JP3404277B2 - 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し、特に複数
の外部リード端子が連結部材により連結された半導体素
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、ＬＳＩ（大規模集積回路素子）等
の半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージは
一般に、図３に断面図で、および図４に平面図で示すよ
うに、酸化アルミニウム焼結体等から成り、上面に半導
体素子13を収容するための凹部11ａおよびこの凹部11ａ
の周辺から外周縁にかけて導出するタングステン・モリ
ブデン・マンガン等の高融点金属から成る複数個のメタ
ライズ配線層15を有する絶縁基体11と、半導体素子13の
各電極を外部電気回路に接続するためのメタライズ配線
層15にその一端を絶縁基体11の側辺より外側に突出する
ようにして銀ろう等のろう材を介して取着された鉄−ニ
ッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る複
数個の外部リード端子17と、蓋体12とから構成されてお
り、絶縁基体11の凹部11ａの底面に半導体素子13をガラ
ス・樹脂・ろう材等の接着材を介して接着固定するとと
もに半導体素子13の各電極をメタライズ配線層15にボン
ディングワイヤ16を介して電気的に接続し、しかる後、
絶縁基体11の上部に蓋体12をガラス・樹脂・ろう材等の
封止材を介して接合させ、絶縁基体11と蓋体12とから成
る絶縁容器14の内部に半導体素子13を気密に収容するこ
とによって最終製品としての半導体装置となる。 【０００３】なお、上記の半導体素子収納用パッケージ
においては、各外部リード端子17の絶縁容器14の側辺よ
り外側に突出する部位が側辺毎に酸化アルミニウム焼結
体等の電気絶縁性材料より成る帯状の連結部材18に連結
されており、この連結部材18で隣接する外部リード端子
17間の間隔を一定に維持するとともに、外力の印加によ
る外部リード端子17の大きな変形を防止することによっ
て隣接する外部リード端子17間の電気的短絡を阻止して
いる。そうして連結部材18は各外部リード端子17を電気
的に独立した状態で支持し、各外部リード端子17に電気
的検査装置のプローブを接触させて絶縁容器14の内部に
収容する半導体素子13の電気特性をチェックする際に、
その特性チェックの作業性を良好なものにしている。 【０００４】また、帯状の各連結部材18はその端部に接
合された鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合
金等から成る帯状の結合金具19によって隣接する端部同
士が結合されて外部リード端子17を支持する支持枠体を
形成しており、この結合金具19によって外力の印加によ
る外部リード端子17の変形をより有効に防止している。 【０００５】これら外部リード端子17および結合金具19
の連結部材18への接合は、外部リード端子17および結合
金具19の各々の接合部の形状に対応した形状のメタライ
ズ金属層18ａ・18ｂを連結部材18の表面に互いに絶縁し
て形成しておくとともに、このメタライズ金属層18ａ・
18ｂ上に銀ろう等のろう材と外部リード端子17・結合金
具19を所定の順序で所定の位置に位置合わせして載置し
て、これらを加熱装置内に通し、ろう材を加熱溶融して
ろう付けすることによって行なわれる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体素子収納用パッケージにおいては、絶縁容器14お
よび連結部材18を構成する酸化アルミニウム焼結体の熱
膨張率が７×10^-6／℃程度であるのに対して鉄−ニッケ
ル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る外部リ
ード端子17および結合金具19の熱膨張率が12×10^-6／℃
程度であり、これらの部材間に熱膨張率の差があること
から、外部リード端子17および結合金具19を連結部材18
にろう付け接合する際にこれらの部材の熱膨張率の差に
起因して連結部材18と結合金具19の接合部の近傍で大き
な熱応力が生じて、この熱応力により連結部材18にクラ
ックを生じてしまう欠点を有していた。 【０００７】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、外部リード端子および結合金具を
連結部材に接合する際にこれらの部材の熱膨張率の差に
起因して大きな熱応力が生じても連結部材にクラックが
生じにくい、優れた信頼性を有する半導体素子収納用パ
ッケージを提供することにある。 【０００８】 【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、半導体素子を収容する四角形の絶縁容
器と、該絶縁容器の各側辺より突出する複数個の外部リ
ード端子と、該外部リード端子を側辺毎に連結する電気
絶縁材料から成る帯状の連結部材と、隣接する連結部材
の端部を結合する帯状でかぎ形の結合金具とを具備する
半導体素子収納用パッケージであって、前記結合金具
は、内側の側辺については前記連結部材と前記結合金具
との接合部に近接して切欠き部が形成され、外側の側辺
については前記内側の切欠き部と対向する位置から前記
結合金具の前記角部側にずらして切欠き部が形成されて
いることを特徴としている。 【０００９】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、隣接する連結部材の端部同士を結合する帯状でか
ぎ形の結合金具が、内側の側辺については連結部材と結
合金具との接合部に近接して切欠き部が形成され、外側
の側辺については内側の切欠き部と対向する位置から結
合金具の角部側にずらして切欠き部が形成されているこ
とから、外部リード端子および結合金具を連結部材に接
合する際にこれらの部材の熱膨張率の差に起因して結合
金具と連結部材との接合部の近傍で大きな熱応力が生じ
ても、この熱応力は結合金具の切欠き部が変形すること
によって吸収されるので、連結部材にクラックが生じに
くくなる。 【００１０】 【発明の実施の形態】次に本発明を添付の図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の半導体素子収納用パッ
ケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は
図１に示す半導体素子収納用パッケージの平面図であ
る。 【００１１】これらの図において、１は四角形の絶縁基
体、２は蓋体、３は半導体素子、４は絶縁基体１と蓋体
２とにより構成される四角形の絶縁容器、５はメタライ
ズ配線層、６はボンディングワイヤ、７は外部リード端
子、８は連結部材、９は結合金具、10は切欠き部であ
る。絶縁基体１と蓋体２とで内部に半導体素子３を収容
するための絶縁容器４が構成され、連結部材８と結合金
具９とで絶縁容器４に取着される複数個の外部リード端
子７を支持する支持枠体が構成される。なお、図２にお
いては蓋体２を取り除いた状態を示している。 【００１２】絶縁容器４を構成する絶縁基体１は、酸化
アルミニウム質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・ム
ライト質焼結体・炭化珪素質焼結体等のセラミックスや
ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成り、その上
面に凹部１ａを有し、この凹部１ａの底面には半導体素
子３がガラス・樹脂・ろう材等の接着材を介して接着固
定される。 【００１３】絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体から成る場合であれば、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
に適当な有機溶剤・バインダ・溶剤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を得、しかる後、これらのセラミ
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、高温で焼成することによって製作され
る。 【００１４】また、絶縁基体１は凹部１ａの周辺から外
周縁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、これらメタライズ配線層５の凹部１ａの周辺
部位には半導体素子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、また絶縁基体１の外周縁に
導出された部位には外部電気回路と接続される外部リー
ド端子７がその一端を絶縁基体１の側辺より外側に突出
するようにして銀ろう等のろう材を介して取着されてい
る。 【００１５】メタライズ配線層５は、例えばタングステ
ン・モリブデン・マンガン等の高融点金属から成り、こ
れらタングステン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤
や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の凹部１ａの周辺から外周縁にかけ
て被着される。 【００１６】なお、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、かつろう材との濡
れ性の良い金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被
着させておくと、メタライズ配線層５とボンディングワ
イヤ６との接続およびメタライズ配線層５への外部リー
ド端子７の取着を強固となすことができる。従って、メ
タライズ配線層５の酸化腐食を防止し、メタライズ配線
層５とボンディングワイヤ６および外部リード端子７と
の取着を強固とするには、メタライズ配線層５の露出表
面にニッケル・金等を１〜20μｍの厚みに層着させてお
くことが好ましい。 【００１７】また、メタライズ配線層５に銀ろう等のろ
う材を介して取着される外部リード端子７は鉄−ニッケ
ル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から
成り、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、絶縁基体１の凹部１ａに載置されて絶縁容器
４の内部に収容される半導体素子３の各電極はメタライ
ズ配線層５および外部リード端子７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。 【００１８】外部リード端子７は、例えば鉄−ニッケル
−コバルト合金等のインゴット（塊）を圧延加工法や打
ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を採用すること
によって所定の形状に形成される。 【００１９】外部リード端子７はまたその露出表面にニ
ッケル・金等の耐蝕性に優れ、かつろう材との濡れ性の
良い金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに層着させ
ておくと、外部リード端子７の酸化腐食を有効に防止す
ることができるとともに外部リード端子７を半田等のろ
う材を介し外部電気回路に強固に接続することが可能に
なる。従って、外部リード端子７はその露出表面にニッ
ケル・金等を１〜20μｍの厚みに層着させておくことが
好ましい。 【００２０】さらに、複数個の外部リード端子７は電気
絶縁材料から成る連結部材８に各々電気的に独立した状
態で絶縁容器４の各側辺毎に連結されており、これによ
って各外部リード端子７は隣接する外部リード端子７同
士の間隔が常に一定に維持され、かつ外力の印加による
外部リード端子７の大きな変形が有効に防止されて、隣
接する外部リード端子７間の電気的短絡を有効に阻止す
ることができる。そうして連結部材８は各外部リード端
子７を電気的に独立した状態で支持し、各外部リード端
子７に電気的検査装置のプローブを接触させて絶縁容器
４内部に収容される半導体素子３の電気特性をチェック
する際に、その特性チェックの作業性を良好なものにし
ている。 【００２１】外部リード端子７が連結される連結部材８
は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料
から成り、従来周知のドクターブレード法等を採用する
ことによって得られたセラミックグリーンシートに適当
な打ち抜き加工または切断加工を施して所定の形状と成
し、高温で焼成することによって製作される。 【００２２】なお、連結部材８はその表面に後述する複
数個のメタライズ金属層８ａ・８ｂが被着形成されてお
り、このメタライズ金属層８ａ・８ｂはタングステン・
モリブデン等の高融点金属粉末から成る金属ペーストを
連結部材８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して
おくことによってその表面に被着されている連結部材８
の表面には、外部リード端子７の接合部の形状に対応し
た形状のメタライズ金属層８ａが互いに絶縁して被着形
成されており、このメタライズ金属層８ａに外部リード
端子７がろう付けされている。 【００２３】また、連結部材８の各々の両端部には結合
金具９が接合されており、隣接する連結部材８同士が結
合金具９で結合されて連結部材８と結合金具９とから構
成される外部リード端子７を支持する支持枠体が形成さ
れ、これによって外力の印加による外部リード端子７の
変形がさらに有効に防止されている。 【００２４】なお、連結部材８の両端部には結合金具９
の接合部の形状に対応した形状のメタライズ金属層８ｂ
がその表面に被着形成されており、このメタライズ金属
層８ｂに結合金具９がろう付けされている。 【００２５】連結部材８への外部リード端子７の連結
は、絶縁容器４の側辺より突出する各外部リード端子７
の一端を連結部材８のメタライズ金属層８ａに銀ろう等
のろう材を介してろう付け固定することによって行なわ
れる。 【００２６】結合金具９は、例えば鉄−ニッケル−コバ
ルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、連
結部材８への結合金具９の接合は各結合金具９の両端部
を各連結部材８の端部のメタライズ金属層８ｂに銀ろう
等のろう材を介してろう付け固定することによって行な
われる。 【００２７】また、結合金具９には、その帯状の両側辺
の各々に、すなわち支持枠体の内周辺に相当する側辺と
外周辺に相当する側辺とに、それぞれ少なくとも１個の
切欠き部10が形成されている。このように切欠き部10を
設けたことにより、外部リード端子７および結合金具９
を連結部材８に接合する際にこれらの部材の熱膨張率の
差に起因して結合金具９と連結部材８との接合部の近傍
等で大きな熱応力が生じても、この熱応力は結合金具９
の切欠き部10が変形することによって吸収されるので、
連結部材８にクラックが生じにくくなる。 【００２８】なお、切欠き部10は、図２に示すように、
かぎ形の結合金具であり、その角部と連結部材８との接
合部との間の両側辺にそれぞれ１個ずつの切欠き部10を
設けることにより、熱応力をより効果的に吸収できるも
のとなる。また、結合金具９の両側辺に切欠き部10を設
けるに当たっては、互いに対向する位置に切欠き部10を
形成すると切欠き部10を形成した部分で結合金具９の機
械的強度が弱くなって応力を吸収しにくくなる傾向にあ
るので、互いに対向する位置からずらせた位置に設ける
こととする。 【００２９】さらに、図２に示すように、内側の側辺に
ついては連結部材８と結合金具９との接合部に近接して
切欠き部10を形成し、外側の側辺については内側の切欠
き部10と対向する位置から結合金具９の角部側にずらし
て切欠き部10を形成すると応力を吸収し易くなる傾向に
あるので、内側の側辺については連結部材８と結合金具
９との接合部に近接して切欠き部10を形成し、外側の側
辺については内側の切欠き部10と対向する位置から結合
金具９の角部側にずらして切欠き部10を形成することと
する。 【００３０】また、切欠き部10の深さＤは、結合金具９
の幅Ｗの３分の１を超えると切欠き部10の部分で結合金
具９の機械的強度が弱くなりすぎる傾向にあり、また結
合金具９の幅Ｗの６分の１より浅くなると切欠き部10に
おいて応力を吸収しにくくなる傾向にあるので、結合金
具９の幅Ｗの６分の１〜３分の１程度とすることが好ま
しい。 【００３１】さらに、切欠き部10の幅Ｌは、結合金具の
幅Ｗの３分の１を超えると切欠き部10の部分で結合金具
の機械的強度が弱くなりすぎる傾向にあり、また結合金
具９の幅Ｗの100 分の１以下になると切欠き部10におい
て応力を吸収しにくくなる傾向にあるので、結合金具９
の幅Ｗの100 分の１〜３分の１程度とすることが好まし
い。 【００３２】なお、結合金具９は、例えば鉄−ニッケル
−コバルト合金等のインゴット（塊）に圧延加工法や打
ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を採用すること
によって所定の形状に形成される。 【００３３】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の凹部１ａの底面に半導体
素子３をガラス・樹脂・ろう材等の接着材を介して接着
固定するとともに半導体素子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・ろう材等から成る封止材を介して接合させ、絶縁基
体１と蓋体２とから成る絶縁容器４の内部に半導体素子
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。 【００３４】 【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、隣接する連結部材の端部同士を結合する帯状で
かぎ形の結合金具が、内側の側辺については連結部材と
結合金具との接合部に近接して切欠き部が形成され、外
側の側辺については内側の切欠き部と対向する位置から
結合金具の角部側にずらして切欠き部が形成されている
ことから、外部リード端子および結合金具を連結部材に
接合する際にこれらの部材の熱膨張率の差に起因して結
合金具と連結部材との接合部の近傍で大きな熱応力が生
じても、この熱応力は結合金具の切欠き部が変形するこ
とによって吸収されるので、連結部材にクラックが生じ
にくくなる。 【００３５】以上により、本発明によれば、外部リード
端子および結合金具を連結部材に接合する際にこれらの
部材の熱膨張率の差に起因して大きな熱応力が生じても
連結部材にクラックが生じにくい、優れた信頼性を有す
る半導体素子収納用パッケージを提供することができ
た。

【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実施の
形態の一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平面
図である。 【図３】従来の半導体素子収納用パッケージの断面図で
ある。 【図４】図３に示す半導体素子収納用パッケージの平面
図である。 【符号の説明】 １……絶縁基体 ２……蓋体 ３……半導体素子 ４……絶縁容器 ７……外部リード端子 ８……連結部材 ９……結合金具 10……切欠き部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体素子を収容する四角形の絶縁容器
   と、該絶縁容器の各側辺より突出する複数個の外部リー
   ド端子と、該外部リード端子を側辺毎に連結する電気絶
   縁材料から成る帯状の連結部材と、隣接する連結部材の
   端部を結合する帯状でかぎ形の結合金具とを具備する半
   導体素子収納用パッケージであって、前記結合金具は、
   内側の側辺については前記連結部材と前記結合金具との
   接合部に近接して切欠き部が形成され、外側の側辺につ
   いては前記内側の切欠き部と対向する位置から前記結合
   金具の前記角部側にずらして切欠き部が形成されている
   ことを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。