JPH03167846A - 半導体素子収納用パッケージ - 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） 本発明は半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケ
ージの改良に関するものである。

（従来の技術〉 従来、半導体素子を収容するためのパッケージ、特にガ
ラスの溶着によって封止するガラス封止型半導体素子収
納用パッケージは、絶縁基体と蓋体とから威り、内部に
半導体素子を収容する空所を有する絶縁容器と、該容器
内に収容される半導体素子を外部電気回路に電気的に接
続するための外部リード端子とから構威されており、絶
縁基体及び蓋体の相対向する主面に予め封止用のガラス
部材を被着形成すると共に、絶縁基体主面に外部リード
端子を固定し、半導体素子の各電極と外部リード端子と
をワイヤポンド接続した後、絶縁基体及び蓋体のそれぞ
に被着させた封止用のガラス部材を溶融一体化させるこ
とによって内部に半導体素子を気密に封止している。

（発明が解決しようとする課題） しかしケら、この従来のガラス封止型半導体素子収納用
パッケージは通常、外部リード端子がコバール（２９　
ＷｔＸ　Ｎｉ−１６　ＷｔＸ　Ｃｏ−５５　ＷｔχＦｅ
合金）や４２Ａｌｌｏｙ（４２　ＷｔχＮｉ−５８　Ｗ
ｔＸ　Ｆｅ合金）の導電性材料から威っており、該コバ
ールや４２Ａｌ１ｏｙ等は導電率が低いことから以下に
述べる欠点を有する。

即ち、 ■コバールや４２Ａ１１ｏｙはその導電率が３．０〜３
．５χ（ＩＡＣＳ）と低い。そのためこのコバールや４
２Ａ　ｌ　ｌｏｙ等から成る外部リード端子に信号を伝
搬させた場合、信号の伝搬速度が極めて遅いものとなり
、高速駆動を行う半導体素子はその収容が不可となって
しまう、 ■半導体素子収納用パソケージの内部に収容する半導体
素子の高密度化、高集積化の進展に伴い、半導体素子の
電極数が大幅に増大しており、半導体素子の各電極を外
部電気回路に接続する外部リード端子の線幅も極めて細
くなってきている。そのため外部リード端子は上記Φに
記載のコバールや４２＾１　１０ｙの導電率が低いこと
と相俊って電気抵抗が極めて大きなものになってきてお
り、外部リード端子に信号を伝搬させると、該外部リー
ド端子の電気抵抗に起因して信号が大きく減衰し、内部
に収容する半導体素子に信号を正確に人力することがで
きず、半導体素子に誤動作を生しさせてしまう、 等の欠点を有していた。

（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は
外部リード端子における信号の減衰を極小となし、内部
に収容する半導体素子への信号の人出力を確実に行うこ
とを可能として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る半導体素子収納用パンケ
ージを提供することにある。

また本発明の他の目的は高速駆動を行う半導体素子を収
容す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。

（課題を解決するための手段） 本発明は内部に半導体素子を収容するための空所を有す
る絶縁容器に外部リード端子をガラス部材を介して取着
して戒る半導体素子収納用バソヶージにおいて、前記絶
縁基体及び蓋体を酸化アルミニウム質焼結体で、外部リ
ード端子を熱膨張係数６５乃至７５Ｘ１０−’／　’Ｃ
、導電率２５χ（ＩＡＣＳ）以上の属で、ガラス部材を
酸化鉛６０．０乃至８０．０Ｗｔχ、酸化ホウ素５−０
　乃至２０．０Ｗｔ！　、酸化亜鉛５．０乃至２０．０
　Ｗｔχ、シリカ１．０乃至１０．Ｏ　Ｗｔχ、アルミ
ナ１，０乃至１０．ＯＷｔｒから戒るガラスで形成した
ことを特徴とするものである。

（実施例） 次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。

第１図及び第２図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とにより絶縁容器３が構威され
る。

前記絶縁基体ｌ及び蓋体２はそれぞれの中央部に半導体
素子を収容する空所を形或するための凹部が設けてあり
、絶縁基体１の凹部底面には半導体素子４が樹脂、ガラ
ス、ロウ剤等の接着剤を介し取着固定される。

前記＆！ｌ縁基体１及び蓋体２は酸化アルミニウム質焼
結体から成り、第１図に示すような絶縁基体１及び蓋体
２に対応した形状を有するプレス型内に、酸化アルξニ
ウム（　ＡＩＺＯ３　）　、シリカ（ＳｉＯｚ）、マグ
ネシア（　ＭｇＯ　）等の原料粉末を充填させるととも
に一定圧力を印加して或形し、しかる後、戊形品を約１
５００℃の温度で焼戒することによって製作される。

尚、前記絶縁基体ｌ及び蓋体２を形戒する酸化アルミニ
ウム質焼結体はその熱膨張係数が６５〜７５ＸＩＯ−’
／　’Ｃであり、後述する封止用ガラス部材の熱膨張係
数との関係において絶縁基体１及び蓋体２と封止用ガラ
ス部材間に大きな熱膨張の差が生じることはない。

また前記絶縁基体ｌ及び蓋体２にはその相対向する主面
に封止用のガラス部材６が予め被着形成されており、該
絶縁基体１及び蓋体２の各々に被着されている封止用ガ
ラス部材６を加熱溶融させ一体化させることにより絶縁
容器３内の半導体素子４を気密に封止する。

前記絶縁基体１及び蓋体２の相対向する主面に被着され
る封止用ガラス部材６は、酸化鉛６０．０乃至８０．０
Ｗｔ＄　、酸化ホウ素５．０乃至２０．０Ｗｔ！　、酸
化亜鉛５．０乃至２０．０Ｗｔ％、シ’Ｊ力１．Ｑ乃至
１０．ＯＷｔ％、アルミナ１．０乃至ｉｏ．ｏｗｔｚよ
り形成されるガラスから成り、上記各或分を所定の値に
秤量混合すると共に、該混合粉末を１０００〜１１００
℃の温度で加熱溶融させることによって製作される．こ
のガラス部材６はその熱膨張係数が７０乃至９５ｘｌＯ
−’／　℃である。

前記封止用ガラス部材６はその熱膨張係数が７０乃至９
５ＸｌＯ−’／　”Ｃであり、絶縁基体１及び蓋体２の
各々の熱膨張係数と近似することから絶縁基体１及び蓋
体２の各々に被着されている封止用ガラス部材６を加熱
溶融させ一休化させることにより絶縁容器３内の半導体
素子４を気密に封止する際、絶縁基体１及び蓋体２と封
止用ガラス部材６との間には両者の熱膨張係数の相違に
起因する熱応力が発生することは殆どなく、絶縁基体１
と蓋体２とを封止用ガラス部材６を介し強固に接合する
ことが可能となる。

尚、前記封止用ガラス部材６は酸化鉛（ＰｂＯ）が６０
ＷｔＸ未満であるとガラスの熱膨張が小さくなって絶縁
基体１と蓋体２の熱膨張と合わなくなり、？た８０Ｗ　
ｔχを越えるとガラスの耐薬品性が劣化して絶縁容器３
の気密封止の信頼性が大きく低下すルタメ酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）は６０．０乃至８０．ＯＷｔＸの範囲に限定される
。

また縁化ホウ素（ｔｓｚｏｓ）が５．ＯｔＷｔ％未満で
あるとガラスの結晶化が進んで絶縁容器３の気密封止が
困難となり、また２０．ＯＷｔＸを越えるとガラスの耐
薬品性が劣化して絶縁容器３の気密封止の信頼性が大き
く低下するため酸化ホウ素（Ｂ２０３）は５．０乃至２
０．ＯＷｔＸの範囲に限定される。

また酸化亜鉛（ＺｎＯ）が０．５　Ｗｔ２未満であると
ガラス化が困難となってガラス部材６としての機能が喪
失してしまい、また２０．ＯＷｔＸを越−えるとガラス
の結晶化が進んで絶縁容器３の気密封止が困難となるこ
とから酸化亜鉛（　ＺｎＯ　）は０．５乃至２０．０ｔ
ｉｔｘの範囲に限定される。

またシリカ（ＳｉＯ■）が１．Ｏ　ＷｔＸ未満であると
ガラスの結晶化が進んで絶縁容器３の気密封止が困難と
なり、また１０．Ｏ　ＷｔＸを越えるとガラスの溶融温
度が上がり、絶縁容器３内部に半導体素子を気密？封止
する際、ガラスを溶融させるための熱が内部に収容した
半導体素子に作用し半導体素子の特性に熱劣化を招来し
てしまうことからシリカ（ＳｉＯ■）は１．０乃至１０
．Ｏ　ＷｔＸの範囲に限定される。

またアル旦ナ（八１ｚＯ：＋）が１．ＯＷｔＸ未満であ
るとガラスの結晶化が進んで絶縁容器３の気密封止が困
難となり、また１０．０　Ｗｔχを越えるとガラスの熱
膨張が小さくなって絶縁基体ｌと蓋体２の熱膨張と合わ
なくなることからアルξナ（Ａｌ■ｏ，）は１．０乃至
１０．ＯＷｔχの範囲に限定される。

前記封止用ガラス部材６は前述した戒分から威るガラス
の粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加して得たガラスペ
ーストを従来周知の厚膜手法を採用することによって絶
縁基体１及び蓋体２の相対向する主面に被着形成される
。

前記絶縁基体１と蓋体２との間には導電性材料から威る
外部リード端子５が配されており、該外部リード端子５
は半導体素子４の各電極がワイヤ７を介し電気的に接続
され、外部リード端子５を外部電気回路に接続すること
によって半導体素子４が外部電気回路に接続されること
となる。

前記外部リード端子５は絶縁基体１と蓋体２の相対向す
る主面に被着させた封止用ガラス部材６を溶融一体化さ
せ、絶縁容器３を気密封止する際に同時に絶縁基体１と
蓋体２との間に取着される。

前記外部リード端子５は４２Ａｌｌｏｙ（Ｎｉ−Ｃｏ合
金）から成る芯体の外表面に非磁性体金属である銅（Ｃ
ｕ）を被着させたもの、非磁性体金属である銅（Ｃｕ）
から成る芯体の外表面に二ッケルーコバルトー鉄合金（
Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金）を被着させたもの、或いは板状
のニッケルーコバルトー鉄合金（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金
）もしくはインバー合金（３６．５　ＷｔＺ　Ｎｉ−６
３．５　ＷｔＸ　Ｐｅ合金）の上下面に非磁性体金属で
ある銅（Ｃｕ）を接合させたもの等から威り、その導電
率は２５Ｘ（ＩＡＣＳ）以上、熱膨張係数は６５乃至７
５Ｘ１０−’／℃である。

前記外部リード端子５はその導電率が２５．ＯＫ（ＩＡ
ＣＳ）以上であり、電気を流し易いことから外部リード
端子５の信号伝搬速度を極めて速いものとなすことがで
き、絶縁容器３内に収容した半導体素子４を高速駆動さ
せたとしても半導体素子４と外部電気回路との間におけ
る信号の出し入れは常に安定、且つ確実となすことがで
きる。

また外部リード端子５の導電率が高いことから外部リー
ド端子５の線幅が細くなったとしても外部リード端子５
の電気抵抗を低く抑えることができ、その結果、外部リ
ード端子５における信号の減衰を極小として内部に収容
する半導体素子４に外部電気回路から供給される電気信
号を正確に入力することができる。

更に前記外部リード端子５はその熱膨張係数が６５乃至
７５ｘｌＯ−７／　℃であり、封止用ガラス部材６の熱
膨張係数と近似することから外部リード端子５を絶縁基
体１と蓋体２の間に封止用ガラス部材６を用いて固定す
る際、外部リード端子５と封止用ガラス部材６との間に
は両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応力が発生する
ことはなく、外部リード端子５を封止用ガラス部材６で
強固に固定することも可能となる。

かくして、この半導体素子収納用パッケージによれば絶
縁基体１の凹部底面に半導体素子４を取着固定するとと
もに該半導体素子４の各電極をボンディングワイヤ７に
より外部リード端子５に接続させ、しかる後、絶縁基体
１と蓋体２とを該絶縁基体１及び蓋体２の相対向する主
面に予め被着させておいた封止用ガラス部材６を溶融一
体化させることによって接合させ、これによって最終製
品としての半導体装置が完或する。

（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
体及び蓋体を酸化アルミニウム質焼結体で、外部リード
端子を熱膨張係数６５乃至７５Ｘ１０−’／　ｔ、導電
率２５χ（ＩＡＣＳ）以上の金属で、ガラス部材を酸化
鉛６０．０乃至８０．ＯＷｔ％　，酸化，ｌ素５．０乃
至２０．０レχ、酸化亜鉛５．０乃至２０．０ＷｔＸ　
、シ’Ｊ　，’Ｊ１．Ｏ乃至１０．０ＷｔＺ　，　７／
Ｌ，ミナ１．０乃至１０．ＯＷｔｚから成るガラスで形
成したことから外部リード端子の信号伝搬速度を極めて
速いものとなすことができ、絶縁容器内に収容した半導
体素子を高速駆動させたとしても半導体素子と外部電気
回路との間における信号の出し入れを常に安定、且つ確
実となすことが可能となる。

また外部リード端子の線幅が細くなったとしても外部リ
ード端子の電気抵抗を低く抑えることができ、その結果
、外部リード端子における信号の減衰を極小として内部
に収容する半導体素子に外部電気回路から供給される電
気信号を正確に人力することが可能となる。

更に外部リード端子はその熱膨張係数が絶縁基体、蓋体
及び封止用ガラス部材の各々の熱膨張係数と近似し、絶
縁基体と蓋体この間に外部リード端子を挟み、各々を封
止用ガラス部材で取着接合したとしても絶縁基体及び蓋
体と封止用ガラス部材との間、外部リード端子と封止用
ガラス部材との間のいずれにも熱膨張係数の相違に起因
する熱応力は発生せず、すべてを強固に取着接合するこ
とも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図、第２図は第１図に示すパッケージの絶
縁基体上面より見た平面図である。 １　・・絶８！基体　　２　・・蓋体 ３　・・絶縁容器 ５　・・外部リード端子 ６　・・封止用ガラス部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内部に半導体素子を収容するための空所を有する絶縁
   容器に外部リード端子をガラス部材を介して取着して成
   る半導体素子収納用パッケージにおいて、前記絶縁容器
   を酸化アルミニウム質焼結体で、外部リード端子を熱膨
   張係数６５乃至７５×１０＾−＾７／℃、導電率２５％
   （ＩＡＣＳ）以上の金属で、ガラス部材を酸化鉛６０．
   ０乃至８０．０Ｗｔ％、酸化ホウ素５．０乃至２０．０
   Ｗｔ％、酸化亜鉛５．０乃至２０．０Ｗｔ％、シリカ１
   ．０乃至１０．０Ｗｔ％、アルミナ１．０乃至１０．０
   Ｗｔ％から成るガラスで形成したことを特徴とする半導
   体素子収納用パッケージ。