JP5254946B2

JP5254946B2 - 半導体素子収納用パッケージ

Info

Publication number: JP5254946B2
Application number: JP2009290698A
Authority: JP
Inventors: 清治阿野
Original assignee: 日鉄住金エレクトロデバイス株式会社
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: JP2011134773A

Description

本発明は、セラミック基体に設けるキャビティ部に半導体素子を搭載し、ボンディングワイヤを介して半導体素子と電気的に導通状態とするためのワイヤボンドパッドをキャビティ部に有する半導体素子収納用パッケージに関する。

従来から、セラミック製の半導体素子収納用パッケージには、複数枚の大型のセラミックグリーンシートが用いられている。それぞれのセラミックグリーンシートには、複数個のセラミック基体用の孔開け加工を行った後、パッケージ内に電気的導通を形成するための導体金属ペーストによる配線をスクリーン印刷で形成している。更に、それぞれのセラミックグリーンシートは、重ね合わせて加熱しながら加圧して密着させて積層体に形成している。そして、積層体は、セラミックグリーンシートと導体金属を還元雰囲気中で同時焼成して表面及び内層にメタライズ膜を設けた焼成体の複数個のセラミック基体が配列するセラミック基体集合体に形成している。このセラミック基体集合体は、外部に露出しているメタライズ膜にめっき被膜を形成した後、焼成前に予め設けられていた分割用溝で分割して個片体のセラミック基体とし、これを、このセラミック基体に電子部品を搭載して収納できるようにした半導体素子収納用パッケージとしている。

図３（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら従来の半導体素子収納用パッケージを説明する。ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）は従来の半導体素子収納用パッケージの平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来の半導体素子収納用パッケージ５０は、半導体素子５１を載置するための平面視して正方形や、長方形の四角形板状のセラミック基体５２を備えている。また、この半導体素子収納用パッケージ５０は、セラミック基体５２の上面に半導体素子５１の大きさより大きく、セラミック基体５２の方向と同じ方向に設けられる四角形状の貫通孔５３を有し、セラミック基体５２と同一外形寸法からなるセラミック板５４を備えている。更に、この半導体素子収納用パッケージ５０は、セラミック板５４の上面に貫通孔５３の大きさより大きくセラミック基体５２の外形寸法と相似形の四角形状の挿通孔５５を有し、セラミック基体５２と同一外形寸法からなる窓枠状のセラミック枠体５６を備えている。そして、半導体素子収納用パッケージ５０は、貫通孔５３及び挿通孔５５の壁面と、セラミック基体５２及びセラミック板５４の上面とで形成される空間を半導体素子５１を収納するためのキャビティ部５７としている。

上記の半導体素子収納用パッケージ５０は、四角形状の貫通孔５３と、四角形状の挿通孔５５が四角形板状のセラミック基体５２の外形方向と同じ方向に形成され、貫通孔５３の周縁と、挿通孔５５の周縁の間のセラミック板５４の上面をワイヤボンドパッド５８を設けるためのエリアとしている。そして、半導体素子収納用パッケージ５０は、貫通孔５３の底面のセラミック基体５２の上面に搭載される半導体素子５１と、セラミック板５４上面の四角形状の貫通孔５３周辺部に設けられたワイヤボンドパッド５８とをボンディングワイヤ５９を介して接続して電気的に導通状態にできるようになっている。また、この半導体素子収納用パッケージ５０は、ワイヤボンドパッド５８と、セラミック基体５２の下面に設けられた外部接続端子パッド（図示せず）がセラミック板５４や、セラミック基体５２に設けられたビアや、キャスタレーションや、メタライズ膜等からなる導体配線を介して電気的に導通状態となっている。

上記の半導体素子収納用パッケージ５０は、ワイヤボンドパッド５８や、外部接続端子パッドや、導体配線等をタングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属をセラミックグリーンシートにスクリーン印刷し、セラミックグリーンシートと高融点金属を還元雰囲気中で同時焼成して形成している。更に、焼成体の外部に露出する金属部分には、めっき被膜を形成している。そして、この半導体素子収納用パッケージ５０は、キャビティ部５７に半導体素子５１が収納された後、セラミック枠体５６の上面に設けられるメタライズ膜に蓋体（図示せず）が接合されて気密に封止されるようになっている。あるいは、この半導体素子収納用パッケージ５０には、セラミック枠体５６の上面のメタライズ膜上にＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等のセラミックと熱膨張係数が近似する金属からなるシールリング６０がろう付け接合され、これに蓋体が接合されて半導体素子５１が気密に封止される場合もある。なお、上記の半導体素子収納用パッケージ５０は、ワイヤボンドパッド５８を設けるためのエリアを四角形状の貫通孔５３の４辺全てに、あるいは、３辺、２辺、又は１辺に設けることができるが、外部接続端子パッドの数が多くなる場合には、ワイヤボンドパッド５７数が多くなるので、４辺全てのエリアにワイヤボンドパッド５８を設けることが必要となっている。

従来の半導体素子収納用パッケージには、周縁が六角形あるいはそれ以上の多角形もしくは円形のキャビティ部を設け、円形の半導体素子を収納し、半導体素子の周囲にボンディングワイヤを配置できるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記の半導体素子収納用パッケージは、外形が正方形や、長方形からなるセラミック基体の上面に周縁を六角形以上の多角形もしくは円形とする貫通孔を有するセラミック板と、更にセラミック板の上面に貫通孔より大きい挿通孔を有するセラミック枠体を有し、キャビティ部に円形の半導体素子を収納して、セラミック板の上面の貫通孔周縁部に設けるワイヤボンドパッドと、円形の半導体素子の周縁部に設けるパッド間をボンディングワイヤで接続したときに、ボンディングワイヤの長さの変動を小さく、且つ配列ピッチの変動を小さくして、長さを短かくできるようにしている。そして、この半導体素子収納用パッケージは、ウエハスケール集積回路からなる半導体素子を搭載することができるようにして、高速、高集積、高信頼性を実現できるようにしている。

特開昭６３−２２９８４１号公報

しかしながら、前述したような従来の半導体素子収納用パッケージには、次のような問題がある。
（１）従来の半導体素子収納用パッケージは、これが平面的に搭載される装置の小型化が進む中、平面視する外形が正方形や、長方形からなるパッケージ自体の大きさの小型化が要求されることで、半導体素子を搭載してボンディングワイヤを接続させるためのワイヤボンドパッドをキャビティ部に設けるためのエリアを確保することができなくなってきている。
（２）特開昭６３−２２９８４１号公報で開示されるような半導体素子収納用パッケージは、ウエハスケール集積回路からなる半導体素子を搭載することができるようにして、高速、高集積、高信頼性を実現できるものの、キャビティ部の周縁全体にワイヤボンドパッドを設ける必要があるので、パッケージ自体の大きさの小型化が難しくなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、パッケージの小型化に対応できる半導体素子収納用パッケージを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る半導体素子収納用パッケージは、半導体素子を載置するための平面視して正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体と、セラミック基体の上面に、セラミック基体と同一外形寸法からなり半導体素子の大きさより大きい正方形、又は長方形の貫通孔を設けるセラミック板と、セラミック板の上面に、セラミック基体と同一外形寸法の窓枠状からなり貫通孔の大きさより大きくセラミック基体の外形寸法と相似形の挿通孔を設けるセラミック枠体を有し、貫通孔及び挿通孔の壁面と、セラミック基体及びセラミック板の上面とで形成される半導体素子を収納するためのキャビティ部を有する半導体素子収納用パッケージであって、貫通孔と挿通孔のそれぞれの対角線の交点である中心が同一位置からなり、貫通孔の１辺に平行して中心を通る方向が挿通孔の１辺に平行して中心を通る方向に対して３０°以上６０°以下の角度の傾斜を有すると共に、貫通孔の少なくとも１対の相対向する２頂点を挿通孔の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有し、しかも、キャビティ部のセラミック枠体の角部下面のセラミック板にセラミック基体より上段となる棚部と、棚部上面にボンディングワイヤを介して半導体素子と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッドを有する。

前記目的に沿う本発明に係る他の半導体素子収納用パッケージは、半導体素子を載置するための平面視して正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体と、セラミック基体の上面に、セラミック基体と同一外形寸法からなり半導体素子の大きさより大きい円形、又は楕円形の貫通孔を設けるセラミック板と、セラミック板の上面に、セラミック基体と同一外形寸法の窓枠状からなり貫通孔の大きさより大きくセラミック基体の外形寸法と相似形の挿通孔を設けるセラミック枠体を有し、貫通孔及び挿通孔の壁面と、セラミック基体及びセラミック板の上面とで形成される半導体素子を収納するためのキャビティ部を有する半導体素子収納用パッケージであって、貫通孔の中心と挿通孔の対角線の交点である中心が同一位置からなり、貫通孔が中心を基点とする円形、又は楕円形を有すると共に、貫通孔の少なくとも１対の中心で相対向する２点部が挿通孔の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有し、しかも、キャビティ部のセラミック枠体の角部下面のセラミック板にセラミック基体より上段となる棚部と、棚部上面にボンディングワイヤを介して半導体素子と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッドを有する。

上記の半導体素子収納用パッケージは、正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体と、この上面に、セラミック基体と同一外形寸法からなり半導体素子の大きさより大きい正方形、又は長方形の貫通孔を設けるセラミック板と、この上面に、セラミック基体と同一外形寸法の窓枠状からなり貫通孔の大きさより大きくセラミック基体の外形寸法と相似形の挿通孔を設けるセラミック枠体を有し、貫通孔及び挿通孔の壁面と、セラミック基体及びセラミック板の上面とで形成される半導体素子を収納するためのキャビティ部を有する半導体素子収納用パッケージであって、貫通孔と挿通孔のそれぞれの対角線の交点である中心が同一位置からなり、貫通孔の１辺に平行して中心を通る方向が挿通孔の１辺に平行して中心を通る方向に対して３０°以上６０°以下の角度の傾斜を有すると共に、貫通孔の少なくとも１対の相対向する２頂点を挿通孔の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有し、しかも、キャビティ部のセラミック枠体の角部下面のセラミック板にセラミック基体より上段となる棚部と、棚部上面にボンディングワイヤを介して半導体素子と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッドを有するので、キャビティ部の周囲にワイヤボンドパッドを設けるのではなく、キャビティ部のコーナー部にワイヤボンドパッドを設けてパッケージ自体の大きさを小型化にすることができる。また、この半導体素子収納用パッケージには、キャビティ部のコーナー部に設けたワイヤボンドパッドに四角形状の半導体素子の各辺を対面させるようにダイボンドさせた後、ワイヤボンドパッドと、半導体素子の外周辺部に設けられているボンディングワイヤ接続パッド間をボンディングワイヤを介して容易に、且つボンディングワイヤ長さを均一にして接続できるので、四角形状の半導体素子であっても、高速、高集積、高信頼性を従来通りに確保することができる。

上記の他の半導体素子収納用パッケージは、正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体と、この上面に、セラミック基体と同一外形寸法からなり半導体素子の大きさより大きい円形、又は楕円形の貫通孔を設けるセラミック板と、この上面に、セラミック基体と同一外形寸法の窓枠状からなり貫通孔の大きさより大きくセラミック基体の外形寸法と相似形の挿通孔を設けるセラミック枠体を有し、貫通孔及び挿通孔の壁面と、セラミック基体及びセラミック板の上面とで形成される半導体素子を収納するためのキャビティ部を有する半導体素子収納用パッケージであって、貫通孔の中心と挿通孔の対角線の交点である中心が同一位置からなり、貫通孔が中心を基点とする円形、又は楕円形を有すると共に、貫通孔の少なくとも１対の中心で相対向する２点部が挿通孔の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有し、しかも、キャビティ部のセラミック枠体の角部下面のセラミック板にセラミック基体より上段となる棚部と、棚部上面にボンディングワイヤを介して半導体素子と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッドを有するので、キャビティ部の周囲にワイヤボンドパッドを設けるのではなく、キャビティ部のコーナー部にワイヤボンドパッドを設けてパッケージ自体の大きさを小型化にすることができる。また、この半導体素子収納用パッケージには、キャビティ部のコーナー部に設けたワイヤボンドパッドに四角形状の半導体素子の各辺を対面させるようにダイボンドさせた後、ワイヤボンドパッドと、半導体素子の外周辺部に設けられているボンディングワイヤ接続パッド間をボンディングワイヤを介して容易に、且つボンディングワイヤ長さを均一にして接続できるので、四角形状の半導体素子であっても、高速、高集積、高信頼性を従来通りに確保することができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る半導体素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同他の半導体素子収納用パッケージの平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の半導体素子収納用パッケージの平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る半導体素子収納用パッケージ１０は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックからなり、上面に半導体素子１１を載置するための平面視して正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体１２を有している。また、この半導体素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１２の上面に、外形寸法がこのセラミック基体１２と同一外形寸法からなり、半導体素子１１の大きさより大きい正方形、又は長方形の貫通孔１３を設ける上記と同様のセラミックを用いたセラミック板１４を有している。この貫通孔１３は、半導体素子１１をセラミック基体１２上に載置したときに、壁面で半導体素子１１が囲繞できるようになっている。更に、この半導体素子収納用パッケージ１０は、セラミック板１４の上面に、外形寸法が上記のセラミック基体１２と同一外形寸法からなり、正方形、又は長方形の貫通孔１３の大きさより大きく、セラミック基体１２の外形寸法と相似形の正方形、又は長方形の挿通孔１５を設ける上記と同様のセラミックを用いたセラミック枠体１６を有している。そして、半導体素子収納用パッケージ１０は、貫通孔１３及び挿通孔１５の壁面と、セラミック基体１２及びセラミック板１４の上面とで形成される半導体素子１１を収納するためのキャビティ部１７を有している。

なお、この半導体素子収納用パッケージ１０は、通常、セラミック枠体１６の上面にタングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるメタライズ膜を設け、これにＮｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等からなるＮｉめっき被膜、更にＡｕめっき被膜を形成し、キャビティ部１７に半導体素子１１を収納した後、ここに蓋体（図示せず）を接合させてキャビティ部１７を気密に封止できるようにしている。あるいは、この半導体素子収納用パッケージ１０は、セラミック枠体１６の上面にメタライズ膜、Ｎｉめっき被膜を形成し、更に、その上にろう付け接合させたシールリング１８を形成する場合があり、キャビティ部１７に半導体素子１１を収納した後、ここに蓋体（図示せず）を接合させてキャビティ部１７を気密に封止できるようにしている。このシールリング１８は、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等のセラミックと熱膨張係数が近似する金属が用いられている。

上記の半導体素子収納用パッケージ１０は、正方形、又は長方形の貫通孔１３の対角線の交点である中心１９と、正方形、又は長方形の挿通孔１５の対角線の交点である中心１９ａが同一位置からなっている。そして、この半導体素子収納用パッケージ１０は、貫通孔１３の１辺に平行して貫通孔１３の中心１９を通る方向が、挿通孔１５の１辺に平行して挿通孔１５の中心１９ａを通る方向に対して３０°以上で６０°以下の角度αの傾斜を有している。これと共に、この半導体素子収納用パッケージ１０は、貫通孔１３の少なくとも１対の相対向する角部である２頂点を挿通孔１５の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有している。しかも、この半導体素子収納用パッケージ１０は、キャビティ部１７のセラミック枠体１６の角部下面のセラミック板１４に、セラミック基体１２より上段となる棚部２０と、この棚部２０上面にボンディングワイヤ２１を介して半導体素子１１と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッド２２を有している。上記の角度αは、３０°未満、あるいは６０°を超える場合には、棚部２０のエリアが偏った形状になり、全てのワイヤボンドパッド２２を棚部２０に設けることが難しくなる。この半導体素子収納用パッケージ１０は、棚部２０の先端を直線状にして棚部２０のエリアをコーナーに設けると共に、それぞれのコーナーに充分の長さと、均一な隣接間隔をとってワイヤボンドパッド２２を設けることができる。従って、この半導体素子収納用パッケージ１０は、半導体素子１１の四角形状の外周辺部に設けられているボンディングワイヤ接続パッド間をボンディングワイヤ２２を介して容易に、且つその長さを均一にして接続させることができるので、半導体素子１１の高速、高集積、高信頼性を確保する小型化されたパッケージを提供することができる。

上記の半導体素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１２の外形形状や、貫通孔１３の外形形状や、角度αを特に限定するものではないが、セラミック基体１２、貫通孔１３の外形形状をいずれも正方形、角度αを４０°〜５０°程度に設けるのが好ましい。このような半導体素子収納用パッケージ１０は、棚部２０の先端を直線状にして棚部２０のエリアをコーナーに略均一に振り分けて設けることができ、ワイヤボンドパッド２２をそれぞれのコーナーに充分の長さと、均一な隣接間隔をとって設けることができる。従って、ワイヤボンドパッド２２には、四角形状の半導体素子１１であっても、半導体素子１１の外周辺部に設けられているボンディングワイヤ接続パッド間をボンディングワイヤ２２を介して容易に、且つその長さを均一にして接続させることができるので、半導体素子１１の高速、高集積、高信頼性を確保する小型化されたパッケージを提供することができる。

次で、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る他の半導体素子収納用パッケージを説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、前記の半導体素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、アルミナや、窒化アルミニウム等のセラミックからなり、上面に半導体素子１１を載置するための平面視して正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体１２を有している。また、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、セラミック基体１２の上面に、外形寸法がこのセラミック基体１２と同一外形寸法からなり、半導体素子１１の大きさより大きい円形、又は楕円形の貫通孔１３ａを設ける上記と同様のセラミックを用いたセラミック板１４ａを有している。この貫通孔１３ａは、前記の半導体素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、半導体素子１１をセラミック基体１２上に載置したときに、壁面で半導体素子１１が囲繞できるようになっている。更に、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、セラミック板１４ａの上面に、外形寸法が上記のセラミック基体１２と同一外形寸法からなり、円形、又は楕円形の貫通孔１３ａの大きさより大きく、セラミック基体１２の外形寸法と相似形の正方形、又は長方形の挿通孔１５を設ける前記の半導体素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、セラミック枠体１６を有している。そして、半導体素子収納用パッケージ１０ａは、貫通孔１３ａ及び挿通孔１５の壁面と、セラミック基体１２及びセラミック板１４ａの上面とで形成される半導体素子１１を収納するためのキャビティ部１７を有している。

なお、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、前記の半導体素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、通常、セラミック枠体１６の上面にタングステンや、モリブデン等の高融点金属からなるメタライズ膜を設け、これにＮｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等からなるＮｉめっき被膜、更にＡｕめっき被膜を形成し、キャビティ部１７に半導体素子１１を収納した後、ここに蓋体（図示せず）を接合させてキャビティ部１７を気密に封止できるようにしている。あるいは、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、前記の半導体素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、セラミック枠体１６の上面にメタライズ膜、Ｎｉめっき被膜を形成し、更に、その上にろう付け接合させたシールリング１８形成する場合があり、キャビティ部１７に半導体素子１１を収納した後、ここに蓋体（図示せず）を接合させてキャビティ部１７を気密に封止できるようにしている。このシールリング１８は、前記の半導体素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、ＫＶや、４２アロイ等のセラミックと熱膨張係数が近似する金属が用いられている。

上記の半導体素子収納用パッケージ１０ａは、円形、又は楕円形の貫通孔１３ａの中心１９ｂと、正方形、又は長方形の挿通孔１５の対角線の交点である中心１９ａが同一位置からなっている。そして、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、貫通孔１３ａがこの貫通孔１３ａの中心１９ｂを基点とする円形、又は楕円形を有すると共に、貫通孔１３ａの少なくとも１対の中心１９ｂで相対向する２点部が挿通孔１５の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有している。しかも、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、キャビティ部１７のセラミック枠体１６の角部下面のセラミック板１４ａに、セラミック基体１２より上段となる棚部２０ａと、この棚部２０ａ上面にボンディングワイヤ２１を介して半導体素子１１と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッド２２を有している。この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、棚部２０ａの先端を反円弧状にして棚部２０ａのエリアをコーナーに設けると共に、それぞれのコーナーに充分の長さと、均一な隣接間隔をとってワイヤボンドパッド２２を設けることができる。従って、この半導体素子収納用パッケージ１０ａは、前記の半導体素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、半導体素子１１の四角形状の外周辺部に設けられているボンディングワイヤ接続パッド間をボンディングワイヤ２２を介して容易に、且つその長さを均一にして接続させることができるので、半導体素子１１の高速、高集積、高信頼性を確保する小型化されたパッケージを提供することができる。

上記の半導体素子収納用パッケージ１０ａは、セラミック基体１２の外形形状や、貫通孔１３ａの外形形状を特に限定するものではないが、セラミック基体１２の外形形状を正方形、貫通孔１３ａの外形形状をいずれも円形に設けるのが好ましい。このような半導体素子収納用パッケージ１０ａは、棚部２０ａの先端を反円弧状にして棚部２０のエリアをコーナーに均一に振り分けて設けることができ、ワイヤボンドパッド２２をそれぞれのコーナーに充分の長さと、均一な隣接間隔をとって設けることができる。従って、ワイヤボンドパッド２２には、四角形状の半導体素子１１であっても、半導体素子１１の外周辺部に設けられているボンディングワイヤ接続パッド間をボンディングワイヤ２２を介して容易に、且つその長さを均一にして接続させることができるので、半導体素子１１の高速、高集積、高信頼性を確保する小型化されたパッケージを提供することができる。

次いで、上記の半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａの製造方法を簡単に説明する。
このような半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａには、複数枚のセラミックグリーンシートが用いられている。このセラミックグリーンシートの作製には、例えば、セラミックがアルミナからなる場合に、アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末が準備されている。この粉末には、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及び、トルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練した後、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーとしている。そして、スラリーは、ドクターブレード法等によって、例えば、厚さ０．２５ｍｍのシート状に形成し、更に、適当な大きさにカットした複数枚のセラミックグリーンシートに作製している。このセラミックグリーンシートは、個片体の半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａがマトリックス状に多数個配列する集合体として形成できる大きさとなっている。

次に、複数枚のそれぞれのセラミックグリーンシートには、セラミック基体１２用としての上下層の電気的導通を形成するためのビア導体用穿設孔、セラミック板１４、１４ａ用としてのキャビティ部１７を形成するための貫通孔１３、１３ａ用穿設孔や、ビア導体用穿設孔、セラミック枠体１６用としてのキャビティ部１７を形成するための挿通孔１５用穿設孔や、ビア導体用穿設孔を打抜き金型や、パンチングマシーン等を用いて形成している。次いで、それぞれのセラミックグリーンシートには、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷してビア導体用穿設孔内を充填したり、表面に導体配線引廻し用や、ワイヤボンドパッド２２用や、外部接続端子パッド用等のメタライズ膜の導体印刷パターンを形成している。

次に、複数枚のこれらのセラミックグリーンシートは、セラミック基体１２と、セラミック板１４、１４ａと、セラミック枠体１６となるセラミックグリーンシートが重ね合わされて温度と圧力をかけて積層されて積層体を形成している。そして、積層体には、四角形状のそれぞれ個片の半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａとなる位置のそれぞれにプレス機等に取り付けた切り刃で押圧して積層体の表面に分割溝を形成している。この分割溝は、積層体の両主面に形成するのが好ましい。なお、半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａには、積層体の段階で分割溝を設けないで、焼成後にダイシングソー等の切断機等で切断することで形成するというような場合もある。

次に、積層体は、還元雰囲気中の１５５０℃程度の温度でセラミックグリーンシートと、高融点金属を同時焼成して焼成体を形成している。この焼成体は、焼成によってセラミックグリーンシートの積層体から約３０％程度収縮した半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａの集合体としている。そして、この焼成体は、外部に露出する金属部分にＮｉめっき被膜、及びＡｕめっき被膜を形成した後、分割溝で分割したり、切断したりして個片の半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａを形成している。あるいは、この焼成体は、外部に露出する金属部分にＮｉめっき被膜を形成し、セラミック枠体１６の上面に形成されたメタライズ膜の上面のＮｉめっき被膜上にろう材を介してシールリング１８をろう付け接合し、更に、外部に露出する金属部分にＮｉめっき被膜、及びＡｕめっき被膜を形成した後、分割溝で分割したり、切断したりして個片の半導体素子収納用パッケージ１０、１０ａを形成している。

本発明の半導体素子収納用パッケージは、チップや、発光素子や、水晶振動子等の総称としての半導体素子を搭載した後、ボード等の実装用配線基板に実装でき、小型化が必要で実装密度を向上させる必要のある様々な電子装置に組み込んで用いることができる。

１０、１０ａ：半導体素子収納用パッケージ、１１：半導体素子、１２：セラミック基体、１３、１３ａ：貫通孔、１４、１４ａ：セラミック板、１５：挿通孔、１６：セラミック枠体、１７：キャビティ部、１８：シールリング、１９、１９ａ、１９ｂ：中心、２０、２０ａ：棚部、２１：ボンディングワイヤ、２２：ワイヤボンドパッド

Claims

半導体素子を載置するための平面視して正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体と、該セラミック基体の上面に、前記セラミック基体と同一外形寸法からなり前記半導体素子の大きさより大きい正方形、又は長方形の貫通孔を設けるセラミック板と、該セラミック板の上面に、前記セラミック基体と同一外形寸法の窓枠状からなり前記貫通孔の大きさより大きく前記セラミック基体の外形寸法と相似形の挿通孔を設けるセラミック枠体を有し、前記貫通孔及び挿通孔の壁面と、前記セラミック基体及びセラミック板の上面とで形成される前記半導体素子を収納するためのキャビティ部を有する半導体素子収納用パッケージであって、
前記貫通孔と前記挿通孔のそれぞれの対角線の交点である中心が同一位置からなり、前記貫通孔の１辺に平行して前記中心を通る方向が前記挿通孔の１辺に平行して前記中心を通る方向に対して３０°以上６０°以下の角度の傾斜を有すると共に、前記貫通孔の少なくとも１対の相対向する２頂点を前記挿通孔の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有し、しかも、前記キャビティ部の前記セラミック枠体の角部下面の前記セラミック板に前記セラミック基体より上段となる棚部と、該棚部上面にボンディングワイヤを介して前記半導体素子と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッドを有することを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
半導体素子を載置するための平面視して正方形、又は長方形の板状からなるセラミック基体と、該セラミック基体の上面に、前記セラミック基体と同一外形寸法からなり前記半導体素子の大きさより大きい円形、又は楕円形の貫通孔を設けるセラミック板と、該セラミック板の上面に、前記セラミック基体と同一外形寸法の窓枠状からなり前記貫通孔の大きさより大きく前記セラミック基体の外形寸法と相似形の挿通孔を設けるセラミック枠体を有し、前記貫通孔及び挿通孔の壁面と、前記セラミック基体及びセラミック板の上面とで形成される前記半導体素子を収納するためのキャビティ部を有する半導体素子収納用パッケージであって、
前記貫通孔の中心と前記挿通孔の対角線の交点である中心が同一位置からなり、前記貫通孔が前記中心を基点とする円形、又は楕円形を有すると共に、前記貫通孔の少なくとも１対の前記中心で相対向する２点部が前記挿通孔の相対向する２壁面のそれぞれに当接する位置に有し、しかも、前記キャビティ部の前記セラミック枠体の角部下面の前記セラミック板に前記セラミック基体より上段となる棚部と、該棚部上面にボンディングワイヤを介して前記半導体素子と電気的導通を形成するためのワイヤボンドパッドを有することを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。