JPH02111055A - 半導体封止パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を気密封止する
半導体封止パッケージに関する。

〔従来の技術〕

第５図に従来の半導体封止パッケージの一例を示す。図
示したように、パッケージはベース１及びキャップ２を
シール材３によって互いに接着させて構成される。加工
性、汎用性、耐熱性などの点を考慮して、ベース１はセ
ラミックスから形成され、キャップ２はセラミックスあ
るいは金属から形成されている。また、シール材３には
、低融点で封止の信頼性が高いなどの理由から、Ａｕ−
３ｎ等の共晶合金が用いられる。ベース１の中央部には
、半導体素子５を収容するキャビティ６が形成されてお
り、半導体素子５はキャビティ６の底部にダイボンディ
ングされている。半導体素子５上に形成されたポンディ
ングパッドはボンディングワイヤ７によってそれぞれイ
ンナーリード８に接続されている。ベース１の外側面に
はインナーリード８と接続された外部電極１０が複数形
成されている。

上述の如く、半導体素子５がキャビティ６の底部にダイ
ボンディングされ、半導体素子５上のポンディングパッ
ドがそれぞれインナーリード８に接続された後、ベース
１及びキャップ２は互いにシール材３によって接合され
てパッケージの気密封止かなされる。

かかる気密封止は、いわゆるハーメチックシール技術を
１１１用して行なわれる。すなわち、ベース１及びキャ
ップ２がシール材３によって互いに接合される矩形環状
の接合面を、予めメタライジングしておき、該接合面の
形状に合わせて矩形環状に形成された薄阪状のシール材
３をベース１及びキャップ２の接合面間に挾み、ベース
１及びキャップ２を介してシール材３を加圧、加熱する
。この加熱により、シール材３は溶融し、ベース１及び
キャップ２の接合面に形成されたメタライズ層との間で
共晶反応が生じて、ベース１とキャップ２とが接合され
パッケージ内に半導体素子５が気密封止される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来の半導体封止パッケージにおいて
は、図示したように、ベース１及びキャップ２の接合面
は平坦であるため、シール材３が該接合面の間からはみ
出すことがあった。シール材３のはみ出しは、独立した
端子間の短絡を招来し、好ましくない。特に、シール材
３のキャビティ６内へのはみ出しは、そのはみ出し部分
を事後的に取り除くことができないことから、致命的で
ある。

また、本出願人が別途出願中（未公開）の技術を用いて
ベース１及びキャップ２を互いに接合しようとする場合
、すなわち、環状のシール材３に鎖交する磁束を発生さ
せることによりシール材３に誘導電流を生じさせ、シー
ル材３内に生ずるエレクトロマイグレーションにより金
属結晶粒が大きく成長する共晶反応を起こさせ、ベース
１及びキャップ２を相互に接合しようとする場合、該誘
導電流にはキャビティ６内に向かう電磁力が働く。

その結果、溶融したシール材３は該電磁力によりキャビ
ティ６内にはみ出しやすい。

史に、上述の例では、シール材３の折曲部と直線部とで
そこを流れる誘導電流の電流密度が不均一となる。すな
わち、直線部の電流密度の方が大きくなる。エレクトロ
マイグレーションは電流密度に比例して起こるので、シ
ール材３内で生じるエレクトロマイグレーションは不均
一となり、均一な共晶反応が望めなくなってしまう。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑み、シール十オか接
合面の間からはみ出し難く、しかも、シール祠内で生じ
るエレンｉ・ロマイグレーションが不均一となることを
抑制し得る半導体封止パッケージを提供することを目的
としている。

〔課；１〃を解決するための手段〕 上述の目的を達成するため、本発明による半導体１・１
止パツケージにおいては、シール材により互いに接合さ
れるベース及びキャップの環状接合面に、それぞれ、互
いに嵌合する環状凹部若しくは環状凸部を形成し、この
環状凹部及び環状凸部の折曲部の角部を丸めるか、或い
は、この環状凹部及び環状凸部を全体として円環状に形
成するかして環状凹部及び環状凸部の断面形状を常に略
一定とし、環状凹部及び環状凸部を互いに嵌合させてベ
ース及びキャップを環状凹部及び環状凸部にてシール材
によって互いに接合した構成となっている。

〔作用〕

このように、本発明による半導体封止パッケージにおい
ては、環状凹部及び環状凸部を互いに嵌合させ、これら
をシール材によって接合することにより、ベース及びキ
ャップを互いに接合させた構成となっているので、環状
凹部と環状凸部とを互いに接合するシール材は環状凹部
と環状凸部の相互間にとどまるようになる。また、環状
凹部及び環状凸部の折曲部の角部を丸めるか、或いは、
この環状凹部及び環状凸部を全体として円環状に形成す
るかすることにより、環状凹部及び環状凸部の断面形状
が常に略一定となる。それゆえ、環状凹部及び環状凸部
を接合するシール材の断面形状も略一定となり、シール
材内を流れる誘導電流の電流密度が均一となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について第１図ないし第４図を参
照しつつ、説明する。なお、以下の説明において第５図
に示した部分と同−若しくは相当する部分の説明は、第
１図ないし第４図に、第５図に用いた符号と同一符号を
付すこととして省略する。

第１図及び第２図に示したように、本発明による半導体
封止パッケージにおいては、ベース１及びキャップ２の
矩形環状を呈した接合面１ａ及び２ａにそれぞれ環状四
部１ｂ及び環状凸部２ｂが形成されている。この環状四
部１ｂ及び環状凸部２ｂは、それぞれが設けられる接合
面の略中央部にそれぞれの接合面に沿って形成され、か
つ、相補的に嵌合するように形成されている。また、環
状凹部１ｂ及び環状凸部２ｂの四隅に相当する折曲部は
円弧状に丸められており、環状四部１ｂ及び環状凸部２
ｂの幅寸法が直線部分であると円弧状部分であるとに拘
らず均一となっている。従って、環状四部１ｂ及び環状
凸部２ｂの断面形状は、どの位置でも常に略一定となっ
ている。

なお、パッケージの気密性を確保するためには、環状四
部１ｂの底面と環状凸部２ｂの上面（第１図及び第２図
においては図面の下方側の而）とが当接しうることか好
ましい。従って、環状凹部１ｂ及び環状凸部２ｂの高さ
寸法は、一致しているか、或いは、環状凹部１ｂの深さ
寸法が環状凸部２ｂの高さ寸法よりイ菓かに小さいこと
が望ましい。

ベース１及びキャップ２の接合面になされるメタライジ
ング処理は、それぞれ、環状四部１ｂの底面、内側面、
外側面及び環状凸部２ｂの上面（第１図及び第２図にお
いては図面の下方側の面）内側面、外側面のみになされ
るが、少なくとも、ベース１とキャップ２とを互いに接
合させたときに相対向する一対の面がメタライジングさ
れていれば良い。

ベース１及びキャップ２をその接合面にて互いこ接合さ
せるシール材３は、上述した環状凹部１ｂ内に収納可能
なように、環状凹部１ｂの平面形状に合わせて形成され
ている。

第３図に、第１図及び第２図に示した実施例と異なる本
発明の実施例を示す。

第３図に示した実施例においては、環状凹部１ｂ及び環
状凸部２ｂはそれぞれベース１及びキャップ２の環状接
合面の最外周部に形成されている。その他のｆＭ成につ
いては、第１図及び第２図に示した実施例と同）、ｌで
あるので、その説明は省略する。このように、環状四部
１ｂ及び環状凸部２ｂをそれぞれベース１及びキャップ
２の環状接合面の最外周部に形成することとした場合に
は、これら環状凹部１ｂ及び管状凸部２ｂの形成に要す
る工数を削減することができ、好ましい。

更に、第４図に、第１図ないし第３図に示した実施例と
異なる本発明の実施例を示す。

第４図に示した実施例においては、ベース１及びキャッ
プ２の接合面に形成された環状凹部１ｂ及び環状凸部２
ｂは円環状を呈している。この実施例においては、第４
図（ａ）に示したキャップ２か第４図（ｂ）に示したベ
ース１に上下反転せしめられた状態で接合される。その
ほかの構成は、第１図及び第２図に示した実施例と同様
であるので、その説明は省略する。

なお、上述した本発明の実施例においては、環状四部を
ベース１に形成し、環状凸部をキャップ２に形成してい
るが、環状四部をキャップ２に形成すると共に、環状凸
部をベース１に形成しても良い。

次に、本発明による半導体封止パッケージ内に半導体素
子を封止する場合について説明する。

ます、第１図に示したように、ベース１のキャビティ６
の底部に半導体素子５をダイボンディングし、半導体素
子５上のポンディングパッドとインナーリード８とをボ
ンディングワイヤ７によってそれぞれ接続する。そして
、環状凹部１ｂ内にシール材３を挿入し、環状凹部１ｂ
に環状凸部２ｂを嵌合させてキャップ２をベース１に被
せる。

次いて、ベース１及びキャップ２をシール材３の融点以
下の温度で予備加熱することによりシール材３を予備加
熱する。これと共に、ベース１及びキャップ２を互いに
押圧し、同時に、シール材３と鎖交する磁束を生じる強
磁場を発生させ、シール＋４３内に誘導電流を生じさせ
る。この誘導電流の発生により、シール材３にはジュー
ル熱が発生すると共に、エレクトロマイグレーションが
生ずる。シール材３は該ジュール熱により溶融し、環状
四部１ｂ及び環状凸部２ｂの表面に形成されたメタライ
ズ層とシール材３との間で共晶反応が起こる。このとき
、エレクトロマイグレーションとジュール熱とのｔ１乗
効果により、大きな金属結晶粒の得られる共晶反応が進
行することとなり、環状凹部１ｂ及び環状凸部２ｂがシ
ール材３によってｈ：いに接合され、半導体素子５かパ
ッケージ内に気密封止される。

なお、環状四部１ｂ及び環状凸部２ｂの折曲部の角部を
丸めるか、或いは、この環状凹部１ｂ及び環状凸部２ｂ
を全体として円環状に形成するかすることにより、環状
四部１ｂ及び環状凸部２ｂの断面形状は、どの位置でも
常に略一定となる。

故に、その間で環状凹部１ｂ及び環状凸部２ｂを接合す
るシール材３の断面形状も略一定となり、シール十第３
内を流れる誘導電流の電流密度が均一となる。

エレクトロマイグレーションは、電流密度に比例して生
ずるので、シール材３内に生ずるエレクトロマイグレー
ションはどの部分においても均一に起こり、共晶反応も
均一に進行することとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による半導体封止パッケー
ジにおいては、シール材により互いに接合されるベース
及びキャップの環状接合面に、それぞれ、互いに嵌合す
る環状凹部若しくは環状凸部を形成し、この環状凹部及
び環状凸部の折曲部の角部を丸めるか、或いは、この環
状凹部及び環状凸部を全体として円環状に形成するかし
て環状凹部及び環状凸部の断面形状を常に略一定とし、
環状凹部及び環状凸部を互いに嵌合させてベース及びキ
ャップを環状凹部及び環状凸部にてシール祠によって互
いに接合した構成となっている。それゆえ、シール材が
環状凹部からはみ出すのを防止する防波堤として環状四
部の内側及び外側側面か働くこととなり、シール材は環
状四部と環状凸部のｔ１互間にとどまるようになり、シ
ール材のはみ出しが防止される。また、環状凹部及び環
状凸部が互いに嵌合するので、これによりベースとキャ
ップの位置ずれが防止される。

更に、環状凹部及び環状凸部の折曲部の角部を丸めるか
、或いは、この環状凹部及び環状凸部を全体として円環
状に形成するかすることにより、環状凹部及び環状凸部
の断面形状が常に略一定となり、その間で環状凹部及び
環状凸部を接合するシール材の断面形状も略一定となる
。故に、シール村山を流れる誘導電流の電流密度が均一
となる。

従って、シール村山に生ずるエレクトロマイグレーショ
ンはどの部分においても均一に起こるようになり、均一
なＪＬ品反応が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による半導体封止パッケージの実毫例
を示した拡散分解図、第２図及び第３図は、本発明によ
る半導体封止パッケージの一部断面図、第４図は、第１
図ないし第３図に示した実晦例と異なる本発明の実施例
を示した斜視図、第５図は、従来の半導体封止パッケー
ジを示した斜ン見図である。 １・・ベース、１ａ・・・接合面、１ｂ・・・環状凹部
、２・・キャップ、２ａ・・・接合面、２ｂ・・・環状
凹部、３・・・シール材、５・・・半導体素子。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹１ａ 第１実施例 第１図 キャノン 第４図（ａ） 接合部断面 第２図 第 図 ベース 第４図 （ｂ’１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性の合金からなるシール材と、これにより互い
   に接合される環状接合面を有したベース及びキャップと
   からなり、その内部に半導体素子が封止される半導体封
   止パッケージであって、前記ベース及びキャップの環状
   接合面にはそれぞれ互いに嵌合する環状凹部若しくは環
   状凸部が形成されており、前記環状凹部及び環状凸部の
   折曲部は角部が丸められて前記環状凹部及び環状凸部の
   断面形状が常に略一定となっており、前記ベース及びキ
   ャップは互いに嵌合した前記環状凹部及び環状凸部にて
   前記シール材により互いに接合されていることを特徴と
   する半導体封止パッケージ。 ２、前記環状凹部及び環状凸部は、その折曲部が丸めら
   れている代わりに、全体が円環状に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の半導体封止パッケージ。