JPH05326732A

JPH05326732A - ガラス封止型容器

Info

Publication number: JPH05326732A
Application number: JP15441692A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Maruyama; 和之丸山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1992-05-20
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1993-12-10

Abstract

(57)【要約】【構成】容器本体をなす絶縁基体、この絶縁基体の表面
にガラスにて固着される金属リード及びガラスにて固着
され容器内部を気密封止する絶縁蓋体を備えているもの
において、前記金属リードを固着するガラスは、半結晶
質の部分と非晶質の部分とで構成されていることを特徴
とするガラス封止型容器。【効果】金属リードの表面膜の厚さを１．５μ程度にし
ても、ワイヤーボンド精度、ワイヤーボンド特性、半田
接合特性を劣化させることなく、気密封止できる。従っ
て、工数の大幅軽減かつコスト低下を達成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガラス封止型容器に
関し、特にサーディップ、セラミッククワッドパッケー
ジなどの半導体パッケージに好適に利用され得る。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるサーディップ、セラミッククワ
ッドパッケージなどと称する半導体パッケージは、一般
に、ＩＣ（半導体チップ）を搭載し容器本体をなす絶縁
基体、この絶縁基体の表面にガラスにて固着されてＩＣ
と外部回路との電気的接続をなす金属リード及びガラス
にて固着され容器内部を気密封止する絶縁蓋体を備えて
いる。

【０００３】そして、前記金属リードのインナーリード
部とＩＣとは、ワイヤーボンディングにて接続され、ま
た、金属リードのアウターリード部と外部回路のプリン
ト基盤やマザーボードとは、半田付け等にて接続され
る。

【０００４】従って、金属リード本体は，４２Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバー
ル）で形成されるものの、金属リードのインナーリード
部は、ボンディングをしやすくするためにアルミニウム
や金などが表面に蒸着もしくは鍍金され、アウターリー
ド部は、半田付け等をしやすくするために金やニッケル
等が鍍金されている。

【０００５】ところで、このようなガラス封止型容器に
おいて、金属リードを固着するガラスと絶縁蓋体で気密
封止するガラスとで同一の軟化点のものを使用すると、
気密封止の際に金属リードを固着するガラスも軟化して
しまうため、せっかく絶縁基体にたいして所定の位置に
固着されていた金属リードが位置ズレを生じ、ボンディ
ングの精度を低下させてしまう。

【０００６】また、絶縁蓋体で気密封止する際は、絶縁
蓋体と絶縁基体とをクリップなどで押圧して密着させる
必要上、金属リードを固着するガラスが軟化してインナ
ーリード部先端側にはみ出し、ボンディングワイヤーの
断線を招いてしまう。半導体パッケージの中には、絶縁
基体と絶縁蓋体との間に枠体を介在させるタイプのもの
があるが、これらの点に付いては、共通の課題を有して
いる。そこで、金属リードを固着するガラスを結晶質と
し、気密封止するガラスを低融点の非晶質とする技術が
提案されている（実公昭６３−３１６６号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように金属リードを固着するガラスを結晶質とすると、
実用の結晶化ガラスの結晶化温度が５００℃付近という
高温であることから、金属リード内部の元素（たとえば
Ｎｉ）が表面のアルミニウム膜や金膜に拡散し、これら
表面膜の性質を変化させて、インナーリード部において
はワイヤーボンド特性を、アウターリード部においては
半田接合特性を、それぞれ著しく劣化させてしまう。し
たがって、この劣化を防止するためには、表面のアルミ
ニウム膜や金膜の厚さを３．５μ以上にしなければなら
ず、工数、材料費の増大となり、全体的にコストが高く
なってしまう。また、結晶化ガラスは、気密性に劣るか
ら、金属リードの固着を非晶質ガラスで行っているもの
に比して容器全体の気密性に劣る。

【０００８】すなわち、従来技術では、ワイヤーボンデ
ィングの精度、ワイヤーボンド特性、半田接合特性、コ
スト及び気密性の少なくとも１つを犠牲にしなければな
らなかった。本発明は、これらの課題を解決し、上記の
犠牲を払うことのない優れたガラス封止型容器を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】その第一の手段は、容器
本体をなす絶縁基体、この絶縁基体の表面にガラスにて
固着される金属リード及びガラスにて固着され容器内部
を気密封止する絶縁蓋体を備えているものにおいて、前
記金属リードを固着するガラスは、半結晶質の部分と非
晶質の部分とで構成されていることを特徴とするガラス
封止型容器。にある。

【００１０】第二の手段は、容器が半導体パッケージで
ある上記ガラス封止型容器。にある。第三の手段は、金
属リードを固着するガラスのうち、少なくとも半結晶質
の部分が、金属リードのインナーリード部と接触してい
る上記ガラス封止型容器。にある。第４の手段は、金属
リードを固着するガラスのうち、少なくとも非晶質の部
分が、絶縁基体の主面と平行な断面において、容器内部
を囲み且つ閉じている上記ガラス封止型容器。にある。

【００１１】

【作用】金属リードを固着するガラスのうち、半結晶質
の部分は、実用結晶化ガラスの半結晶化の温度が結晶化
ガラスよりも約５０℃ほど低いので、金属リードの表面
膜の性質を変化させることなく、半結晶化と同時に金属
リードを固着させる。しかも半結晶化しているので、そ
の後にガラスで絶縁蓋体を固着する際には軟化すること
がなく、金属リードの位置ズレを防止する。この作用
は、金属リードのインナーリード部が半結晶質部分と接
触しているときに顕著である。

【００１２】また、通常、半結晶化ガラスと非晶質ガラ
スとでは、非晶質ガラスの方が気密性に優れているか
ら、仮に半結晶質の部分を通過する気体があっても、金
属リードを固着するガラスのうち、非晶質の部分が、半
結晶質の部分より漏れる気体の堤防となり、容器全体の
気密性を確保する。この作用は、特に、少なくとも非晶
質の部分が、絶縁基体の主面と平行な断面において、容
器内部を囲み且つ閉じているときに顕著である。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例に係わるガラス封止型容器
を、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、サ
ーディップと称する半導体パッケージの斜視図を示し、
絶縁蓋体で気密封止する直前の状態にある。図２は、図
１のイ−イ’線に沿う縦断面図である。

【００１４】図において、半導体パッケージ１は、半導
体素子を搭載するセラミックス製の絶縁基体２、この絶
縁基体２の主面上に半導体搭載部を除いて形成される固
着用下側ガラス３、絶縁基体２の表面に固着されてＩＣ
（図示省略）と外部回路（図示省略）との電気的接続を
なす金属リード４、この金属リードの上方に形成される
固着用上側ガラス５、さらにその上方に位置して絶縁基
体２と後述の絶縁蓋体とで半導体素子収納空間を形成す
るセラミックス製の枠体６、この枠体６と相まって半導
体素子収納空間を気密封止するセラミックス製の絶縁蓋
体７、並びに枠体６と絶縁蓋体７とを封着する封着用ガ
ラス８で構成されている。

【００１５】絶縁基体２は、半導体素子を搭載する凹部
２ａを有し、アルミナを主成分とする。金属リード４
は、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金製で、多数本の線条体が半導体
パッケージ１の内部から外部に向かって放射状に広がる
ように導出されており、半導体パッケージ１の外に露出
しているアウターリード部分には金鍍金がなされ、内側
のインナーリード部分にはアルミニウム蒸着がなされて
いる。

【００１６】固着用下側ガラス３は、絶縁基体２の凹部
２ａを挟んで２カ所対称に形成されている半結晶質の部
分３ａと凹部２ａを除く残りの面に形成されている非晶
質の部分３ｂとからなり、特に半結晶質の部分３ａは、
絶縁基体２の外周のいずれの稜線にも接しないようにこ
れらの稜線よりも内側に形成され、逆に非晶質の部分３
ｂは、外周のいずれの稜線にも接するように形成されて
いる。

【００１７】固着用上側ガラス５は、枠体６の孔部を挟
んで２カ所対称に形成されている半結晶質の部分５ａと
孔部を除く残りの面に形成されている非晶質の部分５ｂ
とからなり、特に半結晶質の部分５ａは、枠体６の外周
のいずれの稜線にも接しないようにこれらの稜線よりも
内側に形成され、逆に非晶質の部分５ｂは、いずれの稜
線にも接するように形成されている。

【００１８】従って、金属リードを固着する固着用下側
ガラス３及び固着用上側ガラス５のうち、少なくとも半
結晶質の部分が、金属リードのインナーリード部と接触
しており、他方、金属リードを固着するガラスのうち、
少なくとも非晶質の部分が、絶縁基体２の主面と平行な
断面において、容器内部の凹部２ａを囲み且つ閉じてい
る構造となっている。

【００１９】枠体６は、その孔部の大きさが凹部２ａの
大きさよりも大きくなっており、金属リード４のインナ
ーリード部先端を凹部２ａ側に露出させている。次に半
導体パッケージ１の製造法を説明する。［工程１］まず、焼結した絶縁基体２の主面に非晶質
ガラスのペーストを図３のようにスクリーン印刷する。
但し、凹部２ａを挟んで２カ所対称に孔部３ｃが形成さ
れ、しかも絶縁基体２の外周及び凹部内周いずれの稜線
にも接するような一部孔あきパターンとする。

【００２０】［工程２］同様に枠体６の主面にも、中
央の孔部を挟んで２カ所対称に孔部５ｃ（図示省略）が
形成され、しかも枠体６の外周及び孔部内周いずれの稜
線にも接するような一部孔あきパターンでスクリーン印
刷する。［工程３］結晶化ガラスのペーストをディスペンサー
により孔部３ｃ及び孔部５ｃに注入し、乾燥及び焼き付
けをする。［工程４］絶縁基体２、金属リード４及び枠体６を位
置合わせして積層し、ベルト炉中に搬入し、結晶化ガラ
スの結晶化温度よりも５０℃低い温度にて加熱処理を施
す。これによって、結晶化ガラスのペーストは半結晶質
となり、非晶質ガラスのペーストは軟化し、両者で金属
リード４を絶縁基体２と枠体６との間に固定する。

【００２１】［工程５］絶縁蓋体７の主面周縁部に低
融点ガラスのペーストをスクリーン印刷する。［工程６］絶縁基体２の凹部に半導体素子を搭載し、
半導体素子のパッド部と金属リード４のインナーリード
部先端とをボンディングワイヤーにて連結する。その
後、絶縁蓋体７のガラス印刷面を枠体６に重ね合わせ、
加熱することにより、低融点ガラスを軟化させて絶縁蓋
体７と枠体６とを封着する。これによって、半導体素子
を収納した半導体パッケージが完成される。

【００２２】なお、ガラスが非晶質の状態であるか半結
晶質の状態であるかは、同一組成のガラスペーストにつ
き、予め示差熱分析を行うことにより同定できる。非結
晶状態の場合は、結晶化温度にて発熱ピークを生じ、他
方、完全結晶状態の場合は、発熱ピークを生じないとこ
ろ、そのピーク面積にて半結晶質状態を判定できるから
である。金属リードの固着強度及び気密性を勘案すれ
ば、ピーク面積が非結晶状態の場合の３０〜７０％程度
が望ましい。

【００２３】［実験例］結晶化ガラスのペーストとし
て、熱膨張係数８４×１０^-7／℃の２ＰｂＯ−ＺｎＯ−
Ｂ₂Ｏ₃系結晶化ガラスとなるガラス成分をターピネオル
（溶剤）で分散混合したものを用い、工程４における加
熱処理の条件を４５０℃とし、上記工程１〜６を実施し
たところ、インナーリード部のアルミニウム蒸着膜及び
アウターリード部の金鍍金膜の厚さがそれぞれ１．５μ
でも、インナーリード部にあってはワイヤーボンドが、
アウターリード部にあっては半田づけがそれぞれ支障な
くできた。そして、金属リードのどこにも変色が生じて
いなかった。また、絶縁蓋体７を枠体６に封着する温度
を４５０℃としたが、金属リード４は、位置ズレしなか
った。

【００２４】

【他の実施例】上記の例では、絶縁基体２と枠体６とで
金属リード４を固着し、半導体素子搭載後に絶縁蓋体７
で封着したが、絶縁基体２に金属リード４を固着し、半
導体素子搭載後に絶縁蓋体７及び枠体６が一体形となっ
たもので封着しても良い。結晶化ガラスのペーストに代
えて、結晶化ガラス成分を円柱形にプレス成形したもの
を孔部３ｃ及び５ｃに挿入しても良い。また、非晶質ガ
ラスペーストと結晶化ガラスペーストとを同時に加熱処
理したが、非晶質ガラスペーストを印刷し乾燥後に結晶
化ガラスペーストを印刷もしくは挿入することもできる
し、非晶質ガラスペーストを印刷し乾燥し一旦加熱処理
（焼き付け）後に結晶化ガラスペーストを印刷もしくは
挿入することもできる。

【００２５】

【発明の効果】金属リードの表面膜の性質を変化させる
ことなく、半結晶化と同時に金属リードを固着させるこ
とができるから、インナーリード部においてはワイヤー
ボンド特性を、アウターリード部においては半田接合特
性を良好に保つ。また、ガラスで絶縁蓋体を固着する際
に、半結晶質の部分が軟化することがないので、金属リ
ードが位置ズレを生じることもなく、ボンディング精度
が向上する。以上の通りであるから、金属リードの表面
膜の厚さを１．５μ程度にしても、ワイヤーボンド精
度、ワイヤーボンド特性、半田接合特性を劣化させるこ
となく、気密封止できる。従って、工数の大幅軽減かつ
コスト低下を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるガラス封止型容器で
ある半導体パッケージの斜視図を示す。

【図２】図１のイ−イ’線に沿う縦断面図である。

【図３】半導体パッケージの製造方法の一過程を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１・・・半導体パッケージ、２・・・絶縁基体、３・・
・固着用下側ガラス、４・・・金属リード、５・・・固
着用上側ガラス、６・・・枠体、７・・・絶縁蓋体、８
・・・封着用ガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器本体をなす絶縁基体、この絶縁基体の
表面にガラスにて固着される金属リード及びガラスにて
固着され容器内部を気密封止する絶縁蓋体を備えている
ものにおいて、前記金属リードを固着するガラスは、半
結晶質の部分と非晶質の部分とで構成されていることを
特徴とするガラス封止型容器。
【請求項２】容器が半導体パッケージである請求項１記
載のガラス封止型容器。
【請求項３】金属リードを固着するガラスのうち、少な
くとも半結晶質の部分が、金属リードのインナーリード
部と接触している請求項１記載のガラス封止型容器。
【請求項４】金属リードを固着するガラスのうち、少な
くとも非晶質の部分が、絶縁基体の主面と平行な断面に
おいて、容器内部を囲み且つ閉じている請求項１記載の
ガラス封止型容器。