JPH04196578A - 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ための半導体素子収納用
パッケージの改良に関するものである。

（従来技術及びその課題） 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の半導体素子
収納用パッケージは、アルミナセラミックス等の電気絶
縁材料から成り、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を有し、上面に封止用のガラス層か
被着された絶縁基体と、同じく電気絶縁材料から成り、
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
部を有し、下面に封止用のガラス層か被着された蓋体と
、内部に収容する半導体素子を外部の電気回路に電気的
に接続するための外部リード端子とにより構成されてお
り、絶縁基体の上面に外部リード端子を載置させるとと
もに予め被着させておいた封止用のガラス層を溶融させ
ることによって外部リード端子を絶縁基体に仮止めし、
次に前記絶縁基体の凹部に半導体素子を取着するととも
に該半導体素子の各電極（信号電極、電源電極、接地電
極等）をポンディングワイヤを介して外部り一ト端子に
接続し、しかる後、絶縁基体と蓋体とをその相対向する
主面に被着させておいた封止用のガラス層を溶融一体化
させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器を気密に封止する
ことによって最終製品としての半導体装置となる。

尚、かかる従来の半導体素子収納用パッケージは内部に
収容する半導体素子か供給電源電圧の変動の影響を受け
ないようにするために通常、容量素子が付加されており
、該半導体素子収納用パッケージへの容量素子の付加は
一般に容器を構成する絶縁基体内部に多層電極を配し、
多層電極間に絶縁基体材料を誘電体として一定の静電容
量を形成したり、絶縁基体の半導体素子を収容する凹部
底面にチタン酸バリウム磁器からなる容量素子を取着し
たりすることによって行われている。

しかしながら、この従来の半導体素子収納用パッケージ
においては容量素子の付加が容器を構成する絶縁基体の
内部に多層電極を配することによって行われている場合
、絶縁基体は一般にアルミナセラミックスから成り、該
アルミナセラミックスは誘電率が低い（誘電率９〜１０
）ことがら多層電極間に形成される静電容量も極めて小
さいものとなり、その結果、半導体素子の電源電圧変動
に起因する誤動作を完全に防止することかできないとい
う欠点を有していた。

尚、この欠点を解消するために多層電極の層数や電極対
向面積を増大させ、多層電極間に形成される静電容量を
大きくすることも考えられるか、電極の層数や面積を増
大させるとパッケージ自体の形状か大きく成り、内部に
半導体素子を収容し、半導体装置とすると該半導体装置
が極めて大型のものとなる欠点を誘発する。

また絶縁基体の半導体素子を収容する凹部内にチタン酸
バリウム磁器から成る容量素子を取着することによって
半導体素子収納用パッケージに容量素子を付加した場合
、絶縁基体の半導体素子を収容する凹部がチタン酸バリ
ウム磁器から成る容量素子を取着するために大きくなり
、その結果、上述と同様、製品としての半導体装置が大
型化してしまうという欠点を有する。

更に前記絶縁基体の外観形状をそのままとし、半導体素
子を収容する凹部のみの形状を容量素子か取着し得る程
度に大きくすることも考えられるか凹部の形状のみを大
きくすると絶縁基体と蓋体とを接合させ容器の内部を気
密封止する際、絶縁基体と蓋体との接合面積か狭くなっ
て容器の気密封止の信頼性か大きく低下するという欠点
を誘発してしまう。

そこで上記欠点を解消するために絶縁基体上面にメタラ
イズ金属層を被着させておき、該メタライズ金属層上に
高誘電率のガラス部材を介して外部リード端子を固定し
、メタライズ金属層と外部リード端子との間に容量素子
を形成することによって半導体素子収納用パッケージに
容量素子を付加することが考えられる。

しかしながら、メタライズ金属層と外部リード端子との
間に形成される容量素子はその静電容量値を半導体素子
に供給電源電圧変動の影響を与えないような大きな値と
するのにガラス部材の誘電率を大きくしなければならず
、ガラス部材の誘電率を大きくすると次の欠点が誘発さ
れる。

即ち、隣接する外部リード端子の各々を伝わる電気信号
はその間に介在するガラス部材の誘電率か大きいと互い
に大きく影響し合って各電気信号にノイズを発生させて
しまい、そのノイズか電気信号とともに内部に収容する
半導体素子に伝播され、半導体素子に誤動作を起こさせ
てしまうという欠点が誘発される。

（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
内部に高速駆動を行う半導体素子の収容を可能とし、且
つ収容する半導体素子を長期間にわたり誤動作すること
なく安定に作動させることができる小型の半導体素子収
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） 本発明は半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁
基体と蓋体とから成る半導体素子収納用パッケージにお
いて、前記絶縁基体はその上面にメタライズ金属層を有
するとともに該メタライズ金属層上に半導体素子の電源
電極及び接地電極と接続される外部リード端子か誘電率
１７．０以上のガラス部材を介して、また信号電極と接
続される外部リード端子か誘電率１４．０以下のガラス
部材を介して各々固定されており、且つ前記半導体素子
の電源電極もしくは接地電極と接続される外部ＩＪ−ド
端子か前記メタライズ金属層と電気的に接続しているこ
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
ジの一実施例を示す断面図であり、１はアルミナセラミ
ックス等の電気絶縁材料より成る絶縁基体、２は同じく
電気絶縁材料より成る蓋体である。この絶縁基体１と蓋
体２とにより半導体素子３を収容するための容器が構成
される。

前記絶縁基体１及び蓋体２にはそれぞれの中央部に半導
体素子３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１の凹部１ａ底面には半導体素子３か接
着材を介し取着固定される。

前記絶縁基体ｌ及び蓋体２は従来周知のプレス成形法を
採用することよって形成され、例えば絶縁基体ｌ及び蓋
体２かアルミナセラミックスから成る場合には第１図及
び第２図に示すような絶縁基体１または蓋体２に対応し
た形状を有するプレス型内にアルミナセラミックスの粉
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１５００℃の温度で焼成することに
よって製作される。

また前記絶縁基体１はその上面にメタライズ金属層４か
被着されており、該メタライズ金属層４上には半導体素
子３の電源電極及び接地電極と接続される外部リード端
子５ａ、　５ｂか第１のガラス部材６を介し、また半導
体素子３の信号電極と接続される外部リード端子５ｃが
第２のガラス部材７を介して各々固定されている。

前記絶縁基体１の上面に被着されるメタライズ金属層４
は金（Ａｕ）、銀−白金（Ａｇ−Ｐｔ）、銀−パラジウ
ム（Ａｇ−Ｐｄ）等の金属材料から成り、金粉末等に適
当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを
絶縁基体ｌの上面に従来周知のスクリーン印刷法を採用
することによって印刷塗布し、しかる後、これを約４５
０　’Ｃの温度で焼成し、金粉末等を絶縁基体１の上面
に焼き付けることによって被着される。

前記メタライズ金属層４は後述する半導体素子３に供給
される電源電圧の変動を平滑化して半導体素子３の誤動
作を有効に防止する容量素子Ａの一方の電極として作用
し、該メタライズ金属層４には半導体素子３の電源電極
、或いは接地電極が電気的に接続される。

また前記絶縁基体ｌ上に固定される外部リード端子５ａ
、５ｂ、５Ｃは内部に収容する半導体素子３の電源電極
、接地電極及び信号電極を外部電気回路に接続する作用
を為し、外部リード端子５ａ、５ｂには半導体素子３の
電源電極及び接地電極がボンディングワイヤ８ａを介し
て接続されるとともに両端子５ａ、５ｂのうちいずれか
一方は絶縁基体１に被着させたメタライズ金属層４にボ
ンディングワイヤ８ｂを介して接続され、また外部リー
ド端子５ｃには半導体素子３の信号電極かボンディング
ワイヤ８ｃを介して接続される。

前記外部リード端子５ａ、５ｂ、５ｃ例えば、コバール
金属（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）や４２Ａｌｌｏｙ（Ｆｅ
−Ｎｉ合金）等の金属から成り、該コバール金属等のイ
ンゴット（塊）を従来周知の圧延加工法及び打ち抜き加
工法を採用することによって所定の板状に形成される。

尚、前記外部リード端子５ａ、５ｂ、５ｃはその外表面
にニッケル、金等から成る良導電性で、且つ耐蝕性に優
れた金属をメツキにより２．０乃至２０．０μｍの厚み
に層着させておくと外部リード端子５ａ。

５ｂ、５Ｃの酸化腐食を有効に防止するとともに外部リ
ード端子５ａ、５ｂ、５ｃと外部電気回路との電気的接
続を良好となすことができる。そのため外部リートｉ子
５ａ、　５ｂ、５ｃはその外表面にニッケル、金等をメ
ツキにより２．０乃至２０．０μｍ厚みに層着させてお
くことか好ましい。

前記絶縁基体１の上面に外部リード端子５ａ、５ｂを固
定する第１のガラス部材６は誘電率が１７．Ｏ（室温Ｉ
ＭＨｚ）以上のガラス材料から成り、該第１のガラス部
材６は外部リード端子５ａ、５ｂを絶縁基体ｌの上面に
固定するとともに両端子５ａ、５ｂとメタライズ金属層
４との間に第１のガラス部材６を誘電体材料とした容量
素子Ａを形成する作用を為す。

この容量素子Ａは半導体素子３の電源電極と接地電極と
の間に接続され、半導体素子３に供給電源電圧の変動に
起因した悪影響か及はさないように作用する。

前記容量素子Ａは第１ガラス部材６の誘電率か１７．０
以上と高いことから外部リード端子５ａ、５ｂとメタラ
イズ金属層４との間に形成される容量素子Ａの静電容量
値を大きな値と成すことができ、その結果、容量素子Ａ
によって供給電源電圧の変動に起因する半導体素子３へ
の悪影響を有効に防止することが可能となり、内部に収
容する半導体素子３を誤動作させることなく安定に作動
させる二とかてきる。

尚、前記半導体素子３の電源電極と接地電極との間に接
続される容量素子Ａは絶縁基体１の上面に半導体素子３
の電源電極及び接地電極か接続される外部リード端子５
ａ、５ｂを誘電率が１７．０以上の第１のガラス部材６
で固定するだけで形成される二とから絶縁基体ｌの半導
体素子３を取着する凹部１ａの大きさを容量素子Ａを取
着するために特別大きくする必要は一切ない。そのため
後述する絶縁基体１と蓋体２とを接合させ容器を気密封
止することによって半導体装置となす際、絶縁基体１と
蓋体２とは外観形状を大きくすることなく両者の接合面
積を広くなすことができ、その結果、容器の気密封止の
信頼性を高いものとして、且つ半導体装置の形状も小型
となすことができる。

前記第１のガラス部材６は例えば、酸化鉛６０．０乃至
９０．０重量％、酸化ホウ素５．０乃至１５．０重量％
に、フィラーとしてペロブスカイト型のチタン酸塩を５
．０乃至５０．０重量％含有させたガラスから成り、該
各ガラス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合し
て得たガラスペーストを絶縁基体ｌの上面に従来周知の
スクリーン印刷法により印刷塗布し、しかる後、これを
高温で焼き付けることによって絶縁基体１の上面に被着
される。

尚、前記第１のガラス部材６はその誘電率か１７．０未
満であると半導体素子３の電源電極及び接地電極か接続
される外部リード端子５ａ、５ｂ間に大きな静電容量値
の容量素子Ａを形成することかできず、その結果、容量
素子Ａによって供給電源電圧の変動に起因する半導体素
子への悪影響を有効に防止することかてきなくなる。従
って、前記第１ガラス部材６はその誘電率か１７．０以
上に特定される。

また前記第２のガラス部材７は半導体素子３の信号電極
か接続される外部リード端子５Ｃを絶縁基体ｌ上面に固
定する作用を為し、誘電率か１４．０（室温ＩＭＨｚ）
以下のガラス材料、具体的には酸化ケイ素５０．０乃至
８０．０重量％、酸化ホウ素１０．０乃至３０．０重量
％、酸化アルミニウム１０．０重量％以下、ナトリウム
、カリウムの酸化物５．０重量％以下を含むガラスから
成る。

前記第２のガラス部材７はその誘電率か１４．０以下と
低いことから該ガラス部材７で固定される外部リード端
子５Ｃの信号伝播速度を極めて速いものとなすことかで
き、その結果、パッケージ内部に信号の伝播速度か速い
高速駆動を行う半導体素子を収容することも可能となる
。

尚、前記第２のガラス部材７は酸化ケイ素、酸化ホウ素
、酸化アルミニウム等のガラス原料粉末に適当な有機溶
剤、溶媒を添加混合して得たガラスペーストを絶縁基体
１の上面に従来周知のスクリーン印刷法により印刷塗布
し、しかる後、これを高温で焼き付けることによって絶
縁基体１の上面に被着される。

前記外部リード端子５ａ、５ｂ、　５ｃか固定された絶
縁基体１はまたその上面に蓋体２かガラス材５ｄを介し
て接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成
る容器内部に半導体素子３か気密に封止される。

前記蓋体２を絶縁基体１に接合させるガラス部材５ｄは
低融点のガラス材料から成り、該ガラス部材５ｄは予め
蓋体２の下面に被着されている。

尚、前記ガラス部材５ｄは酸化鉛５０．０乃至８０．０
重量％、酸化ホウ素５．０乃至１５．０重量％、酸化亜
鉛１５．０重量％以下、酸化ケイ素１Ｏ１０重量％以下
、酸化アルミニウム１Ｏ８０重量％以下を含むガラスか
ら成り、該各ガラス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を
添加混合して得たガラスペーストを蓋体２の下面に従来
周知のスクリーン印刷法により印刷塗布するとともにこ
れを約４００°Ｃの温度て焼成することによって蓋体２
下面に被着される。

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１ａ底面に半導体素子３を取着するととも
に該半導体素子３の電源電極及び接地電極をボンディン
グワイヤ８ａを介して外部リード端子５ａ、５ｂに、半
導体素子３の信号電極をボンディングワイヤ８ｃを介し
て外部リード端子５ｃに各々接続させるとともに半導体
素子３の電源電極、接地電極か接続される外部リード端
子５ａ、５ｂのうち一方をボンディングワイヤ８ｂを介
して絶縁基体１の上面に被着させたメタライズ金属層４
に接続させ、しかる後、絶縁基体１と蓋体２とを蓋体２
の下面に予め被着させておいたガラス部材５ｄを加熱溶
融し、両者を接合させることによって内部に半導体素子
３を気密封止し、これによって最終製品としての半導体
装置か完成する。

（発明の効果） 以上の通り、本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、絶縁基体の上面にメタライズ金属層を被着し、更
にその上面に半導体素子の電源電極及び接地電極と接続
される外部リード端子を誘電率が１７．０以上のガラス
部材を介して、また信号電極と接続される外部リード端
子を誘電率か１４．０以下のガラス部材を介して各々固
定するとともに半導体素子の電源電極もしくは接地電極
と接続される外部リード端子を前記メタライズ金属層に
電気的に接続させたことから半導体素子の電源電極もし
くは接地電極のの間に大きな静電容量を有した容量素子
を接続することかでき、その結果、前記容量素子によっ
て供給電源電圧の変動に起因する半導体素子への悪影響
を有効に防止し、半導体素子を長期間にわたり正常、且
つ安定に作動させことが可能となる。

また前記容量素子はメタライズ金属層を被着させた絶縁
基体の上面に半導体素子の電源電極及び接地電極か接続
される外部リード端子を誘電率か１７．０以上のガラス
部材を介して固定することによって形成されることから
絶縁基体の半導体素子を取着する凹部の大きさを容量素
子を取着するために特別大きくする必要は一切ない。そ
のため絶縁基体と蓋体とを接合させ容器を気密封止する
ことによって半導体装置となす際、絶縁基体と蓋体とは
その外観形状を大きくすることなく両者の接合面積を広
くなすことができ、その結果、容器の気密封止の信頼性
を高いものとして、且つ半導体装置も小型となすことが
できる。

更に半導体素子の信号電極が接続される外部リード端子
は誘電率が１４．０以下と低いガラス部材を介して固定
したことから隣接する外部リード端子の各々を伝播する
電気信号は互いに大きく影響し合って電気信号にノイズ
を発生することはなく、該ノイズによって内部に収容す
る半導体素子に誤動作を起こさせることもない。

【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
縁基体の平面図である。 ｌ・・・絶縁基体　　２・・・蓋体 ４・・・メタライズ金属層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体と
   蓋体とから成る半導体素子収納用パッケージにおいて、
   前記絶縁基体はその上面にメタライズ金属層を有すると
   ともに該メタライズ金属層上に半導体素子の電源電極及
   び接地電極と接続される外部リード端子が誘電率１７．
   ０以上のガラス部材を介して、また信号電極と接続され
   る外部リード端子が誘電率１４．０以下のガラス部材を
   介して各々固定されており、且つ前記半導体素子の電源
   電極もしくは接地電極と接続される外部リード端子が前
   記メタライズ金属層と電気的に接続していることを特徴
   とする半導体素子収納用パッケージ。