JP3187291B2 - 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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JP3187291B2 JP19862495A JP19862495A JP3187291B2 JP 3187291 B2 JP3187291 B2 JP 3187291B2 JP 19862495 A JP19862495 A JP 19862495A JP 19862495 A JP19862495 A JP 19862495A JP 3187291 B2 JP3187291 B2 JP 3187291B2
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Wire Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路素子
を収容するための半導体素子収納用パッケージに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子、特にLSI等の半導
体集積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッ
ケージは、一般にアルミナセラミックス等の電気絶縁材
料から成り、その上面の略中央部に半導体集積回路素子
を収容するための凹所を有する絶縁基体と、前記絶縁基
体の凹所周辺から下面にかけて導出されるタングステ
ン、モリブデン等の高融点金属粉末から成る複数個のメ
タライズ配線層と、前記絶縁基体の下面に形成され、前
記メタライズ配線層が電気的に接続される複数個の接続
パッドと、前記接続パッドにロウ付け取着される半田か
ら成るボール状端子と、蓋体とから構成されており、絶
縁基体の凹所底面に半導体集積回路素子をガラス、樹
脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定させ、半
導体集積回路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させるとともに絶
縁基体上面に蓋体をガラス、樹脂等の封止材を介して接
合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半導体集
積回路素子を気密に収容することによって製品としての
半導体装置となる。
【0003】かかる半導体装置は絶縁基体下面の接続パ
ッドにロウ付けされている半田から成るボール状端子を
外部電気回路基板の配線導体上に載置当接させ、しかる
後、前記ボール状端子を約150℃〜250℃の温度で
加熱溶融し、ボール状端子を配線導体に接合させること
によって外部電気回路基板上に実装され、同時に半導体
素子収納用パッケージの内部に収容されている半導体集
積回路素子はその各電極がメタライズ配線層及びボール
状端子を介して外部電気回路に電気的に接続されること
となる。
【0004】
【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、アルミナ
セラミックス等からなる絶縁基体の熱膨張係数が6.5
×10-6/℃以上であるのに対し、外部電気回路基板は
一般にガラスエポキシ樹脂から成り、その熱膨張係数が
2×10-5/℃〜4×10-5/℃で両者大きく相違する
ことから半導体素子収納用パッケージの内部に半導体集
積回路素子を収容し、しかる後、外部電気回路基板に実
装した場合、半導体集積回路素子の作動時に発する熱が
絶縁基体と外部電気回路基板の両方に繰り返し印加され
ると前記半導体素子収納用パッケージの絶縁基体と外部
電気回路基板との間に両者の熱膨張係数の相違に起因す
る大きな熱応力が発生するとともにこれが絶縁基体下面
の接続パッドの外周部に作用して接続パッドを絶縁基体
より剥離させてしまい、その結果、半導体素子収納用パ
ッケージの内部に収容する半導体集積回路素子の各電極
を長期間にわたり所定の外部電気回路に電気的に接続さ
せることができないという欠点を有していた。
【0005】
【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集積回路素子の各
電極を長期間にわたり所定の外部電気回路に正確に電気
的接続することができる半導体素子収納用パッケージを
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子収納
用パッケージは、電気絶縁材料から成り、上面に半導体
素子が載置される載置部を、下面に多数の凹部を有する
絶縁基体と、前記絶縁基体の半導体素子が載置される載
置部周辺から凹部底面にかけて導出される複数個のメタ
ライズ配線層と、前記絶縁基体の凹部底面に形成され、
メタライズ配線層が電気的に接続される複数個の接続パ
ッドと、前記接続パッドにロウ付けされ、絶縁基体の下
面に球状の突出部を有する端子とから成り、前記絶縁基
体の下面に設けた凹部は、底面面積が凹部の開口部面積
に比し広く、かつ底面から開口部に至る側面と底面とが
鋭角をなすことを特徴とするものである。
【0007】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、接続パッドの形成されている凹部の底面面積を凹
部の開口部面積に比して広くし、凹部の底面から開口部
に至る側面と底面とがなす角度を鋭角なものとしたこと
から、半導体集積回路素子が作動時に熱を発し、この熱
が半導体素子収納用パッケージの絶縁基体と外部電気回
路基板の両方に繰り返し印加され、絶縁基体と外部電気
回路基板との間に、両者の熱膨張係数の相違に起因し、
接続パッドを剥離させるように働く大きな熱応力が発生
したとしてもその熱応力は減じられて接続パッドに大き
な応力が作用することはなく、その結果、接続パッドは
絶縁基体に設けた凹部の底面に強固に被着し、容器の内
部に収容する半導体集積回路素子の各電極を長期間にわ
たり所定の外部電気回路に正確に電気的接続させること
が可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】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は本発明にかかる半導体素
子収納用パッケージの一実施例を示し、1は絶縁基体、
2は蓋体である。この絶縁基体1と蓋体2とで半導体集
積回路素子3を収容する容器4が構成される。
【0009】前記絶縁基体1はその上面中央部に半導体
集積回路素子3が載置収容される凹所1aが設けてあ
り、該凹所1a底面には半導体集積回路素子3がガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して取着される。
【0010】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、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から
成る場合は酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシ
ウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バイン
ダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥
漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法を採用
することによってグリーンシート(生シート)と成し、
しかる後、前記グリーンシートに適当な打ち抜き加工を
施すとともにこれを複数枚積層し、約1600℃の温度
で焼成することによって製作される。
【0011】また前記絶縁基体1は半導体集積回路素子
3が載置収容される凹所1aの周辺から下面にかけて複
数個のメタライズ配線層5が被着形成されており、更に
前記絶縁基体1の下面には図2に示すように凹部1bが
設けられ、該凹部1bの底面には前記メタライズ配線層
5と電気的に接続される接続パッド5aが被着形成され
ている。
【0012】前記メタライズ配線層5及び接続パッド5
a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、タングステン等の高融点金属粉末に適
当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して得た
金属ペーストを絶縁基体1となる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。
【0013】前記メタライズ配線層5は半導体集積回路
素子3の各電極を後述する接続パッド5aにロウ付けさ
れる端子7に電気的に接続させる作用を為し、絶縁基体
1の凹所1a周辺に位置する領域には半導体集積回路素
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
接続される。
【0014】また前記メタライズ配線層5と電気的に接
続されている接続パッド5aは絶縁基体1に端子7を取
着する際の下地金属層として作用し、その表面に例え
ば、鉛と錫の重量比を6:4とした低融点の鉛−錫半田
等から成る端子7がロウ付けされている。
【0015】更に前記接続パッド5aにロウ付けされて
いる端子7は絶縁基体1の下面に球状の突出部7aを有
しており、該球状突出部7aは端子7を外部電気回路基
板8の配線導体8aに接続させる際、その接続を容易、
且つ確実となすとともに半導体集積回路素子3の作動時
に発する熱が絶縁基体1と外部電気回路基板8の両方に
繰り返し印加され、絶縁基体1と外部電気回路基板8と
の間に両者の熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応力
が発生したとしてもその熱応力は接続パッド5aの外周
部と絶縁基体1の凹部1b開口領域に位置する端子7の
両領域に分散されて小さくなり、これによって、接続パ
ッド5aが絶縁基体1より剥離するのが有効に防止され
るようになっている。
【0016】前記球状の突出部7aを有する端子7の凹
部1b底面に設けた接続パッド5aへのロウ付けは絶縁
基体1の凹部1bに過剰の半田を充填し、しかる後、こ
れを約150℃〜250℃の温度で加熱溶融させること
によって行われる。この場合、絶縁基体1の凹部1bか
らはみ出た半田は表面張力によって球状の突出部7aを
形成する。
【0017】また更に前記端子7がロウ付けされる絶縁
基体1の下面に設けた接続パッド5aの形成されている
凹部1bはその底面面積が開口部面積に比し広くなって
おり、凹部1bの底面から開口部に至る側面と底面とが
なす角度θが鋭角となっている。そのため半導体集積回
路素子3が作動時に熱を発し、この熱が絶縁基体1と外
部電気回路基板8の両方に繰り返し印加され、絶縁基体
1と外部電気回路基板8との間に、両者の熱膨張係数の
相違に起因し、接続パッド5aを剥離させるように働く
大きな熱応力が発生したとしてもその熱応力は減じられ
て接続パッド5aに大きな応力が作用することはなく、
その結果、接続パッド5aは絶縁基体1に設けた凹部1
bの底面に強固に被着し、容器4の内部に収容する半導
体集積回路素子3の各電極を長期間にわたり所定の外部
電気回路に正確に電気的接続させることが可能となる。
【0018】尚、前記絶縁基体1の下面に設けた凹部1
bはその側面と底面とがなす角度θを70°〜90 °
としておくと凹部1b底面に形成した接続パッド5a
に、該接続パッド5aを絶縁基体1より剥離させるよう
な大きな応力が作用することはなく、これによって接続
パッド5aを凹部1b底面に強固に被着させておくこと
ができる。従って、前記絶縁基体1の下面に設けた凹部
1bはその側面と底面とがなす角度θを70°〜90°
としておくことが好ましい。
【0019】かくして本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば絶縁基体1の凹所1a底面に半導体集積回
路素子3を接着剤を介して接着固定するとともに半導体
集積回路素子3の各電極をメタライズ配線層5にボンデ
ィングワイヤ6を介して電気的に接続し、しかる後、絶
縁基体1の上面に蓋体2をガラス、樹脂等から成る封止
材により接合させ、絶縁基体1と蓋体2とから成る容器
4内部に半導体集積回路素子3を気密に収容することに
よって製品としての半導体装置となる。
【0020】
【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージに
よれば、接続パッドの形成されている凹部の底面面積を
凹部の開口部面積に比して広くし、凹部の底面から開口
部に至る側面と底面とがなす角度を鋭角なものとしたこ
とから、半導体集積回路素子が作動時に熱を発し、この
熱が半導体素子収納用パッケージの絶縁基体と外部電気
回路基板の両方に繰り返し印加され、絶縁基体と外部電
気回路基板との間に、両者の熱膨張係数の相違に起因
し、接続パッドを剥離させるように働く大きな熱応力が
発生したとしてもその熱応力は減じられて接続パッドに
大きな応力が作用することはなく、その結果、接続パッ
ドは絶縁基体に設けた凹部の底面に強固に被着し、容器
の内部に収容する半導体集積回路素子の各電極を長期間
にわたり所定の外部電気回路に正確に電気的接続させる
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】図1に示す半導体素子収納用パッケージの要部
拡大断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・絶縁基体 1b・・・・・凹部 2・・・・・・蓋体 3・・・・・・半導体集積回路素子 5・・・・・・メタライズ配線層 5a・・・・・接続パッド 7・・・・・・端子 7a・・・・・球状突出部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気絶縁材料から成り、上面に半導体素子
    が載置される載置部を、下面に多数の凹部を有する絶縁
    基体と、前記絶縁基体の半導体素子が載置される載置部
    周辺から凹部底面にかけて導出される複数個のメタライ
    ズ配線層と、前記絶縁基体の凹部底面に形成され、メタ
    ライズ配線層が電気的に接続される複数個の接続パッド
    と、前記接続パッドにロウ付けされ、絶縁基体の下面に
    球状の突出部を有する端子とから成り、前記絶縁基体の
    下面に設けた凹部は、底面面積が凹部の開口部面積に比
    し広く、かつ底面から開口部に至る側面と底面とが鋭角
    をなす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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180094782A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Ipsecures Corporation Intelligent Street Light Structure

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US20180094782A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Ipsecures Corporation Intelligent Street Light Structure

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