JP3570852B2 - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
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Description
【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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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は、一般に酸化アルミニウム質焼結体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素子を収容するための凹部及び該凹部周辺から周縁部にかけて導出されたタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属材料から成る配線層を有する絶縁基体と、半導体素子を外部電気回路に電気的に接続するために前記配線層に銀ロウ材等のロウ材を介してロウ付けされた外部リード端子と、蓋体とから構成されており、絶縁基体の凹部底面に半導体素子を接着剤を介して接着固定するとともに該半導体素子の各電極をボンデイングワイヤを介して配線層に接続し、しかる後、絶縁基体上面に蓋体をガラス、樹脂、ロウ材等から成る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】
また、前記半導体素子収納用パッケージは、絶縁基体の下面にタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属材料から成る金属層が被着されており、該金属層に銅等の熱伝導性に優れた金属材料から成る放熱体を銀ロウ材（ＢＡｇ−８等）を介しロウ付けしておくことによって半導体素子が作動時に発する熱を放熱体を介し外部（大気中）に良好に放散されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしなから、この従来の半導体素子収納用パッケージにおいては絶縁基体を形成する酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率が９〜１０（室温１ＭＨｚ）と高いことから絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度か遅く、そのため信号の高速伝搬を要求する半導体素子は収容が不可となってしまう欠点を有していた。
【０００５】
また絶縁基体に形成されている配線層はタングステンやモリブデン、マンガン等の高融点金属材料により形成されており、該タングステン等はその電気抵抗率が５．４μΩ・ｃｍ（２０℃）以上と高いことから配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じ、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることができないという欠点も有していた。
【０００６】
そこで上記欠点を解消するために絶縁基体を比誘電率が低く、且つ低温焼成ができ配線層として銅や銀、金等の電気抵抗率が低い金属材料で形成することができるガラスセラミックス焼結体で形成することが提案されている。
【０００７】
かかる絶縁基体をガラスセラミックス焼結体で形成した半導体素子収納用パッケージは、ガラスセラミックス焼結体の比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）と低いことから絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子の収容が可能となる。
【０００８】
また前記ガラスセラミックス焼結体は低温焼成（約８００℃〜９００℃）が可能であることから配線層に電気抵抗率が低い銅や銀、金を使用することができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じることなく、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。
【０００９】
しかしながら、前記絶縁基体をガラスセラミックス焼結体で形成した半導体素子収納用パッケージは、ガラスセラミックス焼結体の熱伝導率が約２．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低いため、半導体素子が作動時に大量の熱を発生した場合、該熱を外部に良好に放散させることができず、その結果、半導体素子が該半導体素子自身の発する熱によって高温となり、半導体素子に熱破壊を招来させたり、特性に熱変化を来し、正常に作動させることができなくなるという欠点が誘発されてしまう。
【００１０】
またこの半導体素子が発する熱の問題に対し、従来の半導体素子収納用パッケージと同様、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体の下面に銅や銀、金等の金属材料から成る金属層を被着させておき、該金属層に銅等の熱伝導性に優れた金属材料から成る放熱体を銀ロウ材（ＢＡｇ−８等）を介しロウ付けすることが考えられる。
【００１１】
しかしながら、放熱体を形成する銅はその熱膨張係数が１７×１０−６／℃であり、絶縁基体を形成するガラスセラミックス焼結体の熱膨張係数（５×１０−６／℃〜６×１０−６／℃）と大きく相違することから絶縁基体と放熱体の両者に半導体素子が作動時に発生した熱が印加されると両者間に大きな熱応力が発生し、該熱応力によって絶縁基体に割れやクラックが発生し、その結果、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止が破れ、内部に収容する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できなくなるという欠点が誘発されてしまう。
【００１２】
また絶縁基体の下面に被着させた銅や銀、金等から成る金属層に放熱体を銀ロウ材を介しロウ付けした場合、銀ロウ材のロウ付け処理温度が９００℃前後と高いことからロウ付け時に金属層の一部が銀ロウ材に吸収されてしまい、その結果、放熱体を絶縁基体に強固にロウ付けすることができないという欠点も誘発されてしまう。
【００１３】
本発明は上記諸欠点に鑑み案出されたもので、その目的は内部に高速駆動を行う半導体素子を収容することができ、かつ収容する半導体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させ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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明が、複数の配線層を有するとともに上面に半導体素子が搭載される搭載部が形成され、かつ下面に放熱体が接着剤を介し固着されている絶縁基体と、蓋体とから成り、内部に半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージであって、前記絶縁基体は、ムライト系結晶化ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作される、比誘電率が７以下、熱膨張係数が４×１０−６／℃〜８×１０−６／℃のガラスセラミックス焼結体で、配線層は電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下の金属材料で、放熱体は熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨脹係数が４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃の非金属材料で形成されており、かつ絶縁基体の下面に放熱体を固着させる接着剤の固着温度が５００℃以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、前記配線層が銅、銀、金の少なくとも１種より形成されていることを特徴とするものである．
更に本発明は、前記放熱体を、窒化アルミニウム質焼結体や炭化珪素とアルミニウムの複合体、或いは炭素繊維で形成することを特徴とするものである。
【００１６】
また更に本発明は、前記接着剤を１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金のいずれかで形成することを特徴とするものである。
【００１７】
更にまた本発明は、前記放熱体の面積が２０ｍｍＳＱ以下であり、少なくとも１つの放熱体が絶縁基体の下面に固着されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体を比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）のガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子の収容が可能となる。
【００１９】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体を低温焼成（約８００℃〜９００℃）が可能なガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体と同時焼成により形成される配線層を電気抵抗率が低い銅や銀、金で形成することができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じることなく、電気信号を正確、かっ確実に伝搬させることも可能となる．
更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の下面に、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素とアルミニウムの複合体、炭素繊維等の非金属材料から成り、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の放熱体を固着したことから半導体素子が作動時に大量の熱を発生したとしてもその熱は放熱体を介して外部に良好に放散され、その結果、半導体素子を常に適温として半導体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができる．
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体に放熱体を固着させる接着剤として、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金等から成る融点（固着温度）が５００℃以下のものを使用したことから絶縁基体に被着されている金属層に放熱体を固着させる際、接着剤が金属層を吸収することはなく、また絶縁基体に変形等を発生させることも有効に防止されて放熱体を絶縁基体に強固に固着させることができる。
【００２０】
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、一つの放熱体の面積を２０ｍｍＳＱ以下としたことから放熱体と絶縁基体の熱膨張係数が多少相違していたとしても両者の固着面積が狭いことから両者間に大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力によって絶縁基体にクラックや割れ等が発生することもない。
【００２１】
【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とで半導体素子３を収容するための容器４が構成される。
【００２２】
前記絶縁基体１は、その上面中央部に半導体素子３が搭載収容される凹部１ａが設けてあり、該凹部１ａ底面には半導体素子３がロウ材、ガラス、樹脂等の接着剤を介して搭載される。
【００２３】
前記絶縁基体１は、ガラスセラミックス焼結体から成り、具体的には、ムライト系結晶化ガラスにアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）もしくはムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２Ｓｉ０２）を添加して成る原料粉末より製作されるガラスセラミックス焼結体（比誘電率５〜６）で形成されている。
【００２５】
また前記絶縁基体１は凹部１ａ周辺から外周縁にかけて複数の配線層５が被着形成されおり、該配線層５は内部に収容する半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する作用をなし、配線層５の凹部１ａ周辺部には半導体素子３の各電極がボンデイングワイヤ６を介して電気的に接続され、また外周縁に導出された部材には外部電気回路と接続される外部リード端子７がロウ材を介して取着されている。
【００２６】
前記配線層５は銅、銀、金等の電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下の金属材料から成り、例えば、銅等の粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た銅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よって絶縁基体１の凹部１ａ周辺から外周縁にかけて被着形成される。
【００２７】
前記配線層５を形成する銅、銀、金等の金属材料はその融点が約１０００℃と低いものの絶縁基体１を構成するガラスセラミックス焼結体の焼成温度が低いことから絶縁基体１に所定パターンに被着形成することが可能となる。
【００２８】
また前記配線層５はその電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下と低いことから配線層５を介して容器４内部に収容する半導体素子３と外部電気回路との間に電気信号の出し入れをしたとしても、配線層５において電気信号が大きく減衰することはなく、その結果、半導体素子３に正確、かつ確実な駆動を行わせることができる。
【００２９】
更に前記配線層５は、該配線層５の被着形成されている絶縁基体１の比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）、好適には５．５〜６と低いことから配線層５を伝わる電気信号の伝搬速度が速いものとなり、その結果、配線層５を介して容器４内部に収容する半導体素子３と外部電気回路との間に電気信号の出し入れをしたとしても、電気信号の伝搬に遅延を生じることなく、半導体素子３に正確、かつ確実に電気信号を出し入れすることができる．
なお、前記配線層５は銅や銀から成る場合、その露出表面に耐蝕性に優れる金等をメッキ法により１．０μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくと配線層５の酸化腐食を有効に防止することができるとともに配線層５とボンディングワイヤ６との接続及び配線層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。
【００３０】
従って、前記配線層５は銅や銀から成る場合、配線層５の酸化腐蝕を防止し、配線層５とボンディングワイヤ６及び外部リード端子７との取着を強固とするには配線層５の露出表面に金等の耐蝕性に優れる金属を１．０μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３１】
また前記絶縁基体１に被着した配線層５にロウ付けされる外部リード端子７は鉄−ニッケルーコバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する作用をなす。
【００３２】
前記外部リード端子７は鉄−ニッケルー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、従来周知の金属加工法を採用し、所定の形状に形成することによって製作される。
【００３３】
前記外部リード端子７は例えば、融点が５００℃以下の金属材料からなるロウ材、具体的には、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金等が好適に使用される。
【００３４】
前記ロウ材はその融点が５００℃以下と低いことから絶縁基体１に被着させた配線層５に外部リード端子７をロウ付けする際、ロウ材を加熱溶融させる熱によって絶縁基体１が大きく変形することはなく、その結果、絶縁基体１に被着させた配線層５に断線等を招来することもない。
【００３５】
更に前記絶縁基体１はその下面に金属層８が被着形成されており、該金属層８には接着剤を介して放熱体１０が固着されている。
【００３６】
前記絶縁基体１の下面に被着形成されている金属層８は放熱体１０を絶縁基体１に固着させるための下地金属層として作用し、銅、銀、金等の金属材料から成り、前述の配線層５と同様の方法によって絶縁基体１の下面に被着形成される。
【００３７】
また前記金属層８に固着される放熱体１０は、半導体素子３が作動時に発生する熱を吸収するとともに、該吸収した熱を外部（大気中）に放散させ、これによって半導体素子３を常に適温とする作用をなし、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、かつ熱膨張係数が４×１０−６／℃乃至８×１０１６／℃の非金属材料、具体的には、窒化アルミニウム質焼結体や炭化珪素とアルミニウムの複合体、或いは炭素繊維が好適に使用される。
【００３８】
前記放熱体１０は窒化アルミニウム質焼結体からなる場合、例えば、窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてのイットリウムを加えスラリー状とした後、スプレードライ法により粉体とし、次にこれを所定金型にてプレス成形し、還元雰囲気中で焼成することによって、或いは窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてのイットリウムや適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を得、次に前記泥漿物をドクターブレード法等のテープ成形を採用することによってグリーンシート（生シート）を形成し、最後に前記グリーンシートを打ち抜き加工法により所定形状に成形するとともにこれを複数枚積層し、還元雰囲気中で焼成することによって製作される。
【００３９】
また炭化珪素とアルミニウムの複合体からなる場合は、例えば、炭化珪素の粉末を溶融したアルミニウムに混合し、これを所定の形状に固化させることによって製作される。
【００４０】
更に炭素繊維からなる場合は、例えば、樹脂を含浸させたカーボンファイバーを乾燥させてシートを作成し、次にこのシートを所定形状に成形した後、約３０００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００４１】
前記放熱体１０はその熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で熱を極めて伝え易いものであるため、半導体素子３が作動時に発生した熱は放熱体１０に良好に吸収されるとともに外部（大気中）に効率良く放散されることとなる。
【００４２】
なお、前記放熱体１０はその熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると半導体素子３が作動時に多量の熱を発生した際、その熱を外部に効率良く放散させることができず、半導体素子３を高温として熱破壊や特性に熱劣化を招来させてしまう。従って、前記放熱体１０はその熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好適には１００に特定される。
【００４３】
また前記放熱体１０はその熱膨張係数が４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃であり、絶縁基体１を構成するガラスセラミックス焼結体の熱膨張係数（４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃）と同じ、または近似することから放熱体１０と絶縁基体１の両者に熱が印加されても両者間に大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力によって絶縁基体１にクラックや割れ等が発生するのが有効に防止される。
【００４４】
前記放熱体１０はその熱膨張係数が４×１０−６／℃未満、或いは８×１０−６／℃を超えると放熱体１０と絶縁基体１との熱膨張係数の差が大きくなり、熱が印加された際、両者間に大きな熱応力が発生して絶縁基体１にクラックや割れ等が発生してしまう。従って、前記放熱体１０はその熱膨張係数が４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃の範囲に特定される。
【００４５】
更に前記放熱体１０はその面積を２０ｍｍＳＱ以下としておくと絶縁基体１と放熱体１０との間に両者の熱膨張係数の差に起因して発生する熱応力が極めて小さなものとなり、これによって絶縁基体１にクラックや割れ等が発生するのをより有効に防止することができる。従って、前記放熱体１０はその面積を２０ｍｍＳＱ以下としておくことが好ましい。なお、前記絶縁基体１の下面面積が広く、２０ｍｍＳＱを超える放熱体１０を固着させる必要がある場合、広面積（２０ｍｍＳＱを超える）の１枚の放熱体１０を固着させるのではなく、面積が２０ｍｍＳＱ以下の放熱体１０を複数個固着させることが好ましい。
【００４６】
また更に前記放熱体１０は絶縁基体１の下面に被着させた金属層８に接着剤９を介して固着されており、かかる接着剤９はその固着温度（融点）が５００℃以下の材料により形成されている。
【００４７】
前記固着温度（融点）が５００℃以下の接着剤９としては、具体的には、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金（融点：４００℃）、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金（融点：２８０℃）、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金（融点：３６０℃）、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金（融点：１８０〜４００℃）が好適に使用される。
【００４８】
前記接着剤９の固着温度（融点）を５００℃以下の温度に特定するのは、絶縁基体１に被着させた金属層８に放熱体１０を固着させる際、接着剤９が金属層８を吸収するのを有効に防止するとともに固着時の熱によって絶縁基体１が大きく変形し、絶縁基体１に被着させた配線層５に断線等が招来するのを有効に防止するためであり、かかる固着温度（融点）が５００℃以下の接着剤を使用すると放熱体１０を絶縁基体１に固着させる時、絶縁基体１に大きな変形を発生することはなく、絶縁基体１に被着させた配線層５に断線等を招来することもない。
【００４９】
なお、前記接着剤９はそれを１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金で形成した場合、インジウムまたは錫は接着剤９の固着温度（融点）を下げるとともに接着剤９と金属層８及び放熱体１０との濡れ性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％未満となると固着時に溶け分かれが生じるとともに多数のピンホールやボイド、巣が形成されてしまい、また５０重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記インジウムまたは錫は１０重量％乃至５０重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００５０】
また銀は接着剤９の硬さを調整するとともに接着剤９の耐蝕性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％未満となると固着時に溶け分かれが生じるとともに多数のピンホールやボイド、巣が形成されてしまい、また７０重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記銀は１０重量％乃至７０重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００５１】
また前記アンチモンは接着剤９と金属層８及び放熱体１０と濡れ性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％未満、あるいは７５重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記アンチモンは１０重量％乃至７５重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００５２】
また銅は接着剤９と金属層８及び放熱体１０との濡れ性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記銅は１０重量％以下の範囲としておくことが好ましい。
【００５３】
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底面に半導体素子３をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して搭載固定するとともに半導体素子３の各電極を配線層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、ロウ材等の封止材を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４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が完成する．
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である．
【００５４】
【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、絶縁基体を、ムライト系結晶化ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作される、比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）のガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子の収容が可能となる。
【００５５】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体を低温焼成（約８００℃〜９００℃）が可能なガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体と同時焼成により形成される配線層を電気抵抗率が低い銅や銀、金で形成することができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じることなく、電気信号を正確、かっ確実に伝搬させることも可能となる．
更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の下面に、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素とアルミニウムの複合体、炭素繊維等の非金属材料から成り、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の放熱体を固着したことから半導体素子が作動時に大量の熱を発生したとしてもその熱は放熱体を介して外部に良好に放散され、その結果、半導体素子を常に適温として半導体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができる．
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体に放熱体を固着させる接着剤として、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金等から成る融点（固着温度）が５００℃以下のものを使用したことから絶縁基体に被着されている金属層に放熱体を固着させる際、接着剤が金属層を吸収することはなく、また絶縁基体に変形等を発生させることも有効に防止されて放熱体を絶縁基体に強固に固着させることができる。
【００５６】
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、一つの放熱体の面積を２０ｍｍＳＱ以下としたことから放熱体と絶縁基体の熱膨張係数が多少相違していたとしても両者の固着面積が狭いことから両者間に大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力によって絶縁基体にクラックや割れ等が発生することもない。
【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。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・半導体素子搭載部
２・・・・・蓋体
３・・・・・半導体素子
４・・・・・容器
５・・・・・配線層
８・・・・・金属層
９・・・・・接着剤
１０・・・・・放熱体
【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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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は、一般に酸化アルミニウム質焼結体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素子を収容するための凹部及び該凹部周辺から周縁部にかけて導出されたタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属材料から成る配線層を有する絶縁基体と、半導体素子を外部電気回路に電気的に接続するために前記配線層に銀ロウ材等のロウ材を介してロウ付けされた外部リード端子と、蓋体とから構成されており、絶縁基体の凹部底面に半導体素子を接着剤を介して接着固定するとともに該半導体素子の各電極をボンデイングワイヤを介して配線層に接続し、しかる後、絶縁基体上面に蓋体をガラス、樹脂、ロウ材等から成る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】
また、前記半導体素子収納用パッケージは、絶縁基体の下面にタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属材料から成る金属層が被着されており、該金属層に銅等の熱伝導性に優れた金属材料から成る放熱体を銀ロウ材（ＢＡｇ−８等）を介しロウ付けしておくことによって半導体素子が作動時に発する熱を放熱体を介し外部（大気中）に良好に放散されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしなから、この従来の半導体素子収納用パッケージにおいては絶縁基体を形成する酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率が９〜１０（室温１ＭＨｚ）と高いことから絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度か遅く、そのため信号の高速伝搬を要求する半導体素子は収容が不可となってしまう欠点を有していた。
【０００５】
また絶縁基体に形成されている配線層はタングステンやモリブデン、マンガン等の高融点金属材料により形成されており、該タングステン等はその電気抵抗率が５．４μΩ・ｃｍ（２０℃）以上と高いことから配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じ、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることができないという欠点も有していた。
【０００６】
そこで上記欠点を解消するために絶縁基体を比誘電率が低く、且つ低温焼成ができ配線層として銅や銀、金等の電気抵抗率が低い金属材料で形成することができるガラスセラミックス焼結体で形成することが提案されている。
【０００７】
かかる絶縁基体をガラスセラミックス焼結体で形成した半導体素子収納用パッケージは、ガラスセラミックス焼結体の比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）と低いことから絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子の収容が可能となる。
【０００８】
また前記ガラスセラミックス焼結体は低温焼成（約８００℃〜９００℃）が可能であることから配線層に電気抵抗率が低い銅や銀、金を使用することができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じることなく、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。
【０００９】
しかしながら、前記絶縁基体をガラスセラミックス焼結体で形成した半導体素子収納用パッケージは、ガラスセラミックス焼結体の熱伝導率が約２．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低いため、半導体素子が作動時に大量の熱を発生した場合、該熱を外部に良好に放散させることができず、その結果、半導体素子が該半導体素子自身の発する熱によって高温となり、半導体素子に熱破壊を招来させたり、特性に熱変化を来し、正常に作動させることができなくなるという欠点が誘発されてしまう。
【００１０】
またこの半導体素子が発する熱の問題に対し、従来の半導体素子収納用パッケージと同様、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体の下面に銅や銀、金等の金属材料から成る金属層を被着させておき、該金属層に銅等の熱伝導性に優れた金属材料から成る放熱体を銀ロウ材（ＢＡｇ−８等）を介しロウ付けすることが考えられる。
【００１１】
しかしながら、放熱体を形成する銅はその熱膨張係数が１７×１０−６／℃であり、絶縁基体を形成するガラスセラミックス焼結体の熱膨張係数（５×１０−６／℃〜６×１０−６／℃）と大きく相違することから絶縁基体と放熱体の両者に半導体素子が作動時に発生した熱が印加されると両者間に大きな熱応力が発生し、該熱応力によって絶縁基体に割れやクラックが発生し、その結果、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止が破れ、内部に収容する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できなくなるという欠点が誘発されてしまう。
【００１２】
また絶縁基体の下面に被着させた銅や銀、金等から成る金属層に放熱体を銀ロウ材を介しロウ付けした場合、銀ロウ材のロウ付け処理温度が９００℃前後と高いことからロウ付け時に金属層の一部が銀ロウ材に吸収されてしまい、その結果、放熱体を絶縁基体に強固にロウ付けすることができないという欠点も誘発されてしまう。
【００１３】
本発明は上記諸欠点に鑑み案出されたもので、その目的は内部に高速駆動を行う半導体素子を収容することができ、かつ収容する半導体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させ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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明が、複数の配線層を有するとともに上面に半導体素子が搭載される搭載部が形成され、かつ下面に放熱体が接着剤を介し固着されている絶縁基体と、蓋体とから成り、内部に半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージであって、前記絶縁基体は、ムライト系結晶化ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作される、比誘電率が７以下、熱膨張係数が４×１０−６／℃〜８×１０−６／℃のガラスセラミックス焼結体で、配線層は電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下の金属材料で、放熱体は熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨脹係数が４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃の非金属材料で形成されており、かつ絶縁基体の下面に放熱体を固着させる接着剤の固着温度が５００℃以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、前記配線層が銅、銀、金の少なくとも１種より形成されていることを特徴とするものである．
更に本発明は、前記放熱体を、窒化アルミニウム質焼結体や炭化珪素とアルミニウムの複合体、或いは炭素繊維で形成することを特徴とするものである。
【００１６】
また更に本発明は、前記接着剤を１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金のいずれかで形成することを特徴とするものである。
【００１７】
更にまた本発明は、前記放熱体の面積が２０ｍｍＳＱ以下であり、少なくとも１つの放熱体が絶縁基体の下面に固着されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体を比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）のガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子の収容が可能となる。
【００１９】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体を低温焼成（約８００℃〜９００℃）が可能なガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体と同時焼成により形成される配線層を電気抵抗率が低い銅や銀、金で形成することができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じることなく、電気信号を正確、かっ確実に伝搬させることも可能となる．
更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の下面に、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素とアルミニウムの複合体、炭素繊維等の非金属材料から成り、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の放熱体を固着したことから半導体素子が作動時に大量の熱を発生したとしてもその熱は放熱体を介して外部に良好に放散され、その結果、半導体素子を常に適温として半導体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができる．
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体に放熱体を固着させる接着剤として、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金等から成る融点（固着温度）が５００℃以下のものを使用したことから絶縁基体に被着されている金属層に放熱体を固着させる際、接着剤が金属層を吸収することはなく、また絶縁基体に変形等を発生させることも有効に防止されて放熱体を絶縁基体に強固に固着させることができる。
【００２０】
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、一つの放熱体の面積を２０ｍｍＳＱ以下としたことから放熱体と絶縁基体の熱膨張係数が多少相違していたとしても両者の固着面積が狭いことから両者間に大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力によって絶縁基体にクラックや割れ等が発生することもない。
【００２１】
【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とで半導体素子３を収容するための容器４が構成される。
【００２２】
前記絶縁基体１は、その上面中央部に半導体素子３が搭載収容される凹部１ａが設けてあり、該凹部１ａ底面には半導体素子３がロウ材、ガラス、樹脂等の接着剤を介して搭載される。
【００２３】
前記絶縁基体１は、ガラスセラミックス焼結体から成り、具体的には、ムライト系結晶化ガラスにアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）もしくはムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２Ｓｉ０２）を添加して成る原料粉末より製作されるガラスセラミックス焼結体（比誘電率５〜６）で形成されている。
【００２５】
また前記絶縁基体１は凹部１ａ周辺から外周縁にかけて複数の配線層５が被着形成されおり、該配線層５は内部に収容する半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する作用をなし、配線層５の凹部１ａ周辺部には半導体素子３の各電極がボンデイングワイヤ６を介して電気的に接続され、また外周縁に導出された部材には外部電気回路と接続される外部リード端子７がロウ材を介して取着されている。
【００２６】
前記配線層５は銅、銀、金等の電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下の金属材料から成り、例えば、銅等の粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た銅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よって絶縁基体１の凹部１ａ周辺から外周縁にかけて被着形成される。
【００２７】
前記配線層５を形成する銅、銀、金等の金属材料はその融点が約１０００℃と低いものの絶縁基体１を構成するガラスセラミックス焼結体の焼成温度が低いことから絶縁基体１に所定パターンに被着形成することが可能となる。
【００２８】
また前記配線層５はその電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下と低いことから配線層５を介して容器４内部に収容する半導体素子３と外部電気回路との間に電気信号の出し入れをしたとしても、配線層５において電気信号が大きく減衰することはなく、その結果、半導体素子３に正確、かつ確実な駆動を行わせることができる。
【００２９】
更に前記配線層５は、該配線層５の被着形成されている絶縁基体１の比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）、好適には５．５〜６と低いことから配線層５を伝わる電気信号の伝搬速度が速いものとなり、その結果、配線層５を介して容器４内部に収容する半導体素子３と外部電気回路との間に電気信号の出し入れをしたとしても、電気信号の伝搬に遅延を生じることなく、半導体素子３に正確、かつ確実に電気信号を出し入れすることができる．
なお、前記配線層５は銅や銀から成る場合、その露出表面に耐蝕性に優れる金等をメッキ法により１．０μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくと配線層５の酸化腐食を有効に防止することができるとともに配線層５とボンディングワイヤ６との接続及び配線層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。
【００３０】
従って、前記配線層５は銅や銀から成る場合、配線層５の酸化腐蝕を防止し、配線層５とボンディングワイヤ６及び外部リード端子７との取着を強固とするには配線層５の露出表面に金等の耐蝕性に優れる金属を１．０μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３１】
また前記絶縁基体１に被着した配線層５にロウ付けされる外部リード端子７は鉄−ニッケルーコバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する作用をなす。
【００３２】
前記外部リード端子７は鉄−ニッケルー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、従来周知の金属加工法を採用し、所定の形状に形成することによって製作される。
【００３３】
前記外部リード端子７は例えば、融点が５００℃以下の金属材料からなるロウ材、具体的には、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金等が好適に使用される。
【００３４】
前記ロウ材はその融点が５００℃以下と低いことから絶縁基体１に被着させた配線層５に外部リード端子７をロウ付けする際、ロウ材を加熱溶融させる熱によって絶縁基体１が大きく変形することはなく、その結果、絶縁基体１に被着させた配線層５に断線等を招来することもない。
【００３５】
更に前記絶縁基体１はその下面に金属層８が被着形成されており、該金属層８には接着剤を介して放熱体１０が固着されている。
【００３６】
前記絶縁基体１の下面に被着形成されている金属層８は放熱体１０を絶縁基体１に固着させるための下地金属層として作用し、銅、銀、金等の金属材料から成り、前述の配線層５と同様の方法によって絶縁基体１の下面に被着形成される。
【００３７】
また前記金属層８に固着される放熱体１０は、半導体素子３が作動時に発生する熱を吸収するとともに、該吸収した熱を外部（大気中）に放散させ、これによって半導体素子３を常に適温とする作用をなし、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、かつ熱膨張係数が４×１０−６／℃乃至８×１０１６／℃の非金属材料、具体的には、窒化アルミニウム質焼結体や炭化珪素とアルミニウムの複合体、或いは炭素繊維が好適に使用される。
【００３８】
前記放熱体１０は窒化アルミニウム質焼結体からなる場合、例えば、窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてのイットリウムを加えスラリー状とした後、スプレードライ法により粉体とし、次にこれを所定金型にてプレス成形し、還元雰囲気中で焼成することによって、或いは窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてのイットリウムや適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を得、次に前記泥漿物をドクターブレード法等のテープ成形を採用することによってグリーンシート（生シート）を形成し、最後に前記グリーンシートを打ち抜き加工法により所定形状に成形するとともにこれを複数枚積層し、還元雰囲気中で焼成することによって製作される。
【００３９】
また炭化珪素とアルミニウムの複合体からなる場合は、例えば、炭化珪素の粉末を溶融したアルミニウムに混合し、これを所定の形状に固化させることによって製作される。
【００４０】
更に炭素繊維からなる場合は、例えば、樹脂を含浸させたカーボンファイバーを乾燥させてシートを作成し、次にこのシートを所定形状に成形した後、約３０００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００４１】
前記放熱体１０はその熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で熱を極めて伝え易いものであるため、半導体素子３が作動時に発生した熱は放熱体１０に良好に吸収されるとともに外部（大気中）に効率良く放散されることとなる。
【００４２】
なお、前記放熱体１０はその熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると半導体素子３が作動時に多量の熱を発生した際、その熱を外部に効率良く放散させることができず、半導体素子３を高温として熱破壊や特性に熱劣化を招来させてしまう。従って、前記放熱体１０はその熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好適には１００に特定される。
【００４３】
また前記放熱体１０はその熱膨張係数が４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃であり、絶縁基体１を構成するガラスセラミックス焼結体の熱膨張係数（４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃）と同じ、または近似することから放熱体１０と絶縁基体１の両者に熱が印加されても両者間に大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力によって絶縁基体１にクラックや割れ等が発生するのが有効に防止される。
【００４４】
前記放熱体１０はその熱膨張係数が４×１０−６／℃未満、或いは８×１０−６／℃を超えると放熱体１０と絶縁基体１との熱膨張係数の差が大きくなり、熱が印加された際、両者間に大きな熱応力が発生して絶縁基体１にクラックや割れ等が発生してしまう。従って、前記放熱体１０はその熱膨張係数が４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃の範囲に特定される。
【００４５】
更に前記放熱体１０はその面積を２０ｍｍＳＱ以下としておくと絶縁基体１と放熱体１０との間に両者の熱膨張係数の差に起因して発生する熱応力が極めて小さなものとなり、これによって絶縁基体１にクラックや割れ等が発生するのをより有効に防止することができる。従って、前記放熱体１０はその面積を２０ｍｍＳＱ以下としておくことが好ましい。なお、前記絶縁基体１の下面面積が広く、２０ｍｍＳＱを超える放熱体１０を固着させる必要がある場合、広面積（２０ｍｍＳＱを超える）の１枚の放熱体１０を固着させるのではなく、面積が２０ｍｍＳＱ以下の放熱体１０を複数個固着させることが好ましい。
【００４６】
また更に前記放熱体１０は絶縁基体１の下面に被着させた金属層８に接着剤９を介して固着されており、かかる接着剤９はその固着温度（融点）が５００℃以下の材料により形成されている。
【００４７】
前記固着温度（融点）が５００℃以下の接着剤９としては、具体的には、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金（融点：４００℃）、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金（融点：２８０℃）、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金（融点：３６０℃）、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金（融点：１８０〜４００℃）が好適に使用される。
【００４８】
前記接着剤９の固着温度（融点）を５００℃以下の温度に特定するのは、絶縁基体１に被着させた金属層８に放熱体１０を固着させる際、接着剤９が金属層８を吸収するのを有効に防止するとともに固着時の熱によって絶縁基体１が大きく変形し、絶縁基体１に被着させた配線層５に断線等が招来するのを有効に防止するためであり、かかる固着温度（融点）が５００℃以下の接着剤を使用すると放熱体１０を絶縁基体１に固着させる時、絶縁基体１に大きな変形を発生することはなく、絶縁基体１に被着させた配線層５に断線等を招来することもない。
【００４９】
なお、前記接着剤９はそれを１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金で形成した場合、インジウムまたは錫は接着剤９の固着温度（融点）を下げるとともに接着剤９と金属層８及び放熱体１０との濡れ性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％未満となると固着時に溶け分かれが生じるとともに多数のピンホールやボイド、巣が形成されてしまい、また５０重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記インジウムまたは錫は１０重量％乃至５０重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００５０】
また銀は接着剤９の硬さを調整するとともに接着剤９の耐蝕性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％未満となると固着時に溶け分かれが生じるとともに多数のピンホールやボイド、巣が形成されてしまい、また７０重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記銀は１０重量％乃至７０重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００５１】
また前記アンチモンは接着剤９と金属層８及び放熱体１０と濡れ性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％未満、あるいは７５重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記アンチモンは１０重量％乃至７５重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００５２】
また銅は接着剤９と金属層８及び放熱体１０との濡れ性を向上させる作用をなし、その量が１０重量％を超えると接着剤９の固着温度（融点）が高くなってしまう。従って、前記銅は１０重量％以下の範囲としておくことが好ましい。
【００５３】
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底面に半導体素子３をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して搭載固定するとともに半導体素子３の各電極を配線層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、ロウ材等の封止材を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４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が完成する．
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である．
【００５４】
【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、絶縁基体を、ムライト系結晶化ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作される、比誘電率が７以下（室温１ＭＨｚ）のガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度を速いものとして信号の高速伝搬を要求する半導体素子の収容が可能となる。
【００５５】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体を低温焼成（約８００℃〜９００℃）が可能なガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁基体と同時焼成により形成される配線層を電気抵抗率が低い銅や銀、金で形成することができ、その結果、配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じることなく、電気信号を正確、かっ確実に伝搬させることも可能となる．
更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の下面に、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素とアルミニウムの複合体、炭素繊維等の非金属材料から成り、熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の放熱体を固着したことから半導体素子が作動時に大量の熱を発生したとしてもその熱は放熱体を介して外部に良好に放散され、その結果、半導体素子を常に適温として半導体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができる．
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体に放熱体を固着させる接着剤として、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金等から成る融点（固着温度）が５００℃以下のものを使用したことから絶縁基体に被着されている金属層に放熱体を固着させる際、接着剤が金属層を吸収することはなく、また絶縁基体に変形等を発生させることも有効に防止されて放熱体を絶縁基体に強固に固着させることができる。
【００５６】
また更に本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、一つの放熱体の面積を２０ｍｍＳＱ以下としたことから放熱体と絶縁基体の熱膨張係数が多少相違していたとしても両者の固着面積が狭いことから両者間に大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力によって絶縁基体にクラックや割れ等が発生することもない。
【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。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・半導体素子搭載部
２・・・・・蓋体
３・・・・・半導体素子
４・・・・・容器
５・・・・・配線層
８・・・・・金属層
９・・・・・接着剤
１０・・・・・放熱体
Claims (10)
- 複数の配線層を有するとともに上面に半導体素子が搭載される搭載部が形成され、かつ下面に放熱体が接着剤を介し固着されている絶縁基体と、蓋体とから成り、内部に半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージであって、前記絶縁基体は、ムライト系結晶化ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作される、比誘電率が７以下、熱膨張係数が４×１０−６／℃〜８×１０−６／℃のガラスセラミックス焼結体で、配線層は電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下の金属材料で、放熱体は熱伝導率が７５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨脹係数が４×１０−６／℃乃至８×１０−６／℃の非金属材料で形成されており、かつ絶縁基体の下面に放熱体を固着させる接着剤の固着温度が５００℃以下であることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
- 前記配線層が銅、銀、金の少なくとも１種より形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記放熱体は、窒化アルミニウム質焼結体で形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記放熱体は、炭化珪素とアルミニウムの複合体で形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記放熱体は、炭素繊維で形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記接着剤は、１０重量％乃至５０重量％のインジウムまたは錫と、１０重量％乃至７０重量％の銀と、１０重量％乃至７５重量％のアンチモンと、１０重量％以下の銅とから成る合金により形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記接着剤は、１５重量％乃至２５重量％の錫と、７５重量％乃至８５重量％の金とから成る合金により形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記接着剤は、１０重量％乃至１５重量％のゲルマニウムと、８５重量％乃至９０重量％の金とから成る合金により形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記接着剤は、鉛と、錫、インジウム、アンチモン、ビスマスの少なくとも１種との合金により形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
- 前記放熱体の面積が２０ｍｍＳＱ以下であり、少なくとも１つの放熱体が絶縁基体の下面に固着されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケージ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10785897A JP3570852B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 半導体素子収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP10785897A JP3570852B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 半導体素子収納用パッケージ |
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| JPH10303335A JPH10303335A (ja) | 1998-11-13 |
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Family Applications (1)
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| JP10785897A Expired - Fee Related JP3570852B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 半導体素子収納用パッケージ |
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| JP (1) | JP3570852B2 (ja) |
-
1997
- 1997-04-24 JP JP10785897A patent/JP3570852B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10303335A (ja) | 1998-11-13 |
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