JP2849875B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体素子を収容するための半導体素子収納
用パッケージの改良に関するものである。
(従来の技術) 従来、半導体素子を収容するためのパッケージ、特に
ガラスの熔着によって封止するガラス封止型の半導体素
子収納用パッケージは、アルミナセラミックス等の電気
絶縁材料から成り、中央部に半導体素子を収容する空所
を形成するための凹部を有し、上面に封止用のガラス層
が被着された絶縁基体と、同じく電気絶縁材料から成
り、中央部に半導体素子を収容する空所を形成するため
の凹部を有し、下面に封止用のガラス層が被着された蓋
体と、内部に収容する半導体素子を外部の電気回路に電
気的に接続するための外部リード端子とにより構成され
ており、絶縁基体の上面に外部リード端子を載置させる
とともに予め被着させておいた封止用のガラス層を溶融
させることによって外部リード端子を絶縁基体に仮止め
し、次に前記絶縁基体の凹部に半導体素子を取着すると
ともに該半導体素子の各電極(信号電極、電源電極、接
地電極等)をボンディングワイヤを介して外部リート端
子に接続し、かかる後、絶縁基体と蓋体とをその相対向
する主面に被着させておいた封止用のガラス層を溶融一
体化させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器を気密に封止
することによって最終製品としての半導体装置となる。
尚、かかる従来の半導体素子収納用パッケージは内部
に収容する半導体素子が供給電源電圧の変動の影響を受
けないようにするために通常、容量素子が付加されてお
り、該半導体素子収納用パッケージへの容量素子の付加
は一般に容器を構成する絶縁基体内部に多層電極を配
し、多層電極間に絶縁基体材料を誘電体として一定の静
電容量を形成したり、絶縁基体の半導体素子を収容する
凹部底面にチタン酸バリウム磁器からなる容量素子を取
着したりすることによって行われている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、この従来の半導体素子収納用パッケー
ジにおいては容量素子の付加が容器を構成する絶縁基体
の内部に多層電極を配することによって行われている場
合、絶縁基体は一般にアルミナセラミックスから成り、
該アルミナセラミックスは誘電率が低い(誘電率9〜1
0)ことから多層電極間に形成される静電容量も極めて
小さいものとなり、その結果、半導体素子の電源電圧変
動に起因する誤動作を完全に防止することができないと
いう欠点を有していた。
尚、この欠点を解消するために多層電極の層数え電極
対向面積を増大させ、多層電極間に形成される静電容量
を大きくすることも考えられるが、電極の層数や面積を
増大させるとパッケージ自体の形状が大きくなり、内部
に半導体素子を収容し、半導体装置とすると該半導体装
置が極めて大型のものとなる欠点を誘発する。
また絶縁基体の半導体素子を収容する凹部内にチタン
酸バリウム磁器から成る溶量素子を取着することによっ
て半導体素子収納用パッケージに容量素子を付加した場
合、絶縁基体の半導体素子を収容する凹部がチタン酸バ
リウム磁器から成る容量素子を取着するために大きくな
り、その結果、上述と同様、製品としての半導体装置が
大型化してしまうという欠点を有する。
更に前記絶縁基体の外観形状をそのままとし、半導体
素子を収容する凹部のみの形状を容量素子が取着し得る
程度に大きくすることも考えられるが凹部の形状のみを
大きくすると絶縁基体と蓋体とを接合させ容器の内部を
気密封止する際、絶縁基体と蓋体との接合面積が狭くな
って容器の気密封止の信頼性が大きく低下するという欠
点を誘発してしまう。
(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
は内部に収容する半導体素子を長期間にわたり誤動作す
ることなく安定に作動させることができる小型の半導体
素子収納用パッケージを提出することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は半導体素子を収容するための凹部を有する絶
縁基体と蓋体とから成る半導体素子収納用パッケージに
おいて、前記絶縁基体はその上面にメタライズ金属層が
被着され、且つその上部に外部リード端子が誘電率17.0
以上のガラス部材を介して固定されるとともに該外部リ
ード端子のうち半導体素子の電源電極もしくは接地電極
と接続される端子が前記メタライズ金属層に電気的に接
続されていることを特徴とするものである。
(実施例) 次に本発明を添付図面に示す実施例に基づき詳細に説
明する。
第1図は本発明の半導体素子収納用パッケージの一実
施例を示す断面図であり、1はアルミナセラミックス等
の電気絶縁材料より成る絶縁基体、2は同じく電気絶縁
材料より成る蓋体である。この絶縁基体1と蓋体2とに
より半導体素子3を収容するための容器が構成される。
前記絶縁基体1及び蓋体2にはそれぞれの中央部に半
導体素子3を収容する空所を形成するための凹部が設け
てあり、絶縁基板1の凹部1a底面には半導体素子3が接
着剤を介し取着固定される。
前記絶縁基板1及び蓋体2は従来周知のプレス成形法
を採用することよって形成され、例えば絶縁基体1及び
蓋体2がアルミナセラミックスから成る場合には第1図
に示すような絶縁基体1または蓋体2に対応した形状を
有するプレス型内にアルミナセラミックスの粉末を充填
させるとともに一定圧力を印加して成形し、しかる後、
成形品を約1500℃の温度で焼成することによって製作さ
れる。
また前記絶縁基体1はその上面にメタライズ金属層4
が被着されており、更にメタライズ金属層4の上部には
外部リード端子5が第1ガラス部材6aを介し固定され、
メタライズ金属層4と外部リード端子5との間にガラス
部材6aを誘電体材料とした容量素子Aが形成されてい
る。この容量素子Aは半導体素子3の電源電極と接地電
極の間に接続され、半導体素子3に供給電源電圧の変動
に起因した悪影響が及ぼさないように作用する。
前記絶縁基体1の上面に被着されるメタライズ金属層
4は金(Au)、銀−白金(Ag−Pt)、銀−パラジウム
(Ag−Pd)等の金属材料から成り、金粉末等に適当な有
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の上面に従来周知のスクリーン印刷法を採用するこ
とによって印刷塗布し、しかる後、これを約900℃の温
度で焼成し、金粉末等を絶縁基体1の上面に焼き付ける
ことによって被着される。
前記メタライズ金属層4は半導体素子3に供給される
電源電圧の変動を平滑化して半導体素子3の誤動作を有
効に防止する容量素子Aの一方の電極として作用し、該
メタライズ金属層4には半導体素子3の電源電極、或い
は接地電極が電気的に接続される。
前記メタライズ金属層4が被着された絶縁基体1の上
部にはまた外部リード端子5が第1ガラス部材6aを介し
て固定されており、該ガラス部材6aは絶縁基体1上に外
部リード端子5を固定するとともに容量素子Aの誘電体
材料として作用する。
前記第1ガラス部材6aはその誘電率が17.0以上(室温
1MHz)のガラス材料から成り、誘電率が高いことから絶
縁基体1に外部リード端子5を強固に固定するために厚
みが0.5mm程度の厚いものになったとしてもメタライズ
金属層4と外部リード端子5との間に形成される容量素
子Aはその静電容量値が半導体素子3に供給される電源
電圧の変動を平滑化し、半導体素子3の誤動作を有効に
防止し得るような大きな値と成すことができる。
尚、前記第1ガラス部材6aは例えば、酸化鉛50.0乃至
70.0重量%、酸化ホウ素5.0乃至15.0重量%、酸化亜鉛
5.0乃至15.0重量%、酸化ジルコニウム5.0乃至15.0重量
%を含むガラスから成り、該各ガラス原料粉末に適当な
有機溶剤、溶媒を添加混合して得たガラスペーストを絶
縁基体1の上面に従来周知のスクリーン印刷法により印
刷塗布し、しかる後、これを約500℃の温度で焼き付け
ることによって絶縁基体1の上面に被着される。
また前記ガラス部材6aはその誘電率が17.0未満である
とメタライズ金属層4と外部リード端子5との間に形成
される容量素子Aの静電容量値が第1ガラス部材6aの厚
みを薄くしない限り所望する大きな値とならず、第1ガ
ラス部材6aの厚みを薄くすると外部リード端子5の絶縁
基体1上での固定強度が大幅に低下してしまう。従っ
て、前記ガラス部材6aはその誘電率が17.0(室温1MHz)
以上に特定される。
更に前記ガラス部材6aはその厚みが0.05mm未満である
と絶縁基体1に外部リード端子5を強固に固定できなく
なる危険性があり、また0.5mmを越えると外部リード端
子5とメタライズ金属層4との間に形成される容量素子
Aの静電容量値が小さな値となって半導体素子3への電
源電圧変動の影響を有効に防止できなくなる危険性があ
る。従って、前記第1ガラス部材6aはその厚みを0.05乃
至0.5mmの範囲としておくことが好ましい。
また前記第1ガラス部材6aを介して絶縁基体1の上部
に固定される外部リード端子5は例えば、コバール金属
(Fe−Ni−Co合金)や42Alloy(Fe−Ni合金)等の金属
から成り、該コバール金属等のインゴット(塊)を従来
周知の圧延加工法及び打ち抜き加工法を採用することに
よって所定の板状に形成される。
前記外部リード端子5は内部に収容する半導体素子3
の信号電極、電鉛電極及び接地電極を外部電気回路に接
続する作用を為し、その一端には半導体素子3の各電極
がボンディングワイヤ7を介して接続され、外部リード
端子5を外部電気回路に接続することによって半導体素
子3は外部電気回路と接続されることとなる。
また前記外部リード端子5は半導体素子3に供給され
る電源電圧の変動を平滑化して半導体素子3の誤動作を
有効に防止する容量素子Aの一方の電極としても作用
し、該外部リード端子5のうち半導体素子3の電源電極
あるいは接地電極が接続される端子5aはボンディングワ
イヤ7aを介して絶縁基板1の上面に被着させたメタライ
ズ金属層4に電気的に接続され、これによって外部リー
ド端子5とメタライズ金属層4との間に形成される容量
素子Aは半導体素子3の電源電極と接地電極の間に電気
的に接続されることとなる。
尚、前記外部リード端子5はその外表面にニッケル、
金等から成る良導電性で、且つ耐蝕性に優れた金属をメ
ッキにより2.0乃至20.0μmの厚みに層着させておくと
外部リード端子5の酸化腐食を有効に防止するとともに
外部リード端子5と外部電気回路との電気的接続を良好
となすことができる。そのため外部リード端子5はその
外表面にニッケル、金等をメッキにより2.0乃至20.0μ
mの厚みに層着させておくことが好ましい。
また前記半導体素子3の電源電極と接地電極との間に
接続される容量素子Aは、メタライズ金属層4を被着さ
せた絶縁基体1の上部に外部リード端子5をガラス部材
6aを介し固定することによって形成されることから絶縁
基体1の半導体素子3を取着する凹部1aの大きさを容量
素子Aを取着するために特別大きくする必要は一切な
い。そのため後述する絶縁基体1と蓋体2とを接合させ
容器を気密封止することによって半導体装置となす際、
絶縁基体1と蓋体2とはその外観形状を大きくすること
なく両者の接合面積を広くなすことができ、その結果、
容器の気密封止の信頼性を高いものとして、且つ半導体
装置の形状も小型となすことができる。
更に前記半導体素子3の電源電極と接地電極との間に
接続される容量素子Aはその静電容量値が大きいため供
給電源電圧の変動に起因する半導体素子3への影響を有
効に防止することもでき、これによって半導体素子3は
供給電源電圧の変動に左右されることなく安定に作動す
ることが可能となる。
前記外部リード端子5が固定された絶縁基体1はまた
その上面に蓋体2が第2ガラス材6bを介して接合され、
これによって絶縁基体1と蓋体2とから成る容器内部に
半導体素子3が気密に封止される。
前記蓋体2を絶縁基体1に接合させるガラス材6bは低
融点のガラス材料から成り、該ガラス材6bは予め蓋体2
の下面に被着されている。
尚、前記第2ガラス材6bは酸化鉛50.0乃至80.0重量
%、酸化ホウ素5.0乃至15.0重量%、酸化アルミニウム1
0.0重量%以下、酸化亜鉛15.0重量%以下、酸化ケイ素1
0.0重量%以下を含むガラスから成り、該各ガラス原料
粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得たガラス
ペーストを蓋体2の下面に従来周知のスクリーン印刷法
により印刷塗布するとともにこれを約400℃の温度で焼
成することによって蓋体2下面に被着される。
また前記蓋体2の下面に被着させた第2ガラス材6bは
その融点を絶縁基板1の上面に外部リード端子5を固定
している第1ガラス部材6aの融点より低いものとしてお
くと絶縁基板1と蓋体2とを第2ガラス部材6bを加熱溶
融させることによって接合させる際、ガラス材6bを溶融
させる熱が第1ガラス部材6aに印加されたとしても該第
1ガラス部材6aは軟化溶融することがなく外部リード端
子5を絶縁基体1上の所定位置に強固に固定しておくこ
とができる。従って、前記蓋体2の下面に被着させてお
くガラス材6bはその融点を絶縁基体1上に外部リード端
子5を固定するガラス部材6aの融点より低い値としてお
くことが好ましい。
かくしてこの半導体素子収納用パッケージによれば絶
縁基体1の凹部1a底面に半導体素子3を取着するととも
に該半導体素子3の各電極をボンディングワイヤ7によ
り外部リード端子4に接続させるとともに半導体素子3
の電源電極、或いは接地電極が接続される外部リード端
子7aをボンディングワイヤ7aを介して絶縁基体1の上面
に被着させたメタライズ金属層4に接続させ、しかる
後、絶縁基体1と蓋体2とを蓋体2の下面に予め被着さ
せておいた第2ガラス材6bを加熱溶融させ、接合させる
ことによって内部に半導体素子3を気密封止し、これに
よって最終製品としての半導体装置が完成する。
(発明の効果) 以上の通り、本発明の反動体素子収納用パッケージに
よれば、絶縁基体の上面にメタライズ金属層を被着し、
更にその上部に外部リード端子を誘電率が17.0以上のガ
ラス部材を介し固定するとともに該外部リード端子のう
ち半導体素子の電源電極もしくは接地電極が接続される
端子を前記メタライズ金属層に電気的に接続したことか
らメタライズ金属層と外部リード端子との間に大きな静
電容量を有した容量素子を形成することができ、その結
果、前記容量素子によって供給電源電圧の変動に起因す
る半導体素子への悪影響を有効に防止し、半導体素子を
長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが可能
となる。
また前記容量素子はメタライズ金属層を被着させた絶
縁基体の上部に外部リード端子を誘電率が17.0以上のガ
ラス部材を介し固定することによって形成されることか
ら絶縁基体の半導体素子を取着する凹部の大きさを容量
素子を取着するために特別大きくする必要は一切ない。
そのため絶縁基体と蓋体とを接合させ容器を気密封止す
ることによって半導体装置となす際、絶縁基体と蓋体と
はその外観形状を大きくすることなく両者の接合面積を
広くなすことができ、その結果、容器の気密封止の信頼
性を高いものとして、且つ半導体装置も小型となすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図である。 1……絶縁基体、1a……凹部 2……蓋体、4……メタライズ金属層 5……外部リード端子、6a……第1ガラス部材6a、6b…
…第2ガラス部材

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面に半導体素子を収容するための凹部を
    有する絶縁基体と、該絶縁基体の上面で凹部周辺に被着
    されたメタライズ金属層と、前記絶縁基体上面の凹部周
    辺に誘電率が17.0以上の第1ガラス部材を介して固定さ
    れた外部リード端子と、該外部リード端子及び第1ガラ
    ス部材上に第2ガラス部材を介して取着される蓋体とか
    ら成り、前記第1ガラス部材は酸化鉛50.0乃至70.0重量
    %、酸化ホウ素5.0乃至15.0重量%、酸化亜鉛5.0乃至1
    5.0重量%、酸化ジルコニウム5.0乃至15.0重量%を含む
    ガラスで形成され、かつ第2ガラス部材の融点が第1ガ
    ラス部材の融点より低い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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