JPH0113226B2 - - Google Patents

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JPH0113226B2
JPH0113226B2 JP3159080A JP3159080A JPH0113226B2 JP H0113226 B2 JPH0113226 B2 JP H0113226B2 JP 3159080 A JP3159080 A JP 3159080A JP 3159080 A JP3159080 A JP 3159080A JP H0113226 B2 JPH0113226 B2 JP H0113226B2
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Kanji Ootsuka
Masao Sekihashi
Takashi Araki
Masahiro Uesawa
Mutsuo Fuda
Satoshi Iida
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Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
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Hitachi Hokkai Semiconductor Ltd
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高集積化を図つた半導体装置に関する
ものである。
一般に、高集積化を図つた半導体装置(以下
LSIという)では、その高集積化と共に外部導出
ピン数の増大を伴ない、100ゲートの論理素子で
50〜80ピン、500ゲートで80〜130ピン、1000ゲー
トで100〜200ピン、10000ゲートで200〜500ピン
の信号導出入ピン及び電源、グランドピンを必要
とする。したがつて、このようなLSI素子をパツ
ケージに組込む場合、パツケージ側の電極配線も
ピン数の増大と共に微細化が要求されるようにな
る。即ち、内装するLSI素子の電極と接続関係に
おかれるパツケージ内部電極は、LSI素子の電極
数に対応して形成しなければならず、このため
LSI素子の電極の配列ピツチに合わせてパツケー
ジ内部電極ピツチも微細化しなければならない。
例えば、従来の一般的な16〜40ピンパツケージ
の内部電極配列ピツチは0.3〜0.8mm程度であり、
その電極幅は0.2〜0.4mm程度であるが、これを50
〜500ピンのパツケージになると内部電極の配列
ピツチは0.1〜0.3mmとなり、電極幅は0.05〜0.15
mmにしなければならない。
このため、内部電極の形成に際して有効であつ
たセラミツクパツケージ上へのメタライズインク
による印刷手法ではこのような微細な内部電極の
形成には最早対処できず、LSI素子をパツケージ
する上での一つの障害となつている。
また、半導体素子の高集積化に伴なつて素子か
らの発熱も激しくなるため、パツケージを通して
の放熱を促進させる必要があり、これには半導体
素子を取着したパツケージのベース側表面をでき
るだけ露呈することが好ましく、このための対策
も必要とされている。
したがつて本発明の目的は内部電極の微細化を
実現して高集積回路素子のパツケージを可能にす
ると共に、半導体素子から発生される熱の放散効
率を向上することができる半導体装置を提供する
ことにある。
このような目的を達成するために本発明装置
は、印刷手法にて形成し外部導出ピンを接続する
外リード部を、蒸着等によつて形成し半導体素子
電極と接続する内リード部とを互に接続して内部
電極を構成すると共に、前記外部導出ピンをこの
内部電極を形成した側のパツケージベース面に突
設するように取着する一方、反対側のパツケージ
ベース面を放熱効果の高い構造にしたことを特徴
とするものである。
本発明の要旨は、対向する2つの主面を有し、
その平面形状が略正方形のセラミツクベースと、
前記セラミツクベースの前記略正方形の前記主面
の一方の主面の中央部に固定された半導体ペレツ
トと、前記一方の主面において前記半導体ペレツ
トの周辺部近傍から前記平面の外周に向かつて略
放射状に形成された蒸着リード配線であつて、前
記蒸着リード配線の材料はアルミニウム系金属か
らなり、前記セラミツクベースの前記一方の主面
の外周部には前記セラミツクベースに対して起立
して設けられる外部導出ピンと電気的接続するた
めのメタライズ層が形成され、前記蒸着リード配
線の外周側端部は前記メタライズ層上に重なるよ
うに形成され、前記蒸着リード配線のペレツト側
端部は前記半導体ペレツトの素子電極とアルミニ
ウム材料よりなるワイヤにより電気的接続されて
いることを特徴とする半導体装置にある。
以下、図面に示す本発明の実施例を説明する。
第1図及び第2図は本発明の半導体装置の封止
部を破断して示す平面図及びその―線断面
図、また第3図は第2図の一部拡大図である。図
示のように、この半導体装置は、パツケージ本体
として、例えばアルミナを主成分としシリカマグ
ネシア、カルシア等の材質を用いた通常のグリー
ンシートプロセスによつて製造されたセラミツク
ベース1を有する。そして、このセラミツクベー
ス1上には半導体素子2を固着するための金属層
3及びこの素子2に形成した微細電極4に対応し
てこれと接続されるパツケージ内部電極5が形成
される。これら金属層3及び内部電極5は、先ず
セラミツクベース1のグリーンシート状態におい
て、各該当箇所にタングステンまたはモリブデン
ペーストを印刷しておき、次にこれを焼成してグ
リーンシート状態から磁器化を達成することによ
り、メタライズペーストの金属化及びセラミツク
ベース1への所望の接合強度を得る。このとき、
本発明にあつては、内部電極5に相当するメタラ
イズは、放射状に形成する電極の外側半分に相当
する部分のみについて行ない、これを外リード部
6とする。外リード部のメタライズ9の外端部は
外部導出ピン7接続用メタライズ8とするが、実
際上両者が区別されるものではない。
尚、このような印刷手法によるメタライズ形成
方法は既に公知であるので(例えば特公昭40−
8458)、ここでは詳細な説明を省略する。
ここで、前記金属層としてのメタライズ3及び
他のメタライズ3,8,9の表面にはその後の工
程を進め易くするために、めつき等の手法により
適切な金属で膜10,11を形成しておく。適切
な金属としては、ニツケル、クロム、鉄その他
900℃の温度に耐え得るニツケル系金属が好まし
い。
そして、前記外部導出ピン接続用メタライズ8
部には、外部導出ピン7をベース1上面に起立す
るようにろう付けする。ろう材12としては、充
分な接合強度が得られると共に、その後の加工工
程における耐熱性を得るために、共晶銀ろうの他
銀または銅を主成分とするろう材が採用される。
次に、前記した内部電極5の中、半導体素子2
の電極4に接続される中心側の部位(ここでは内
リード部13とする)が形成される。この内リー
ド部13は、幅寸法が0.05〜0.15mm程度でかつ配
列ピツチが0.1〜0.3mmと極めて微細に形成されて
おり、その外側の一部が前記メタライズ9の内側
一部に重なつてここで互に導通状態となつてい
る。
この内リード部13は導電性を有することは勿
論であるが、その外にセラミツクベース1に接合
強度の強い状態で接着でき、また、素子2の電極
4との接続部材(ワイヤ等)と良好な接合がで
き、さらにメタライズ9との接合部で冶金学的に
安定でかつ耐蝕性に優れていなければならない。
これには、金または銀を材料とすることが考えら
れるが、先ず高価であるという問題があり、また
これは冶金学的にも他の金属と反応しやすくかつ
貴な金属であるため、他の金属との接合部では電
解腐蝕が生じやすく、更にエツチング等の微細加
工がしにくく、融点が高いという種々の問題があ
る。銅系や鉄系の金属はその酸化性のために対象
とはなり得ない。
種々の検討の結果、本発明ではアルミニウム系
金属を材料として採用した。即ち、素子側接続部
材(金またはアルミニウム)との接続が可能であ
り、メタライズ9のめつき層11のニツケル系金
属と冶金学的に問題がなく、微細加工が容易であ
る上に融点が低くて蒸着が容易であり、セラミツ
ク等との接合強度が強く、電気伝導度が良くて安
価であることがその理由である。
このアルミニウム系金属の内リード部13とし
ての形成方法は、真空蒸着(スパツタリングを含
む)が好ましい。この際、加熱蒸着(100〜300
℃)または蒸着後の水素雰囲気による加熱(300
〜500℃)を行えば、セラミツクとの接合が良好
になることが判明している。また、蒸着後にホト
リソグラフイによつて形状加工を行なうことも可
能であるが、外リード部6との重なり部があるこ
と等から比較的に繁雑な作業となることが考えら
れるので、第4図、第5図に示すようなマスク1
4を利用したマスク蒸着が最も適切な加工法とし
て採用される。
このマスク14は、モリブデン、コバール、鉄
―ニツケル合金等の板をホトリソグラフイ加工を
行ない、内リード部13に相当するスリツト15
を形成したものである。また外周一部を折り曲げ
て舌片16を形成し、この舌片16を位置合せ用
のガイドとしかつその弾力性を利用してセラミツ
クベースに嵌着している。セラミツクベース1に
は寸法公差があるために、内リード部13と外リ
ード部6との間で位置ずれが生じるおそれがある
が、内リード部13の幅を外リード部に対して充
分細く設計しておけば多少のずれは吸収できる。
しかしながら、前記舌片16の弾性作用によりマ
スク14を常にセラミツクベース1の中心にセツ
トさせ、位置ずれを最少に抑えることもできる。
このように、ホトリソグラフイにてマスクを作る
ことにより、厚さ0.1mmのマスクであれば0.1mm幅
のマスクスリツト加工は容易であり、0.05mm厚の
マスクであれば0.05mm幅のマスクスリツトは容易
である。
そして、このマスク14を、第6図に示すよう
に、外部導出ピン7を覆うラツパ状のマスク17
と組合わせて蒸着を行なうのである。
なお、アルミニウム蒸着の接合強度をさらに向
上する手法としては、チタン又はクロムを0.01〜
0.5μm厚に下地蒸着すればよく、必要に応じて採
用できる。内リード部13の厚さとしては、導体
として良好な機能を有する厚さ0.5〜4μmが適当
な範囲である。
以上でペースが完成されるのであり、半導体素
子2はペース中央に形成したメタライズ3に接合
され、ワイヤ18によつて素子電極4と内部電極
5の内リード部13の間が接続される。さらに、
素子2を保護すべくセラミツクキヤツプ19を接
合剤にてセラミツクベース1上面に接着封止して
いるのである。例えば、素子の接合剤としてはエ
ポキシペースト、ワイヤの材質にはアルミニウム
線、そして封止接合剤にはエポキシ等が最適であ
る。
したがつて、このように構成した半導体装置で
は、外部導出ピンを利用して装置を図外の基板に
実装すると、素子2を直接取着したセラミツクベ
ース1の下面が、これまでのように実装基板に近
接することなく露呈されるので、この下面からの
熱放散の効果が極めて優れたものになる。この場
合、第2図に仮想線で示すようにセラミツクベー
ス下面に放熱体20や放熱フインを一体に形成す
れば、効果は更に向上する。
第7図乃至第9図は他の実施例を示している。
この実施例は、素子2を取着するセラミツクベー
ス1の中央部1aの厚さを薄く形成し、素子2か
らの発熱をセラミツクベースを通してすみやかに
ベース下面に伝達させ、下面や放熱フイン20か
ら放散させようとするものである。
なお、この実施例ではセラミツクベース1の周
辺を厚肉に形成して外部導出ピン7を立設してい
るため、第9図に示すように、外リード部6はセ
ラミツクベース1の積層形成時に部位1bと1c
の間にメタライズ形成している。このとき、外部
導出ピン7の接続用メタライズ8と外リード部6
とは、部位1cに形成したスルーホールメタライ
ズ22によつて接続している。スルーホールメタ
ライズ22は、部位1cがグリーンシートの状態
のときに孔を形成し、ペーストをこの孔内に注入
することによつて行なつている。
さらに他の実施例としては、外リード部をセラ
ミツクベースの側面にまで延長形成した上で、こ
れを外部導出ピン接続用メタライズとし、外部導
出ピンをセラミツクベースの側面においてこのメ
タライズに接続するようにしてもよい。勿論、外
部導出ピンはベースの上面側に向けて接続する。
以上のように本発明の半導体装置はパツケージ
内部電極を印刷手法にて形成した外リード部と、
蒸着等によつて形成した内リード部とで構成して
いるので、高集積化された半導体素子の電極の微
細配列ピツチや電極幅に夫々対応した微細電極を
得ることができ、高集積半導体素子のパツケージ
を実現できると共に、外部導出ピンをセラミツク
パツケージの上面方向に突設しているので、素子
を直接取着しているパツケージ下面を露呈でき、
特に高集積化に伴なつて増大する発熱を有効に放
散させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の一部破断平面
図、第2図は第1図の―線に沿う断面図、第
3図は第2図の一部拡大図、第4図はマスクの平
面図、第5図は第4図の―線に沿う断面図、
第6図はマスクの使用状態を示す断面図、第7図
は他の実施例のキヤツプを外した状態の平面図、
第8図は第7図の―線断面図、第9図は第8
図の一部拡大図である。 1……セラミツクベース、2……半導体素子、
4……素子電極、5……内部電極、6……外リー
ド部、7……外部導出ピン、8,9……メタライ
ズ、13……内リード部、14……マスク、19
……キヤツプ、20……冷却フイン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 対向する2つの主面を有し、その平面形状が
    略正方形のセラミツクベースと、前記セラミツク
    ベースの前記略正方形の前記主面の一方の主面の
    中央部に固定された半導体ペレツトと、前記一方
    の主面において前記半導体ペレツトの周辺部近傍
    から前記一方の主面の外周に向かつて略放射状に
    形成された蒸着リード配線であつて、前記蒸着リ
    ード配線の材料はアルミニウム系金属からなり、
    前記セラミツクベースの前記一方の主面の外周部
    には前記セラミツクベースに対して起立して設け
    られる外部導出ピンと電気的接続するためのメタ
    ライズ層が形成されてなり、前記蒸着リード配線
    の外周側端部は前記メタライズ層上に重なるよう
    に形成され、前記蒸着リード配線のペレツト側端
    部は前記半導体ペレツトの素子電極とアルミニウ
    ム材料よりなるワイヤにより電気的接続されてな
    ることを特徴とする半導体装置。 2 前記外部導出ピンは前記セラミツクパツケー
    ジの前記一方の主面に対して起立してろう付され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体装置。 3 前記一方の主面の中央部には半導体ペレツト
    を載置するための窪みが形成されてなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装
    置。 4 前記主面の他方の主面には放熱手段が設けら
    れてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    乃至第3項のいずれか1つに記載された半導体装
    置。
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JPS56129354A JPS56129354A (en) 1981-10-09
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JPS6477150A (en) * 1988-07-25 1989-03-23 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device

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