JPH06140523A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッケージ本体の空所の内部圧力を抜くため
のガス抜き部を簡単に形成でき、封止時に、該ガス抜き
部における半田層の流れ状態を良好にできるようにした
セラミック製封止カバーを備えた半導体素子収納用パッ
ケージを提供する。 【構成】 セラミック板の外周縁部に下地金属層を設
け、該下地金属層上に封止部材としての半田層を設けた
セラミック製封止カバーを、パッケージ本体上に該半田
層を介して取着して該パッケージ本体の空所を気密封止
するようにした半導体素子収納用パッケージにおいて、
該セラミック製封止カバーに設けられた半田層の一部
に、該半田層による囲繞空間部の内側と外側をつなぐガ
ス逃がし用の窪み、または孔を設けた構成よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を収納する
ための半導体素子収納用パッケージに係り、より詳細に
は、パッケージ本体の空所に半導体素子を収納し、気密
封止時に発生する半田の飛散を防止する共に、該パッケ
ージ本体やピン等への異物付着や汚れを防止できる半導
体素子収納用パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体収納用パッケージとして、
内部に半導体素子を収納する空所を有するパッケージ本
体ａと、図６に示すようなセラミック板ｃの片面ｄの外
周縁部ｅに下地金属層ｆを設け、下地金属層ｆ上に封止
部材としての半田層ｇを設けたセラミック製封止カバー
ｂとからなり、パッケージ本体ａ上にセラミック製封止
カバーｂを、半田層ｇを介して取着して空所を気密封止
するようにした構成のものが提案されている。

【０００３】そして、このセラミック製カバーｂを用い
て、パッケージ本体ａを封止するには、カバーｂの半田
層ｇを、パッケージ本体ａの上面に形成されている金属
層ｈに対面させると共に、カバーｂをバネ、クリップ等
を介して、半導体パッケージａに押し付け固定し、炉内
で半田を溶融させることで、気密封止するようにしてい
る。

【０００４】しかし、上述した構成の場合、図７に示す
ように、『パッケージ本体ａの封止時に、溶けた半田が
飛散して、パッケージ本体ａの表面やピンｉ等に付着し
たり、汚れを発生する』という問題が提起されている。
これは、該パッケージ本体ａのキャビティ部（空所）と
セラミック製カバー間の内部圧力で、半田溶融の際に抜
けるガス（エアー）によって半田が吹き飛ばされてしま
うことに起因すると考えられる。

【０００５】ところで、パッケージ本体の空所（キャビ
ティ部）を気密封止するためのセラミック製カバーにお
いて、該カバーの片面にエポキシ樹脂や低融点ガラス粉
末に有機溶剤、溶媒を混合した材料を用いた封止部材を
設け、気密封止の際に、該封止部材中の有機物より発生
するガスを大気中に逃がすために、該封止材に切欠部を
設けた構成が提案されている（実開昭６３−６５２４１
号、実開平３−１０５４１号、同３−１０５４２号、同
３−１０５４３号公報参照）。これは、封止材として半
田を用いた構成とは異なるが、この技術内容より、パッ
ケージ本体内部のガスを大気中に逃がすために、封止材
の一部に切欠部を形成することが有効であることが推測
できる。

【０００６】従って、封止部材として半田を用いたセラ
ミック製カバーであっても、半田層の一部に切欠部を設
けることで、該パッケージ本体の空所の気密封止時に、
該ガスをパッケージ外部（大気中）に抜くことができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記半田層の
一部に切欠部を設けた構成の場合、次のような問題があ
る。すなわち、 切欠部の表面に金属層が表出するので、封止時に、
該半田層の溶融半田の流れ状態が悪くなって、該切欠部
をスムーズに埋めることができない。 切欠部（ガス抜き部）の形成が難しい。 流れ状態がスムーズな状態の融点を有する半田を使
用する必要がある。等の問題がある。

【０００８】本発明は、上述した問題に対処して創作し
たものであって、その目的とする処は、パッケージ本体
の空所の内部圧力を抜くためのガス抜き部を簡単に形成
でき、封止時に、該ガス抜き部における半田層の流れ状
態を良好にできるようにしたセラミック製封止カバーを
備えた半導体素子収納用パッケージを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そして、上記課題を解決
するための手段としての本発明の半導体素子収納用パッ
ケージは、内部に半導体素子を収納する空所を有するパ
ッケージ本体と、セラミック板の外周縁部に下地金属層
を設け、該下地金属層上に封止部材としての半田層を設
けたセラミック製封止カバーとからなり、該パッケージ
本体上に該セラミック製封止カバーを該半田層を介して
取着して前記空所を気密封止するようにした半導体素子
収納用パッケージにおいて、該セラミック製封止カバー
に設けられた半田層の一部に、該半田層による囲繞空間
部の内側と外側をつなぐガス逃がし用の窪み、または孔
を設けた構成としている。

【００１０】また、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジは、前記発明において、セラミック製封止カバーのセ
ラミック板または下地金属層に窪みを設け、該下地金属
層上の半田層にガス逃がし用の窪みを形成した構成とし
ている。

【００１１】

【作用】本発明の半導体素子収納用パッケージは、セラ
ミック製封止カバーの半田層の一部にガス逃がし用の窪
み、または孔を設けているので、該パッケージ本体の内
部圧力によるガスをスムーズに外部に逃がすことがで
き、半田の飛散を防止すると共に、該パッケージ本体や
ピン等への異物付着や汚れを防止できるように作用す
る。

【００１２】また、該ガスを逃がす構成を、『窪み』と
した場合は、例えば、半田層を形成した後、該半田層の
上方より、金属その他の板片等を押しつけるという作業
でもって、その形成が簡単に行え、かつ半田層の半田と
して、例えば、融点の高い半田を使用した場合であって
も、封止時に、該ガス抜き部における溶融半田の流れ状
態を良好にできる。また、『窪み』の代わりに、『孔』
とした場合は、半田層の側方より、ピン等を突き刺すと
いう作業によって、その形成が簡単に行える。なお、該
『窪み』の形成を、セラミック板または下地金属層に窪
みを設けることで作成した場合は、いっそう簡単に作成
できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しながら、図１〜図３は、
本発明の一実施例を示し、図１は平面図、図２は図１Ａ
−Ａ断面図、図３は封止状態の断面図、図４、図５は、
本発明の他の実施例の縦断面図である。

【００１４】本実施例の半導体素子収納用パッケージ
は、ＰＧＡタイプのパッケージであって、概略すると、
パッケージ本体１とセラミック製封止カバー２とからな
る。そして、パッケージ本体１は、中央に半導体素子を
収納するためのキャビティ部３と、上面にピン４が設け
られている。また、セラミック製封止カバー２は、セラ
ミック板５の外周縁部６に下地金属層７を設け、下地金
属層７上に封止部材としての半田層８を設け、半田層８
の一部に半田囲繞空間部９の内側と外側をつなぐガス逃
がし用の窪み１０を設けた構成とされている。

【００１５】セラミック板５は、アルミナセラミック等
の電気絶縁材料からなる矩形状の絶縁基体であって、そ
の外周縁部６に下地金属層７が形成されている。下地金
属層７は、Ａｇ系厚膜メタライズで封止パターンとして
形成され、その上面に半田層８が形成されている。

【００１６】半田層８は、下地金属層７を覆うように溶
着することで設けられている。ここで、半田層８は、融
点が２５０℃以上の半田を用いていて、一部にガス逃が
し用の溝状の窪み１０が設けられている。窪み１０は、
図２に示すように、下地金属層７の上面に半田層８の一
部が残り、かつ窪み１０の側底部１０ａが曲面状を形成
する構成とされている。そして、窪み１０は、通常、半
田層８に先端が曲面状をしたカッターを押しつけること
で形成している。ところで、本実施例においては、窪み
１０を、セラミック板５の四辺にそれぞれ形成し、計４
個所に設けている。

【００１７】そして、本実施例の半導体素子収納用パッ
ケージは、セラミック製封止カバー２、半導体パッケー
ジ１の上面に、半田層８側を下側にして載置し、かつバ
ネ、クリップ等を介して押し付け固定した後、通炉する
と、半田層８が溶けると共に、該半田によって、パッケ
ージ本体１のキャビティ部３が封止できる。ここで、該
封止時に、パッケージ本体１の内部圧力の変化によっ
て、パッケージ本体１の内部ガスは、半田層８に形成さ
れているガス逃がし用の窪み１０を介して大気中に逃が
され、また窪み１０は、半田層８の半田の溶融によって
スムーズに埋められる。

【００１８】次に、本実施例の半導体素子収納用パッケ
ージの作用・効果を確認するために、セラミック製封止
カバーとして、本実施例におけるセラミック製封止カバ
ー（本実施例）と、半田層に窪みを設けないセラミック
製封止カバー（比較例）、および半田層に切欠部１１
を設けたセラミック製封止カバー（比較例・図８参
照）を用いた場合について、それぞれの半田飛散発生率
と封止不良率を調べた処、表１に示すような結果を得
た。

【００１９】

【表１】

【００２０】また、本実施例と、比較例について、そ
の形成効率について比較した処、本実施例の場合、セラ
ミック板の外周縁部に半田層を形成した後、該半田層の
上面より金属片を押しつけることで簡単に形成できたの
に対して、比較例の場合、厚膜法によって、予め、切
欠部１３を形成する構成を採るので、その形成効率が低
下するということが確認できた。

【００２１】更に、本実施例と、比較例について、パ
ッケージ本体のキャビティ部の封止時の半田の流れ状態
を比較した処、本実施例の場合、金属層が表出していな
いので、半田の溶融によりスムーズな流れが発生し、窪
みを埋めたのに対し、比較例の場合、金属層が表出し
た状態にあるので、半田のスムーズな流れがなく、該半
田の溶融温度によっては、シール性に難点が生じること
が認められた。なお、半田層の下面に金属層が存在しな
い場合には、半田は流れない。

【００２２】以上の試験結果より、半田層に切欠部もし
くは窪みを設けることで、半田の飛散現象を解消できる
ことが確認できたものの、半田層に形成するガス逃がし
部の形態が、切欠部の場合、窪みに比べ、その形成に手
数を要し、かつパッケージ本体のキャビティ部の封止の
際、ガス抜き部を半田でスムーズに埋めることができ
ず、封止不良を生じることが確認できた。従って、本実
施例におけるセラミック製封止カバーのように、半田層
にガス抜き部として、切欠部に比べて、『窪み』を設け
ることが有効な手段であることが明確になった。

【００２３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形実施できる構成を含む。因に、前述した実施例におい
ては、ガス抜き用の窪みを、４個形成した構成で説明し
たが、パッケージ本体の大きさや形状に応じて、任意個
数、任意場所に形成できることは当然である。

【００２４】また、図４に示すように、セラミック板に
窪み１１を形成し、その表面に下地金属層３、半田層４
を形成することで、該半田層４に結果として、窪み１０
を形成するようにした構成としてもよい。また、下地金
属層に窪みを形成し、半田層４に結果として、窪み１０
を形成するようにした構成としてもよい。

【００２５】更に、窪みの形状は、前述した実施例にお
いて、Ｖ字状、凹状等でも有効性にはかわりはない。ま
た、ガス抜きの構成としては、図５に示すように、半田
層４に、ガス逃がし用の孔１２を設けた構成としてもよ
い。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の半導体素子収納用パッケージによれば、セラミック製
封止カバーの半田層の一部にガス逃がし用の窪み、また
は孔を設けているので、該パッケージ本体の内部圧力に
よるガスをスムーズに外部に逃がすことができ、半田の
飛散を防止すると共に、該パッケージ本体やピン等への
異物付着や汚れを防止できという効果を有する。

【００２７】また、本発明の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、該ガスを逃がす構成を、セラミック製封止
カバーの半田層の一部に形成した『窪み』又は『孔』と
しているので、カッターやピン等によって、その形成が
簡単に行え、かつ半田層の半田として、例えば、融点の
高い半田を使用した場合であっても、封止時に、該ガス
抜き部における溶融半田の流れ状態を良好にできる。ま
た、該『窪み』の形成を、セラミック板または下地金属
層に窪みを設けることで作成した場合は、いっそう簡単
に作成できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に使用するセラミック製封
止カバーの平面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】 半導体素子収納用パッケージの封止状態の断
面図である。

【図４】 本発明の他の実施例におけるセラミック製封
止カバーの縦断面図である。

【図５】 本発明の他の実施例におけるセラミック製封
止カバーの縦断面図である。

【図６】 従来例を示し、図６（ａ）はカバーの平面
図、図６（ｂ）は側面図、図６（ｃ）は半導体素子収納
用パッケージの封止状態の断面図である。

【図７】 半田飛散の状態を説明するための説明図であ
る。

【図８】 比較例の縦断面図である。

【符号の説明】

１・・・パッケージ本体、２・・・セラミック製封止カ
バー、３・・・キャビティ部（半導体素子収納部）、４
・・・ピン、５・・・セラミック板、６・・・外周縁
部、７・・・下地金属層、８・・・半田層、９・・・半
田囲繞空間部、１０・・・ガス逃がし用の溝状の窪み、
１０ａ・・・窪みの側底部、１・・・パッケージ本体、
１１・・・セラミック板の窪み、１２・・・ガス逃がし
用の孔、１３・・・半田切欠部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に半導体素子を収納する空所を有す
   るパッケージ本体と、セラミック板の外周縁部に下地金
   属層を設け、該下地金属層上に封止部材としての半田層
   を設けたセラミック製封止カバーとからなり、該パッケ
   ージ本体上に該セラミック製封止カバーを該半田層を介
   して取着して前記空所を気密封止するようにした半導体
   素子収納用パッケージにおいて、該セラミック製封止カ
   バーに設けられた半田層の一部に、該半田層による囲繞
   空間部の内側と外側をつなぐガス逃がし用の窪み、また
   は孔を設けてなることを特徴とする半導体素子収納用パ
   ッケージ。
2. 【請求項２】 セラミック製封止カバーのセラミック板
   または下地金属層に窪みを設け、該下地金属層上の半田
   層にガス逃がし用の窪みを形成するようにした請求項１
   に記載の半導体素子収納用パッケージ。