JPH0521631A - ガラス封止型半導体素子収納用パツケージ - Google Patents

ガラス封止型半導体素子収納用パツケージ

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JPH0521631A
JPH0521631A JP3176950A JP17695091A JPH0521631A JP H0521631 A JPH0521631 A JP H0521631A JP 3176950 A JP3176950 A JP 3176950A JP 17695091 A JP17695091 A JP 17695091A JP H0521631 A JPH0521631 A JP H0521631A
Authority
JP
Japan
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semiconductor element
glass member
weight
glass
oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP3176950A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Ito
吉明 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JPH0521631A publication Critical patent/JPH0521631A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49171Fan-out arrangements

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  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】収容する半導体素子を正常、且つ安定に作動さ
せることができるガラス封止型半導体素子収納用パッケ
ージを提供することにある。 【構成】絶縁基体1と枠体2との間に外部リード端子3
を固定用ガラス部材6で固定し、且つ枠体2と蓋体4と
を封止用ガラス部材8で接合させるようになしたガラス
封止型半導体素子収納用パッケージにおいて、前記封止
用ガラス部材8を酸化鉛37.0乃至47.0重量%、酸ホウ素
3.0 乃至8.0 重量%、酸化亜鉛1.0 乃至6.0 重量%、酸
化ビスマス1.0 乃至4.0 重量%、酸化珪素0.5 乃至3.0
重量%に、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を37.0
乃至47.0重量%含有させた軟化溶融温度が低いガラスで
形成した。枠体2と蓋体4とを封止用ガラス部材8で接
合させる際、固定用ガラス部材6より放出される水分量
が極小となり、その結果、パッケージ内の水分量も極小
として半導体素子を正常に作動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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に関し、特にガラス溶着によ
ってパッケージの封止を行うガラス封止型半導体素子収
納用パッケージの改良に関するもである。
【0002】
【従来の技術】従来、LSI(大規模集積回路素子) 等の半
導体素子を収容するためのガラス封止型半導体素子収納
用パッケージは、上面中央部に半導体素子が載置取着さ
れる載置部を有する矩形状の絶縁基体と、該絶縁基体の
半導体素子載置部を囲繞するように中央部に開孔を有す
る枠体と、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多数の外部リード端子とから
構成されており、絶縁基体の上面に外部リード端子及び
枠体を順次載置させ、各々を固定用ガラス部材で接着固
定することによって製作されている。
【0003】かかる従来の半導体素子収納用パッケージ
は枠体の開孔内に位置する絶縁基体の半導体素子載置部
に半導体素子を載置取着した後、該半導体素子の各電極
をボンディングワイヤを介し外部リード端子に接続させ
るとともに枠体の上部に該枠体の開孔を塞ぐよう蓋体を
封止用ガラス部材を介して接合し、内部に半導体素子を
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。
【0004】尚、前記ガラス封止型半導体素子収納用パ
ッケージにおいて外部リード端子を絶縁基体と蓋体との
間に固定する固定用ガラス部材は一般に酸化鉛50.0乃至
70.0重量%、酸化珪素SiO 2 1.0 乃至7.0 重量%、酸化
ホウ素4.0 乃至14.0重量%、酸化亜鉛5.0 乃至15.0重量
%に、フィラーとしてのジルコンを10.0乃至30.0重量%
含有させてなる結晶質ガラスが使用され、また枠体に蓋
体を接合させる封止用ガラス部材は酸化鉛45.0乃至55.0
重量%、酸化珪素0.5 乃至5.0 重量%、酸化ホウ素5.0
乃至13.0重量%に、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合
物を30.0乃至40.0重量%含有させたガラスが使用されて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のガラス封止型半導体素子収納用パッケージにおいて
は外部リード端子を絶縁基体と枠体との間に固定してい
る固定用ガラス部材に多量の水分が内在していること、
枠体に蓋体を接合する封止用ガラス部材の軟化溶融温度
が高いこと等から枠体に蓋体を封止用ガラス部材を介し
て接合させ内部に半導体素子を気密に封止する際、封止
用ガラス部材を溶融させる熱が固定用ガラス部材に印加
されると固定用ガラス部材から多量の水分が放出されて
パッケージ内に1000乃至5000ppm の水分が入り込み、こ
れが半導体素子の電極やボンディングワイヤと接触して
腐食し、半導体素子の特性に劣化を生じさせたり、半導
体装置としての機能を喪失させたりするという欠点を有
していた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は絶縁基体と枠体
との間に外部リード端子を固定用ガラス部材を介して固
定するとともに枠体と蓋体とを封止用ガラス部材で接合
することによって内部に半導体素子を気密に封止するガ
ラス封止型半導体素子収納用パッケージにおいて、前記
封止用ガラス部材が酸化鉛37.0乃至47.0重量%、酸ホウ
素3.0 乃至8.0重量%、酸化亜鉛1.0 乃至6.0 重
量%、酸化ビスマス1.0 乃至4.0重量%、酸化珪素0.5
乃至3.0 重量%に、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合
物を37.0乃至47.0重量%含有させたガラスから成ること
を特徴とするものである。
【0007】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1及び図2 は本発明のガラス封止型半導体素子収
納用パッケージの一実施居を示し、1 は絶縁基体、2 は
枠体、3 は外部リード端子、4 は蓋体である。
【0008】前記絶縁基体1 は酸化アルミニウム質焼結
体、窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料より成
り、その上面中央部に半導体素子を載置取着するための
載置部を有しており、該載置部には半導体素子5 がガラ
ス、樹脂等の接着材を介し取着固定される。
【0009】前記絶縁基体1 は従来周知のプレス成形法
を採用することによって形成され、例えは酸化アルミニ
ウム質焼結体から成る場合、図1 、図2 に示すような矩
形形状の絶縁基体1 に対応した形状を有するプレス型内
に酸化アルミニウム(Al 2 O3 ) 、シリカ(SiO2 ) 、マ
グネシア(MgO) 、カルシア(CaO) 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、こ
れを約1500℃の温度で焼成することによって製作され
る。
【0010】また前記絶縁基体1 の上面には外部リード
端子3 を間に挟んで枠体2 が固定用ガラス6 を介し固定
されている。
【0011】前記枠体2 はその中央部に開孔A が形成さ
れており、絶縁基体1 の半導体素子5 が載置取着される
載置部を囲繞するような枠状の形状となっている。この
枠体2 はその中央部の開孔A と絶縁基体1 上面とで半導
体素子5 を内部に収容するための空所を形成する。
【0012】前記枠体2 は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体等の電気絶縁材料より成り、前述の絶縁基体1 と
同様の方法によって製作され、絶縁基体1 上面に固定用
ガラス部材6 を介して接着固定される。
【0013】また前記絶縁基体1 と枠体2 との間に配さ
れる外部リード端子3 はコバール金属(Fe-Ni-Co 合金)
や42アロイ(Fe-Ni合金) 等の金属から成り、該外部リー
ド端子3 は半導体素子5 の各電極がボンディングワイヤ
7 を介し電気的に接続され、外部リード端子3 を外部電
気回路に接続することにより半導体素子5 が外部電気回
路と接続されることとなる。
【0014】前記外部リード端子3 は絶縁基体1 と枠体
2 とを固定用ガラス部材6 を介し接着固定する際、同時
に両者の間に取着固定される。
【0015】尚、前記外部リード端子3 を間に挟んでの
絶縁基体1と枠体2 との接着固定は、絶縁基体1 上面と
枠体2 下面の各々に予め固定用ガラス部材6 となるガラ
スの粉末を塗布してき、絶縁基体1 の上面に外部リード
端子3 及び枠体2 を順次載置させた後、加熱し、絶縁基
体1 と枠体2 に予め塗布させておいたガラス粉末を溶融
させ、一体化させることによって行われる。
【0016】また前記絶縁基体1 と枠体2 とを接着固定
する固定用のガラス部材6 は従来と同様の酸化鉛50.0乃
至70.0重量%、酸化珪素SiO 2 1.0 乃至7.0 重量%、酸
化ホウ素4.0 乃至14.0重量%、酸化亜鉛5.0 乃至15.0重
量%に、フィラーとしてのジルコンを10.0乃至30.0重量
%含有させてなる結晶質ガラスが使用される。
【0017】前記枠体2 の上面には該枠体2 の開孔A を
塞ぐように蓋体4 が封止用ガラス部材8 を介して接合さ
れ、これによって内部に半導体素子5 が気密に封止され
る。
【0018】前記蓋体4 は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体等の電気絶縁材料から成り、前述の絶縁基体1 と
同様の方法によって板状に製作される。
【0019】また前記蓋体4 を枠体2 に接合する封止用
ガラス部材8 は酸化鉛37.0乃至47.0重量%、酸ホウ素3.
0 乃至8.0 重量%、酸化亜鉛1.0 乃至6.0 重量%、酸化
ビスマス1.0 乃至4.0 重量%、酸化珪素0.5 乃至3.0 重
量%に、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を37.0乃
至47.0重量%含有させたガラスが使用され、該封止用ガ
ラス部材8 はその軟化溶融温度が380 ℃以下( 従来の封
止用ガラス部材の85%以下の軟化溶融温度) であり低い
ことから、枠体2 に蓋体4 を封止用ガラス部材8 を介し
て接合させる際、封止用ガラス部材8 を溶融させる熱が
固定用ガラス部材6 に印加されたとしても固定用ガラス
部材6 より放出する水分の量は少なくなり、その結果、
パッケージ内の水分量も1000ppm 以下となって半導体素
子の電極やボンディングワイヤの腐食が有効に防止さ
れ、半導体素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動
させることが可能となる。
【0020】尚、前記封止用ガラス部材7 は酸化鉛(Pb
O) の量が37.0重量%未満であると封止用ガラス部材7
の軟化溶融温度が高くなり、パッケージ内に半導体素子
5 を気密に封止する際、固定用ガラス部材6 から多量の
水分が放出されてしまい、また47.0重量%を越えると封
止用ガラス部材7 の耐薬品性が劣化しパッケージの気密
封止の信頼性が大幅に低下してしまう。従って、酸化鉛
(PbO) の量は37.0乃至47.0重量%の範囲に特定される。
【0021】また酸化ホウ素(B2 O 3 ) はその量が3.0
重量%未満であると封止用ガラス部材8 の熱膨張係数が
枠体2 や蓋体4 の熱膨張係数と大きく相違し、枠体2 に
蓋体4 を強固に接合することができなくなり、また8.0
重量%を越えると封止用ガラス部材7 の耐薬品性が劣化
しパッケージの気密封止の信頼性が大幅に低下してしま
う。従って、酸化ホウ素(B2 O 3 ) の量は3.0 乃至8.0
重量%の範囲に特定される。
【0022】また酸化亜鉛(ZnO) はその量が1.0 重量%
未満であると封止用ガラス部材7 の軟化溶融温度が高く
なり、パッケージ内に半導体素子5 を気密に封止する
際、固定用ガラス部材6 から多量の水分が放出されてし
まい、また6.0 重量%を越えると封止用ガラス部材7 の
耐薬品性が劣化しパッケージの気密封止の信頼性が大幅
に低下してしまう。従って、酸化亜鉛(ZnO) の量は1.0
乃至6.0重量%の範囲に特定される。
【0023】また酸化ビスマス(BiO3 ) はその量が1.0
重量%未満であると封止用ガラス部材7 の軟化溶融温度
が高くなり、パッケージ内に半導体素子5 を気密に封止
する際、固定用ガラス部材6 から多量の水分が放出され
てしまい、また4.0 重量%を越えると封止用ガラス部材
7 の耐薬品性が劣化しパッケージの気密封止の信頼性が
大幅に低下してしまう。従って、酸化ビスマス(BiO3 )
の量は1.0 乃至4.0 重量%の範囲に特定される。
【0024】また酸化珪素(SiO2 ) はその量が0.5 重量
%未満であると封止用ガラス部材7の耐薬品性が劣化し
パッケージの気密封止の信頼性が大幅に低下してしま
い、また3.0 重量%を越えると封止用ガラス部材7 の軟
化溶融温度が高くなり、パッケージ内に半導体素子5 を
気密に封止する際、固定用ガラス部材6 から多量の水分
が放出されてしまう。従って、酸化珪素(SiO2 ) の量は
0.5 乃至3.0 重量%の範囲に特定される。
【0025】またフィラーとして含有されるチタン酸鉛
系化合物はその量が37.0重量%未満であると封止用ガラ
ス部材8 の熱膨張係数が枠体2 や蓋体4 の熱膨張係数と
大きく相違し、枠体2 に蓋体4を強固に接合することが
できなくなり、また45.0重量%を越えると封止用ガラス
部材8 の加熱溶融させて枠体2 と蓋体4 とを接合させる
際、封止用ガラス部材8 の流動性が極めて悪くなって枠
体2 と蓋体4 とを強固に接合させることができなくな
る。従って、チタン酸鉛系化合物の量は37.0乃至47.0重
量%の範囲に特定される。
【0026】前記封止用ガラス部材8 による枠体2 と蓋
体4との接合は、蓋体4 の下面に予め封止用ガラス部材8
となるガラスの粉末を塗布しておき、枠体2 の上面に
蓋体4 を該蓋体4 に塗布させたガラス粉末が枠体2 側と
なるようにして載置させ、しかる後、これを加熱し、蓋
体4 の下面に予め塗布させておいたガラス粉末を溶融さ
せることによって行われる。
【0027】かくして、このガラス封止型半導体素子収
納用パッケージによれば、絶縁基体1 の半導体素子載置
部に半導体素子5 を接着材を介して取着固定するととも
に該半導体素子5 の各電極をボンディングワイヤ7 を介
して外部リード端子3 に電気的に接続させ、しかる後、
枠体2 の上面に蓋体4 を封止用ガラス部材8 を介して接
合し、内部に半導体素子5 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。
【0028】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0029】
【発明の効果】本発明のガラス封止型半導体素子収納用
パッケージによれば蓋体を枠体に接合し、内部に半導体
素子を気密に封止する封止用ガラス部材として酸化鉛3
7.0乃至47.0重量%、酸ホウ素3.0 乃至8.0 重量%、酸
化亜鉛1.0 乃至6.0 重量%、酸化ビスマス1.0 乃至4.0
重量%、酸化珪素0.5 乃至3.0 重量%に、フィラーとし
てのチタン酸鉛系化合物を37.0乃至47.0重量%含有させ
た軟化溶融温度が低いガラスを使用したことから枠体に
蓋体を封止用ガラス部材を加熱溶融させて接合させる
際、封止用ガラス部材を溶融させる熱が外部リード端子
を絶縁基体と枠体の間に固定している固定用ガラス部材
に印加されたとしてその温度が低いことから固定用ガラ
ス部材より放出する水分の量は少なくなり、その結果、
パッケージ内の水分量も極めて少ないものとなって半導
体素子の電極やボンディングワイヤの腐食が極小とな
り、これによって内部に収容する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可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガラス封止型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。
【図2】図 1に示すパッケージの絶縁基体部分の平面図
である。
【符号の説明】
1・・・絶縁基体 2・・・枠体 3・・・外部リード端子 4・・・蓋体 6・・・固定用ガラス部材 8・・・封止用ガラス部材

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】絶縁基体と枠体との間に外部リード端子を
    固定用ガラス部材を介して固定するとともに枠体と蓋体
    とを封止用ガラス部材で接合することによって内部に半
    導体素子を気密に封止するガラス封止型半導体素子収納
    用パッケージにおいて、前記封止用ガラス部材が酸化鉛
    37.0乃至47.0重量%、酸ホウ素3.0 乃至8.0 重量%、酸
    化亜鉛1.0 乃至6.0 重量%、酸化ビスマス1.0 乃至4.0
    重量%、酸化珪素0.5 乃至3.0 重量%に、フィラーとし
    てのチタン酸鉛系化合物を37.0乃至47.0重量%含有させ
    たガラスから成ることを特徴とするガラス封止型半導体
    素子収納用パッケージ。
JP3176950A 1991-07-17 1991-07-17 ガラス封止型半導体素子収納用パツケージ Pending JPH0521631A (ja)

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