JPH05291425A - Semiconductor package and its production - Google Patents

Semiconductor package and its production

Info

Publication number
JPH05291425A
JPH05291425A JP910693A JP910693A JPH05291425A JP H05291425 A JPH05291425 A JP H05291425A JP 910693 A JP910693 A JP 910693A JP 910693 A JP910693 A JP 910693A JP H05291425 A JPH05291425 A JP H05291425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
semiconductor package
frame
base substrate
adhesive
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.)
Granted
Application number
JP910693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2970723B2 (en
Inventor
Toshihiro Fusayasu
俊広 房安
Kenji Toshida
賢二 利田
Koji Yamada
浩嗣 山田
Isao Kitamura
勲 北村
Masanobu Obara
雅信 小原
Mitsuyuki Takada
充幸 高田
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to US08/015,007 priority Critical patent/US5773879A/en
Publication of JPH05291425A publication Critical patent/JPH05291425A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2970723B2 publication Critical patent/JP2970723B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To maintain junction parts under excellent conditions by using package constituting components that have specific thermal expansion coefficients so as to be conformed. CONSTITUTION:The board ratio of Cu/Mo/Cu of the clad material for a base board 11 is 1:3:1-1:1:5'. The thermal expansion coefficients of the clad material, a cap 16 and glass 13 are 6.0-6.8 (X10<-6>/ deg.C), 6.3-7.4 (X10<-6>/ deg.C) and 7.1 (X10<-6>/ deg.C). The thermal expansion coefficients of a wind frame 15 and a lead frame 12 are 6.2 (X10<-6>/ deg.C), and the greatest common measure for the conformity of the thermal expansion coefficients of the members is calculated. A leak on the glass 13 is prevented and the excellent conditions are maintained for the junction parts between the members by using the cap 16, wind frame 15, lead frame 12 and the glass 13 which have the thermal coefficients of 6.0-7.5 (X10<-6>/ deg.C).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップを接合す
るベース基板にリードフレームをガラス溶着するサーデ
ィップタイプの半導体パッケージおよびぞの製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sardip type semiconductor package in which a lead frame is glass-welded to a base substrate for bonding semiconductor chips, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、この種の半導体パッケージは、
図6に示すように、アルミナセラミックスのベース基板
1にリードフレーム2を低融点ガラス3でガラス溶着
し、ベース基板に半導体チップ4を接合し、ワイヤボン
ディングした後、アルミナセラミックスのキャップ5を
低融点ガラス3でガラス溶着して気密封止される。
2. Description of the Related Art Generally, this type of semiconductor package is
As shown in FIG. 6, the lead frame 2 is glass-welded to the alumina ceramic base substrate 1 with the low-melting glass 3, the semiconductor chip 4 is bonded to the base substrate, and wire bonding is performed. The glass 3 is glass-welded and hermetically sealed.

【0003】また、放熱性を改良するものとして、特開
平3−8362号において、ベース材として、Cuと鉄
系金属のクラッド材あるいはろう付品を用いたもの、特
開平2−303053号において、クラッド材のうち、
比較的簡単な方法で製造可能な3層のクラッド材とし
て、熱膨張係数の小さなインバー(Fe−Ni合金)を
用いた、インバー/Cu/インバー等のCuを中間層と
したもの、あるいは特開昭58−67049号におい
て、WまたはMoと主成分としてFe、Ni、Cuを含
有する粉末焼結材を用いたものが開示されている。
In order to improve heat dissipation, Japanese Patent Laid-Open No. 3-8362 discloses a base material using a clad material of Cu and an iron-based metal or a brazed product. Of the clad materials,
As a three-layer clad material which can be manufactured by a relatively simple method, Invar / Cu / Invar or the like having an intermediate layer of Cu using Invar (Fe-Ni alloy) having a small coefficient of thermal expansion, or JP-A-58-67049 discloses a powder sintered material containing W or Mo and Fe, Ni, Cu as main components.

【0004】さらに、放熱性が要求される高周波素子へ
の半導体パッケージとしては、図7に示すように、Cu
−W合金をベース基板6としてWメタライズで配線層を
形成したアルミナセラミックのフレーム7にリードフレ
ーム2をろう付けにより組立てた半導体パッケージに半
導体チップ4を接合しワイヤボンディングした後、一般
にコバール(Fe−Ni−Co)のキャップ8で半田封
止されている。また、このベース基板6とフレーム7と
をろう付けするタイプではろう付け時にベースのチップ
接合面にろう材が流れチップ接合不良が発生することが
ある。このため、図8に示すようにベース基板9のチッ
プ接合面と、ろう付け面の段付き加工が行われる。
Further, as a semiconductor package for a high frequency device which requires heat dissipation, as shown in FIG. 7, Cu is used.
After the semiconductor chip 4 is joined to the semiconductor package in which the lead frame 2 is assembled by brazing to the frame 7 made of alumina ceramic in which the wiring layer is formed by W metallization using the -W alloy as the base substrate 6 and wire bonding is performed, generally, Kovar (Fe- It is solder-sealed with a Ni-Co) cap 8. Further, in the type in which the base substrate 6 and the frame 7 are brazed, a brazing material may flow on the chip bonding surface of the base during brazing, and chip bonding failure may occur. Therefore, as shown in FIG. 8, step processing is performed on the chip bonding surface of the base substrate 9 and the brazing surface.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、Ga
As等の高周波素子が使用される情報通信機器が普及す
るにつれて安価で放熱性に優れ、高周波素子に適した半
導体パッケージの要求が高まりつつある。この要求に対
して、上述した図6に示すアルミナセラミックスをベー
ス基板としたサーディップパッケージは、安価である反
面、アルミナセラミックス以上の放熱性が要求され、ま
たリード部分の特性インピーダンスの制御がなされてい
ないため、高周波素子に適さないといった欠点がある。
そして、ガラス封止の封止温度が高くGaAs素子には
適さないといった欠点がある。また、図7においては、
ベース基板に用いるCu−W合金は重く電子機器の軽量
化のためには不利で、材料そのものが高価で、かつ段付
き、研磨加工にコストがかかり、しかもパッケージのめ
っきが製造工程からすべてAuめっきとなるために、高
価となる欠点がある。
By the way, in recent years, Ga
With the spread of information communication devices using high-frequency elements such as As, the demand for semiconductor packages suitable for high-frequency elements that are inexpensive and have excellent heat dissipation is increasing. In response to this demand, the cerdip package using the alumina ceramics shown in FIG. 6 as a base substrate is inexpensive, but on the other hand, the heat radiation property higher than that of the alumina ceramics is required, and the characteristic impedance of the lead portion is controlled. Since it does not exist, it is not suitable for high frequency devices.
Further, there is a defect that the sealing temperature of glass sealing is high and it is not suitable for a GaAs element. In addition, in FIG.
The Cu-W alloy used for the base substrate is heavy and unfavorable for reducing the weight of electronic devices, the material itself is expensive, and steps and polishing are expensive, and the package plating is Au plating from the manufacturing process. Therefore, there is a drawback that it becomes expensive.

【0006】したがって、本発明は上記したような従来
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、軽量かつ安価で放熱性に優れ、しかも、高周波
素子に適した半導体装置およびこれに用いる半導体パッ
ケージを提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device which is lightweight, inexpensive, excellent in heat dissipation, and suitable for a high frequency element. It is to provide a semiconductor package used for this.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る半導体パッケージは、ベース基板に半
導体チップの熱膨張と整合がとれ熱伝導がよくて、軽量
かつ安価で加工性のよいCu/Mo/Cuの3層のクラ
ッド材を用いる。そして、Cu/Mo/Cuのクラッド
材と異種材料の接合をろう付けのような高温で行うと変
形を生じ易いため、低温で接合できるガラスもしくは接
着剤で行う。また、ガラスもしくは接着剤の厚さ、リー
ド寸法(幅、厚さ)を制御し、リードフレームにガラス
もしくは接着剤との熱膨張の整合がとれる金属を用いた
ものである。また、ウインドフレームにベース基板、ガ
ラスとの熱膨張の整合が得られるメタルおよびメタライ
ズ付きセラミックスを用いたものである。また、本発明
に係る半導体装置は、ダイボンド、ワイヤボンド、封止
に必要な部分のみAuめっきとし、しかるのちに、外装
めっきをしたものである。また、封止用キャップとし
て、ガラスもしくは接着剤と熱膨張に整合が得られるメ
タルを用いる。
In order to achieve this object, a semiconductor package according to the present invention has a base substrate which is matched with thermal expansion of a semiconductor chip and has good heat conduction, which is lightweight, inexpensive and easy to process. A good Cu / Mo / Cu three-layer clad material is used. When the Cu / Mo / Cu clad material and the dissimilar material are joined at a high temperature such as brazing, deformation is likely to occur. Therefore, glass or an adhesive capable of joining at a low temperature is used. Further, the thickness of the glass or the adhesive and the lead size (width, thickness) are controlled, and the lead frame is made of a metal capable of matching the thermal expansion with the glass or the adhesive. Further, the wind frame is made of a base substrate, a metal capable of matching thermal expansion with glass, and a ceramic with metallization. In addition, the semiconductor device according to the present invention is such that only the portions necessary for die bonding, wire bonding, and sealing are Au plated, and then exterior plating is performed. Further, as the sealing cap, glass or metal capable of matching thermal expansion with the adhesive is used.

【0008】[0008]

【作用】本発明においては、ベース基板にCu/Mo/
Cuのクラッド材を用いたので、半導体チップの熱膨張
と整合がとれ、熱伝導がよくて軽量かつ安価となる。ま
た、パッケージの組立をガラスもしくは接着剤で行うこ
とにより、ベース基板をフラットにでき軽量かつ安価と
なり、しかも、組立による変形が防止できる。ガラス厚
さ、リード寸法(幅、厚さ)を制御することにより、配
線部の特性インピーダンスが半導体チップの特性インピ
ーダンスと整合がとられ、高周波素子に適する。必要部
分のみAuめっきとし、特にベース基板、リードフレー
ム、ウインドフレームのガラスもしくは接着剤の塗布部
にはAuめっきを施さないことによりガラスもしくは接
着剤との密着力が向上し信頼性が向上する。ウインドフ
レームにメタルもしくはメタライズしたセラミックを用
いたことにより半田、もしくはシーム溶接による封止が
可能となりGaAs素子に適する。
In the present invention, the base substrate is made of Cu / Mo /
Since the clad material of Cu is used, the thermal expansion of the semiconductor chip can be matched, the thermal conductivity is good, and the weight and cost are low. Further, by assembling the package with glass or an adhesive, the base substrate can be made flat, which is lightweight and inexpensive, and deformation due to the assembly can be prevented. By controlling the glass thickness and the lead size (width, thickness), the characteristic impedance of the wiring portion is matched with the characteristic impedance of the semiconductor chip, which is suitable for a high frequency element. The Au plating is applied only to the necessary portions, and the Au coating is not applied to the glass or adhesive coating portions of the base substrate, the lead frame, and the wind frame, so that the adhesion with the glass or the adhesive is improved and the reliability is improved. Since metal or metallized ceramic is used for the wind frame, it can be sealed by soldering or seam welding and is suitable for GaAs devices.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は本発明に係る半導体パッケージを示し、
(a)は側断面図、(b)はキャップを取付ける前の全
体斜視図、図2は同じくベース基板を示し、(a)は平
面図、(b)は側断面図、図3は同じくベース基板の製
造方法を示し、(a)は側断面図、(b)は全体斜視
図、図4は同じくウインドフレームの製造方法を示し、
(a)は側断面図、(b)は全体斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a semiconductor package according to the present invention,
(A) is a side sectional view, (b) is an overall perspective view before mounting the cap, FIG. 2 also shows a base substrate, (a) is a plan view, (b) is a side sectional view, and FIG. 3 is also a base. The manufacturing method of a board | substrate is shown, (a) is a sectional side view, (b) is a whole perspective view, FIG. 4 similarly shows the manufacturing method of a wind frame,
(A) is a side sectional view and (b) is an overall perspective view.

【0010】これらの図において、11はベース基板
で、Cu/Mo/Cuの3層のクラッド材で構成されて
いる。このベース基板11にめっきを施す方法は、本発
明のようにベース基板11の外形が小さい場合には、所
定寸法に加工後、バレル法が用いられるが、パレル法に
よるめっきは緻密でなく、このため、本実施例ではラッ
ク法によるめっきを実施している。ところが、ラック法
によるめっきは電極取りが必要なため所定寸法加工後に
めっきを行うと作業性が悪くなる。このため、本実施例
では、所定寸法に加工する前の大きな部材のまま全面に
Niめっき18を施し、次に、図2に示すように、所定
寸法に打ち抜き加工をする。このとき、打ち抜き加工さ
れたベース基板11の側面は素地となるが、後述するよ
うに、Snによる外装めっきを施すので、金属層が形成
され、腐食等の問題は発生しない。Niめっき18を施
した後、チップ接合部のみ露出させるようマスキングし
て、Auめっき19を施す。
In these figures, reference numeral 11 denotes a base substrate, which is composed of a three-layer clad material of Cu / Mo / Cu. As for the method of plating the base substrate 11, when the outer shape of the base substrate 11 is small as in the present invention, the barrel method is used after processing to a predetermined size, but the plating by the parrel method is not precise. Therefore, in this embodiment, the rack method is used for plating. However, since plating by the rack method requires electrode removal, workability deteriorates if plating is performed after processing to a predetermined size. For this reason, in this embodiment, Ni plating 18 is applied to the entire surface of a large member that has not been processed to have a predetermined size, and then punching is performed to have a predetermined size, as shown in FIG. At this time, the side surface of the stamped base substrate 11 becomes the base material, but as described later, since the exterior plating with Sn is applied, a metal layer is formed and problems such as corrosion do not occur. After the Ni plating 18 is applied, masking is performed so that only the chip bonding portion is exposed, and Au plating 19 is applied.

【0011】15は45合金(Fe-Ni系)からなる金属
で形成されたウインドフレームである。このウインドフ
レーム15の製造方法は、前述したベース基板11の製
造方法と同様な理由で、図4に示すように、まず全面に
Niめっき18を施し、上面、すなわち、後述するキャ
ップ16との接合面である上面のみAuめっきされ、ガ
ラス13の接合部にはAuめっきを施していない。Au
めっき19を施した後、所定寸法に打ち抜かれる。この
場合も、側面は素地となる。なお、このウインドフレー
ム15はセラミックスで形成してもよく、その場合、ま
ず、未焼成のセラミックスの表面に、タングステンある
いはモリブデン等の金属粉末を印刷し、セラミックスと
同時に焼成して金属化する、いわゆる、メタライズ化す
ることにより、半田ぬれ性の確保を行う。
Reference numeral 15 is a wind frame made of a metal of 45 alloy (Fe-Ni system). For the same reason as the method of manufacturing the base substrate 11 described above, the manufacturing method of the wind frame 15 is as follows. First, as shown in FIG. Only the upper surface, which is the surface, is Au-plated, and the joint portion of the glass 13 is not Au-plated. Au
After applying the plating 19, it is punched to a predetermined size. Also in this case, the side surface is the base material. The wind frame 15 may be made of ceramics. In this case, first, a metal powder such as tungsten or molybdenum is printed on the surface of the unfired ceramics, and it is fired at the same time as the ceramics to be metalized. , Metallization ensures solder wettability.

【0012】キャップ16は、45合金(Fe−Ni)
板(NS−5)で形成されている。12はリードフレー
ムで、45合金(Fe−Ni)で形成されており、半導
体チップ14との電気接続するためのワイヤボンディン
グ部分のみAuをスポットめっきしている。ベース11
とリードフレーム12との間、リードフレーム12とウ
インドフレーム15との間は低融点ガラス13によって
溶着されている。
The cap 16 is made of 45 alloy (Fe-Ni).
It is formed of a plate (NS-5). A lead frame 12 is made of a 45 alloy (Fe-Ni), and Au is spot-plated only on a wire bonding portion for electrical connection with the semiconductor chip 14. Base 11
And the lead frame 12, and the lead frame 12 and the wind frame 15 are welded by the low melting point glass 13.

【0013】封止後にSnによる外装めっきを施す。外
装めっきを封止後に施すことによりあらかじめ外装めっ
きをする場合と比較して、半導体素子搭載時の温度の影
響等を無視できるので、Auめっきに限られていためっ
き層の種類を選択する自由度が増すこととなる。
After the encapsulation, exterior plating with Sn is applied. The degree of freedom in selecting the type of plating layer, which was limited to Au plating, because the influence of temperature when mounting a semiconductor element can be ignored compared to the case of performing exterior plating in advance by performing exterior plating after sealing. Will increase.

【0014】また、ベース基板11のチップ接合部、リ
ードフレーム12のワイヤボンド部およびウインドフレ
ーム15のキャップ接合部の表面部分にAu層を施し、
ベース基板11のガラス13の接合部の表面部分にはA
u層を施していないので、ガラスもしくは接着剤とのぬ
れ性が悪いAuを除去することによって、ベース基板1
1は、ガラスもしくは接着剤との密着力が向上し信頼性
が高まる。
Further, an Au layer is applied to the surface portions of the chip joint portion of the base substrate 11, the wire bond portion of the lead frame 12 and the cap joint portion of the wind frame 15,
The surface of the bonding portion of the glass 13 of the base substrate 11 has A
Since the u layer is not applied, the base substrate 1 is removed by removing Au having poor wettability with glass or adhesive.
In No. 1, the adhesion with glass or adhesive is improved and reliability is increased.

【0015】ここで、上記構成の半導体パッケージにお
いて、熱膨張係数が7.1×10-6/℃の低融点ガラス
13、ウインドフレーム15およびリードフレーム12
として45合金(Fe−Ni)を用い、ウインドフレー
ム15の厚さを0.5mm、リードフレーム12の厚さ
を0.125mmとし、ベース基板11の厚さを0.5
mmとして、Cu/Mo/Cuの板厚比率を変えて、−
65℃/175℃×20サイクルの温度サイクルテスト
を行い、気密性を評価した。
Here, in the semiconductor package having the above structure, the low melting point glass 13 having the thermal expansion coefficient of 7.1 × 10 −6 / ° C., the window frame 15, and the lead frame 12
45 alloy (Fe-Ni) is used, the thickness of the window frame 15 is 0.5 mm, the thickness of the lead frame 12 is 0.125 mm, and the thickness of the base substrate 11 is 0.5 mm.
mm, by changing the Cu / Mo / Cu plate thickness ratio,
A temperature cycle test of 65 ° C./175° C. × 20 cycles was performed to evaluate airtightness.

【0016】その結果、板厚比率が1:1:1のものは
ほとんどがリーク不良となったが、板厚比率が1:3:
1〜1:5:1のものはリーク不良が発生しなかった。
これは、図9に示すように、ガラスへの熱応力が、板厚
比率が1:3:1〜1:5:1のものは、2kg/mm2以下
に納まり、ガラス13にリークが発生することがないと
推測されるためである。
As a result, most of those having a plate thickness ratio of 1: 1: 1 failed to leak, but the plate thickness ratio was 1: 3 :.
No leakage failure occurred in the case of 1 to 1: 5: 1.
As shown in FIG. 9, when the plate thickness ratio is 1: 3: 1 to 1: 5: 1, the thermal stress to the glass is less than 2 kg / mm 2 and the glass 13 leaks. This is because it is assumed that nothing will be done.

【0017】また、ベース基板11のCu/Mo/Cu
板厚比率が1:5:1とした半導体パッケージを用い
て、これにキャップ16として板厚が0.125mmの
45合金(Fe−Ni)板(NS−5)、コバール(F
e−Ni−Co)板を用い半田封止し封止後の反りを測
定した。その結果、45合金(Fe−Ni)板では反り
が発生しなかったが、コバール(Fe−Ni−Co)板
では10μm/14mmの反りが発生した。この半導体
パッケージでは、キャップとして45合金(Fe−N
i)板を用いることで封止による反り防止が可能で信頼
性が向上する。
Further, Cu / Mo / Cu of the base substrate 11
Using a semiconductor package having a plate thickness ratio of 1: 5: 1, a 45 alloy (Fe-Ni) plate (NS-5) having a plate thickness of 0.125 mm and a Kovar (F
(e-Ni-Co) board was solder-sealed and the warpage after sealing was measured. As a result, the 45 alloy (Fe—Ni) plate did not warp, but the Kovar (Fe—Ni—Co) plate generated 10 μm / 14 mm warpage. In this semiconductor package, a 45 alloy (Fe-N
i) By using a plate, warpage due to sealing can be prevented and reliability is improved.

【0018】ここで、パッケージ各部を構成する、キャ
ップ16、ウインドフレーム15、リードフレーム1
2、ガラス13およびベース基板11は、熱膨張係数を
整合することにより、各構成部材の接合部分における剥
離や相手部材のリーク不良を防止できる。表1はパッケ
ージ各部の構成に使用した部材の熱膨張係数である。上
述したように、Cu/Mo/Cuの板厚比率が1:3:
1〜1:5:1のクラッド材を用いることがガラス13
のリーク不良を防止する必要条件であるが、その熱膨張
係数の範囲は、6.0〜6.8(×10-6/℃)であ
る。
Here, the cap 16, the wind frame 15, and the lead frame 1 which constitute each part of the package.
By matching the thermal expansion coefficients of the glass 13, the glass substrate 13, and the base substrate 11, it is possible to prevent peeling at the joint portion of each constituent member and leakage failure of the mating member. Table 1 shows the coefficient of thermal expansion of the members used for the construction of each part of the package. As described above, the Cu / Mo / Cu plate thickness ratio is 1: 3:
It is the glass 13 that the clad material of 1 to 1: 5: 1 is used.
It is a necessary condition for preventing the leakage failure of No. 1, but the range of its thermal expansion coefficient is 6.0 to 6.8 (× 10 −6 / ° C.).

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】また、キャップ16の熱膨張係数が6.3
〜7.4(×10-6/℃)、ウインドフレーム15、リ
ードフレーム12の熱膨張係数が6.2(×10-6
℃)、ガラス13の熱膨張係数が7.1(×10-6
℃)であるので、これら各部材の熱膨張係数の整合を図
る最大公約数を考察すると、キャップ16、ウインドフ
レーム15、リードフレーム12およびガラス13を熱
膨張係数が6.0〜7.5(×10-6/℃)のものを使
用することにより、ガラス13にリークが発生すること
なく、かつ、各部材間の接合部が良好状態を保持でき
る。なお、ガラス13の替わりに石英ガラスのような低
熱膨張係数を有するフィラーを混合した樹脂からなる接
着剤を用いてもよい。
The thermal expansion coefficient of the cap 16 is 6.3.
~ 7.4 (× 10 -6 / ° C), the thermal expansion coefficient of the wind frame 15 and the lead frame 12 is 6.2 (× 10 -6 / ° C)
℃), the thermal expansion coefficient of the glass 13 is 7.1 (× 10 -6 /
Therefore, considering the greatest common divisor for matching the thermal expansion coefficients of these members, the thermal expansion coefficients of the cap 16, the wind frame 15, the lead frame 12, and the glass 13 are 6.0 to 7.5 ( By using a material of × 10 −6 / ° C.), it is possible to prevent the glass 13 from leaking and to keep the joint portion between the respective members in a good state. Instead of the glass 13, an adhesive made of resin mixed with a filler having a low coefficient of thermal expansion such as quartz glass may be used.

【0021】図5は、本発明の第2の実施例を示し、
(a)は要部側断面図、(b)はリード部の平面図であ
る。これらの図において、比誘電率(εr)11.8
(カタログ値)の低融点ガラス13を用いてベース基板
11とウインドフレーム15との間のガラス厚さ(B)
とリード幅(W)およびリード厚さ(T)を変えて、定
在波比(VSWR)を測定した。すなわち、図5に示す
パッケージに50Ωの特性インピーダンスをもつアルミ
ナセラミック製のマイクロストリップ線路17を半田に
より接合しワイヤボンド(φ20μmのA1ワイヤ)で
電気的に接続し、ネットワークアナライザーを用いて測
定する。測定では、RF特性の中で反射特性をみるVS
WR(S11)を用いた。その結果が表2である。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention,
(A) is a side sectional view of a main part, and (b) is a plan view of a lead part. In these figures, the relative permittivity (εr) of 11.8
Glass thickness (B) between the base substrate 11 and the wind frame 15 using the low melting point glass 13 (catalog value)
The standing wave ratio (VSWR) was measured by changing the lead width (W) and the lead thickness (T). That is, the microstrip line 17 made of alumina ceramic having a characteristic impedance of 50Ω is joined to the package shown in FIG. 5 by solder, electrically connected by wire bond (A1 wire of φ20 μm), and measured using a network analyzer. In the measurement, VS which looks at the reflection characteristic in the RF characteristic
WR (S 11 ) was used. The results are shown in Table 2.

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】定在波比(VSWR)は、例えば、50Ω
の同軸ケーブルとパッケージの伝送線路部のインピーダ
ンス整合がとれていない場合に定在波がたつが、この定
在波の電圧振幅の最大値を最小値で割った値のことで、
一般に高周波パッケージにおいてVSWRは1.3以下
が望ましいとされる。表2に示すように、ウインドフレ
ーム15がアルミナセラミックスの場合には、リード幅
(W)が0.33mm程度で実用可能なVSWRの値が
得られた。また、ウインドフレーム15をメタルにした
場合には、ベース基板11とウインドフレーム15との
間のガラス13の厚さ(B)を0.6mm、リード幅
(W)を0.15mmにすることにより実用可能なVS
WRの値を得ることができる。
The standing wave ratio (VSWR) is, for example, 50Ω.
When the impedance matching between the coaxial cable and the transmission line part of the package is not taken, the standing wave is the value obtained by dividing the maximum value of the voltage amplitude of this standing wave by the minimum value.
Generally, it is desirable that VSWR be 1.3 or less in a high frequency package. As shown in Table 2, when the wind frame 15 was made of alumina ceramics, a practical value of VSWR was obtained when the lead width (W) was about 0.33 mm. When the window frame 15 is made of metal, the thickness (B) of the glass 13 between the base substrate 11 and the window frame 15 is set to 0.6 mm, and the lead width (W) is set to 0.15 mm. Practical VS
The value of WR can be obtained.

【0024】図10は、リード厚さ(T)を0.125
mm以下とした場合(本実施例では0.1mm)、VS
WRが1.3となるためのガラス厚(B)−比誘電率
(εr)ーリード幅(W)との関係を示した図である。
この図において、リード幅(W)を種々変化させて得ら
れた曲線を境界線として上の領域が、VSWRが1.3
以下の領域である。この領域にあることが実用可能な条
件となり、かつ、ガラスもしくは接着剤の比誘電率(ε
r)が14以下となるためには、リード幅(W)を0.
2mm以下とし、ガラスの厚さ(B)を0.6mm以上
とすると、ガラスの厚さ(B)を製造するに実用的な厚
さとすることができる。
In FIG. 10, the lead thickness (T) is 0.125.
If it is less than or equal to mm (0.1 mm in this embodiment), VS
It is the figure which showed the relationship of glass thickness (B) -relative permittivity ((epsilon) r) -lead width (W) for WR becoming 1.3.
In this figure, with the curves obtained by variously changing the lead width (W) as boundaries, the upper region shows VSWR of 1.3.
The areas are as follows: Being in this region is a practical condition, and the relative permittivity (ε
r) is 14 or less, the lead width (W) is set to 0.
When the thickness (B) of the glass is 2 mm or less and the thickness (B) of the glass is 0.6 mm or more, the thickness (B) of the glass can be a practical thickness for manufacturing.

【0025】また、キャップ16で半田封止した後で、
ベース基板11、リードフレーム12、ウインドフレー
ム15およびキャップ16の外側部分をSnめっきす
る。このように、外装にSnメッキをしたことにより安
価で放熱性に優れ、かつ高周波素子に適した半導体装置
が得られる。なお、ベース基板、ウインドフレーム、キ
ャップの厚さは実施例の値に限定されることなく適宜選
択可能で、また、外装めっきとしてSnに限定されるこ
となく半田めっきでも可能なことはいうまでのないこと
である。
After soldering with the cap 16,
The outer portions of the base substrate 11, lead frame 12, wind frame 15 and cap 16 are Sn-plated. Thus, by plating the exterior with Sn, it is possible to obtain a semiconductor device which is inexpensive, has excellent heat dissipation and is suitable for a high frequency element. The thicknesses of the base substrate, the wind frame, and the cap can be appropriately selected without being limited to the values in the embodiment, and solder plating is not limited to Sn as the exterior plating, and needless to say. That is not the case.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ベ
ース基板に半導体チップの熱膨張と整合が得られ熱伝導
がよく、かつ安価なCu/Mo/Cuのクラッド材を使
用したので、安価で放熱性に優れる。また、Cu/Mo
/Cuの板厚比率を1:3:1〜1:5:1のものを選
択したので、ガラスへの熱応力を小とでき、これによっ
てリーク不良を防止できる。さらに、パッケージを構成
する各部の熱膨張係数を6.0〜7.5(×10-6
℃)のものを使用して整合を図ることにより、各部材間
の接合部に反りやリーク不良が発生するのを防止でき、
接合部が良好状態に保持できる。
As described above, according to the present invention, since the base substrate is made of the Cu / Mo / Cu clad material, which is capable of obtaining the thermal expansion and matching of the semiconductor chip and having good heat conduction, and is inexpensive, It is inexpensive and has excellent heat dissipation. In addition, Cu / Mo
Since the / Cu plate thickness ratio is selected to be 1: 3: 1 to 1: 5: 1, the thermal stress on the glass can be reduced, thereby preventing leakage failure. Furthermore, the coefficient of thermal expansion of each part constituting the package is 6.0 to 7.5 (× 10 −6 /
It is possible to prevent warping and leak defects at the joints between each member by using the ones whose temperature is
The joint part can be maintained in a good state.

【0027】また、ガラス厚さ、リード寸法(幅、厚
さ)を制御することにより、半導体チップとの特性イン
ピーダンスの整合がとれ、安価で放熱性に優れ、かつ高
周波素子に適した半導体パッケージを得ることができ
る。また、必要な部分のみをAuめっきとしたので、ベ
ース基板とガラスとの密着性が良好となり、製品の信頼
性が向上する。さらに、ベース基板およびウインドフレ
ームは材料の全体にNiめっきを施し、次に必要部分の
表面にAuめっきを施し、しかるのちに、打ち抜きによ
り所定寸法に加工し、最後にウインドフレームにメタル
キャップを接合して封止した後に外装めっきを施したの
で、緻密度の高いめっきを生産性良く製造することが可
能となる。
Further, by controlling the glass thickness and the lead size (width, thickness), the characteristic impedance matching with the semiconductor chip can be achieved, and the semiconductor package which is inexpensive and has excellent heat dissipation and which is suitable for a high frequency element can be provided. Obtainable. Further, since only the necessary portion is plated with Au, the adhesion between the base substrate and the glass is improved, and the reliability of the product is improved. Further, the base substrate and the wind frame are plated with Ni on the entire material, then Au is plated on the surface of the necessary portion, and then punched into a predetermined size, and finally the metal cap is joined to the wind frame. Since the outer plating is applied after the sealing, it is possible to produce a highly dense plating with high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体パッケージを示し、(a)
は側断面図、(b)はキャップを外した状態の全体斜視
図である。
FIG. 1 shows a semiconductor package according to the present invention, (a)
Is a side cross-sectional view, and (b) is an overall perspective view with a cap removed.

【図2】本発明に係る半導体パッケージのベース基板を
示し、(a)は平面図、(b)側断面図である。
FIG. 2 shows a base substrate of a semiconductor package according to the present invention, (a) is a plan view and (b) is a side sectional view.

【図3】本発明に係る半導体パッケージのベース基板の
めっき方法を示し、(a)は側断面図、(b)は全体斜
視図である。
3A and 3B show a method of plating a base substrate of a semiconductor package according to the present invention, wherein FIG. 3A is a side sectional view and FIG. 3B is an overall perspective view.

【図4】本発明に係る半導体パッケージのウインドフレ
ームのめっき方法を示し、(a)は側断面図、(b)は
全体斜視図である。
4A and 4B show a method of plating a wind frame of a semiconductor package according to the present invention, wherein FIG. 4A is a side sectional view and FIG.

【図5】本発明に係る半導体パッケージの第2の実施例
を示し、(a)は要部側断面図、(b)はリード部の平
面図である。
5A and 5B show a second embodiment of a semiconductor package according to the present invention, FIG. 5A is a side sectional view of a main part, and FIG. 5B is a plan view of a lead part.

【図6】従来の半導体パッケージの側断面図である。FIG. 6 is a side sectional view of a conventional semiconductor package.

【図7】従来の半導体パッケージの第5の例の側断面図
である。
FIG. 7 is a side sectional view of a fifth example of a conventional semiconductor package.

【図8】従来の半導体パッケージの第6の例の側断面図
である。
FIG. 8 is a side sectional view of a sixth example of a conventional semiconductor package.

【図9】本発明に係る半導体パッケージにおけるクラッ
ド材のCu/Mo/Cuの板厚比率に対するガラスへの
最大応力の変化を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing changes in the maximum stress on glass with respect to the Cu / Mo / Cu plate thickness ratio of the clad material in the semiconductor package according to the present invention.

【図10】本発明に係る半導体パッケージにおいて、V
SWRが1.3となるようなガラス厚−比誘電率−リー
ド幅の関係を示した図である。
FIG. 10 shows a semiconductor package according to the present invention, in which V
It is the figure which showed the relationship of glass thickness-relative permittivity-lead width which makes SWR 1.3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ベース基板 12 リードフレーム 13 低融点ガラス 14 半導体チップ 15 ウインドフレーム 16 キャップ 17 マイクロストリップ線路 18 Niめっき 19 Auめっき 11 Base Substrate 12 Lead Frame 13 Low Melting Glass 14 Semiconductor Chip 15 Wind Frame 16 Cap 17 Microstrip Line 18 Ni Plating 19 Au Plating

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/50 G 9272−4M (72)発明者 北村 勲 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 小原 雅信 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 高田 充幸 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社材料デバイス研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H01L 23/50 G 9272-4M (72) Inventor Isao Kitamura 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City, Hyogo Prefecture No. 1 Sanryo Electric Co., Ltd. Production Technology Laboratory (72) Inventor Masanobu Ohara 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Sanryo Electric Co., Ltd. Production Technology Laboratory (72) Inventor Mitsuyuki Takada Amagasaki, Hyogo Prefecture 8-1, 1-1, Honmachi, Tsukaguchi, Ichi

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体チップを接合するベース基板にリ
ードフレームをガラスもしくは接着剤により接着すると
共に、半導体チップを取り囲むように枠状に形成したウ
インドフレームをガラスもしくは接着剤により接着する
ことにより構成された半導体パッケージにおいて、前記
ベース基板にCu/Mo/Cuの3層のクラッド材を用
いたことを特徴とする半導体パッケージ。
1. A structure in which a lead frame is bonded to a base substrate to which a semiconductor chip is bonded by glass or an adhesive, and a window frame formed in a frame shape so as to surround the semiconductor chip is bonded by glass or an adhesive. In the above semiconductor package, a Cu / Mo / Cu three-layer clad material is used for the base substrate.
【請求項2】 請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、前記クラッド材のCu/Mo/Cuの板厚比率が
1:3:1〜1:5:1であることを特徴とする半導体
パッケージ。
2. The semiconductor package according to claim 1, wherein the clad material has a Cu / Mo / Cu plate thickness ratio of 1: 3: 1 to 1: 5: 1.
【請求項3】 請求項2記載の半導体パッケージにおい
て、前記ガラスもしくは接着剤の熱膨張係数が6.0〜
7.5×10-6/℃であって、リードフレームおよびウ
インドフレームの熱膨張係数が6.0〜7.5×10-6
/℃の金属であることを特徴とする半導体パッケージ。
3. The semiconductor package according to claim 2, wherein the glass or the adhesive has a coefficient of thermal expansion of 6.0 to 6.0.
It is 7.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the lead frame and the wind frame is 6.0 to 7.5 × 10 −6.
A semiconductor package characterized by being a metal of / ° C.
【請求項4】 請求項2記載の半導体パッケージにおい
て、ウインドフレームがメタライズしたアルミナセラミ
ックスであることを特徴とする半導体パッケージ。
4. The semiconductor package according to claim 2, wherein the wind frame is metallized alumina ceramics.
【請求項5】 半導体チップを接合するベース基板にリ
ードフレームをガラスもしくは接着剤により接着すると
共に、半導体チップを取り囲むように枠状に形成した金
属からなるウインドフレームをガラスもしくは接着剤に
より接着することにより構成した半導体パッケージにお
いて、前記ガラスもしくは接着剤の比誘電率が14以下
であると共に、リード厚さが0.125mm以下であ
り、厚さが0.6mm以上であり、少なくともウインド
フレームにガラスもしくは接着剤で接着した部分のリー
ド幅が0.20mm以下であることを特徴とする半導体
パッケージ。
5. A lead frame is adhered to a base substrate to which a semiconductor chip is joined by glass or an adhesive, and a window frame made of metal and formed in a frame shape so as to surround the semiconductor chip is adhered by glass or an adhesive. In the semiconductor package constituted by, the glass or the adhesive has a relative dielectric constant of 14 or less, a lead thickness of 0.125 mm or less, and a thickness of 0.6 mm or more, and at least the glass or the window frame is made of glass or A semiconductor package having a lead width of 0.20 mm or less in a portion bonded with an adhesive.
【請求項6】 半導体チップを接合するベース基板にリ
ードフレームをガラスもしくは接着剤により接着すると
共に、半導体チップを取り囲むように枠状に形成した金
属からなるウインドフレームをガラスもしくは接着剤に
より接着することにより構成した半導体パッケージにお
いて、ベース基板のチップ接合部、リードフレームのワ
イヤボンド部およびウインドフレームのキャップ接合部
の表面部分にAu層を施し、ベース基板のガラスもしく
は接着剤塗布部の表面部分のAu層を除去したことを特
徴とする半導体パッケージ。
6. A lead frame is bonded to a base substrate to which a semiconductor chip is bonded with glass or an adhesive, and a window frame made of metal and formed in a frame shape so as to surround the semiconductor chip is bonded with glass or an adhesive. In the semiconductor package configured as described above, an Au layer is applied to the surface portions of the chip joint portion of the base substrate, the wire bond portion of the lead frame and the cap joint portion of the wind frame, and Au of the surface portion of the glass of the base substrate or the adhesive application portion A semiconductor package having a layer removed.
【請求項7】 請求項6記載の半導体パッケージにおい
て、ベース基板材料の全体にNiめっきを施し、次にチ
ップ接合部の表面部分にAuめっきを施し、しかるのち
に、所定寸法のベース基板に加工したことを特徴とする
半導体パッケージの製造方法。
7. The semiconductor package according to claim 6, wherein the entire base substrate material is plated with Ni, and then the surface portion of the chip bonding portion is plated with Au, and then processed into a base substrate having a predetermined size. A method of manufacturing a semiconductor package characterized by the above.
【請求項8】 請求項6記載の半導体パッケージにおい
て、ウインドフレーム材料の全体にNiめっきを施し、
キャップを接合する表面部分にAuめっきを施し、しか
るのちに、所定寸法のウインドフレームに加工したこと
を特徴とする半導体パッケージの製造方法。
8. The semiconductor package according to claim 6, wherein the entire wind frame material is plated with Ni.
A method for manufacturing a semiconductor package, characterized in that a surface portion to which the cap is joined is subjected to Au plating, and then processed into a wind frame having a predetermined size.
【請求項9】 請求項7および請求項8記載の半導体パ
ッケージに半導体チップを搭載し、ウインドフレームに
メタルキャップを接合して封止した後で外装めっきを施
したことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
9. A semiconductor package according to claim 7, wherein a semiconductor chip is mounted on the semiconductor package, a metal cap is bonded to a wind frame and sealed, and then external plating is applied. Production method.
【請求項10】 請求項9記載の半導体装置において、
ウインドフレームに接合するメタルキャップの熱膨張係
数が6.0〜7.5×10-6/℃のメタルとし、このメ
タルキャップとベース基板とを電気的に接続したことを
特徴とする半導体パッケージ。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein
A semiconductor package characterized in that a metal cap joined to a wind frame is a metal having a coefficient of thermal expansion of 6.0 to 7.5 × 10 −6 / ° C., and the metal cap and a base substrate are electrically connected.
JP910693A 1992-02-13 1993-01-22 Semiconductor package and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP2970723B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/015,007 US5773879A (en) 1992-02-13 1993-02-09 Cu/Mo/Cu clad mounting for high frequency devices

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-26368 1992-02-13
JP2636892 1992-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05291425A true JPH05291425A (en) 1993-11-05
JP2970723B2 JP2970723B2 (en) 1999-11-02

Family

ID=12191562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP910693A Expired - Fee Related JP2970723B2 (en) 1992-02-13 1993-01-22 Semiconductor package and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2970723B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008084687A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hermetic terminal for semiconductor apparatus
JP2011159892A (en) * 2010-02-03 2011-08-18 Toshiba Corp Semiconductor package and high-frequency semiconductor device
JP2013002938A (en) * 2011-06-16 2013-01-07 Seiko Epson Corp Sensor device and manufacturing method of the same
KR20140006434A (en) * 2012-07-05 2014-01-16 주식회사 원익아이피에스 Evaporating apparatus
JP2018088555A (en) * 2012-04-27 2018-06-07 キヤノン株式会社 Electronic component and electronic module, and method of manufacturing the same
CN113196475A (en) * 2018-12-11 2021-07-30 阿莫善斯有限公司 Semiconductor package device, base substrate for RF transistor, and method for manufacturing the same
KR20210133648A (en) * 2020-04-29 2021-11-08 알에프에이치아이씨 주식회사 A high frequency semiconductor device package and a fabricating method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008084687A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hermetic terminal for semiconductor apparatus
JP2011159892A (en) * 2010-02-03 2011-08-18 Toshiba Corp Semiconductor package and high-frequency semiconductor device
JP2013002938A (en) * 2011-06-16 2013-01-07 Seiko Epson Corp Sensor device and manufacturing method of the same
JP2018088555A (en) * 2012-04-27 2018-06-07 キヤノン株式会社 Electronic component and electronic module, and method of manufacturing the same
KR20140006434A (en) * 2012-07-05 2014-01-16 주식회사 원익아이피에스 Evaporating apparatus
CN113196475A (en) * 2018-12-11 2021-07-30 阿莫善斯有限公司 Semiconductor package device, base substrate for RF transistor, and method for manufacturing the same
KR20210133648A (en) * 2020-04-29 2021-11-08 알에프에이치아이씨 주식회사 A high frequency semiconductor device package and a fabricating method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2970723B2 (en) 1999-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4925024A (en) Hermetic high frequency surface mount microelectronic package
US5773879A (en) Cu/Mo/Cu clad mounting for high frequency devices
US6698084B2 (en) Method for manufacturing radio frequency module components with surface acoustic wave element
JP2532230B2 (en) High frequency circuit element hermetically sealed package and manufacturing method thereof
US11688673B2 (en) Integrated passive device (IPD) components and a package and processes implementing the same
US20040198012A1 (en) Method of manufacturing a wire bond-less electronic component for use with an external circuit
JP3287330B2 (en) High frequency circuit shield structure
JPH05291425A (en) Semiconductor package and its production
US6936921B2 (en) High-frequency package
CA1256589A (en) Hermetic high frequency surface mount microelectronic package
JP3439969B2 (en) High frequency input / output terminal and high frequency semiconductor element storage package
JPH09298252A (en) Semiconductor package and semiconductor device using the semiconductor package
US20020062904A1 (en) Method and device for sealing ceramic package of saw filter
JP3555831B2 (en) Semiconductor device and electronic device
KR20240006626A (en) Microelectronics package assembly and manufacturing process
US5103291A (en) Hermetically sealed package for electronic components
JPH01168045A (en) Hermetically sealed circuit device
JP2000183488A (en) Hybrid module
JP2004214584A (en) Package for high frequency
US20240105570A1 (en) Transistor package and process of implementing the transistor package
US20230197698A1 (en) Multi-typed integrated passive device (ipd) components and devices and processes implementing the same
JPS61198656A (en) Semiconductor device
JP2017126648A (en) Electronic module
Müller et al. Development and Evaluation of Hermetic Ceramic Microwave Packages for Space Applications
JP2004088504A (en) Package for storing high frequency element

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees