JPH03167865A - 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戒り、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
をワイヤボンド接続した後、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） しかし乍ら、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ハ−１１ｚ（２
９　ＷｔＸ　Ｎｉ−１６　ＷｔＸ　Ｃｏ−５５　ＷｔＸ
Ｆｅ合金）や４２ＡＩＩｏｙ（４２　ＷｔχＮｉ−５８
　ＷｔＸ　Ｆｅ合金）の導電性材料から戒っており、該
コバールや４２Ａｌ１ｏｙ等は透磁率が高く、且つ導電
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は鉄（Ｆｅ）、ニッケル（
Ｎｉ）、コバル｝　（Ｃｏ）といった強磁性体金属のみ
から成っており、その透磁率は２５０〜７００　（ＣＧ
Ｓ）と高い。そのためこのコバールや４２Ａ１１ｏｙ等
から或る外部リード端子に電流が流れると外部リード端
子中に透磁率に比例した大きな自己インダクタンスが発
生し、これが逆起電力を誘発してノイズとなると共に、
該ノイズが半導体素子に人力されて半導体素子に誤動作
を生じさせる、 ■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
２ＡＩ１ｏｙ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ッ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■に
記載のコバールや４２ＡＩＩｏｙ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入力することができ
ず、半導体素子に誤動作を生じさせてしまう、 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
外部リード端子で発生するノイズ及び外部リード端子に
おける信号の減衰を極小となし、内部に収容する半導体
素子への信号の入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ッ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バンケージを提供
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
して或る半導体素子収納用バノケージにおいて、前記絶
縁容器をフォルステライト質焼結体もしくはジルコニア
質焼結体で、外部リード端子を透磁率２００　（ＣＧＳ
）以下、熱膨張係数９５乃至１１０　ＸＩＯ−’／　’
Ｃ、導電率１０Ｘ（ＩＡＣＳ）以上の金属で、ガラス部
材をシリカ３０．０乃至６０．ＯＷｔＸ　，酸化鉛２０
．０乃至４０．０Ｗｔχ、ナトリウム、カリウムの酸化
物の少なくとも１種１０．０乃至２０．０ＷｔＸから或
るガラスで形威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ｌ図及び第２図は本発明の半導体素子収納用？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ｌと蓋体２とにより絶縁容器３が構成され
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戒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。

前記絶縁基体１及び蓋体２はフォルステライト質焼結体
もしくはジルコニア質焼結体から成り、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、フォルステライト質焼結体の場合はマグネシ
ア（　ＭｇＯ　）　、シリカ（ＳｉＯｚ）等の原料粉末
を、ジルコニア質焼結体の場合は酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯ■）、イソトリア（Ｙ２０：Ｉ）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戒形し、しかる後
、戒形品を約１２００〜１５００゜Ｃ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１及び蓋体２を形或するフォルステラ
イト質焼結体もしくはジルコニア質焼結体はその熱膨張
係数が１００乃至１１０　×１０−’／　℃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ｌ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ｗＡ縁基体１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ｌ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、シリカ３０．Ｏ乃至６０．Ｏ
Ｗｔχ、酸化鉛２０．０乃至４０．ＯＷｔχ、ナトリウ
ム、カリウムの酸化物の少なくとも１種ｉｏ．ｏ乃至２
０．ＯＷｔＸより形威されるガラスから或り、上記各戒
分を所定の値となるように秤量混合すると共に、該混合
粉末を１３００〜１４００℃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の熱膨張係数
は１１０乃至１３０　ＸＩＯ−’／　’ｅである．？記
封止用ガラス部材６は〈その熱膨張係数が１１０乃至１
３０×１０−７７℃テアリ、ｗＡ縁基体１及び蓋体２の
一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を気密に封止する際、絶縁基体ｌ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はシリカ（ＳｉＯ■）が３
０．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６０．ＯＷｔＸを
越えるとガラスの熱膨張が小さくなり、絶縁基体１と蓋
体２の熱膨張と合わなくなることからシ’Ｊ　力（Ｓｉ
ｎｇ）　ハ３０．０乃至６０．ＯＷｔＸ　１７）範囲に
限定される。

また酸化鉛（ＰｂＯ）が２０．ＯＷｔＸ未満であるとガ
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
張と合わなくなり、また４０．ＯＷｔＸを越えるとガラ
スの結晶化が進んでｍ縁容器３の気密封止が困難となる
ことから酸化鉛（　ＰｂＯ　）は２０．０乃至４０．Ｏ
ＷｔＸの範囲に限定される。

またナトリウム、カリウムの酸化物が１０．ＯＷｔＸ未
満であるとガラスを製作する際のガラスの熔融温度が大
幅に上がって作業性が著しく悪くなり、また２０．０Ｗ
ｔＸ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ナトリウム、
カリウムの酸化物は１０．０乃至２０．ＯＷｔχの範囲
に限定される。

また前記封止用ガラス部材６は前述した戒分から或るガ
ラスに適当な有機溶剤、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ｌ及び蓋体２の相対向する主面に被着形戒される。

また前記封止用ガラス部材６はホウケイ酸鉛系のガラス
に限定されるものではなく、熱膨張係数が１００乃至１
２０　×１０−’／　”ｃの範囲のガラスであればいか
なるものでも使用することができる。

前記絶縁基体１と蓋体２との間には導電性材料から或る
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ｌ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を熔融一体化
させ、絶縁容器３を気密封止する際に同時に絶縁基体ｌ
と蓋体２との間に取着される．前記外部リード端子５は
非磁性体金属である銅（Ｃｕ）から或る芯体の外表面に
クロムー鉄合金（ＣｒＦｅ合金）を接合させたもの、或
いは板状のインバー合金（３６．５　ＷｔχＮｉ−６３
．５　ＷｔＸ　Ｆｅ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或り、その・透磁
率は２００　（ＣＧＳ）以下、導電率は１０！（ＩＡＣ
Ｓ）以上、熱膨張係数は９５乃至１１０　ＸＩＯ−’／
℃の導電性材料から′威る。

前記外部リード端子５はその透磁率が２００　（ＣＧＳ
）以下であり、透磁率が低いことから外部リード端子５
に電流が流れたとしても外部リード端子５中には大きな
自己インダクタンスが発生することはなく、その結果、
前記自己インダクタンスにより誘発される逆起電力に起
因したノイズを極小となし、内部に収容する半導体素子
４を常に正常に作動させることができる。

また前記外部リード端子５はその導電率がＩＯＸ（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正常、且つ確実となすことがで
きる。

また同時に外部リード端子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
電気信号を正確に人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９５乃至
１１０　×１０−７／　’ｃ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ｌ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成する。

（発明の効果） 本発明の半導体素子収納用パンヶージによれば、半導体
素子を収容するための絶縁容器をフォルステライト質焼
結体もしくはジルコニア質焼結体で、外部リード端子を
透磁率２００　（ＣＧＳ）以下、熱膨張係数９５乃至１
１０　×１０−’／　℃、導電率１０Ｘ（ＩＡｃｓ）以
上の金属で、ガラス部材をシリカ３０．０乃至６０．Ｏ
Ｗｔχ、酸化鉛２０．０乃至４０．ＯＷｔＸ　、ナトリ
ウム、カリウムの酸化物の少なくとも１種１０．０乃至
２０．ＯＷｔχから或るガラスで形威したことから外部
リード端子に電流を流したとしても該外部リード端子中
に大きな自己インダクタンスが発生することはなく、そ
の結果、前記自己インダクタンスにより誘発される逆起
電力に起因したノイズを極小となし、内部に収容する半
導体素子を常に正常に作動させることが可能となる。

また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安定、且つ確実となすことが
可能となる。

更に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霊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。

また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
、絶縁基体と蓋体と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Ｉ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図に示すバソケージの絶
縁基体上面より見た平面図である。

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
   をフォルステライト質焼結体もしくはジルコニア質焼結
   体で、外部リード端子を透磁率２００（ＣＧＳ）以下、
   熱膨張係数９５〜１１０×１０＾−＾７／℃、導電率１
   ０％（ＩＡＣＳ）以上の金属で、ガラス部材をシリカ３
   ０．０乃至６０．０Ｗｔ％、酸化鉛２０．０乃至４０．
   ０Ｗｔ％、ナトリウム、カリウムの酸化物の少なくとも
   １種１０．０乃至２０．０Ｗｔ％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。