JPH0521627A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0521627A JPH0521627A JP17523891A JP17523891A JPH0521627A JP H0521627 A JPH0521627 A JP H0521627A JP 17523891 A JP17523891 A JP 17523891A JP 17523891 A JP17523891 A JP 17523891A JP H0521627 A JPH0521627 A JP H0521627A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aln
- alumina
- package
- outer leads
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高熱放散性を得る目的でパッケージに窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）を用い、そのＡｌＮでアウターリ
ード間を絶縁する場合の絶縁抵抗の環境劣化を抑制す
る。 【構成】 アウターリード２間に位置して外部に面して
いるパッケージ１のＡｌＮ面上にアルミナ薄膜層５を設
ける。アルミナは絶縁抵抗が大きく、環境劣化を生じ難
い。このアルミナの薄膜層５がＡｌＮ面を覆ってＡｌＮ
面の大気中水分との反応を防止するので表面に体積抵抗
の低い経路ができる心配がなく、アウターリード間の安
定した絶縁性が保たれてリード間リーク電流によるミス
スイッチングが防止される。
ルミニウム（ＡｌＮ）を用い、そのＡｌＮでアウターリ
ード間を絶縁する場合の絶縁抵抗の環境劣化を抑制す
る。 【構成】 アウターリード２間に位置して外部に面して
いるパッケージ１のＡｌＮ面上にアルミナ薄膜層５を設
ける。アルミナは絶縁抵抗が大きく、環境劣化を生じ難
い。このアルミナの薄膜層５がＡｌＮ面を覆ってＡｌＮ
面の大気中水分との反応を防止するので表面に体積抵抗
の低い経路ができる心配がなく、アウターリード間の安
定した絶縁性が保たれてリード間リーク電流によるミス
スイッチングが防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アウターリード間の絶
縁性が高く、高速動作の半導体素子であっても安心して
搭載できる半導体装置に関する。
縁性が高く、高速動作の半導体素子であっても安心して
搭載できる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化アルミニウム（以下、ＡｌＮと表
示）は高熱伝導物質であることから、半導体装置、特に
半導体素子を保護するパッケージの分野で使用されつつ
ある。それ以前のセラミックパッケージは、アルミナ製
であったが、熱伝導性が良くないため、高速でしかも集
積度の高いＩＣなどを搭載するのは不向きだった。そこ
で、例えばＰＧＡ（ピングリッドアレイ）やＣ−ＱＦＰ
（サークワッドフラットパッケージ）などでアルミナの
部分をＡｌＮに置き換えたパッケージが開発されてい
る。
示）は高熱伝導物質であることから、半導体装置、特に
半導体素子を保護するパッケージの分野で使用されつつ
ある。それ以前のセラミックパッケージは、アルミナ製
であったが、熱伝導性が良くないため、高速でしかも集
積度の高いＩＣなどを搭載するのは不向きだった。そこ
で、例えばＰＧＡ（ピングリッドアレイ）やＣ−ＱＦＰ
（サークワッドフラットパッケージ）などでアルミナの
部分をＡｌＮに置き換えたパッケージが開発されてい
る。
【０００３】アルミナパッケージの大きな特徴は、絶縁
性が非常に高く、かつ安定していることである。一般的
な２.5４mmピンピッチのＰＧＡを例に採ると、１０13Ω
台の絶縁抵抗が、標準的な環境試験後にもほとんど低下
しない。これに対し、ＡｌＮパッケージでは下記の問題
が起こる。
性が非常に高く、かつ安定していることである。一般的
な２.5４mmピンピッチのＰＧＡを例に採ると、１０13Ω
台の絶縁抵抗が、標準的な環境試験後にもほとんど低下
しない。これに対し、ＡｌＮパッケージでは下記の問題
が起こる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＡｌＮ製のパッケージ
は、基本的にアルミナ製パッケージの製造プロセスや構
成を模倣しているが、アルミナに比べて対湿性に劣るの
で、次の如き課題を生じる。
は、基本的にアルミナ製パッケージの製造プロセスや構
成を模倣しているが、アルミナに比べて対湿性に劣るの
で、次の如き課題を生じる。
【０００５】図２はＰＧＡの概要を示し、図３はそのＰ
ＧＡのアウターリード取付け面側を部分的に拡大して示
している。ＰＧＡの内部構造は省略又は概略のみを示し
ている。パッケージ１の表面にはアウターリード２を接
合するメタライズ層３が、またこのメタライズ層３の周
囲には、鑞材の拡がり防止などの目的で保護層４が形成
されている。この層４は、アルミナパッケージの場合ア
ルミナであるので、ＡｌＮの場合にはＡｌＮである。な
お、鑞材は各図とも省略して図示していない。
ＧＡのアウターリード取付け面側を部分的に拡大して示
している。ＰＧＡの内部構造は省略又は概略のみを示し
ている。パッケージ１の表面にはアウターリード２を接
合するメタライズ層３が、またこのメタライズ層３の周
囲には、鑞材の拡がり防止などの目的で保護層４が形成
されている。この層４は、アルミナパッケージの場合ア
ルミナであるので、ＡｌＮの場合にはＡｌＮである。な
お、鑞材は各図とも省略して図示していない。
【０００６】しかるに、ＡｌＮは、一般的なコンピュー
タ使用環境である室内においても空気中の水分と反応し
てベーマイトや水酸化アルミニウムなどの低絶縁抵抗物
質を生成し易く、結果として、絶縁抵抗の環境劣化が起
こる。即ち、生成物により表面に体積抵抗の低い経路が
できてしまうと、他の部分がいくら高抵抗でも絶縁抵抗
は大きくならず、このために、アウターリード間の絶縁
性能が下がり、隣接リードへのリーク電流が大きくなっ
て高速動作の半導体素子を搭載する場合には特にミスス
イッチングの確率が高まってくる。
タ使用環境である室内においても空気中の水分と反応し
てベーマイトや水酸化アルミニウムなどの低絶縁抵抗物
質を生成し易く、結果として、絶縁抵抗の環境劣化が起
こる。即ち、生成物により表面に体積抵抗の低い経路が
できてしまうと、他の部分がいくら高抵抗でも絶縁抵抗
は大きくならず、このために、アウターリード間の絶縁
性能が下がり、隣接リードへのリーク電流が大きくなっ
て高速動作の半導体素子を搭載する場合には特にミスス
イッチングの確率が高まってくる。
【０００７】なお、ここで取り上げた問題は、アウター
リード間の絶縁抵抗がＡｌＮの表面性状に左右される場
合に起こる。即ち、アウターリードの周囲を低融点ガラ
スで取り巻いて絶縁しているＣ−ＱＦＰなどではなく、
アウターリード間がパッケージのＡｌＮによって絶縁さ
れるＰＧＡやセラミックフラットパッケージなどが対象
となる。
リード間の絶縁抵抗がＡｌＮの表面性状に左右される場
合に起こる。即ち、アウターリードの周囲を低融点ガラ
スで取り巻いて絶縁しているＣ−ＱＦＰなどではなく、
アウターリード間がパッケージのＡｌＮによって絶縁さ
れるＰＧＡやセラミックフラットパッケージなどが対象
となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するため、アウターリード間に位置して外部に面
している窒化アルミニウム層の表面に酸化アルミニウム
の薄膜層を設ける。
を解決するため、アウターリード間に位置して外部に面
している窒化アルミニウム層の表面に酸化アルミニウム
の薄膜層を設ける。
【０００９】なお、酸化アルミニウム（以下、アルミナ
と記述）の膜厚が極端に厚いとＡｌＮ製パッケージ特有
の高熱伝導性の効果が薄れるので、表面のアルミナの膜
厚は上限を３０μｍ程度にしておくのが望ましい。この
ような薄いアルミナ膜は、実施例で述べるような方法で
容易に形成することができる。
と記述）の膜厚が極端に厚いとＡｌＮ製パッケージ特有
の高熱伝導性の効果が薄れるので、表面のアルミナの膜
厚は上限を３０μｍ程度にしておくのが望ましい。この
ような薄いアルミナ膜は、実施例で述べるような方法で
容易に形成することができる。
【００１０】
【作用】アルミナは化学的及び電気的に非常に安定した
物質であり、半導体装置の使用環境である概略１２０℃
以下の温度では抵抗を減ずるほどの反応を起こさない。
このアルミナの体積抵抗は１０14Ω・cm以上あり、Ａｌ
Ｎ（体積抵抗は１０14Ω以上）が水分と反応して生じる
ベーマイトや水酸化アルミニウムなどの約１０5 〜１０
10Ω・cmとは桁違いの差がある。
物質であり、半導体装置の使用環境である概略１２０℃
以下の温度では抵抗を減ずるほどの反応を起こさない。
このアルミナの体積抵抗は１０14Ω・cm以上あり、Ａｌ
Ｎ（体積抵抗は１０14Ω以上）が水分と反応して生じる
ベーマイトや水酸化アルミニウムなどの約１０5 〜１０
10Ω・cmとは桁違いの差がある。
【００１１】本発明では、そのアルミナがＡｌＮの表面
を覆ってＡｌＮ表面の水分との反応を阻止するので、ア
ウターリード間におけるパッケージ表面の体積抵抗の極
端な低下が起こらない。
を覆ってＡｌＮ表面の水分との反応を阻止するので、ア
ウターリード間におけるパッケージ表面の体積抵抗の極
端な低下が起こらない。
【００１２】
【実施例】図１にＰＧＡを適用対象としたときのアウタ
ーリード取付面の構造を示す。ここでは、ＡｌＮ製（Ａ
ｌＮと導体の積層体）のパッケージ１が用いられてい
る。２はアウターリードであり、このリードの根元端の
フランジがメタライズ層３に鑞付けされている。また、
パッケージ１のアウターリード取付け面側の表面には本
発明を特徴づけるアルミナ薄膜層５が形成されている。
なお、図１ではアルミナ薄膜層がメタライズ層に少し重
なっているが、必ずしも重ならなくてよい。重なっても
フランジとの間に隙間があってもよい。
ーリード取付面の構造を示す。ここでは、ＡｌＮ製（Ａ
ｌＮと導体の積層体）のパッケージ１が用いられてい
る。２はアウターリードであり、このリードの根元端の
フランジがメタライズ層３に鑞付けされている。また、
パッケージ１のアウターリード取付け面側の表面には本
発明を特徴づけるアルミナ薄膜層５が形成されている。
なお、図１ではアルミナ薄膜層がメタライズ層に少し重
なっているが、必ずしも重ならなくてよい。重なっても
フランジとの間に隙間があってもよい。
【００１３】図４は、かかる構造のＰＧＡの製造プロセ
スの一例である。との工程間にもめっき工程を入れ
ることが多い。の工程でパッケージのアウターリード
取付け面側にスクリーン印刷したアルミナを下層のＡｌ
Ｎや各層の印刷メタライズなどと同時焼成して最表面の
アルミナ薄膜を作る。この方法でもアルミナ薄膜層５の
膜厚は高々２０μｍ程度に抑えることができるが、以下
の方法によれば膜厚をもっと薄くし得る。
スの一例である。との工程間にもめっき工程を入れ
ることが多い。の工程でパッケージのアウターリード
取付け面側にスクリーン印刷したアルミナを下層のＡｌ
Ｎや各層の印刷メタライズなどと同時焼成して最表面の
アルミナ薄膜を作る。この方法でもアルミナ薄膜層５の
膜厚は高々２０μｍ程度に抑えることができるが、以下
の方法によれば膜厚をもっと薄くし得る。
【００１４】例えば、下記のＡｌＮの最表層部をプラズ
マ酸化処理して、或いは大気を含む酸化性雰囲気下で熱
処理してアルミナに変質させる方法によれば、膜厚を数
μｍに制御することができる。この場合の製造プロセス
は、図４のの工程を省き、代わりに、又はの工
程の次にプラズマ酸化処理工程又は酸化性雰囲気下での
熱処理工程を加える形になる。メタライズ層やめっき層
の保護のためには、かかる箇所に処理中のみレジストを
塗布するなどの方法が採用できる。
マ酸化処理して、或いは大気を含む酸化性雰囲気下で熱
処理してアルミナに変質させる方法によれば、膜厚を数
μｍに制御することができる。この場合の製造プロセス
は、図４のの工程を省き、代わりに、又はの工
程の次にプラズマ酸化処理工程又は酸化性雰囲気下での
熱処理工程を加える形になる。メタライズ層やめっき層
の保護のためには、かかる箇所に処理中のみレジストを
塗布するなどの方法が採用できる。
【００１５】また、図４のの工程を無くして、又
はの工程を経た後ＡｌＮの表面に水分を吸着させ、そ
の後、熱処理してＡｌＮの最表層部をアルミナに変質さ
せる方法や、気相合成法でＡｌＮの表面にアルミナをコ
ーティングする方法でも高々数μｍの薄い膜を作ること
ができる。気相合成による場合には図４のの工程が無
く、のめっきの後ろに、レジスト塗布／アルミナコー
ティング／レジスト剥離の工程が加わる。水分を吸着さ
せた後熱処理する方法の場合、レジスト塗布などによる
保護は特に必要としないが、保護しても勿論差支えな
い。
はの工程を経た後ＡｌＮの表面に水分を吸着させ、そ
の後、熱処理してＡｌＮの最表層部をアルミナに変質さ
せる方法や、気相合成法でＡｌＮの表面にアルミナをコ
ーティングする方法でも高々数μｍの薄い膜を作ること
ができる。気相合成による場合には図４のの工程が無
く、のめっきの後ろに、レジスト塗布／アルミナコー
ティング／レジスト剥離の工程が加わる。水分を吸着さ
せた後熱処理する方法の場合、レジスト塗布などによる
保護は特に必要としないが、保護しても勿論差支えな
い。
【００１６】以下に、より詳細な実施例について述べ
る。先ず、サンプルＡとして図２のＰＧＡを図４の工程
に基づいて作った。また、サンプルＢとしてＡｌＮ層の
表面を大気を含む酸化性雰囲気化で熱処理してアルミナ
に変質させたもの、サンプルＣとしてパッケージのＡｌ
Ｎ表面をプラズマ酸化処理でアルミナに変質させたも
の、サンプルＤとしてＡｌＮ表面を水分吸着後の熱処理
でアルミナに変質させたもの、サンプルＥとしてＡｌＮ
表面に気相合成法でアルミナ膜を形成したものも作っ
た。以上は本発明品である。また、サンプルＦは、図４
ののアルミナ印刷に代えてＡｌＮ印刷を行い図３の保
護層４をＡｌＮで作った従来品である。
る。先ず、サンプルＡとして図２のＰＧＡを図４の工程
に基づいて作った。また、サンプルＢとしてＡｌＮ層の
表面を大気を含む酸化性雰囲気化で熱処理してアルミナ
に変質させたもの、サンプルＣとしてパッケージのＡｌ
Ｎ表面をプラズマ酸化処理でアルミナに変質させたも
の、サンプルＤとしてＡｌＮ表面を水分吸着後の熱処理
でアルミナに変質させたもの、サンプルＥとしてＡｌＮ
表面に気相合成法でアルミナ膜を形成したものも作っ
た。以上は本発明品である。また、サンプルＦは、図４
ののアルミナ印刷に代えてＡｌＮ印刷を行い図３の保
護層４をＡｌＮで作った従来品である。
【００１７】これ等のサンプルを各５ピース作成し、１
００ＶＤＣでの絶縁抵抗を調べた。また、この後、全サ
ンプルを５００時間のプレッシャークッカーテスト（１
２１℃、１００％RH）に供し、その後、再度絶縁抵抗を
測定した。
００ＶＤＣでの絶縁抵抗を調べた。また、この後、全サ
ンプルを５００時間のプレッシャークッカーテスト（１
２１℃、１００％RH）に供し、その後、再度絶縁抵抗を
測定した。
【００１８】結果を表１に示す。従来品のサンプルＦ
は、テスト後に絶縁抵抗が平均で１／２０に低下してい
るのに対し、本発明品のサンプルの絶縁抵抗低下はＡが
約４０％、Ｂが約８０％、Ｃ、Ｄが約５０％、Ｅが約６
５％に止まっており、本発明がアウターリード間の絶縁
性維持に優れた効果を示すことが実証された。
は、テスト後に絶縁抵抗が平均で１／２０に低下してい
るのに対し、本発明品のサンプルの絶縁抵抗低下はＡが
約４０％、Ｂが約８０％、Ｃ、Ｄが約５０％、Ｅが約６
５％に止まっており、本発明がアウターリード間の絶縁
性維持に優れた効果を示すことが実証された。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置は、ＡｌＮの表面をアルミナの薄膜層で保護して、ア
ウターリード間におけるパッケージ表面の体積抵抗の低
下を抑制したので、高熱放散性をもたせるためにＡｌＮ
パッケージを用いる場合のリード間の電流リークに起因
したミススイッチングを防止できると云う効果があり、
高速ＩＣを搭載する場合にも動作信頼性の高い装置を提
供することが可能になる。
置は、ＡｌＮの表面をアルミナの薄膜層で保護して、ア
ウターリード間におけるパッケージ表面の体積抵抗の低
下を抑制したので、高熱放散性をもたせるためにＡｌＮ
パッケージを用いる場合のリード間の電流リークに起因
したミススイッチングを防止できると云う効果があり、
高速ＩＣを搭載する場合にも動作信頼性の高い装置を提
供することが可能になる。
【図１】実施例の半導体装置の腰部を示す断面図
【図２】ＰＧＡの概要を示す図
【図３】ＡｌＮパッケージを用いた従来のＰＧＡのアウ
ターリード取付面側の断面図
ターリード取付面側の断面図
【図４】本発明の半導体装置の製造プロセスの一例を示
すフロー図
すフロー図
１ パッケージ ２ アウターリード ３ メタライズ層 ４ 保護層 ５ アルミナ薄膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲廣▼瀬 義幸 伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友電気工 業株式会社伊丹製作所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 アウターリード間がパッケージの窒化ア
ルミニウムによって絶縁される半導体装置であって、ア
ウターリード間に位置して外部に面している窒化アルミ
ニウム層の表面に酸化アルミニウムの薄膜層を有してい
ることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17523891A JPH0521627A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17523891A JPH0521627A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521627A true JPH0521627A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15992679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17523891A Pending JPH0521627A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521627A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474593A (en) * | 1993-09-08 | 1995-12-12 | Kawasaki Kasei Chemicals Ltd. | Agent for treating metal ions in an aqueous solution, process for producing the metal ion-treating agent and method for treating metal ions in an aqueous solution |
| WO2017203795A1 (ja) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | 日本電気硝子株式会社 | 気密パッケージ及び気密パッケージの製造方法 |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP17523891A patent/JPH0521627A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474593A (en) * | 1993-09-08 | 1995-12-12 | Kawasaki Kasei Chemicals Ltd. | Agent for treating metal ions in an aqueous solution, process for producing the metal ion-treating agent and method for treating metal ions in an aqueous solution |
| WO2017203795A1 (ja) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | 日本電気硝子株式会社 | 気密パッケージ及び気密パッケージの製造方法 |
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