JP3352344B2 - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

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
子などの半導体素子を内部に収納し、外部に放熱体を備
える半導体素子収納用パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体集積回路素子などの半
導体素子は、パッケージに収納された状態でプリント配
線基板などに実装される。高い信頼性が要求される用途
では、図１に示すようなセラミック材を電気絶縁材料と
して形成されるパッケージが使用されている。半導体素
子が動作中に発熱する場合は、放熱についても考慮する
必要がある。

【０００３】図１は、絶縁基体１と蓋体２とで、半導体
素子３を収納し、フラット型のセラミック製パッケージ
４を形成している状態を示す。絶縁基体１は、一般にア
ルミナセラミックスなどの無機電気絶縁材料から成り、
タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）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５が、電気絶
縁材料の焼結過程で同時に生成される。メタライズ配線
層５には、ニッケルメッキ、金メッキなどが施され、半
導体素子３に形成されるボンディングパッドとの間でボ
ンディングワイヤ６による電気的接続が行われる。メタ
ライズ配線層５の一部はパッケージ４の外部に露出し、
外部リード端子７がロウ材８を介して接合される。絶縁
基体１に半導体素子３を収納し、ボンディングワイヤ６
による電気的接続が終了すると、絶縁基体１の表面に設
けられているメタライズ層９を利用して蓋体２がロウ材
１０で接合され、半導体素子３を収納する絶縁基体１の
凹所１１が外部に対して気密に封止される。なお半導体
素子３は、絶縁基体１の凹所１１の底面にガラス、樹脂
あるいはハンダなどの接合層１２によって固定される。
蓋体２としては、線熱膨張係数がアルミナセラミックス
に近い、４２アロイなどの鉄ニッケル合金やコバールな
どのコバルトを含む合金が使用される。

【０００４】半導体素子３が動作中の発熱量が大きくな
る場合は、セラミック製パッケージ４に放熱性の良い金
属あるいは金属化合物の放熱板１３をヒートシンクとし
て装着する。放熱板１３を装着するために、絶縁基体１
の底面には、メタライズ層１４が形成され、銀ロウ（Ｂ
−Ａｇ８）やハンダ（６：４半田）などのロウ材１５に
よる接合が行われる。エポキシ系などの樹脂を用いて接
着する場合もある。

【０００５】図２は、絶縁基体２１の凹所２２の底面に
外部に開口する貫通孔２３を形成し、半導体素子３を放
熱板１５に直接接合して放熱効果を一層高めることがで
きるパッケージ２４の構成を示す。図１のパッケージ４
と対応する部分には同一の参照符を付す。

【０００６】図１および図２で、放熱板１５の材料とし
ては、蓋体２と同様に、絶縁基体１，２１の主成分であ
るアルミナセラミックスの線熱膨張係数に近い線熱膨張
係数を有する４２アロイなどの鉄ニッケル合金やコバー
ルなどのコバルトを含む合金が使用可能である。これら
の合金よりも熱伝導率が良く、線熱膨張係数がアルミナ
セラミックスに近い、銅タングステン（ＣｕＷ）も広く
使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１および図２に示す
ような半導体素子３を収納するセラミック製パッケージ
４，２４では、放熱板１３として４２合金やコバールな
どを材料として使用可能であるけれども、これらの材料
は熱伝導率が必ずしも良くないので、充分な放熱効果が
得られない。放熱板１３の材料として銅タングステンを
使用すれば、放熱性は改善される。しかしながら、銅タ
ングステンは複合焼結合金として製造され、硬質のタン
グステン粒子の間隙に銅が充填されている構造であるの
で、機械加工は困難であり、材料コストや製造コストが
高くなってしまう。

【０００８】熱伝導率や加工性が良好で、材料コストや
製造コストが低い材料として、銅もしくは銅を主成分と
する金属を使用することが考えられる。ただし、銅の線
熱膨張係数は１７ｐｐｍ／℃程度であり、従来のパッケ
ージ用セラミック材の線熱膨張係数である７ｐｐｍ／℃
程度と比較すると、大きく異なっている。線熱膨張係数
の差に基づいて熱応力が発生し、絶縁基体１，２１の強
度を超えるおそれが生じる。絶縁基体１，２１の強度を
超えると、クラックなどが生じたり接合部分の気密性が
劣化したりして、パッケージとしての信頼性が低下する
可能性が大きくなる。このため、銅を放熱体とする場合
は、設計的に使用することができる範囲が大きく制限さ
れてしまう。

【０００９】本発明の目的は、銅もしくは銅を主成分と
する金属を放熱に用いて、しかも信頼性を確保すること
ができる半導体素子収納用パッケージを提供することで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に半導体
素子を収納するための空所を有し、外部に放熱体が接合
される絶縁基体を含む半導体素子収納用パッケージであ
って、前記放熱体は、銅もしくは銅を主成分とする金属
で形成され、前記絶縁基体は、４０〜４００℃における
線熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のセラミック材で
形成され、該セラミック材は、酸化リチウム（Ｌｉ
₂Ｏ）を５〜３０重量％含有するリチウム珪酸ガラス２
０〜８０体積％と、４０〜４００℃における線熟膨張係
数が８ｐｐｍ／℃以上であるフィラー８０〜２０体積％
とを含む成形体を焼成して得られる焼結体から成ること
を特徴とする半導体素子収納用パッケージである。本発
明に従えば、内部に半導体素子を収納するための空所を
有する半導体素子収納用パッケージの絶縁基体の線熱膨
張係数は、４０〜４００℃の温度範囲で１０〜２０ｐｐ
ｍ／℃であるので、放熱体として使用する銅もしくは銅
を主成分とする金属に対して線熱膨張係数の差が小さ
い。放熱体と絶縁基体との間の熱応力が小さくなるの
で、長期間にわたって信頼性を維持することができる。
放熱体として使用する銅もしくは銅を主成分とする金属
は、従来の銅タングステンなどの材料に比較して熱伝導
率や加工性が良く、材料コストや製造コストを安くする
ことができる。

【００１１】また、絶縁基体のセラミック材は、線熱膨
張係数が８ｐｐｍ／℃以上であるフィラーとリチウム珪
酸ガラスとを含むので、線熱膨張係数が４０〜４００℃
において１０〜２０ｐｐｍ／℃となって、放熱体として
使用する銅もしくは銅を主成分とする金属との線熱膨張
係数の差が小さくなり、放熱体と絶縁基体との間の熱応
力が小さくなり、長時間にわたって信頼性を維持するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１を用いて、本発明の実施の一
形態としての放熱板付セラミック製パッケージの概略的
な構成を説明する。本実施形態のパッケージも、基本的
な構造は、従来からのパッケージと同等である。絶縁基
体１は、４０〜４００℃の温度範囲における線熱膨張係
数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のセラミック材、たとえばリ
チウム珪酸ガラスと、線熱膨張係数が４０〜４００℃で
８ｐｐｍ／℃以上であるフィラーとを焼成して得られる
焼結体である。蓋体２は、従来と同様に４２アロイなど
で形成される。

【００１３】ＬＳＩなどの半導体素子３は、絶縁基体１
と蓋体２とから成るパッケージ４内に気密封止され、周
囲の環境の影響から保護される。半導体素子３は、絶縁
基体１に形成されているメタライズ配線層５に対し、ボ
ンディングワイヤ６を介して電気的に接続される。メタ
ライズ配線層５に対し、パッケージ４の外部で外部リー
ド端子７がロウ材８によって接合される。蓋体２は、絶
縁基体１の表面のメタライズ層９にロウ材１０によって
接合される。蓋体２による絶縁基体１の気密封止は、絶
縁基体１の凹所１１に半導体素子３を接合層１２を介し
て固定し、ボンディングワイヤ６を用いてメタライズ配
線層５との間で電気的接続を終了した後、行われる。

【００１４】半導体素子３の集積規模が大きかったり、
高速度で動作したり、大電流や高電圧を取扱ったりする
ような場合は、消費電力が熱に変化し、温度が上昇す
る。半導体素子３の温度を適正な範囲に抑えるために、
放熱体である放熱板１３が絶縁基体１の底面に装着され
る。放熱板１３の材料は、熱伝導率および機械加工性が
良好な銅または銅を主成分とする金属である。銅の線熱
膨張係数は、１７ｐｐｍ／℃である。絶縁基体１が一般
的なアルミナセラミックス等の場合は、線熱膨張係数が
約７ｐｐｍ／℃となるので、放熱板１３に銅を使用する
と、線熱膨張係数の差が大きくなる。絶縁基体１の底面
には、メタライズ層１４が形成され、たとえばハンダに
よる接合層１５を介して放熱板１３が装着される。

【００１５】半導体素子３を内部に収納したフラット型
のパッケージ４は、プリント配線基板などに実装されて
使用される。プリント配線基板に、他の電子部品ととも
にハンダなどで接合される際に、４００℃程度まで加熱
される可能性がある。このため、絶縁基体１と放熱板１
３とは、４０〜４００℃の温度範囲で、線熱膨張係数の
差が小さいことが望ましい。放熱板１３として銅あるい
は銅を主成分とする金属を使用する場合は、前述のよう
にその線熱膨張係数は１７ｐｐｍ／℃であるので、絶縁
基体１としては、その温度範囲で線熱膨張係数が１０〜
２０ｐｐｍ／℃程度のセラミック材料を用いることが好
ましい。このようなセラミック材料として、リチウム珪
酸ガラス２０〜８０体積％と、４０〜４００℃における
線熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上のフィラー８０〜２０
体積％とを含む成形体を焼成して成る焼結体によって形
成するいわゆるガラスセラミック焼結体が好適に用いら
れる。

【００１６】前記リチウム珪酸ガラスとしては、たとえ
ば ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃ ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−ＴｉＯ₂ ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｎａ₂Ｏ−Ｆ ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｋ₂Ｏ−Ｎａ₂Ｏ−ＺｎＯ ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｋ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅ ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｋ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅−ＺｎＯ
−Ｎａ₂Ｏ ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−ＭｇＯ ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−ＺｎＯ 等の組成物が挙げられ、このうち、酸化珪素（ＳｉＯ
₂ ）は、リチウム珪酸を形成するために必須の成分であ
り、ガラス全量中６０〜８５重量％の割合で存在する。
ＳｉＯ₂とＬｉ₂Ｏとの合量がガラス全量中６５〜９５重
量％であることが、リチウム珪酸結晶を析出させる上で
望ましい。

【００１７】また、４０〜４００℃における線熱膨張係
数が８ｐｐｍ／℃以上であるフィラーとしては、表１に
挙げたものが好適に使用される。

【００１８】

【表１】

【００１９】さらにリチウム珪酸ガラスの成分量を２０
〜８０体積％、フィラーの成分量を２０〜８０体積％の
範囲とするのは、セラミック材料の４０〜４００℃にお
ける線熱膨張係数を１０〜２０ｐｐｍ／℃の範囲に制御
するとともに、焼成温度を下げるためであり、リチウム
珪酸ガラスの成分量が２０体積％より少ない、言い換え
ればフィラーが８０体積％より多いと液相焼結すること
ができずに高温で焼成する必要があり、またリチウム珪
酸ガラスが８０体積％より多い、言い換えるとフィラー
が２０体積％より少ないと、セラミック材料の特性がリ
チウム珪酸ガラスの特性に大きく依存していまい、線熱
膨張係数を所定値に制御するのが困難となるとともに、
原料のコストも高くなってしまうからである。

【００２０】またリチウム珪酸ガラスでは、酸化リチウ
ム（Ｌｉ₂Ｏ）を５〜３０重量％、特に５〜２０重量％
の割合で含有することが重要である。このようなリチウ
ム珪酸ガラスを用いることによって、高い線熱膨張係数
を有するリチウム珪酸を析出させることができる。な
お、酸化リチウムの含有量が５重量％より小さいと、焼
成時にリチウム珪酸の結晶の生成量が少なくなってしま
い、高い線熱膨張係数を得ることができない。酸化リチ
ウムの含有量が３０重量％より大きいと、電気絶縁体と
しての誘電正接が１００×１０^-4を超えるため、基板と
しての特性が劣化してしまう。またこのガラス中には鉛
（Ｐｂ）を実質的に含まないことが望ましい。鉛は毒性
を有するため製造工程中での被毒を防止するための格別
な装置および管理を必要とするために、焼結体を安価に
製造することができなくなるためである。鉛が不純物と
して不可避的に混入する場合を考慮すると、鉛の含有量
は０．０５重量％以下であることが望ましい。

【００２１】さらに、リチウム珪酸ガラスの屈伏点を、
４００〜８００℃、特に４００〜６５０℃としておくこ
とが望ましい。これはリチウム珪酸ガラスおよびフィラ
ーから成る成形体を形成する場合、有機樹脂バインダー
を混合しているが、焼成時に前記有機樹脂バインダーを
効率良く除去するためである。屈伏点が４００℃より低
いと、成形体の緻密化が低温で開始するために、有機樹
脂バインダーが分解揮散できなくなり、有機樹脂バイン
ダー成分が残留して特性に影響を及ぼす結果となる。一
方、屈伏点が８００℃より高いと、リチウム珪酸ガラス
の量を多くしないと結晶しにくくなるため高価なリチウ
ム珪酸ガラスを大量に必要とすることになり、焼結体の
コストが高くなってしまう。

【００２２】フィラーは、リチウム珪酸ガラスの屈伏点
に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。すわな
ち、リチウム珪酸ガラスの屈伏点が４００〜６５０℃と
低い場合は、低温での焼結性が高まるためフィラーの含
有量は５０〜８０体積％と比較的多く配合することがで
きる。これに対して、リチウム珪酸ガラスの屈伏点が６
５０〜８００℃と高い場合は、焼結性が低下するためフ
ィラーの含有量は２０〜５０体積％と比較的少なく配合
することが望ましい。

【００２３】リチウム珪酸ガラスは、フィラー無添加で
は収縮開始温度が７００℃以下となり、８５０℃以上で
は溶融してしまう。フィラーを２０〜８０体積％の割合
で混合することによって、焼成温度を上昇させ結晶の析
出とフィラーを液相焼結させるための液相の形成とを行
うことができる。また原料コストを下げるためには、高
価な結晶性ガラスの含有量を減少させることが好まし
い。

【００２４】リチウム珪酸ガラスとフィラーとの混合物
は、成形のための有機樹脂バインダーを添加した後、所
望の成形手段、たとえばドクターブレード、圧延法、金
型プレス等によってシート状など任意の形状に成形さ
れ、焼成に供される。

【００２５】焼成に当たっては、まず成形のために配合
した有機樹脂バインダー成分を除去する。有機樹脂バイ
ンダーの除去は、７００℃前後の大気雰囲気中で行われ
る。成形体の収縮開始温度は７００〜８５０℃程度であ
ることが望ましい。収縮開始温度がこれより低いと有機
樹脂バインダーの除去が困難となるので、成形体中のリ
チウム珪酸ガラスの特性、特に屈伏点を制御することが
重要である。焼成は、８５０〜１３００℃の酸化性雰囲
気中で行われ、相対密度９０％以上まで緻密化される。
このときの焼成温度が８５０℃より低いと、緻密化する
ことができない。

【００２６】このようにして製造される焼結体中には、
リチウム珪酸ガラスから生成される結晶相、リチウム珪
酸ガラスとフィラーとの反応によって生成する結晶相、
あるいはフィラーが分解して生成する結晶相等が存在
し、これらの結晶相の粒界にガラス相が存在して焼結体
の線熱膨張係数が４０〜４００℃において１０〜２０ｐ
ｐｍ／℃となる。

【００２７】なお、前記酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ ）を５
〜３０重量％含有するリチウム珪酸ガラス２０〜８０体
積％と、４０〜４００℃における線熱膨張係数が８ｐｐ
ｍ／℃以上であるフィラーを８０〜２０体積％の割合で
含む成形体を焼成して得られる焼結体から成る４０〜４
００℃における線熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃の
セラミック材は、その焼成温度が従来のアルミナセラミ
ックスに比べて低いことから、メタライズ配線層５を従
来のタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の電気
抵抗率が５．４μΩ・ｃｍ（２０℃）以上の高融点金属
粉末にかえて、電気抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ（２０
℃）以下の低融点の銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、金（Ａ
ｕ）を使用することができる。かかる銅（Ｃｕ）や銀
（Ａｇ）、金（Ａｕ）でメタライズ配線層５を形成する
と、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等の電気抵抗率が低いこと
からメタライズ配線層５を信号が伝播した際、メタライ
ズ配線層５で信号が大きく減衰することはなく、良好に
伝播させることができる。

【００２８】また前記セラミック材は、その比誘電率が
７．５（室温１ＭＨｚ）であり、従来のアルミナセラミ
ックスの比誘電率（１０〜１１：室温１ＭＨｚ）より低
いことから、メタライズ配線層５を伝播する信号の伝播
速度を従来に比し極めて速いものとなすこともでき、こ
れによってメタライズ配線層５を介して半導体素子３に
信号を高速で出し入れし、半導体素子３を高速駆動させ
ることもできる。

【００２９】以上説明したようなセラミック材を絶縁基
板として製造するためには、リチウム珪酸ガラスとフィ
ラーから成る原料粉末に適切な有機樹脂バインダーや可
塑剤、溶剤を添加混合して泥漿物を作るとともに、その
泥漿物に対し、ドクターブレード法やカレンダロール法
を用いてグリーンシートを形成する。さらにメタライズ
配線層やワイヤボンディング用の接続パッドとして、
銅、銀あるいは金などの金属粉末に有機樹脂バインダ
ー、可塑剤および溶剤を添加混合して形成する金属ペー
ストを、グリーンシート上にスクリーン印刷法などによ
って所定パターンを形成するように印刷して塗布する。
場合によっては、グリーンシートに適当な打抜き加工を
施して、スルーホールを形成し、このスルーホール内に
も金属ペーストを充填する。これらのグリーンシートを
複数枚積層し、グリーンシートと金属ペーストとを同時
焼成することによって、図１に示すような多層構造のパ
ッケージ４を得ることができる。

【００３０】図２を用いて、本発明の実施の他の形態と
しての放熱板付セラミック製パッケージの概略的な構成
を説明する。本実施形態のパッケージも、基本的な構造
は、従来からのパッケージと同等である。また図１の形
態と同等の部分には同一の参照符を付し、重複した説明
を省略する。本実施形態では、前述のようなセラミック
材による絶縁基体２１の半導体素子３収納用の凹所２２
には外部への貫通孔２３が形成され、パッケージ２４と
しての開口部を封止するように放熱板１３が装着され
る。半導体素子３が絶縁基体２１を介さず放熱板１３に
直接接合されるので、放熱経路の伝熱抵抗が小さくな
り、半導体素子３の冷却効果を高めることができる。

【００３１】次の表２は、図１および図２に示す絶縁基
体１，２１と放熱板１３との組合わせを試験サンプルと
して、大気雰囲気中で−４０℃と１２５℃の各温度に制
御した恒温層にそれぞれ１５分ずつ保持する１サイクル
を繰返す温度サイクル試験を、本発明と従来のセラミッ
ク材とを比較して行った結果の一例を示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】従来のパッケージ用セラミック材では、ハ
ンダや樹脂で放熱板１３を接合しても、温度サイクルの
早い段階で接合部にクラックが発生してしまう。図１の
パッケージタイプで、接合面積があまり大きくならない
ような場合に、銀ロウで接合可能となる。図２のパッケ
ージタイプでは、銀ロウで接合しても、凹所１１のコー
ナー部などにクラックが入りやすい。本発明のセラミッ
ク材では、導体メタライズとして銅を用いるため、融点
の問題で銀ロウは使用不可能であるけれども、ハンダお
よび樹脂を接合材として用いれば良好な接合を行うこと
ができる。

【００３４】なお、図１および図２の実施形態では、フ
ラット型のパッケージ４，２４について本発明をそれぞ
れ実施しているけれども、他の型のパッケージについて
も同様に実施することができる。また、放熱体として放
熱板１３を用いているけれども、銅もしくは銅を主成分
とする金属は機械加工性が良好であるので、フィンなど
を付けて放熱効果を高めることも容易である。さらに、
絶縁基体１，２１の線熱膨張係数が銅に近付いているの
で、蓋体２についても銅や銅を主成分とする金属を使用
し、コスト低減等を図ることもできる。

【００３５】

【実施例】以下本発明の絶縁基体１，２１のセラミック
材を、さらに具体的な例で説明する。リチウム珪酸ガラ
スとしては、次の２種のガラスを準備する。 重量比率で７４％ＳｉＯ₂−１４％Ｌｉ₂Ｏ−４％Ａｌ
₂Ｏ₃−２％Ｐ₂Ｏ₅−２％Ｋ₂Ｏ−２％ＺｎＯ−２％Ｎａ₂
Ｏ（Ｐｂ含有量５０ｐｐｍ以下、屈伏点４８０℃） 重量比率で７８％ＳｉＯ₂−１０％Ｌｉ₂Ｏ−４％Ａｌ
₂Ｏ₃−２％Ｐ₂Ｏ₅−５％Ｋ₂Ｏ−１％Ｎａ₂Ｏ（Ｐｂ含有
量５０ｐｐｍ以下、屈伏点７８０℃） これらの２種のガラスに対して、前述の表１に示したフ
ィラーを組合わせ、得られる焼結体に対し、４０〜４０
０℃の線熱膨張係数や他の物性値を測定した結果を次の
表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】誘電損失は、焼結体を直径６０ｍｍ、厚さ
２ｍｍに加工し、ＪＩＳＣ２１４１の手法で、ＬＣＲメ
ータ（Ｙ．Ｈ．Ｐ．社製４２８４Ａ型）を用いて求め、
また比誘電率はＬＣＲメータを用いて１ＭＨｚ、１．０
Ｖｒｍｓの条件で２５℃における静電容量を測定し、こ
の静電容量から２５℃における比誘電率を算出した。ま
たメタライズ配線層として銅（Ｃｕ）を同時焼成により
被着形成し、メタライズ配線層の剥離、溶融、焼結不良
などについての評価も行った。

【００３８】なお、評価のためのサンプルは、表３に示
す各原料組成物を用いて、溶媒としてのトルエンとイソ
プロピルアルコール、バインダとしてのアクリル樹脂、
可塑剤としてのＤＢＰ（ジブチルフタレート）を用い
て、ドクターブレード法により厚み５００μｍのグリー
ンシート成形体を作成し、その表面にＣｕメタライズ配
線用金属ペーストをスクリーン印刷法に基づいて塗布し
た。そして次にこれを７００℃でＮ₂＋Ｓ₂Ｏ雰囲気中で
脱バインダ処理し、各焼成温度で窒素雰囲気中でメタラ
イズ配線層と絶縁基板とを同時に焼成し、パッケージ用
の配線基板を作成した。

【００３９】本実施例によるセラミック材は線熱膨張係
数が１０〜２０ｐｐｍ／℃の範囲であるので、放熱体と
して使用する銅もしくは銅を主成分とする金属との線熱
膨張係数の差が小さくなり、熱応力によるクラック等の
発生のおそれがない。

【００４０】また、本実施例によるセラミック材は、焼
結温度がアルミナセラミックなどと比較して低くなるの
で、メタライズ配線層にＣｕなどの導電率の高い金属を
用いることができる。アルミナセラミックなどでは、焼
結温度が高いので、メタライズ配線層にはモリブデン
（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）などの高融点金属材料を
用いる必要があり、導電性はあまり大きくないので、電
気抵抗値が高くなり、半導体集積回路素子に対する信号
の伝達の際の損失が大きくなる。本実施例では、銅をメ
タライズ配線層に使用することができるので、メタライ
ズ配線層の電気抵抗値が小さくなり、信号の減衰量も減
少する。

【００４１】また、比誘電率は、アルミナが約１０であ
るのに比較すると小さくなる。比誘電率が大きいと、メ
タライズ配線層の単位長さ当たりの静電容量が大きくな
り、電気信号の伝搬の際に遅延が生じ、高速駆動ができ
なくなってしまう。本実施例のセラミック材は、比誘電
率が従来のアルミナよりも小さいので、より高速の信号
を伝搬することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、放熱体を
熱伝導率が良好な銅もしくは銅を主成分とする金属で形
成するので、半導体素子から発生する熱に対して良好な
放熱効果を得ることができる。絶縁基体を放熱体との間
で線熱膨張係数の差が小さいセラミック材で形成するの
で、熱応力によるクラック等の発生のおそれがなく、比
較的低コストで信頼性の高いパッケージを得ることがで
きる。

【００４３】放熱体を形成する銅もしくは銅を主成分と
する金属は、加工性が良好で、材料コストや製造コスト
が低い材料であることから、製品としてのパッケージを
安価なものとすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の構成を示す概略的な断
面図である。

【図２】本発明の実施の他の形態の概略的な断面図であ
る。

【符号の説明】

１，２１ 絶縁基体 ２ 蓋体 ３ 半導体素子 ４，２４ パッケージ ５ メタライズ配線層 ６ ボンディングワイヤ ７ 外部リード端子 ８，１０ ロウ材 ９，１４ メタライズ層 １１，２２ 凹所 １３ 放熱板 １５ 接合層 ２３ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/34 - 23/473

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納するための空所
   を有し、外部に放熱体が接合される絶縁基体を含む半導
   体素子収納用パッケージであって、 前記放熱体は、銅もしくは銅を主成分とする金属で形成
   され、 前記絶縁基体は、４０〜４００℃における線熱膨張係数
   が１０〜２０ｐｐｍ／℃のセラミック材で形成され、 該セラミック材は、 酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）を５〜３０重量％含有するリ
   チウム珪酸ガラス２０〜８０体積％と、 ４０〜４００℃における線熟膨張係数が８ｐｐｍ／℃以
   上であるフィラー８０〜２０体積％とを含む成形体を焼
   成して得られる焼結体から成ることを特徴とする半導体
   素子収納用パッケージ。