JPH03173163A - 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
パッケージは通常、外部リード端子がコバール（２９し
χＮｔ−ｏ；　ｗｔχＣｏ−５５ＷｅχＦｅ合金）や４
２八ｌ１ｏｙ（４２ＭＬχＮｉ−５８ｒａｔχＦｅ合金
）の導電性材料から成っており、該コバールや４２Ａ１
１ｏｙ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４２Ａ目Ｏｙ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４２
ΔＩ　ｊｏｙ等から成る外部クー１！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４２Ａ１１ｏｙの５ｔｒｔ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本田されたもので、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
縁容器を窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体
、ジルコン質焼結体の少なくとも１１！１で、外部リー
ド端子を熱膨張係数４０〜５０Ｘ１０−’／　’Ｃ１導
電率１４Ｘ（ＩＡＣＳ）以上の金属で、ガラス部材を酸
化鉛７０．０乃至９０．ＯＷＬχ、酸化ホウ素１０．０
乃至１５．０Ｗｔ％、シリカ０．５乃至３．０Ｗｔ％、
アルミナ０．５乃至３．０Ｗｔ％、酸化亜鉛及び酸化ビ
スマス３．ＯＷｔ％以下から成るガラス成分にフィラー
としてのチタン酸鉛、β−ユークリプタイト、コージラ
イト、ジルコン、酸化錫、ウイレマイト及びチタン酸錫
の少なくとも１種を３０．０乃至５０．ＯＶｏｌχ添加
した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ンケー
ジの一実施例を示し、ｌ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１及び蓋体２は窒化アルミニウム質焼結体
、ムライト質焼結体、ジルコン質焼結体の少なくとも１
種から成り、第１図に示すような絶縁基体ｌ及び蓋体２
に対応した形状を有するプレス型内に、窒化アルミニウ
ム質焼結体の場合は窒化アルミニウム（ＡＩＭ）　、イ
ツトリア（ｙｚｏ＊）等の原料粉末を、ムライト質焼結
体の場合はアルミナ（ＡＩｔｏ、　）　、シリカ（Ｓｉ
Ｏ□）等の原料粉末を、ジルコン質焼結体の場合は酸化
ジルコニウム（ＺｒＯｔ）、シリカ（ＳｉＯｚ）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１３００〜１８００℃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を形成する窒化アルミニ
ウム質焼結体、ムライト質焼結体、ジルコン質焼結体は
その熱膨張係数が４０乃至５０Ｘ１０−’／℃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。

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７０．０乃至９０．０
Ｗｔ％、酸化ホウ素１０．０乃至１５．０Ｗｔ％、シリ
カ０．５乃至３．０村ｔχ、アルミナ０．５乃至３．０
Ｗｔ％、酸化亜鉛及び酸化ビスマス３．ＯＷｔ％以下か
ら成るガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛、β−
ユークリプタイト、コージライト、ジルコン、酸化錫、
ウイレマイト及びチタン酸錫の少なくとも１種を３０．
０乃至５０．ＯＶｏｌχ添加したガラスより成り、上記
各成分を所定の値となるように秤ｆｆｌ混合すると共に
、該混合粉末を９５０〜１１００″Ｃ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４０乃至６０Ｘ１０−’／　”Ｃである。

前記封止用ガラス部材６は、その熱膨張係数が４０乃至
６０ｘｌＯ−’／　”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７０
、ＯＷｔχ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、また９０
．０Ｗｔχを越えるとガラスの耐薬品性が劣化して絶縁
容器３の気密封止の信頼性が大きく低下するため酸化鉛
（ＰｂＯ）は７０．０乃至９０．０Ｗｔχの範囲に限定
される。

また酸化ホウ素（Ｂ２０３）が１０．ＯＷｔχ未満であ
るとガラスの熱膨張が大きくなって絶！！基体１と蓋体
２の熱膨張と合わなくなり、またｔｓ、ｏｗｔχ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
の信頼性が太き（低下するため酸化ホウ素（ＢｚＯａ）
は１０．０乃至１５．ＯＷｔχの範囲に限定される。

またアルミナ（ＡＩ、０．　）が０．５　Ｗｔχ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３、ＯＷｔｌを越えるとガラスの熱膨
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
くなることからアルミナ（Ａｌｚ（ｈ　）は０．５乃至
３．０　Ｗｔｌの範囲に限定される。

またシリカ（ＳｉＯｚ）が０．５　ＷＬＸ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３゜０れχ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からシリカ（Ｓｉｎｇ）は
０．５０乃至３．０しχの範囲に限定される。

また酸化亜鉛（ＺｎＯ）が３．０しχ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３．ＯＷｔ％以下に限定さ
れる。

また酸化ビスマス（Ｂｉｔ（ｈ）が３．ＯＷｔｌ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
の信頼性が太き（低下するため酸化ビスマス（Ｂｉｚ（
ｈ）は３．０　Ｗｔ％以下に限定される。

更にフィラーとして添加されるチタン鉛（ＰｂＴ　１０
３）、β−ユークタブタイト（Ｌｉｚ八１へＳｊｚＯｏ
）　、コージライト（Ｍｇｚ八１へｓｉｓｏ＋ｓ）、ジ
ルコ７　（ＺｒＳｉＯＪ、酸化錫（Ｓｎｕｇ）、ウィレ
マイト（ＺｎｚＳｉＯｎ）及びチタン酸錫（ＳｎａＳｉ
０４）’　（７）少ナクトも１種カ３０．０ＶｏｌＸ未
満、或いは５０．ＯＶｏｌχを越えるとガラスの熱膨張
が絶縁基体ｌと蓋体２の熱膨張に合わなくなることから
その添加は３０．０乃至５０．ＯＶｏｌχ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１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を溶融一体止さ
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（
Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金）を被着させたもの、或いは非磁
性体金属である銅（Ｃｕ）の上下面にニッケルーコバル
ト鉄合金（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金）を接合させたもの等
から成り、その導電率は１４χ（ＩＡＣＳ）以上、熱膨
張係数は４０乃至５０Ｘ１０−’／　”Ｃの導電性材料
から成る。

前記外部リード端子５はその導電率が１４χ（ＩＡＣＳ
）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４０〜５
０ｘｌＯ−’／　℃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、この半扉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４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ｌ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窒化アルミニウム質焼
結体、ムライト質焼結体、ジルコン質焼結体の少なくと
も１種で、外部リード端子を導電率が１４χ（ＩＡＣＳ
）以上、熱膨張係数が４０〜５０×１０−’／　’Ｃの
金属で、ガラス部材を酸化鉛７０．０乃至９０．０ｗｔ
χ、酸化ホウ素１Ｏ６０乃至１５．０Ｗｔ％、シリカ０
．５乃至３．０Ｗｔ％、アルミナ０．５乃至３．０Ｗｔ
％、酸化亜鉛及び酸化ビスマス３．ＯＷｔ％以下から成
るガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛、β−ユー
クリプタイト、コージライト、ジルコン、酸化錫、ウイ
レマイト及びチタン酸錫の少なくとも１種を３０．０乃
至５０．ＯＶｏｌχ添加した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
気信号を正確に入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ｉｆ！を縁基
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図に示すパンケージの絶
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
   窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ジルコ
   ン質焼結体の少なくとも１種で、外部リード端子を熱膨
   張係数４０乃至５０×１０＾−＾７／℃、導電率１４％
   （ＩＡＣＳ）以上の金属で、ガラス部材を酸化鉛７０．
   ０乃至９０．０Ｗｔ％、酸化ホウ素１０．０乃至１５．
   ０Ｗｔ％、シリカ０．５乃至３．０Ｗｔ％、アルミナ０
   ．５乃至３．０Ｗｔ％、酸化亜鉛及び酸化ビスマス３．
   ０Ｗｔ％以下から成るガラス成分にフィラーとしてのチ
   タン酸鉛、β−ユークリプタイト、コージライト、ジル
   コン、酸化錫、ウイレマイト及びチタン酸錫の少なくと
   も１種を３０．０乃至５０．０Ｖｏｌ％添加したガラス
   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。