JPH03173162A - 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成り、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成されており、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止させるこ
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
パンケージは通常、外部リード端子がコバール（２９し
χＮｉ−１６れχＣｏ−５５ＷｔχＦｅ合金）や４２Ａ
ｌｌｏｙ（４２ＷｔχＮｉ−５８ＷｔχＦｅ合金）の導
電性材料から成っており、該コバールや４２Ａｌｌｏｙ
　等ハｉ３磁率が高く、且つＲ電率が低いことから以下
に述べる欠点を有する。

即ち、 ■コパールや４２Ａ１１ｏｙは鉄（Ｆｅ）、ニッケル（
Ｎｉ）、コバル）　（Ｇｏ）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４２Ａ　Ｉ　ｊｏ
ｙ等から成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入力されて半導体素子に誤
動作を生じさせる、 ■コバールや４２＾１１ｏｙ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
２Ａｌｌｏｙ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４２Ａ　Ｉ　Ｊｏｙ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
縁容器をスピネルもしくはステアタイト質焼結体で、外
部リード端子を透磁率２００（ＣＧＳ　）以下、熱膨張
係数７０乃至８５ｘｌＯ−’７℃、導電率５０χ（１＾
Ｃ３）以上の金属で、ガラス部材を酸化鉛６０．０乃至
ｓｏ、ｏｈｔｘ　、酸化ホウ素５．０乃至２０．０誉ｔ
％、酸化亜鉛５．０乃至２０．０Ｗｔ％、シリカ１．０
　乃至１０．０ＷｔＸ　、？ルミーＪ−１，０乃至１０
．０Ｗｔ％から成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１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成するための凹部が設けてあり
、絶縁基体ｌ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ｌ及び蓋体２はスピネルもしくはステアタ
イト質焼結体から成り、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、スピ
ネルの場合はマグネシア　（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ
□０．）の原料粉末を、ステアタイト質焼結体の場合は
マグネシア（ＭｇＯ）　、シリカ（Ｓｉｎ、）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成形し、
しかる後、成形品を約１２００〜１７００℃の温度で焼
成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を形成するスピネル、ス
テアタイト質焼結体はその熱膨張係数が７０乃至８５Ｘ
ｌＯ−’／　’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％、シリカ１．０乃至１０．
０Ｗｔ％、アルミナ１．０乃至１０．０ＷｔＸより形成
されるガラスより成り、上記各成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１０００〜１１
００℃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７５乃至９５Ｘ１０−
’／℃である。

前記封止用ガラス部材６は、その熱膨張係数が７５乃至
９５ｘｌＯ−’／　℃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ｌ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
、０Ｗｔ％未満であるとガラスの熱膨張が小さ（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８０
．０Ｗｔ％を越えるとガラスの耐薬品性が劣化して絶縁
容器３の気密封止の信頬性が大きく低下するため酸化鉛
（ＰｂＯ）は６０．０乃至８０．０Ｗｔ％の範囲に限定
される。

また酸化ホウ素（Ｂｚｏｓ）が５．０し１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２０．０Ｗｔχを越えるとガラスの耐薬品性
が劣化して絶縁容器３の気密封止の信鎖性が大きく低下
するため酸化ホウ素（ｔｓｔｏｚ）は５．０乃至２０．
０Ｗｔχの範囲に限定される。

また酸化亜鉛（ＺｎＯ）が５．０Ｗｔ％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２０．０Ｗｔχ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ため酸
化亜鉛（ＺｎＯ）は５．０乃至２０．０Ｗｔχの範囲に
限定される。

またシリカ（ＳｉＯ□）が１．０Ｗｔ％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れ２を越えると絶縁容器３に外部リー
ド端子５をガラス部材６を介して取着する際、ガラスの
溶融温度が上がり、絶縁容器３内部に収容する半導体素
子に熱劣化を招来させることがらシリカ（ＳｉＯｚ）は
１．０乃至１ｏ、ｏｗｔｘ　（７）範囲に限定される。

またアルミナ（Ａｌ□０３）が１．０れ１未満であると
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
転性が大きく低下し、また１０．０Ｗｔ％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
張と合わなくなるためアルミナ（Ａｌｔｏｓ）は１．０
乃至ｉｏ、ｏｔｉｔχの範囲に限定される。

前記封止用ガラス部材６は前述した成分から成るガラス
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成される。

前記絶縁基体ｌと蓋体２との間には導電性材料から成る
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を溶融一体止さ
せ、′Ｉ＠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）
から成る芯体の外表面にニッケルーコバルト鉄合金（Ｎ
ｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金）を被着させたもの、或いは板杖の
ニッケルーコバルト−鉄合金（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐｅ合金）
もしくはインバー合金（３６，５ＷＬＸ　Ｎｉ−６３゜
５れχＦｅ合金）の上下面に非磁性体金属である銅（Ｃ
ｕ）を接合させたもの等から成り、そのｉ３磁率は２０
０　（ＣＧＳ）以下、導電率は５０χ（ＩＡＣＳ）以上
、熱膨張係数は７０乃至８５Ｘ１０−’／　’ｃの導電
性材料から成る。

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５０２　（Ｉ
ＡＣＳ）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
電気信号を正確に入力することができる。

また更に前記外部リード端子５はその熱膨張係数が７０
乃至８５Ｘ１０−’／　’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、ｗＡ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
一体止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ッケージによれば、半導体
素子を収容するための絶縁容器をスピネルもしくはステ
アタイト質焼結体で、外部リード端子を透磁率が２００
　（ＣＧＳ’）以下、導電率が５０χ（ＩＡＣＳ）以上
、熱膨張係数が７０乃至８５Ｘ１０−’／　’Ｃ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２０．０Ｗｔ％、酸化亜鉛５．０
乃至２０．０Ｗｔ％、シリカ１．０乃至１０．０Ｗｔ″
ｔ、アルミナ１．０乃至１０．０Ｗｔχから成るガラス
で形成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（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
気信号を正確に入力することができる。

また更に前記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。 ｌ　・・絶縁基体　　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
   スピネルもしくはステアタイト質焼結体で、外部リード
   端子を透磁率２００（ＣＧＳ）以下、熱膨張係数７０乃
   至〜８５×１０＾−＾７／℃、導電率５０％（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２０．０Ｗｔ％、酸
   化亜鉛５．０乃至２０．０Ｗｔ％、シリカ１．０乃至１
   ０．０Ｗｔ％、アルミナ１．０乃至１０．０Ｗｔ％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。