JPH07176645A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH07176645A JPH07176645A JP5344256A JP34425693A JPH07176645A JP H07176645 A JPH07176645 A JP H07176645A JP 5344256 A JP5344256 A JP 5344256A JP 34425693 A JP34425693 A JP 34425693A JP H07176645 A JPH07176645 A JP H07176645A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップを気密に
収容した半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor chip is hermetically housed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、図３に示したような、サーデ
ィップタイプと呼ばれるガラス封止タイプの半導体装置
がある。この半導体装置は、アルミナセラミックからな
るベース１０に、４２アロイ等と呼ばれる鉄―ニッケル
合金又はコバールと呼ばれる鉄―ニッケル−コバルト合
金からなるリード２０を第１低融点ガラス３０を介して
接合している。ベース１０をマウントした半導体チップ
４０の上方は、アルミナセラミックからなるキャップ５
０で覆って、そのキャップ５０下面をベース１０に第１
低融点ガラス３０を介して接合した上記リード２０部分
に第２低融点ガラス３２を介して気密に接合している。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a glass sealing type semiconductor device called a sardip type as shown in FIG. In this semiconductor device, a lead 20 made of an iron-nickel alloy called 42 alloy or an iron-nickel-cobalt alloy called kovar is joined to a base 10 made of alumina ceramic via a first low melting point glass 30. . Above the semiconductor chip 40 on which the base 10 is mounted is the cap 5 made of alumina ceramic.
0, and the lower surface of the cap 50 is first attached to the base 10.
The lead 20 portion bonded through the low melting point glass 30 is hermetically bonded through the second low melting point glass 32.
【０００３】このガラス封止タイプの半導体装置では、
樹脂封止タイプの半導体装置に比べて、半導体チップを
収容した半導体装置内部の気密性を高めて、その半導体
装置の信頼性を向上させることができる。In this glass-sealed type semiconductor device,
As compared with the resin-sealed type semiconductor device, the airtightness of the inside of the semiconductor device accommodating the semiconductor chip can be improved and the reliability of the semiconductor device can be improved.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ガラス
封止タイプの半導体装置においては、リード２０に電気
抵抗値、インダクタンス値の高い前記鉄―ニッケル合金
又は鉄―ニッケル−コバルト合金からなるリードを用い
ていて、リード２０の電気特性が悪かった。In the glass-sealed semiconductor device, the lead 20 is made of the iron-nickel alloy or the iron-nickel-cobalt alloy having high electric resistance and inductance. However, the electrical characteristics of the lead 20 were poor.
【０００５】そのために、リード２０に低抵抗値、低イ
ンダクタンス値を持つ銅又は銅合金からなるリードを用
いることが求められている。Therefore, it is required to use, as the lead 20, a lead made of copper or a copper alloy having a low resistance value and a low inductance value.
【０００６】しかしながら、上記半導体装置のリード２
０に銅又は銅合金からなるリードを用いた場合には、リ
ード２０をベース１０やキャップ５０に接合する第１低
融点ガラス３０や第２低融点ガラス３２にクラックが生
じたり、第１低融点ガラス３０や第２低融点ガラス３２
がベース１０やキャップ５０から剥離したりして、半導
体チップ４０を収容した半導体装置内部の気密性が損な
われてしまった。However, the lead 2 of the above semiconductor device
When a lead made of copper or a copper alloy is used for 0, cracks may occur in the first low melting point glass 30 or the second low melting point glass 32 that joins the lead 20 to the base 10 or the cap 50, or the first low melting point Glass 30 and second low melting glass 32
Is peeled off from the base 10 or the cap 50, and the airtightness inside the semiconductor device housing the semiconductor chip 40 is impaired.
【０００７】これは、銅又は銅合金からなるリード２０
の熱膨張係数が１８〜２３×１０-7／℃であるのに対し
て、アルミナセラミックからなるベース１０やキャップ
５０の熱膨張係数が７〜９×１０-7／℃であって、両者
の熱膨張係数が大幅に離隔しているからである。This is a lead 20 made of copper or copper alloy.
Has a coefficient of thermal expansion of 18 to 23 × 10 −7 / ° C., while the base 10 made of alumina ceramic and the cap 50 have a coefficient of thermal expansion of 7 to 9 × 10 −7 / ° C. This is because the coefficients of thermal expansion are widely separated.
【０００８】即ち、第１低融点ガラス３０や第２低融点
ガラス３２の熱膨張係数を銅又は銅合金からなるリード
２０の熱膨張係数の１８〜２３×１０-7／℃に近づけた
場合には、リード２０をベース１０に第１低融点ガラス
３０を介して接合したりそのベース１０に接合したリー
ド２０部分にキャップ５０を第２低融点ガラス３２を介
して接合したりした際に、アルミナセラミックからなる
ベース１０やキャップ５０と第１低融点ガラス３０や第
２低融点ガラス３２との熱膨張係数が大幅に離隔してい
るために、ベース１０やキャップ５０から第１低融点ガ
ラス３０や第２低融点ガラス３２に過大な応力が加わる
からである。That is, when the coefficient of thermal expansion of the first low melting point glass 30 and the second low melting point glass 32 is brought close to 18 to 23 × 10 -7 / ° C. of the coefficient of thermal expansion of the lead 20 made of copper or copper alloy. When the lead 20 is bonded to the base 10 via the first low melting point glass 30, or when the cap 50 is bonded to the lead 20 part bonded to the base 10 via the second low melting point glass 32, Since the base 10 or the cap 50 made of ceramic and the first low-melting point glass 30 or the second low-melting point glass 32 are greatly separated from each other in the coefficient of thermal expansion, the base 10 or the cap 50 and the first low-melting point glass 30 or This is because excessive stress is applied to the second low melting point glass 32.
【０００９】また、第１低融点ガラス３０や第２低融点
ガラス３２の熱膨張係数をアルミナセラミックからなる
ベース１０やキャップ５０の熱膨張係数の７〜９×１０
-7／℃に近づけた場合には、リード２０をベース１０に
第１低融点ガラス３０を介して接合したりそのベース１
０に接合したリード２０部分にキャップ５０を第２低融
点ガラス３２を介して接合したりした際に、銅又は銅合
金からなるリード２０と第１低融点ガラス３０や第２低
融点ガラス３２との熱膨張係数が大幅に離隔しているた
めに、リード２０から第１低融点ガラス３０や第２低融
点ガラス３２に過大な応力が加わるからである。Further, the thermal expansion coefficient of the first low melting glass 30 and the second low melting glass 32 is 7 to 9 × 10 which is the thermal expansion coefficient of the base 10 and the cap 50 made of alumina ceramic.
When the temperature is close to −7 / ° C., the lead 20 is bonded to the base 10 through the first low melting point glass 30 or the base 1
When the cap 50 is joined to the lead 20 portion joined to 0 through the second low melting point glass 32, the lead 20 made of copper or copper alloy and the first low melting point glass 30 or the second low melting point glass 32 This is because the thermal expansion coefficients of (1) and (2) are significantly separated from each other, so that excessive stress is applied from the lead 20 to the first low melting point glass 30 and the second low melting point glass 32.
【００１０】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、低抵抗値、低インダクタンス値を持つ電気特
性の良い銅又は銅合金からなるリードを用いたガラス封
止タイプの半導体装置であって、封止用の第１低融点ガ
ラスや第２低融点ガラスがベースやキャップから剥離し
たり封止用の第１低融点ガラスや第２低融点ガラスにク
ラックが生じたりすることのない半導体装置を提供する
ことを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and is a glass-sealed type semiconductor device using a lead made of copper or a copper alloy having a low resistance value and a low inductance value and good electrical characteristics. Therefore, the first low-melting glass for sealing and the second low-melting glass do not peel from the base or the cap, and the first low-melting glass for sealing and the second low-melting glass do not crack. An object is to provide a semiconductor device.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置は、セラミックからなるベース
に銅又は銅合金からなるリードを第１低融点ガラスを介
して接合すると共に、前記ベースにマウントした半導体
チップの上方をセラミックからなるキャップで覆って、
そのキャップをベースに接合した前記リード部分に第２
低融点ガラスを介して接合してなる半導体装置であっ
て、前記第１低融点ガラスと第２低融点ガラスを熱膨張
係数の異なる３層以上の低融点ガラス層を積層してそれ
ぞれ形成して、それらの各低融点ガラス層の熱膨張係数
を、その上層の低融点ガラス層に行くに従いその最上層
の低融点ガラス層上面に接合する前記リード又はキャッ
プの熱膨張係数に漸次近づけると共に、その下層の低融
点ガラス層に行くに従いその最下層の低融点ガラス層下
面に接合する前記ベース又はリードの熱膨張係数に漸次
近づけたことを特徴としている。In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention is characterized in that a lead made of copper or a copper alloy is joined to a base made of ceramic through a first low melting point glass, and Cover the top of the semiconductor chip mounted on the base with a cap made of ceramic,
The second is attached to the lead portion where the cap is joined to the base.
A semiconductor device obtained by bonding via low melting point glass, wherein the first low melting point glass and the second low melting point glass are formed by laminating three or more low melting point glass layers having different thermal expansion coefficients. , The thermal expansion coefficient of each of these low-melting glass layers, gradually approaching the thermal expansion coefficient of the lead or cap bonded to the upper surface of the uppermost low-melting glass layer as it goes to the upper low-melting glass layer, It is characterized in that the thermal expansion coefficient of the base or the lead bonded to the lower surface of the lowermost low melting glass layer is gradually approached as the lower low melting glass layer is approached.
【００１２】本発明の半導体装置においては、アルミナ
セラミックからなるベースとキャップを用いたり、窒化
アルミニウムセラミックからなるベースとキャップを用
いたり、ムライトセラミックからなるベースとキャップ
を用いたり、窒化アルミニウムセラミックからなるベー
スとムライトセラミックからなるキャップを用いたり、
又は、ムライトセラミックからなるベースと窒化アルミ
ニウムセラミックからなるキャップを用いたりすること
を好適としている。In the semiconductor device of the present invention, a base and a cap made of alumina ceramics, a base and a cap made of aluminum nitride ceramics, a base and a cap made of mullite ceramics, and a base made of aluminum nitride ceramics are used. Using a cap made of base and mullite ceramic,
Alternatively, it is preferable to use a base made of mullite ceramic and a cap made of aluminum nitride ceramic.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の半導体装置においては、ベースにリー
ドを接合する第１低融点ガラスと、そのベースに接合し
たリード部分にキャップを接合する第２低融点ガラスと
を、熱膨張係数の異なる３層以上の低融点ガラス層を積
層してそれぞれ形成している。そして、それらの第１、
第２低融点ガラスを形成している各層の低融点ガラス層
の熱膨張係数を、その上層の低融点ガラス層に行くに従
いその最上層の低融点ガラス層上面に接合するリード又
はキャップの熱膨張係数に漸次近づけると共に、その下
層の低融点ガラス層に行くに従いその最下層の低融点ガ
ラス層下面に接合するベース又はリードの熱膨張係数に
漸次近づけている。In the semiconductor device of the present invention, the first low melting point glass for bonding the lead to the base and the second low melting point glass for bonding the cap to the lead part bonded to the base have different thermal expansion coefficients. Each layer is formed by laminating more than one low melting point glass layer. And the first of them,
The thermal expansion coefficient of the low-melting-point glass layer of each layer forming the second low-melting-point glass is the thermal expansion coefficient of the lead or the cap bonded to the upper surface of the uppermost low-melting-point glass layer as it goes up to the upper-layer low-melting glass layer. The coefficient is gradually approximated to the coefficient, and the thermal expansion coefficient of the base or the lead bonded to the lower surface of the lowermost low-melting glass layer is gradually closer to the lower low-melting glass layer.
【００１４】具体的には、ベースにリードを接合する第
１低融点ガラスを３層以上の低融点ガラス層を積層して
形成して、それらの各低融点ガラス層の熱膨張係数を、
その上層の低融点ガラス層に行くに従いリードの熱膨張
係数に漸次近づけていると共に、その下層の低融点ガラ
ス層に行くに従いベースの熱膨張係数に漸次近づけてい
る。Specifically, the first low melting point glass for joining the leads to the base is formed by laminating three or more low melting point glass layers, and the thermal expansion coefficient of each of these low melting point glass layers is
The thermal expansion coefficient of the lead is gradually approached as it goes to the upper low-melting glass layer, and the thermal expansion coefficient of the base is gradually approached as it goes to the lower low-melting glass layer.
【００１５】それと共に、ベースに接合したリード部分
にキャップを接合する第２低融点ガラスを３層以上の低
融点ガラス層を積層して形成して、それらの各低融点ガ
ラス層の熱膨張係数を、その上層の低融点ガラス層に行
くに従いキャップの熱膨張係数に漸次近づけていると共
に、その下層の低融点ガラス層に行くに従いリードの熱
膨張係数に漸次近づけている。At the same time, a second low melting point glass for bonding the cap to the lead portion bonded to the base is formed by laminating three or more low melting point glass layers, and the thermal expansion coefficient of each of these low melting point glass layers. Is gradually closer to the thermal expansion coefficient of the cap as it goes to the upper low-melting glass layer, and is gradually closer to the thermal expansion coefficient of the lead as it goes to the lower low-melting glass layer.
【００１６】そのため、上記３層以上の熱膨張係数の異
なる低融点ガラス層を積層して形成してなる第１低融点
ガラスを介してセラミックからなるベースに銅又は銅合
金からなるリードを接合したり、上記３層以上の熱膨張
係数の異なる低融点ガラス層を積層して形成してなる第
２低融点ガラスを介してベースに接合したリード部分に
セラミックからなるキャップを接合したりした場合に、
３層以上の低融点ガラス層を積層してなる第１低融点ガ
ラス又は第２低融点ガラスの中間層の低融点ガラス層が
緩衝材の役割を果たす。そして、第１低融点ガラス又は
第２低融点ガラスとその最上層の低融点ガラス層上面に
接合するリード又はキャップとの間や、第１低融点ガラ
ス又は第２低融点ガラスとその最下層の低融点ガラス層
下面に接合するベース又はリードとの間に過大な応力が
加わるのが防止される。そして、第１低融点ガラス又は
第２低融点ガラスがベース又はキャップから剥離した
り、第１低融点ガラス又は第２低融点ガラスにクラック
が生じたりするのが防止される。Therefore, a lead made of copper or a copper alloy is joined to a base made of ceramic through a first low melting glass formed by laminating three or more low melting glass layers having different thermal expansion coefficients. Or when a cap made of ceramic is bonded to the lead portion bonded to the base via the second low melting glass formed by laminating the three or more low melting glass layers having different thermal expansion coefficients. ,
The low-melting-point glass layer which is an intermediate layer of the first low-melting-point glass or the second low-melting-point glass formed by laminating three or more low-melting-point glass layers plays a role of a cushioning material. Then, between the first low-melting glass or the second low-melting glass and the lead or cap bonded to the upper surface of the uppermost low-melting glass layer, or between the first low-melting glass or the second low-melting glass and the lowermost layer thereof. Excessive stress is prevented from being applied to the base or the lead bonded to the lower surface of the low melting point glass layer. Then, the first low melting glass or the second low melting glass is prevented from peeling from the base or the cap, or the first low melting glass or the second low melting glass is cracked.
【００１７】また、本発明の半導体装置においては、リ
ードに低抵抗値、低インダクタンス値を持つ銅又は銅合
金からなるリードを用いているため、リードの電気特性
が向上する。Further, in the semiconductor device of the present invention, since the lead made of copper or copper alloy having a low resistance value and a low inductance value is used, the electrical characteristics of the lead are improved.
【００１８】[0018]
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。図１と図２は本発明の半導体装置の好適な実施例を
示し、図１はその正面断面図、図２は図１の一部拡大図
である。以下に、この半導体装置を説明する。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a preferred embodiment of a semiconductor device of the present invention, FIG. 1 is a front sectional view thereof, and FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. The semiconductor device will be described below.
【００１９】図の半導体装置では、リード２００に、低
抵抗値、低インダクタンス値を持つ銅又は銅合金からな
るリードを用いている。In the semiconductor device shown in the figure, the lead 200 is made of copper or copper alloy having a low resistance value and a low inductance value.
【００２０】ベース１０は、アルミナセラミック、窒化
アルミニウムセラミック又はムライトセラミック等のセ
ラミックを用いて形成している。The base 10 is formed by using a ceramic such as alumina ceramic, aluminum nitride ceramic or mullite ceramic.
【００２１】ベース１０の上面中央には、窪み１２を設
けて、その窪み１２内底面に半導体チップ４０をマウン
トしている。A recess 12 is provided in the center of the upper surface of the base 10, and a semiconductor chip 40 is mounted on the bottom surface of the recess 12.
【００２２】ベース１０の周縁部上面には、リード２０
０を第１低融点ガラス３００を介して気密に接合してい
る。The leads 20 are provided on the upper surface of the peripheral portion of the base 10.
0 is airtightly bonded through the first low melting point glass 300.
【００２３】第１低融点ガラス３００は、図２に示した
ように、熱膨張係数の異なる低融点ガラス層３００ａ、
３００ｂ、３００ｃを順次３層積層して形成している。
そして、それらの各低融点ガラス層３００ａ、３００
ｂ、３００ｃの熱膨張係数を、その上層の低融点ガラス
層に行くに従いリード２００の熱膨張係数に漸次近づけ
ていると共に、その下層の低融点ガラス層に行くに従い
ベース１０の熱膨張係数に漸次近づけている。そして、
第１低融点ガラス３００とその最上層の低融点ガラス層
３００ｃ上面に接合するリード２００との間や第１低融
点ガラス３００とその最下層の低融点ガラス層３００ａ
下面に接合するベース１０との間に過大な応力が加わる
のを防いでいる。As shown in FIG. 2, the first low melting point glass 300 has a low melting point glass layer 300a having a different coefficient of thermal expansion,
Three layers 300b and 300c are sequentially laminated.
And each of these low melting point glass layers 300a, 300
The coefficient of thermal expansion of b and 300c gradually approaches the coefficient of thermal expansion of the lead 200 as it goes to the upper low-melting glass layer, and gradually increases to the coefficient of thermal expansion of the base 10 as it goes to the lower low-melting glass layer. Approaching. And
Between the first low melting point glass 300 and the lead 200 bonded to the upper surface of the uppermost low melting point glass layer 300c, or between the first low melting point glass 300 and the lowermost low melting point glass layer 300a.
This prevents excessive stress from being applied between the base 10 and the bottom surface.
【００２４】具体的には、ベース１０を熱膨張係数が７
〜９×１０-7／℃のアルミナセラミックを用いて形成し
た場合には、第１低融点ガラス３００を、その最下層の
低融点ガラス層３００ａにアルミナセラミックに近い熱
膨張係数を持つ熱膨張係数が７〜９×１０-7／℃の低融
点ガラスを用い、その中間層の低融点ガラス層３００ｂ
に熱膨張係数が１３〜１５×１０-7／℃の低融点ガラス
を用い、その最上層の低融点ガラス層３００ｃに銅又は
銅合金からなるリード２００に近い熱膨張係数を持つ熱
膨張係数が２０〜２３×１０-7／℃の低融点ガラスを用
いて形成している。Specifically, the base 10 has a coefficient of thermal expansion of 7
When formed using alumina ceramics of ˜9 × 10 −7 / ° C., the first low melting point glass 300 has a coefficient of thermal expansion having a coefficient of thermal expansion close to that of alumina ceramic in the lowermost melting point glass layer 300a. Using a low melting point glass having a melting point of 7 to 9 × 10 −7 / ° C., and a low melting point glass layer 300 b as an intermediate layer thereof.
A low-melting glass having a coefficient of thermal expansion of 13 to 15 × 10 −7 / ° C. is used for the uppermost low-melting glass layer 300 c and a coefficient of thermal expansion having a coefficient of thermal expansion close to that of the lead 200 made of copper or copper alloy. It is formed by using low melting point glass of 20 to 23 × 10 −7 / ° C.
【００２５】また、ベース１０を熱膨張係数が５〜６×
１０-7／℃の窒化アルミニウムセラミック又はムライト
セラミックを用いて形成した場合には、第１低融点ガラ
ス３００を、その最下層の低融点ガラス層３００ａに窒
化アルミニウムセラミック又はムライトセラミックに近
い熱膨張係数を持つ熱膨張係数が５〜６×１０-7／℃の
低融点ガラスを用い、その中間層の低融点ガラス層３０
０ｂに熱膨張係数が１１〜１２×１０-7／℃の低融点ガ
ラスを用い、その最上層の低融点ガラス層３００ｃに銅
又は銅合金からなるリード２００に近い熱膨張係数を持
つ熱膨張係数が２０〜２３×１０-7／℃の低融点ガラス
を用いて形成している。The thermal expansion coefficient of the base 10 is 5 to 6 ×.
When the aluminum nitride ceramic or mullite ceramic having a temperature of 10 −7 / ° C. is used, the first low-melting glass 300 is formed on the lowermost low-melting glass layer 300 a having a thermal expansion coefficient close to that of aluminum nitride ceramic or mullite ceramic. Having a thermal expansion coefficient of 5 to 6 × 10 −7 / ° C., and a low melting point glass layer 30 as an intermediate layer thereof.
0b is a low-melting glass having a thermal expansion coefficient of 11 to 12 × 10 −7 / ° C., and the uppermost low-melting glass layer 300c has a thermal expansion coefficient close to that of the lead 200 made of copper or copper alloy. Is formed using a low melting point glass of 20 to 23 × 10 −7 / ° C.
【００２６】半導体チップ４０の電極は、リード２００
内端にワイヤ４２を介して接続している。The electrodes of the semiconductor chip 40 are the leads 200.
It is connected to the inner end via a wire 42.
【００２７】ベース１０にマウントした半導体チップ４
０の上方は、アルミナセラミック、窒化アルミニウムセ
ラミック又はムライトセラミック等のセラミックからな
るキャップ５０で覆って、そのキャップ５０の下面周囲
を、ベース１０の周縁部上面に第１低融点ガラス３００
を介して接合したリード２００部分に第２低融点ガラス
３２０を介して気密に接合している。The semiconductor chip 4 mounted on the base 10
The upper part of 0 is covered with a cap 50 made of ceramic such as alumina ceramic, aluminum nitride ceramic or mullite ceramic, and the periphery of the lower surface of the cap 50 is covered with the first low melting point glass 300 on the upper surface of the peripheral portion of the base 10.
The portion of the lead 200 joined via the second low melting point glass 320 is hermetically joined.
【００２８】第２低融点ガラス３２０は、図２に示した
ように、熱膨張係数の異なる低融点ガラス層３２０ａ、
３２０ｂ、３２０ｃを順次３層積層して形成している。
そして、それらの各低融点ガラス層３２０ａ、３２０
ｂ、３２０ｃの熱膨張係数を、その上層の低融点ガラス
層に行くに従いキャップ５０の熱膨張係数に漸次近づけ
ていると共に、その下層の低融点ガラス層に行くに従い
リード２００の熱膨張係数に漸次近づけている。そし
て、第２低融点ガラス３２０とその最上層の低融点ガラ
ス層３２０ｃ上面に接合するキャップ５０との間や第２
低融点ガラス３２０とその最下層の低融点ガラス層３２
０ａ下面に接合するリード２００との間に過大な応力が
加わるのを防いでいる。As shown in FIG. 2, the second low-melting glass 320 has a low-melting glass layer 320a having a different coefficient of thermal expansion,
Three layers 320b and 320c are sequentially laminated.
Then, the respective low melting point glass layers 320a, 320
The coefficient of thermal expansion of b and 320c gradually approaches the coefficient of thermal expansion of the cap 50 as it goes to the upper low-melting glass layer, and gradually increases to that of the lead 200 as it goes to the lower low-melting glass layer. Approaching. Then, between the second low melting point glass 320 and the cap 50 joined to the upper surface of the uppermost low melting point glass layer 320c, or the second
Low-melting glass 320 and lowermost low-melting glass layer 32
This prevents excessive stress from being applied to the lead 200 bonded to the lower surface of 0a.
【００２９】具体的には、キャップ５０を熱膨張係数が
７〜９×１０-7／℃のアルミナセラミックを用いて形成
した場合には、第２低融点ガラス３２０を、その最下層
の低融点ガラス層３２０ａに銅又は銅合金からなるリー
ド２００に近い熱膨張係数を持つ熱膨張係数が２０〜２
３×１０-7／℃の低融点ガラスを用い、その中間層の低
融点ガラス層３２０ｂに熱膨張係数が１３〜１５×１０
-7／℃の低融点ガラスを用い、その最上層の低融点ガラ
ス層３２０ｃにアルミナセラミックに近い熱膨張係数を
持つ熱膨張係数が７〜９×１０-7／℃の低融点ガラスを
用いて形成している。Specifically, when the cap 50 is formed of an alumina ceramic having a coefficient of thermal expansion of 7 to 9 × 10 -7 / ° C., the second low melting point glass 320 has the lower melting point of the lowermost layer. The glass layer 320a has a coefficient of thermal expansion close to that of the lead 200 made of copper or copper alloy and has a coefficient of thermal expansion of 20 to 2
A low melting point glass of 3 × 10 −7 / ° C. is used, and a low melting point glass layer 320 b of the intermediate layer has a coefficient of thermal expansion of 13 to 15 × 10.
-7 / ° C low melting point glass is used, and the uppermost low melting point glass layer 320c is a low melting point glass having a coefficient of thermal expansion close to that of alumina ceramics, 7-9 x 10 -7 / ° C. Is forming.
【００３０】また、キャップ５０を熱膨張係数が５〜６
×１０-7／℃の窒化アルミニウムセラミック又はムライ
トセラミックを用いて形成した場合には、第２低融点ガ
ラス３２０を、その最下層の低融点ガラス層３２０ａに
銅又は銅合金からなるリード２００に近い熱膨張係数を
持つ熱膨張係数が２０〜２３×１０-7／℃の低融点ガラ
スを用い、その中間層の低融点ガラス層３２０ｂに熱膨
張係数が１１〜１２×１０-7／℃の低融点ガラスを用
い、その最上層の低融点ガラス層３２０ｃに窒化アルミ
ニウムセラミック又はムライトセラミックに近い熱膨張
係数を持つ熱膨張係数が５〜６×１０-7／℃の低融点ガ
ラスを用いて形成している。Further, the cap 50 has a coefficient of thermal expansion of 5 to 6
When formed of aluminum nitride ceramic or mullite ceramic of × 10 −7 / ° C., the second low melting point glass 320 is formed on the lowermost low melting point glass layer 320 a close to the lead 200 made of copper or copper alloy. A low-melting glass having a thermal expansion coefficient of 20 to 23 × 10 −7 / ° C. is used, and a low-melting glass layer 320 b as an intermediate layer has a low thermal expansion coefficient of 11 to 12 × 10 −7 / ° C. The melting point glass is used, and the uppermost low melting point glass layer 320c is formed using a low melting point glass having a coefficient of thermal expansion of 5 to 6 × 10 −7 / ° C., which has a coefficient of thermal expansion close to that of aluminum nitride ceramics or mullite ceramics. ing.
【００３１】上記３層の低融点ガラス層３００ａ、３０
０ｂ、３００ｃを順次積層してなる第１低融点ガラス３
００又は上記３層の低融点ガラス層３２０ａ、３２０
ｂ、３２０ｃを順次積層してなる第２低融点ガラス３２
０は、それらの各低融点ガラス層形成用のガラスペース
トを約１ｍｍの厚さにベース１０上面やキャップ５０下
面にスクリーン印刷等により順次塗布して焼成すること
により形成している。The above three low melting point glass layers 300a, 30
0b, 300c first laminated glass having a low melting point 3
00 or the above three low melting point glass layers 320a, 320
Second low melting point glass 32 formed by sequentially stacking b and 320c
0 is formed by sequentially applying the glass paste for forming each low-melting-point glass layer to a thickness of about 1 mm on the upper surface of the base 10 and the lower surface of the cap 50 by screen printing or the like and firing.
【００３２】低融点ガラス層３００ａ、３００ｂ、３０
０ｃ又は低融点ガラス層３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ
には、例えばＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 又はＰｂＯ
−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 を母材とする低融点ガラスを用い
ている。Low melting point glass layers 300a, 300b, 30
0c or low melting point glass layers 320a, 320b, 320c
The, for example, PbO-Bi 2 O 3 -SiO 2 or PbO
The -B 2 O 3 -SiO 2 are made of a low-melting glass as a base material.
【００３３】また、銅又は銅合金からなるリード２００
をベース１０上面に第１低融点ガラス３００を介して接
合したり、そのベース１０上面に接合したリード２００
部分にキャップ５０下面を第２低融点ガラス３２０を介
して接合したりする際には、それらを窒素還元雰囲気に
保持した電気炉内に入れて高温に加熱して接合してい
る。The lead 200 made of copper or copper alloy is also used.
Is bonded to the upper surface of the base 10 through the first low melting point glass 300, or the lead 200 bonded to the upper surface of the base 10.
When joining the lower surface of the cap 50 to the portion via the second low-melting glass 320, they are placed in an electric furnace kept in a nitrogen reducing atmosphere and heated to a high temperature to join.
【００３４】図１と図２に示した半導体装置は、以上の
ように構成している。The semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 is constructed as described above.
【００３５】なお、上述半導体装置において、ベース１
０を熱膨張係数が７〜９×１０-7／℃のアルミナセラミ
ックで形成した場合には、キャップ５０もアルミナセラ
ミックで形成するのが良く、また、ベース１０を熱膨張
係数が５〜６×１０-7／℃の窒化アルミニウムセラミッ
ク又はムライトセラミックで形成した場合には、キャッ
プ５０も窒化アルミニウムセラミック又はムライトセラ
ミックで形成するのが良い。その理由は、それらの材料
からなるベース１０とキャップ５０とリード２００とを
共に電気炉内に入れてそれらを第１低融点ガラス３００
や第２低融点ガラス３２０を介して接合した際に、ベー
ス１０とキャップ５０との熱膨張係数の差に基づく過大
な応力がベース１０又はキャップ５０から第１低融点ガ
ラス３００や第２低融点ガラス３２０に加わって、第１
低融点ガラス３００や第２低融点ガラス３２０にクラッ
クが生ずる虞があるからである。In the above semiconductor device, the base 1
When 0 is formed of an alumina ceramic having a thermal expansion coefficient of 7 to 9 × 10 −7 / ° C., the cap 50 is also preferably formed of alumina ceramic, and the base 10 has a thermal expansion coefficient of 5 to 6 ×. When it is formed of aluminum nitride ceramic or mullite ceramic of 10 −7 / ° C., the cap 50 is also preferably formed of aluminum nitride ceramic or mullite ceramic. The reason is that the base 10, the cap 50, and the leads 200 made of those materials are put together in an electric furnace and they are placed in the first low melting point glass 300.
Or the second low melting point glass 320, the excessive stress due to the difference in the thermal expansion coefficient between the base 10 and the cap 50 causes an excessive stress from the base 10 or the cap 50 to the first low melting point glass 300 or the second low melting point glass. Join the glass 320, first
This is because cracks may occur in the low melting point glass 300 and the second low melting point glass 320.
【００３６】また、第１低融点ガラス３００又は第２低
融点ガラス３２０は、熱膨張係数の異なる４層以上の低
融点ガラス層（図示せず）を積層して形成して、それら
の各低融点ガラス層の熱膨張係数を、その上層の低融点
ガラス層に行くに従いその最上層の低融点ガラス層上面
に接合するリード２００又はキャップ５０の熱膨張係数
に漸次近づけると共に、その下層の低融点ガラス層に行
くに従いその最下層の低融点ガラス層下面に接合するベ
ース１０又はリード２０の熱膨張係数に漸次近づけても
良く、そのようにしても、上述半導体装置と同様にし
て、第１低融点ガラス３００又は第２低融点ガラス３２
０とその最上層の低融点ガラス層上面に接合するリード
２００又はキャップ５０との間や第１低融点ガラス３０
０又は第２低融点ガラス３２０とその最下層の低融点ガ
ラス層下面に接合するベース１０又はリード２００との
間に過大な応力が加わるのを防止できる。The first low melting point glass 300 or the second low melting point glass 320 is formed by laminating four or more low melting point glass layers (not shown) having different thermal expansion coefficients, and each of the low melting point glass 300 and the second low melting point glass 320 is laminated. The thermal expansion coefficient of the melting point glass layer gradually approaches the thermal expansion coefficient of the lead 200 or the cap 50 bonded to the upper surface of the uppermost low melting point glass layer as it goes to the upper low melting point glass layer, and the lower melting point of the lower layer. The thermal expansion coefficient of the base 10 or the lead 20 bonded to the lower surface of the lowermost low-melting-point glass layer may be gradually approximated to the glass layer. Melting point glass 300 or second low melting point glass 32
0 and the lead 200 or the cap 50 bonded to the upper surface of the uppermost low melting point glass layer, or the first low melting point glass 30.
It is possible to prevent excessive stress from being applied between the 0 or second low melting glass 320 and the base 10 or the lead 200 bonded to the lower surface of the lowermost low melting glass layer.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば、セラミックからなるベースに銅又は銅合金
からなるリードを第１低融点ガラスを介して接合した
り、そのベースに接合したリード部分にセラミックから
なるキャップを第２低融点ガラスを介して接合したりし
た際に、第１低融点ガラス又は第２低融点ガラスがベー
ス又はキャップから剥離したり、第１低融点ガラス又は
第２低融点ガラスにクラックが生じたりするのを防止で
きる。As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the lead made of copper or copper alloy is joined to the base made of ceramic through the first low melting glass, or is joined to the base. When the ceramic cap is bonded to the lead portion via the second low-melting glass, the first low-melting glass or the second low-melting glass peels from the base or the cap, or the first low-melting glass or the first low-melting glass. 2 It is possible to prevent cracks from occurring in the low melting point glass.
【００３８】それと共に、リードに低抵抗値、低インダ
クタンス値を持つ銅又は銅合金からなるリードを用い
て、リードの電気特性を大幅に向上させることができ
る。At the same time, by using a lead made of copper or a copper alloy having a low resistance value and a low inductance value, the electrical characteristics of the lead can be greatly improved.
【図１】本発明の半導体装置の正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view of a semiconductor device of the present invention.
【図２】図１の一部拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
【図３】従来のガラス封止タイプの半導体装置の正面断
面図である。FIG. 3 is a front sectional view of a conventional glass-sealed semiconductor device.
１０ ベース １２ 窪み ２０、２００ リード ３０、３００ 第１低融点ガラス ３００ａ、３００ｂ、３００ｃ 低融点ガラス層 ３２、３２０ 第２低融点ガラス ３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ 低融点ガラス層 ４０ 半導体チップ ５０ キャップ 10 Base 12 Dimple 20, 200 Lead 30, 300 First Low Melting Glass 300a, 300b, 300c Low Melting Glass Layer 32, 320 Second Low Melting Glass 320a, 320b, 320c Low Melting Glass Layer 40 Semiconductor Chip 50 Cap
Claims (6)
金からなるリードを第１低融点ガラスを介して接合する
と共に、前記ベースにマウントした半導体チップの上方
をセラミックからなるキャップで覆って、そのキャップ
をベースに接合した前記リード部分に第２低融点ガラス
を介して接合してなる半導体装置であって、前記第１低
融点ガラスと第２低融点ガラスを熱膨張係数の異なる３
層以上の低融点ガラス層を積層してそれぞれ形成して、
それらの各低融点ガラス層の熱膨張係数を、その上層の
低融点ガラス層に行くに従いその最上層の低融点ガラス
層上面に接合する前記リード又はキャップの熱膨張係数
に漸次近づけると共に、その下層の低融点ガラス層に行
くに従いその最下層の低融点ガラス層下面に接合する前
記ベース又はリードの熱膨張係数に漸次近づけたことを
特徴とする半導体装置。1. A lead made of copper or a copper alloy is bonded to a ceramic base through a first low melting point glass, and a semiconductor chip mounted on the base is covered with a ceramic cap, and the cap is formed. A semiconductor device in which the first low melting point glass and the second low melting point glass have different thermal expansion coefficients.
Layers of low melting point glass layers or more are laminated to form each,
The coefficient of thermal expansion of each of these low-melting-point glass layers is gradually brought closer to the coefficient of thermal expansion of the lead or cap bonded to the upper surface of the lower-melting-point glass layer of the uppermost layer as it goes to the upper-layer low-melting glass layer, and the lower layer thereof. 2. The semiconductor device, wherein the coefficient of thermal expansion of the base or the lead bonded to the lower surface of the lower melting point glass layer of the lowermost glass layer is gradually approached.
ャップを用いた請求項１記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a base and a cap made of alumina ceramic are used.
ースとキャップを用いた請求項１記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a base and a cap made of aluminum nitride ceramic are used.
ャップを用いた請求項１記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a base and a cap made of mullite ceramic are used.
ースとムライトセラミックからなるキャップを用いた請
求項１記載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a base made of aluminum nitride ceramic and a cap made of mullite ceramic are used.
化アルミニウムセラミックからなるキャップを用いた請
求項１記載の半導体装置。6. The semiconductor device according to claim 1, wherein a base made of mullite ceramic and a cap made of aluminum nitride ceramic are used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344256A JPH07176645A (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344256A JPH07176645A (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176645A true JPH07176645A (en) | 1995-07-14 |
Family
ID=18367845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5344256A Pending JPH07176645A (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07176645A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015209347A (en) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | Joining material and its utilization |
| WO2017051590A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社日立製作所 | Joining material and joined body using same |
-
1993
- 1993-12-17 JP JP5344256A patent/JPH07176645A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015209347A (en) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | Joining material and its utilization |
| WO2017051590A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社日立製作所 | Joining material and joined body using same |
| JPWO2017051590A1 (en) * | 2015-09-25 | 2018-03-22 | 株式会社日立製作所 | Bonding material and bonded body using the same |
| US10442724B2 (en) | 2015-09-25 | 2019-10-15 | Hitachi Ltd. | Joining material and joined body using same |
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