JPH03116855A - Package structure - Google Patents
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- JPH03116855A JPH03116855A JP25195089A JP25195089A JPH03116855A JP H03116855 A JPH03116855 A JP H03116855A JP 25195089 A JP25195089 A JP 25195089A JP 25195089 A JP25195089 A JP 25195089A JP H03116855 A JPH03116855 A JP H03116855A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置のパッケージ封止技術、特に、パッ
ケージ内を確実に気密化するために用いて効果のある技
術に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a technique for sealing a package of a semiconductor device, and in particular to a technique that is effective when used to reliably make the inside of a package airtight.
大規模集積回路(LSI)は、実装容量が高くなるほど
形状及び発熱が大きくなり、何らかの実装手段及び放熱
手段が必要になる。その1つの手段として、パッケージ
ベースとパッケージキャップに2分割されたパッケージ
のパッケージベース内にLSIチップを装着し、ついで
パッケージキャップをベース側に接着固定してパッケー
ジ内を気密化し、LSIチップの保護を図っている。ま
た、パッケージのベース側の表面に放熱器を接触固定さ
せて放熱を図っている。In large-scale integrated circuits (LSI), the higher the mounting capacity, the larger the shape and heat generation, and the need for some kind of mounting means and heat dissipation means. One way to do this is to mount an LSI chip inside the package base of a package that is divided into two parts, a package base and a package cap, and then glue and fix the package cap to the base side to make the inside of the package airtight and protect the LSI chip. I'm trying. In addition, a heat sink is fixed in contact with the surface of the base side of the package to dissipate heat.
ところで、本発明者は、パッケージの封止構造と内部ガ
スの関係について検討した。By the way, the present inventor studied the relationship between the sealing structure of the package and the internal gas.
以下は、本発明者によって検討された技術であリ、その
概要は次の通りである。The following are the techniques studied by the present inventor, and the outline thereof is as follows.
すなわち、LSIチップが装着されたパッケージベース
とキャップの接合は、第6図に示すように、パッケージ
ベース1及びパッケージキャップ2の脚部の表面に封止
材としての低融点ガラス3(例えば、融点450℃)を
均一な厚みに介在させ、高温雰囲気下においてパッケー
ジベース1にパッケージキャップ2を接近させながら低
融点ガラス3を溶融させることにより行っている。That is, as shown in FIG. 6, the package base on which the LSI chip is mounted and the cap are bonded together by applying low melting point glass 3 (for example, melting point 450° C.) to a uniform thickness, and melting the low melting point glass 3 while bringing the package cap 2 close to the package base 1 in a high temperature atmosphere.
ところが、前記の如く脚部の表面に均一に封止材を形成
して溶着を行うと、2面の低融点ガラス3の全面が同時
に接触するため、パッケージ内のガス圧を徐々に外部へ
抜くことができず、このために接着部を膨出させたり、
ボイドを発生させ、気密性を低下させる問題のあること
が本発明者によって見出された。However, when the sealing material is uniformly formed on the surface of the legs and welded as described above, the entire surfaces of the two low-melting glasses 3 come into contact at the same time, so the gas pressure inside the package is gradually released to the outside. This may cause the adhesive to bulge, or
The inventor has discovered that there is a problem in that voids are generated and airtightness is reduced.
この場合、例えば、特開昭60−20541号に示すよ
うに、パッケージ内にガス吸着剤を配し、パッケージ内
に封じ込められたガス状物質を吸収することも考えられ
るが、このための工程及びガス吸着剤を必要とする不具
合がある。In this case, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-20541, it is possible to arrange a gas adsorbent inside the package to absorb the gaseous substance sealed inside the package, but the process and There is a problem that requires a gas adsorbent.
そこで、本発明の目的は、封止時のパッケージ内圧の排
出不良に起因するボイドなどの発生を防止することので
きる技術を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique that can prevent the occurrence of voids caused by insufficient discharge of internal pressure of a package during sealing.
本発明の前記目的と新規な特徴は、水防m*の記述及び
添付図面から明らかになるであろう。The above objects and novel features of the present invention will become clear from the description of Waterproof m* and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下の通りである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、パッケージベースまたはパッケージキャップ
の一方の内側にLSIチップが装着され、前記パッケー
ジベースとパッケージキャップの封止領域に両者を接着
固定するための封止材が形成されるパッケージ構造であ
って、前記パッケージベースまたはパッケージキャップ
の一方の前記封止材の内側から外側に向かう間の厚みに
差異を持たせた封止部を前記封止領域に設けるようにし
たものである。That is, a package structure in which an LSI chip is mounted inside one of a package base or a package cap, and a sealing material for adhesively fixing both is formed in a sealing area of the package base and the package cap, A sealing portion is provided in the sealing region, the thickness of which varies from the inside to the outside of the sealing material of either the package base or the package cap.
上記した手段によれば、封止開始時に他の部分に先行し
て、ガス抜き方向の厚みが薄い封止部が接触し、ついで
他の全面接触部が接触する。したがって、封止部の接触
時に、この肉薄部から内部のガスが噴出し、他の肉厚部
に影響を与えることが無く、ボイドなどを生じることが
ない。According to the above-mentioned means, at the start of sealing, the sealing part having a small thickness in the gas venting direction comes into contact with the other parts, and then the other whole-surface contact part comes into contact with the other parts. Therefore, when the sealing portion comes into contact with each other, the internal gas blows out from this thin wall portion and does not affect other thick wall portions, thereby preventing the generation of voids.
〔実施例1〕
第1図は本発明によるパッケージ構造の主要部を示す正
面断面図、第2図は本発明を適用した半導体装置の完成
状態を示す正面断面図である。[Embodiment 1] FIG. 1 is a front cross-sectional view showing the main parts of a package structure according to the present invention, and FIG. 2 is a front cross-sectional view showing a completed state of a semiconductor device to which the present invention is applied.
第2図に示す如く、LSI(大規模集積回路)チップ4
が内面に装着されたパッケージベース1(アルミナセラ
ミックス製)は、その周辺に脚部が形成され、このパッ
ケージベース1に低融点ガラス3を介してパッケージキ
ャップ2 (アルミナセラミックス製)が接合され、L
SIチップ4の設置雰囲気の気密化が図られている。な
お、封止前に、対向する低融点ガラス(封止材)3間に
リードフレーム5を配設し、その内側端をボンディング
ワイヤ6によってLSIチップ4のパッドに接続する。As shown in FIG. 2, an LSI (large scale integrated circuit) chip 4
A package base 1 (made of alumina ceramics) is attached to the inner surface, and legs are formed around the package base 1. A package cap 2 (made of alumina ceramics) is bonded to this package base 1 via a low melting point glass 3.
The atmosphere in which the SI chip 4 is installed is made airtight. Note that before sealing, a lead frame 5 is disposed between opposing low melting point glasses (sealing materials) 3, and its inner end is connected to the pad of the LSI chip 4 by a bonding wire 6.
また、パッケージベース1の表面には、LSIチップ4
による発熱を放熱し、冷却を行うための放熱フィン7が
取り付けられている。Furthermore, an LSI chip 4 is provided on the surface of the package base 1.
A heat dissipating fin 7 is attached to dissipate the generated heat and perform cooling.
製造工程を説明すると、まず、パッケージベースlの内
面の中央部に予め施されたAu(金)メタライズド形成
面に、LSIチップ4のAu蒸着面を重ね合わせ、高温
(約450℃)雰囲気下に置く。これによって、Auメ
タライズドとAu蒸着面とが反応し、Au−3i共晶が
形成され、LSIチップ4がパッケージベース1の内面
に接着される。To explain the manufacturing process, first, the Au (gold) metallized surface of the LSI chip 4 is superimposed on the Au (gold) metallized surface that has been applied in advance to the center of the inner surface of the package base l, and then placed in a high temperature (approximately 450° C.) atmosphere. put. As a result, the Au metallized layer and the Au evaporated surface react to form an Au-3i eutectic, and the LSI chip 4 is bonded to the inner surface of the package base 1.
ついで、LSIチップ4のポンディングパッド(不図示
)とリードフレーム5をボンディングワイヤ6で接続す
る。この後、低融点ガラス3の形成されたパッケージキ
ャップ2をパッケージベース1に合わせ、高温雰囲気下
に置いてパッケージベース1とパッケージキャップ2を
対向方向に押圧しなから封止を行う。Next, bonding pads (not shown) of the LSI chip 4 and lead frame 5 are connected with bonding wires 6. Thereafter, the package cap 2 on which the low melting point glass 3 is formed is fitted onto the package base 1, placed in a high-temperature atmosphere, and sealed by pressing the package base 1 and the package cap 2 in opposite directions.
この場合の封止温度プロフィルは第3図の如くであり、
低融点ガラス3は約400℃で溶は始め450℃で完全
に溶ける。この状態を一定時間保持したのちに露囲気温
度を下げ、封止処理を終わる。この場合、従来のように
低融点ガラス3の全面が平坦であるき、内部ガスを抜く
ひまなく封止され、高温化で体積膨張したガスが無理に
外部へ出ようとしてボイドを生じ・させることになる。The sealing temperature profile in this case is as shown in Figure 3.
The low melting point glass 3 begins to melt at about 400°C and completely melts at 450°C. After this state is maintained for a certain period of time, the ambient air temperature is lowered and the sealing process is completed. In this case, the entire surface of the low melting point glass 3 is flat as in the conventional case, and it is sealed without allowing the internal gas to escape, and the gas, which has expanded in volume due to high temperature, tries to forcefully escape to the outside, creating voids. Become.
そこで、内部で発生したガスの逃げ場を作ってやれば、
この問題は解決することになる。これを行えるようにし
たのが本発明である。Therefore, if we create an escape area for the gas generated inside,
This problem will be resolved. The present invention makes it possible to do this.
第1図に示すように、内側から外側に向かって厚みが薄
くなるように(または、逆に内側から外側に向かって厚
みが厚くなるように)形成した封止部3aを、一方の低
融点ガラス3に設ける。この封止部3aは脚部の全周に
設ける必要は無く、一部あるいはコーナ部などの数カ所
に設ければよい。また、第1図では、封止部3aをパッ
ケージキャップ2側に設けるものとしたが、パッケージ
ベース1側に設けてもよい。As shown in FIG. 1, the sealing part 3a is formed so that the thickness becomes thinner from the inside to the outside (or conversely, the thickness becomes thicker from the inside to the outside). Provided on glass 3. The sealing portion 3a does not need to be provided all around the leg, but may be provided at a few locations such as a portion or a corner. Further, in FIG. 1, the sealing portion 3a is provided on the package cap 2 side, but it may be provided on the package base 1 side.
このようにすることによって、対向する低融点ガラス3
間の最初の接触が、封止部3aにおいて線接触で行われ
るようになる。したがって、封止開始時の封止材の接着
面積が小さくなり、温度上昇によって体積膨張した内部
のガスが封止部3aを通してパッケージ外へ逃げるので
、ボイドを生じさせることがない。こののち封止部3a
以外の低融点ガラス3が全面接触し、封止面が完全に接
合される。By doing this, the opposing low melting point glass 3
The first contact between the two ends is made as a line contact at the sealing part 3a. Therefore, the adhesion area of the sealing material at the start of sealing becomes small, and the gas inside that expands in volume due to the temperature rise escapes to the outside of the package through the sealing portion 3a, so that voids are not generated. After this, the sealing part 3a
The entire surface of the low melting point glass 3 other than the above contacts, and the sealing surfaces are completely joined.
〔実施例2.3〕
なお、封止部3aは、第1図に示した構造以外に、第4
図または第5図に示すように、内側から外側の間の一部
に凸部8または9を設けるようにしてもよい。[Example 2.3] In addition to the structure shown in FIG. 1, the sealing part 3a has a fourth structure.
As shown in the figure or FIG. 5, a convex portion 8 or 9 may be provided in a portion between the inside and the outside.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは言うまでもない。Above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. stomach.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。Among the inventions disclosed in this application, the effects obtained by typical ones are as follows.
すなわち、パッケージベースまたはパッケージキャップ
の一方の内側にLSIチップが装着され、前記パッケー
ジベースとパッケージキャップの封止領域に両者を接着
固定するための封止材が形成されるパッケージ構造であ
・うて、前記パッケージベースまたはパッケージキャッ
プの一方の前記封止材の内側から外側に向かう間の厚み
に差異を持たせた封止部を前記封止領域に設けるように
したので、ボイドなどの発生を無(し、封止部のぬれ不
良を低減することができ、封止歩留りを向上させること
ができる。That is, the package structure is such that an LSI chip is mounted inside one of the package base and the package cap, and a sealing material is formed in the sealing area of the package base and the package cap for adhesively fixing both. Since the sealing region is provided with a sealing portion having a thickness different from the inside to the outside of the sealing material of either the package base or the package cap, the generation of voids etc. is eliminated. (Also, poor wetting of the sealing portion can be reduced, and the sealing yield can be improved.
第1図は本発明によるパッケージ構造の主要部を示す正
面断面図、
第2図は本発明を適用した半導体装置の完成状態を示す
正面断面図、
第3図は封止温度プロフィルを示す封止温度特性図、
第4図は本発明の第2実施例を示す正面断面図、第5図
は本発明の第3実施例を示す正面断面図、第6図は従来
のパッケージ構造の主要部を示す正面断面図である。
1・・・パフ’!−’;ベース、2・・・パッケージキ
ャップ、3・・・低融点ガラス(封止材)、3a・・・
封止部、4・パ・LSIチップ、5・・・リードフレー
ム、6・・・ボンディングワイヤ、7・・・放熱フィン
、8.9・・・凸部。
第
1
図
第
図
第
図
第
図Fig. 1 is a front sectional view showing the main parts of the package structure according to the present invention, Fig. 2 is a front sectional view showing the completed state of a semiconductor device to which the invention is applied, and Fig. 3 is a sealing temperature profile showing the sealing temperature profile. Temperature characteristic diagram. Figure 4 is a front sectional view showing the second embodiment of the present invention. Figure 5 is a front sectional view showing the third embodiment of the invention. Figure 6 shows the main parts of the conventional package structure. FIG. 1...Puff'! -'; base, 2... package cap, 3... low melting point glass (sealing material), 3a...
Sealing part, 4. Permanent LSI chip, 5. Lead frame, 6. Bonding wire, 7. Radiation fin, 8.9. Convex portion. Figure 1 Figure 1 Figure 1
Claims (1)
の内側にLSIチップが装着され、前記パッケージベー
スとパッケージキャップの封止領域に両者を接着固定す
るための封止材が形成されるパッケージ構造であって、
前記パッケージベースまたはパッケージキャップの一方
の前記封止材の内側から外側に向かう間の厚みに差異を
持たせた封止部を前記封止領域に設けたことを特徴とす
るパッケージ構造。 2、前記封止部は、前記封止領域の内側から外側あるい
は外側から内側に向かって徐々に厚みが薄くなることを
特徴とする請求項1記載のパッケージ構造。 3、前記封止部は、前記封止領域の内側から外側あるい
は外側から内側の間の一部に高さの低い部分を設けたも
のであることを特徴とする請求項1記載のパッケージ構
造。[Claims] 1. A package in which an LSI chip is mounted inside one of a package base or a package cap, and a sealing material is formed in the sealing area of the package base and package cap to adhesively fix both. The structure is
A package structure characterized in that the sealing region is provided with a sealing portion having a thickness that varies from the inside to the outside of the sealing material of either the package base or the package cap. 2. The package structure according to claim 1, wherein the thickness of the sealing portion gradually decreases from the inside to the outside of the sealing area or from the outside to the inside. 3. The package structure according to claim 1, wherein the sealing portion has a low height portion provided between the inside and the outside or between the outside and the inside of the sealing area.
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JP25195089A JPH03116855A (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Package structure |
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