用いる ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の
いずれかに記載の半導体素子用セラミック容器本体。t>0.20T
4. When the thickness of the thermal stress buffer ring is t and the thickness of the sealing ring is T, the thermal stress buffer ring and the sealing ring satisfy the following relational expression.
4. The method according to claim 1, wherein
A ceramic container body for a semiconductor element according to any one of the above . t> 0.20T
【請求項5】当該熱応力緩衝リングを2層とし、容器本
体側に低熱膨張率材料層を、封着リング側に低ヤング率
材料層を配したことを特徴とする請求項1乃至請求項3
のいずれかに記載の半導体素子用セラミック容器本体。
5. the thermal stress buffer ring has a two-layer, a low thermal expansion material layer on the container body side, according to claim 1 to claim, characterized in that arranged a low Young's modulus material layer for sealing ring side 3
A ceramic container body for a semiconductor element according to any one of the above .
【請求項6】当該2層の熱応力緩衝リングのうち幅の小
さい方の層の幅をh、厚みの小さい方の層の厚みをtと
したとき、 封着リングの幅H、厚みTに対し、 h>0.15H、t>0.20T、 であることを特徴とする請求項5に記載の半導体素子用
セラミック容器本体。
6. The width H of the sealing ring and the thickness T of the sealing ring, where h is the width of the smaller layer and t is the thickness of the smaller layer of the two thermal stress buffering rings. against, h> 0.15H, t> 0.20T ceramic container body for a semiconductor device according to claim 5, characterized in that a.
【請求項7】容器本体の材質が、低膨張セラミックであ
ることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに
記載の半導体素子用セラミック容器本体。
7. A container body material is, in any one of claims 1 to 6 characterized in that it is a low expansion ceramic
A ceramic container body for a semiconductor element as described in the above .
【請求項8】蓋体を請求項1乃至請求項7のいずれかに
記載の容器本体と接合してなる半導体素子用セラミック
容器。
8. The cover according to claim 1, wherein
A ceramic container for a semiconductor element, which is joined to the container body described in the above .
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