JPH0321046A - 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） 本発明は半導体集積回路素子を収容するための半導体素
子収納用パソ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、特に１、Ｓｌ等の半導体集積回路素
子を収容するための半導体素子収納用パソケージは、一
般にアルミナセラξソクス等の電気絶縁材料から成り、
その上面略中央部に半導体集積回路素子を収容するする
ための空所を有し、かつ上面にモリブデン（ＭＯ）、タ
ングステン（Ｗ）等の高融点金属粉末から成るメタライ
ズ金属層を有する絶縁基体と、半導体集積回路素子を外
部回路に電気的に接続するために前記メタライズ金属層
に根ロウ等のロウ材を介し取着された外部リード端子と
蓋体とから構威されており、絶縁基体と蓋体とから成る
容器内部に半導体集積回路素子が収容され、気密封止さ
れて半導体装置となる。

しかし乍ら、近時、半導体集積回路素子の大型化、信号
の伝播速度の高速化が急激に進み、該半導体集積回路素
子を上記従来の半導体素子収納用パッケージに収容した
場合、以下に述べる欠点を有したものとなる。

即ち、 ■半導体集積回路素子を構或するシリコンとパッケージ
の絶縁基体を構或するアル宅ナセラξ７クスの熱膨張係
数がそれぞれ３．０〜３．５　Ｘ１０−６７　’ｃ、６
．０〜７．５　ｘｌＯ−’／　’ｃであり、大きく相違
することから両者に半導体集積回路素子を作動させた際
等に発生ずる熱が印加されると両者間に大きな熱応力が
発生し、該熱応力によって半導体集積回路素子が破｝員
したり、絶縁基体より剥離して半導体装置としての機能
を喪失させてしまう ■パソケージの絶縁基体を構成するアルミナセラミンク
スはその誘電率が９〜１０（室温ＩＭｔｌｚ）　と高い
ため、絶縁基体に設けたメタライズ金属層を伝わる信号
の伝播速度が遅く、そのため信号の高速伝播を要求する
半導体集積回路素子はその搭載収容が不可となる 等の欠点を有していた。

そこで上記欠点を解消するために半導体素子収納用バ・
７ケージの絶縁基体をアル旦ナセラミソクスに代えて半
導体集積回路素子を構戒ずるシリコンの熱膨張係数（３
．０〜３．５ｘｌＯ−’／　’Ｃ）　と近似した熱膨張
係数４．０〜４．５　ｘｌＯ−’／　℃を有し、かつ誘
電率が６．３と低いムライｌ−質焼結体を用いることが
検罰されている。

しかし乍ら、このムライト質焼結体をバンケーシの絶縁
基体として使用した場合、絶縁基体に設けたメタライズ
金属層に外部リード端子を銀ロウ等のロウ材を介しロウ
付けずると絶縁基体（ムライ１・質焼結体）と外部リー
ド端子（コハールや４２Ａ１、ＬＯＹ等から成る）の熱
膨張係数がそれぞれ４．０〜４．５　ＸＩＯ−６／　’
Ｃ、５．２〜６．Ｏ　ｘｌＯ−’／　℃と相違ずること
から両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応力がロウ付
け部に内在し、その結果、外部リド端子に小さな外力が
印加されても該外力は前記内在応力と相俊って大きくな
り外部リート端子を絶縁基体より剥離させてしまうとい
う問題を有していた。

（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３ ４一 の目的は絶縁基体に設けたメタライズ金属層に外部リー
ド端子を強固にロウ付けずるのを可能とし極めて信頼性
の高い半導体素子収納用パ，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） 本発明はムライト質焼結体から成る絶縁容器の外表面に
多数の外部リード端子を取着して成る半導体素子収納用
パッケージにおいて、前記外部リド端子の熱膨張係数を
３．５乃至５．Ｏ　ｘｌＯ−’／　’ｃ（２０〜４００
℃）と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示す実施例に基づき訂細に説明
する。

第１図は本発明の半導体素子収納用パノケージの一実施
例を示し、１はムライ１・質焼結体から成る絶縁基体、
２ば蓋体である。この絶縁基体１と蓋体２とで容器３が
構成される。

前記絶縁基体１はその上面中央部に半導体集積回路素子
を収容するための空所を形戒ずる段状の凹部が設けてあ
り、凹部底面には半導体集積回路素子４が接着材を介し
取着される。

また前記絶縁基体１ムこは四部段状上面から容器３の外
部に導出するメタライズ金属層５が形威されており、該
メタライズ金属層５の凹部段状上面部には半導体集積回
路素子４の電極がワイヤ６を介し電気的に接続され、ま
た容器３の外部に導出された部位には外部回路と接続さ
れる外部リード端子７が銀ロウ等のロウ材８を介し取着
されている。

前記ムライト焼結体から成る絶縁基体Ｉは例えば、ムラ
イ１・（３八１２０３・２ＳｉＯｚ　）　、シリカ（Ｓ
　ｉ　Ｏ　２　）、マグ不シア（ＭｇＯ）　、カルシア
（Ｃａｂ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加
混合して泥漿状となすとともにこれをドクターブレード
法を採用することによってグリーンシ一ト（生シー１−
）を形威し、しかる後、前記グリーンシー１・に適当な
打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温（１４
００〜１８００’ｃ）で焼戒することによって製作され
る。

５ ６ また、前記メタライズ金属層５ばタングステン（Ｗ）、
モリブデン（ＭＯ）等の金属粉末から戒り、従来周知の
スクリーン印刷法等の厚膜手法を採用することによって
絶縁基体１の凹部段状上面から容器３の外部に導出する
よう被着形威される。

尚、前記絶縁基体１はムライＩ−質焼結体より成ってい
ることからその誘電率は６．３と低く、該絶縁基体１に
設けたメタライズ金属層５を伝わる電気信号の伝播速度
を極めて速いものとなすことができる。

また前記絶縁基体Ｉに被着させたメタライズ金属層５に
ロウ付けされる外部リード端子７は内部に収容する半導
体集積回路素子４を外部回路に接続する作用を為し、外
部リード端子７を外部回路に接続することによって内部
に収容される半導体集積回路素子４はメタライズ金属層
５及び外部リード端子７を介し外部回路に電気的に接続
されることとなる。

前記外部リード端子７は例えば、ニソヶル２８．０乃至
３２．０重量％、コバルト８．０乃至１５。０重量％、
で、かつ含量が３８．０乃至４７．０重量％のニッケル
コバルトと５３．０〜６２．０重量％の鉄の合金より威
り、その熱膨張係数が３．５乃至５．Ｏ　ｘｌｏ−６／
　”ｃ（２０〜４００℃）のものとなっている。

前記外部リード端子７はその熱膨張係数が３．５乃至５
．Ｏ　ｘｌＯ−６／　’ｃ（２０〜４００℃）であり、
絶縁基体１を構或するムライト質焼結体の熱膨張係数と
近似していることから絶縁基体１に設けたメタライズ金
属層５に外部リード端子７をロウ付けずる際、絶縁基体
１と外部リード端子７との間には両者の熱膨張係数の相
違に起因する大きな熱応力が発生することはなく、両者
のロウ付け部に大きな応力が内在することもない。従っ
て、ロウ付け後、外部リード端子７に外力が印加された
としても該外力がロウ付け部に内在する応力と相俊って
大となり、絶縁基体１より外部リード端子７を剥離させ
ることはなくなる。

前記外部リード端子７は例えば、ニッケル２８．０乃至
３２．０重量％、コハルＩ−８．０乃至１５．０重量％
で、且つ含量が３８．０乃至４７．０重量％のニッケル
−コハ＝７ ８ ルトと５３．０〜６２．０重量％の鉄を加熱熔融し、合
金化させてインゴソトを作るとともに該インゴソ１・を
従来周知の圧延加工法及び打ち抜き加工法によって所望
する厚み形状に形威される。

尚、前記メタライズ金属層５にロウ祠８を介してロウ付
けされた外部リード端子７はその外表面に耐蝕性に優れ
たニッケル（旧）や金（Ａｕ）等から成る被覆層９がメ
ッキ等により被着されており、外被覆層９によってメタ
ライズ金属層５、ロウ利８及び外部リード端子７は酸化
腐食するのが有効に防止されている。

かくして前記絶縁基体１の凹部底面に半導体集積回路素
子４を接着材を介し取着するとともに、半導体集積回路
素子４の各電極をメタライズ金属層５にワイヤ６を介し
電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に蓋体２
を、ガラス、樹脂等の封止部材で取着し、容器３を気密
に封止することによって製品としての半導体装置となる
。

（実験例） 次に本発明の作用効果を以下に示す実験例に基づき説明
する。

まず、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及び鉄（Ｆ
ｅ）を第１表に示す値に秤量し、これを合金化させて幅
０．４ｍｍ　、長さ２０．Ｏｎ＋ｍ、厚さ０．　１５ｍ
ｍの外部リード端子試料を得る。

尚、試料番号２１及び２２は本発明品と比較するための
比較試料であり、従来一般に外部リード端子として使用
されているコハール金属及び４２ＡＩＩｏ．ｙである。

次にムライト質焼結体から成る基板の表面に幅５．０ｍ
ｍ　，長さ２．０ｍｍ　，厚さ２０〜３０μｍのタング
ステン（Ｗ）メタライズ金属層を多数個、被着形威する
とともに該メタライズ金属層上に前記外部リード端子試
料を夫々２０個ずつ、その一端を銀ロウ材（ＢＡｇ８：
銀７２重量％，銅２８重量％）を介しロウ付けする。

そして次に前記ロウ付けした外部リード端子試料の他端
（ロウ付けした側の端部とは反対の端部）をロウ付け面
に対し垂直方向に所定の力で引っ張り、外部リード端子
試料がムライ１・質焼結体か９ １〇一 ら成る基板より剥がれた個数を調べるとともに、これを
外部リード端子のじ】ウ付の強度の評価とした。

尚、前記外部リード端子試籾のロウ付け面積は幅０．４
ｍｍ　、長さ２．５ｍｍの１．０ｍｍ２とし、またタン
グステンメタライズ金属層の外表面にはニッケル（Ｎｉ
）をメッキにより１．５〜２．０μｍの厚みに被着させ
ておいた。

」二記の結果を第１表に示す。

（以下、余白） １１ 上記実験結果からも判るように、従来の使用さる外部リ
ード端子（試料番号２１及び２２）は３ｈの力で引っ張
ると外部リード端子のすべてが剥がれてしまい、ムライ
ト質焼結体から戊る基板と外部リード端子とのロウ付け
強度が極めて低いものであるのに対し、本発明の熱膨張
係数が３．５乃至５．０×１０−６／℃の外部リード端
子を使用したものは４　Ｋｇの力で引っ張っても外部リ
ード端子が剥がれることはほとんどなくムライト質焼結
体から成る基板と外部リード端子とのロウイ」け強度が
極めて高いものであることが判る。

特に外部リード端子の熱膨張係数を３．９８乃至４．６
８Ｘ１０−’／　℃の範囲としたものは５Ｋｇの力で引
っ張っても外部リード端子の剥がれはなく、外部リード
端子をムライ１・質焼結体から成る基板に強固にロウ付
けずるには外部リード端子の熱膨張係数を３．９８乃至
４．６８　ｘ　１０−’／　’ｃの範囲とすることが好
ましい。

（発明の効果） 以上の通り、本発明の半導体素子収納用パンケ１４ ージによれば、ムライト質焼結体から成る絶縁容器の外
表面に取着する外部リード端子の熱膨張係数を３．５乃
至５．Ｏ　ｘｌＯ−６／　’ｃ（２０〜４００℃）とし
たことから、容器と外部リード端子の熱膨張係数を近似
させることができ、その結果、容器の外表面に被着させ
たメタライズ金属層に外部リード端子をロウ付けする際
、容器と外部リード端子との間には両者の熱膨張係数の
相違に起因する熱応力はほとんど発生せず、容器の外表
面に設けたメタライズ金属層に外部リード端子を極めて
強固にロウ付けずることを可能として、高信頼性の半導
体素子収納用パソケージを提供ずることができる。

【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
例を示す断面図である。 ｌ：絶縁基体　２：蓋体　３：容器 ５：メタライズ金属層　７：外部リード端子８：ロウ材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ムライト質焼結体から成る絶縁容器の外表面に多
   数の外部リード端子を取着して成る半導体素子収納用パ
   ッケージにおいて、前記外部リード端子の熱膨張係数を
   ３．５乃至５．０×１０＾−＾６／℃（２０〜４００℃
   ）としたことを特徴とする半導体素子収納用パッケージ
   。
2. （２）前記外部リード端子が、ニッケル２８．０乃至３
   ２．０重量％、コバルト８．０乃至１５．０重量％で、
   且つ合量が３８．０乃至４７．０重量％のニッケル−コ
   バルトと５３．０乃至６２．０重量％の鉄の合金より成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
   素子収納用パッケージ。