JPH06169025A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

半導体素子収納用パッケージ

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JPH06169025A
JPH06169025A JP4319118A JP31911892A JPH06169025A JP H06169025 A JPH06169025 A JP H06169025A JP 4319118 A JP4319118 A JP 4319118A JP 31911892 A JP31911892 A JP 31911892A JP H06169025 A JPH06169025 A JP H06169025A
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JP
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metal
lid
semiconductor element
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metal frame
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JP4319118A
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English (en)
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Yoshiaki Ueda
義明 植田
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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    • 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
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    • HELECTRICITY
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    • 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
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    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】絶縁基体と金属製蓋体とから成る容器の気密封
止を完全とし、容器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できる半導
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の表面に設けたメタライズ金属層8
に金属枠体9をロウ付けするとともに該金属枠体9に金
属製蓋体2を取着し、内部に半導体素子3を気密に収容
するようになした半導体素子収納用パッケージであっ
て、前記蓋体2の厚みTがT≧0.25mmの時、蓋体2に深
さtが蓋体2の厚みTに対し0.9 T≧t≧0.4 Tの溝1
1を設けた。

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た
めの半導体素子収納用パッケージの改良に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子、特に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半導体
素子収納用パッケージは一般に酸化アルミニウム質焼結
体等の電気絶縁材料から成り、その上面略中央部に半導
体素子を収容するための凹部及び該凹部周辺より外周縁
にかけて導出されたタングステン、モリブデン、マンガ
ン等の高融点金属粉末から成るメタライズ配線層を有す
る絶縁基体と、半導体素子を外部電気回路に接続するた
めに前記メタライズ配線層に銀ロウ等のロウ材を介しロ
ウ付けされた外部リード端子と、金属製蓋体とから構成
されており、絶縁基体の凹部底面に半導体素子をガラ
ス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとと
もに該半導体素子の各電極をボンディングワイヤを介し
てメタライズ配線層に接続し、しかる後、絶縁基体上面
に金属製蓋体を溶接し、絶縁基体と蓋体とから成る容器
内部に半導体素子を気密に封止することによって製品と
しての半導体装置となる。
【0003】尚、前記従来の半導体素子収納用パッケー
ジは通常、絶縁基体の上面にコバール金属や42アロイ
等の金属材料から成る金属枠体を予めロウ付けしておく
とともに該金属枠体に金属製蓋体をシームウエルド法等
により溶接させることによって金属製蓋体は絶縁基体の
上面に取着され、これによって絶縁基体と金属製蓋体か
ら成る容器が気密に封止される。
【0004】また前記絶縁基体への金属枠体のロウ付け
は、まず絶縁基体の上面に金属枠体より若干大きめの面
積にタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金
属粉末から成るメタライズ金属層を従来周知のスクリー
ン印刷法等の厚膜形成技術を採用することによって被着
形成し、次に前記メタライズ金属層上に銀ロウ等のロウ
材と金属枠体とを順次載置させ、最後に前記ロウ材に約
800℃の温度を印加し、ロウ材を加熱溶融させること
によって行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体素子収納用パッケージは絶縁基体の上面にロ
ウ付けされた金属枠体に厚さ0.25mm以上の金属製蓋体を
シームウエルド法等により溶接させる際、溶接時の熱が
金属製蓋体に大きく印加されて金属製蓋体を絶縁基体よ
りも大きく熱膨張させてしまい、その結果、金属製蓋体
と絶縁基体との間に両者の熱膨張量の相違に起因する大
きな熱応力が発生し、該熱応力によって絶縁基体にクラ
ックや割れ等を発生させたり、金属枠体を絶縁基体より
剥離させたりするという欠点を有していた。従って、こ
の従来の半導体素子収納用パッケージでは絶縁基体と金
属製蓋体とから成る容器の気密封止の信頼性が低く、容
器内部に収容する半導体素子を長期間わたり正常、且つ
安定に作動させることができないものであった。
【0006】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は絶縁基体と金属製蓋体とから成る容器の
気密封止を完全とし、容器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でき
る半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は絶縁基体の表面
に設けたメタライズ金属層に金属枠体をロウ付けすると
ともに該金属枠体に金属製蓋体を取着し、内部に半導体
素子を気密に収容するようになした半導体素子収納用パ
ッケージであって、前記蓋体の厚みTがT≧0.25mmの
時、蓋体に深さtが蓋体の厚みTに対し0.9 T≧t≧0.
4 Tの溝を設けたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明の半導体素子収納用パッケージによれ
ば、金属製蓋体に深さtが蓋体の厚みTに対し0.9 T≧
t≧0.4 Tの溝を設けたことから絶縁基体上面の金属枠
体に金属製蓋体をシームウエルド法等により溶接させる
際、溶接時の熱が金属製蓋体に大きく印加されて金属製
蓋体が絶縁基体より大きく熱膨張し、金属製蓋体と絶縁
基体との間に両者の熱膨張量の相違に起因する大きな熱
応力が発生したとしても該熱応力は金属製蓋体を該蓋体
に形成した溝で変形を起こさせることによって吸収さ
れ、その結果、絶縁基体にクラックや割れ等が発生させ
たり、金属枠体が絶縁基体より剥離したりすることは皆
無となって金属製蓋体を金属枠体に強固に溶接させるこ
とが可能となる。
【0009】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。
【0010】図1 乃至図3 は本発明の半導体素子収納用
パッケージの一実施例を示し、1 は絶縁基体、2 は金属
製蓋体である。この絶縁基体1 と金属製蓋体2 とで半導
体素子3 を収容するための容器4 が構成される。
【0011】前記絶縁基体1 はその上面中央部に半導体
素子3 を収容するための空所を形成する凹部1aが設けて
あり、該凹部1a底面には半導体素子3 がガラス、樹脂、
ロウ材等の接着剤を介して接着固定される。
【0012】前記絶縁基体1 は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化
アルミニウム質焼結体から成る場合は、アルミナ(Al 2
O 3 ) 、シリカ(SiO2 ) 、カルシア(CaO) 、マグネシア
(MgO) 等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合
して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブ
レード法やカレンダーロール法を採用することによって
セラミックグリーンシート( セラミック生シート) を
得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適当な
打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温( 約16
00℃) で焼成することによって製作される。
【0013】また前記絶縁基体1 には凹部1a周辺から容
器4 の外部にかけて導出する複数個のメタライズ配線層
5 が被着形成されており、該メタライズ配線層5 の凹部
1a周辺部には半導体素子3 の各電極( 電源電極、接地電
極、信号電極) がボンディングワイヤ6 を介して電気的
に接続され、また容器4 の外部に導出された部位には外
部電気回路と接続される外部リード端子7 が銀ロウ等の
ロウ材を介し取着されている。
【0014】前記メタライズ配線層5 はタングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成り、該
タングステン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶
媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体1 となる
セラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン
印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによ
って絶縁基体1 の凹部1a周辺から容器4 の外部にかけて
被着形成される。
【0015】尚、前記メタライズ配線層5 はその露出表
面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ
性の良い金属をメッキ法により1.0 乃至20.0μm の厚み
に層着させておくとメタライズ配線層5 の酸化腐食を有
効に防止することができるとともにメタライズ配線層5
とボンディングワイヤ6 との接続及びメタライズ配線層
5 への外部リード端子7 の取着を強固となすことができ
る。従って、メタライズ配線層5 の酸化腐食を防止し、
メタライズ配線層5 とボンディングワイヤ6 及び外部リ
ード端子7 との取着を強固とするにはメタライズ配線層
5 の露出表面にニッケル、金等を1.0 乃至20.0μm の厚
みに層着させておくことが好ましい。
【0016】また前記メタライズ配線層5 に銀ロウ等の
ロウ材を介して取着される外部リード端子7 はコバール
金属( 鉄ーニッケルーコバルト合金) や42アロイ( 鉄ー
ニッケル合金) 等の金属材料から成り、外部リード端子
7 を外部電気回路に接続することによって絶縁基体1 の
凹部1a内に収容される半導体素子3 の各電極はメタライ
ズ配線層5 及び外部リード端子7 を介して外部電気回路
に電気的に接続されることとなる。
【0017】前記外部リード端子7 はコバール金属のイ
ンゴット( 塊) を圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来
周知の金属加工法を採用することによって所定の形状に
形成される。
【0018】前記絶縁基体1 はまたその上面にメタライ
ズ金属層8 が被着形成されており、該メタライズ金属層
8 には金属枠体9 が銀ロウ等のロウ材10を介しロウ付け
されている。
【0019】前記絶縁基体1 上面のメタライズ金属層8
はタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属
粉末から成り、前記メタライズ配線層5 と同様の方法、
具体的にはタングステン等の高融点金属粉末に有機溶
剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体1
となるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスク
リーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくこ
とによって絶縁基体1 の上面に被着形成される。
【0020】また前記メタライズ金属層8 にロウ材10を
介してロウ付けされる金属枠体9 は金属製蓋体2 を絶縁
基体1 に取着する際の下地金属部材として作用し、金属
枠体9 に金属製蓋体2 をシームウエルド法等により溶接
することによって金属製蓋体2 は絶縁基体1 上に取着さ
れる。
【0021】前記金属枠体9 はコバール金属や42アロ
イ等の金属材料から成り、該コバール金属等のインゴッ
ト(塊)を圧延加工法、打ち抜き加工法等、従来周知の
金属加工法を採用することによって所定の枠状に形成さ
れる。
【0022】尚、前記金属枠体9 は絶縁基体1 の上面に
被着させたメタライズ金属層8 上に銀ロウ等のロウ材10
を枠状に成形したプリフォームと金属枠体9 とを順次載
置させ、しかる後、前記ロウ材10から成るプリフォーム
を加熱溶融させることによって絶縁基体1 の上面にロウ
付けされる。
【0023】また前記金属枠体9 の上面には金属製蓋体
2 がシームウエルド法等により溶接されることによって
取着され、これによって絶縁基体1 と金属製蓋体2 とか
ら成る容器4 は内部に半導体素子3 を気密に収容するこ
ととなる。
【0024】前記金属製蓋体2 はコバール金属や42ア
ロイ等の金属材料から成り、図2及び図3に示す如く、
金属製蓋体2 の厚みTがT≧0.25mmの時、蓋体2 の下面
に深さtが蓋体2 の厚みTに対して0.9 T≧t≧0.4 T
の溝11が形成されている。
【0025】前記蓋体11の下面に設けた溝11は絶縁基体
1 上面の金属枠体9 に金属製蓋体2をシームウエルド法
等により溶接させる際、金属製蓋体2 と絶縁基体1 との
間に両者の熱膨張量の相違に起因して発生する熱応力を
吸収する作用を為し、これによって絶縁基体1 にはクラ
ックや割れ等が発生したり、金属枠体9 が絶縁基体1よ
り剥離したりすることが皆無となって金属製蓋体2 を金
属枠体9 に強固に溶接させることが可能となる。
【0026】前記金属製蓋体2 に設けた溝11はその深さ
tが蓋体2 の厚みTに対し0.9 T≧tであると溝11の深
さが深くなりすぎて金属製蓋体2 の機械的強度が大きく
劣化してしまい、また0.4 T≦tであると溝11の深さが
浅すぎ、金属製蓋体2 と絶縁基体1 との間に発生する熱
応力を充分に吸収することができなくなることから前記
金属製蓋体2 に設けた溝11はその深さtが蓋体の厚みT
に対し0.9 T≧t≧0.4 Tの範囲に特定される。
【0027】また前記金属製蓋体2に設けた溝11はコバ
ール金属等から成る平板状の金属製蓋体2 にプレス成形
や機械研削、エッチング等を施すことによって金属製蓋
体2の所定位置に指定深さに形成される。
【0028】かくして本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば絶縁基体1の凹部1a底面に半導体素子3 を
ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定する
とともに半導体素子3 の各電極をメタライズ配線層5 に
ボンディングワイヤ6 を介して電気的に接続し、しかる
後、絶縁基体1 の上面にロウ付けした金属枠体9 に金属
製蓋体2 をシームウエルド法等により溶接し、絶縁基体
1 と金属製蓋体2 とから成る容器4 内部に半導体素子3
を気密に封止すことによって製品としての半導体装置が
完成する。
【0029】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り、例えば上述の実施例では金属製
蓋体2 の下面に十字型の溝11を設けたがこれを縦もしく
は横に帯状の溝を一本設けても、また枠状の溝を設けて
もよい。
【0030】
【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージに
よれば金属製蓋体に深さtが蓋体の厚みTに対し0.9 T
≧t≧0.4 Tの溝を設けたことから絶縁基体上面の金属
枠体に金属製蓋体をシームウエルド法等により溶接させ
る際、溶接時の熱が金属製蓋体に大きく印加されて金属
製蓋体が絶縁基体より大きく熱膨張し、金属製蓋体と絶
縁基体との間に両者の熱膨張量の相違に起因する大きな
熱応力が発生したとしても該熱応力は金属製蓋体を該蓋
体に形成した溝で変形を起こさせることによって吸収さ
れ、その結果、絶縁基体にクラックや割れ等が発生させ
たり、金属枠体が絶縁基体より剥離したりすることは皆
無となって金属製蓋体を金属枠体に強固に溶接させるこ
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 に示す金属製蓋体の拡大断面図である。
【図3】図1に示すパッケージの下面側から見た斜視図
である。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁基体 2・・・・・金属製蓋体 3・・・・・半導体素子 4・・・・・絶縁容器 5・・・・・メタライズ配線層 7・・・・・外部リード端子 8・・・・・メタライズ金属層 9・・・・・金属枠体 10・・・・・ロウ材 11・・・・・溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基体の表面に設けたメタライズ金属層
    に金属枠体をロウ付けするとともに該金属枠体に金属製
    蓋体を取着し、内部に半導体素子を気密に収容するよう
    になした半導体素子収納用パッケージであって、前記蓋
    体の厚みTがT≧0.25mmの時、蓋体に深さtが蓋体の厚
    みTに対し0.9 T≧t≧0.4 Tの溝を設けたことを特徴
    とする半導体素子収納用パッケージ。
JP4319118A 1992-11-30 1992-11-30 半導体素子収納用パッケージ Pending JPH06169025A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5744860A (en) * 1996-02-06 1998-04-28 Asea Brown Boveri Ag Power semiconductor module
JP2007266040A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Kyocera Corp 接合部材及びその製造方法ならびに接合構造体及び基体の接続方法
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JPS5624155B2 (ja) * 1976-08-11 1981-06-04

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