JPS6028391B2 - semiconductor package - Google Patents

semiconductor package

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JPS6028391B2
JPS6028391B2 JP12237177A JP12237177A JPS6028391B2 JP S6028391 B2 JPS6028391 B2 JP S6028391B2 JP 12237177 A JP12237177 A JP 12237177A JP 12237177 A JP12237177 A JP 12237177A JP S6028391 B2 JPS6028391 B2 JP S6028391B2
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JP
Japan
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substrate
fixed
glass
reinforcing plate
semiconductor package
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正雄 関端
道明 古川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体パッケージ、特に高出力の半導体素子や
高集積度の半導体素子のように大量に熱を発生する半導
体素子を搭載するガラスセラミックパッケージ型の半導
体パッケージに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor package, and particularly to a glass-ceramic package-type semiconductor package mounted with a semiconductor element that generates a large amount of heat, such as a high-output semiconductor element or a highly integrated semiconductor element.

従釆、気密性が優れ、信頼性が高いパッケージとして、
第3図に示すようなガラスセラミックパッケージ構造が
採用されている。すなわち、この半導体パッケージは、
熱伝導率のよい金属、たとえば銅(Cu)、アルミニウ
ム(N)等からなるヒートシンク1上に、熱伝導率の良
好なモリブデン(Mo)製の基板2を固定し、その基板
2の中央に大量の熱を発生する半導体素子3を搭載して
いる。また、基板2の上面には矩形枠状のセラミック板
からなるスベーサ4がガラス層5を介して固着されてい
る。この際、基板2上の半導体素子3はスベーサ4によ
って周囲を取り囲まれた状態となっている。また、スベ
ーサ4の上面にはセラミック板からなる蓋体6がガラス
層7を介して固定され、半導体素子3を気密封止してい
る。なお、前記スベーサ4と蓋体6との間にはコバール
等からなる金属性のリード8が配設され、その内機は半
導体素子3の電極に一端を固定するワイヤ9の池端が固
定されている。また、リード8の他端はスべ−サ4、蓋
体6、基板2によって形成される封止部から外方に突出
し、外部端子(外部電極)を形作っている。しかし、こ
のような構造ではセラミック板と金属とのシールはガラ
スを用いているが、ガラスは脆弱な材質であることと、
ガラスとセラミック板および金属板との熱岬鞍張係数の
違いによる組立時の残留熱歪とによって、封止部に外力
(たとえば落下試験による外力)が加わると簡単にシー
ル部が破壊してしまう。
As a flexible, airtight, and highly reliable package,
A glass ceramic package structure as shown in FIG. 3 is adopted. In other words, this semiconductor package is
A substrate 2 made of molybdenum (Mo), which has good thermal conductivity, is fixed on a heat sink 1 made of a metal with good thermal conductivity, such as copper (Cu), aluminum (N), etc., and a large amount of metal is placed in the center of the substrate 2. It is equipped with a semiconductor element 3 that generates heat. Further, a spacer 4 made of a rectangular frame-shaped ceramic plate is fixed to the upper surface of the substrate 2 with a glass layer 5 interposed therebetween. At this time, the semiconductor element 3 on the substrate 2 is surrounded by the spacer 4. Further, a lid body 6 made of a ceramic plate is fixed to the upper surface of the spacer 4 via a glass layer 7, and hermetically seals the semiconductor element 3. A metal lead 8 made of Kovar or the like is disposed between the base plate 4 and the lid 6, and the inner end of the wire 9 is fixed at one end to the electrode of the semiconductor element 3. There is. The other ends of the leads 8 protrude outward from the sealing portion formed by the spacer 4, the lid 6, and the substrate 2, forming external terminals (external electrodes). However, in such a structure, glass is used to seal the ceramic plate and metal, but glass is a fragile material.
Due to the residual thermal distortion during assembly due to the difference in the thermal cape tensile coefficient between the glass, ceramic plate, and metal plate, the seal part easily breaks when an external force (for example, an external force from a drop test) is applied to the seal part. .

したがって、本発明の目的は、シール部の強度が大きい
半導体パッケージを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor package with a strong seal portion.

このような目的を達成するために本発明は、金属からな
る基板と、この基板上に固定される回路素子と、この回
路素子を取り囲むように前記基板の上面にガラスを介し
て固定される絶縁物製スベーサと、この絶縁物製スべ−
サの上面に固着され気密封止する蓋体とを有する半導体
パッケージにおいて、前記基板の下面側に絶縁物で形成
される枠状の補強板を配置し、この補強板と前記絶縁物
製スベーサとの間にガラス層を介して基板をサンドイッ
チ状に挟んで固定するとともに、前記基板に鉄合建また
は、および鉄合突子を設け、これら接合建または鉄合笑
子に俵合する鉄合突子または鉄合窪を前記絶縁物製スベ
ーサまたは補強板に設けてなるものであって、以下実施
例により本発明を詳細に説明する。
In order to achieve such an object, the present invention includes a substrate made of metal, a circuit element fixed on this substrate, and an insulator fixed to the upper surface of the substrate via glass so as to surround this circuit element. A material surfacer and this insulating material surfacer.
In the semiconductor package, a frame-shaped reinforcing plate made of an insulating material is arranged on the lower surface side of the substrate, and the reinforcing plate and the insulating spacer are connected to each other. A substrate is sandwiched and fixed with a glass layer interposed therebetween, and a steel joint frame or a steel joint beam is provided on the substrate, and a steel joint beam is fitted to the joint frame or iron joint beam. Alternatively, a steel recess is provided in the insulating substrate or reinforcing plate.The present invention will be described in detail below with reference to Examples.

第1図は本発明の半導体パッケージの一実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the semiconductor package of the present invention.

同図にはニッケルめつきを表面に施こしたモリブデン板
からなる基板10が示されている。この基板10の下面
中央には銅またはアルミニウム等熱伝導性の良好な金属
からなるヒートシンク11が銀鍵を介して固定されてい
る。また、この基板10の半導体素子12を取り付ける
領域以外には、第2図で示すように矩形孔からなる鉄合
孔13が設けられている。そして、この基板1・0の周
辺部の上下にはそれぞれセラミック枠板からなるスベー
サ14および補強板15が位置し、それぞれ低融点ガラ
ス16を介してこのスベーサ14と補強板15間に基板
10をサンドイッチ状に挟んで固定している。また、補
強板15の基板10に対面する面には矩形断面の鉄合突
子17が設けられている。この鞍合突子17は前記基板
10の鼓合孔13に対応して設けられるとともに、鉄合
した際の両者のクリアランスはシール材であるガラスが
入るように、かつ、基板101こ加わった外力を直接こ
の鼓合突子17が受けるように0.1〜1.仇岬程度に
設計されている。また、基板10の中央には半導体素子
12が固定されている。
The figure shows a substrate 10 made of a molybdenum plate whose surface is nickel-plated. A heat sink 11 made of a metal with good thermal conductivity, such as copper or aluminum, is fixed to the center of the lower surface of the substrate 10 via a silver key. Further, in an area other than the area where the semiconductor element 12 is attached to the substrate 10, a steel hole 13 consisting of a rectangular hole is provided as shown in FIG. A smoother 14 and a reinforcing plate 15 made of ceramic frame plates are located above and below the peripheral portions of the substrates 1 and 0, respectively, and the substrate 10 is placed between the smoothing plate 14 and the reinforcing plate 15 with a low melting point glass 16 interposed therebetween. It is held in place by sandwiching it. Further, a steel abutment 17 having a rectangular cross section is provided on the surface of the reinforcing plate 15 facing the substrate 10. This saddle mating abutment 17 is provided corresponding to the drum hole 13 of the substrate 10, and the clearance between the two when they are mated is such that glass as a sealing material can enter, and the external force applied to the substrate 101 is 0.1~1. so that this drum abutment 17 receives it directly. It is designed to be similar to Cape Qi. Further, a semiconductor element 12 is fixed to the center of the substrate 10.

また、スベーサ14の上面にはスベーサ14の内部およ
び外部に延びる金属からなるリード18が低融点ガラス
19を介して固定されている。そして、これらリード1
8の内端と前記半導体素子12の図示しない電極とはワ
イヤ20で接続されている。また、スベーサ14(リー
ド18)の上面には低融点ガラス21を介してセラミツ
ク板からなる蓋体22が固定されている。このような実
施例によれば、落下試験時、ヒートシンク11に衝撃力
が加わった場合、基板10はスベーサ14と補強板15
との間の低融点ガラス16内を移動するように外力を受
ける。低融点ガラス16は脆い材質であるところから、
従来の場合には即座にこの低融点ガラス16内にクラツ
クが生じたり、割れて剥れたりするが、この実施例では
基板101こ設けた鉄合孔.13に補強板15に設けた
俄合突子17が鉄合していることから、その外力はほと
んど直接これら隊合突子1九こ掛る。このため、低融点
ガラス16には大きな力(期断力)は発生せず、従来の
ような低融点ガラス16部での割れ、あるいはクラック
の発生は生じない。なお、本発明は前記実施例に限定さ
れない。
Furthermore, a lead 18 made of metal and extending inside and outside the spacer 14 is fixed to the upper surface of the spacer 14 via a low-melting glass 19. And these leads 1
The inner end of the semiconductor element 8 and an unillustrated electrode of the semiconductor element 12 are connected by a wire 20 . Further, a lid body 22 made of a ceramic plate is fixed to the upper surface of the spacer 14 (lead 18) with a low melting point glass 21 interposed therebetween. According to such an embodiment, when an impact force is applied to the heat sink 11 during a drop test, the substrate 10 is moved between the base plate 14 and the reinforcement plate 15.
An external force is applied to move within the low melting point glass 16 between the two. Since the low melting point glass 16 is a brittle material,
In the conventional case, cracks immediately occur in the low melting point glass 16, and it breaks and peels off, but in this embodiment, the iron alloy holes provided in the substrate 101 are used. Since the mating protrusions 17 provided on the reinforcing plate 15 are iron-coupled with 13, the external force is almost directly applied to these mating protrusions 19. Therefore, a large force (breaking force) is not generated in the low melting point glass 16, and no breakage or cracking occurs in the low melting point glass 16 unlike in the conventional case. Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

低融点ガラスとしては、アルミナ系セラミック板および
モリブデン板の熱膨張係数に近似する鉛棚酸系の低融点
ガラスを用いれば、外部の熱膨張(熱収縮)の違いによ
る組立時の残留熱歪を小さくすることができ、一層パッ
ケージの強度を向上させることができる。また、基板は
モリブデン以外にセラミックの熱膨張係数の近いコパー
ル、42アロィ、フェルニコ等の金属であってもよい。
また、基板101こ隊合突子を設け、スベーサ14や補
強板15に鉄合孔あるいは競合建を設け、基板の鉄合突
子をこれらに鉄合するようにしてもよい。
As for the low melting point glass, if you use lead acid based low melting point glass which has a coefficient of thermal expansion similar to that of alumina ceramic plates and molybdenum plates, residual thermal strain during assembly due to differences in external thermal expansion (thermal contraction) can be reduced. It can be made smaller and the strength of the package can be further improved. Further, the substrate may be made of a metal other than molybdenum, such as copal, 42 alloy, or fernico, which has a coefficient of thermal expansion similar to that of ceramic.
Further, the board 101 may be provided with mating abutments, and the base plate 14 or the reinforcing plate 15 may be provided with a matching hole or a mating hole, and the board's mating abutment may be made to be mated with these.

また、基板11中肌こは一般合孔の代りに鉄合建、ある
いは俵合スリットを設けるようにしてもよい。ただ、こ
れら接合孔等が気密封止に支障が生じないように、その
位置等を適当に選択する必要がある。以上のように、本
発明の半導体パッケージによれば、セラミック板と金属
との接合部にガラス材を用いても、ガラス材には直接大
きな力が加わらないような構造となっていることから、
組立時の熱収縮や落下試験時の衝撃力等、普通半導体パ
ッケージを取り扱う間に加わる外力ではシール部から割
れたり、クラツクが入ったりしない。
Furthermore, instead of the general dowel holes in the substrate 11, iron joints or slits may be provided. However, it is necessary to appropriately select the positions of these joining holes so that they do not interfere with hermetic sealing. As described above, according to the semiconductor package of the present invention, even if a glass material is used at the joint between the ceramic plate and the metal, the structure is such that no large force is directly applied to the glass material.
External forces normally applied during handling of semiconductor packages, such as heat shrinkage during assembly and impact force during drop tests, will not cause the seal to break or crack.

したがって、組立の歩蟹向上を図れるばかりでなく、信
頼性の高い半導体パッケージを提供することができる。
図面の簡単な説明第1図は本発明の−実施例による半導
体パッケージの断面図、第2図は同じく基板の平面図、
第3図は従来の半導体パッケージの断面図である。
Therefore, not only can the assembly process be improved, but also a highly reliable semiconductor package can be provided.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a substrate,
FIG. 3 is a sectional view of a conventional semiconductor package.

1・・.・・・ヒートシンク、2・・・・・・基板、3
・・・・・・半導体素子、4…・・・スベーサ、5…・
・・ガラス層、6・・・…蓋体、7・・・・・・ガラス
層、8・・・・・・リード、9..・..・ワイヤ、1
0・・・…基板、11・・・・・・ヒートシンク、12
・・・・・・半導体素子、13・・・・・・腺合孔、1
4・・・・・・スベーサ、15・・…・補強板、16・
・・・・・低融点ガラス、17・・・・・・隊合突子、
18・・・・・・リード、19..・・・・低融点ガラ
ス、20・・・・・・ワイヤ、21・・・・・・低融点
ガラス、22・・・・・・蓋体。
1... ... Heat sink, 2 ... Board, 3
...Semiconductor element, 4... Subaru, 5...
... Glass layer, 6 ... Lid body, 7 ... Glass layer, 8 ... Lead, 9. ..・.. ..・Wire, 1
0... Board, 11... Heat sink, 12
... Semiconductor element, 13 ... Gland fitting hole, 1
4...Subesa, 15...Reinforcement plate, 16.
...low melting point glass, 17 ... corps abutment,
18...Reed, 19. .. ...Low melting point glass, 20...Wire, 21...Low melting point glass, 22... Lid body.

弟ー図 寿z図 藷3図younger brother diagram longevity diagram 3 drawings

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 金属からなる基板と、この基板上に固定される半導
体回路素子と、この回路素子を取り囲むように前記基板
の上面にガラスを介して固定される絶縁物製スペーサと
、この絶縁物製スペーサの上面に固着され気密封止する
蓋体とを有する半導体パツケージにおいて、前記基板の
下面側に絶縁物で形成される枠状の補強板を配置し、こ
の補強板と前記絶縁物製スペーサとの間にガラス層を介
して基板をサンドイツチ状に挾んで固定するとともに、
前記基板に嵌合窪または、および嵌合突子を設け、これ
ら嵌合窪または嵌合突子に嵌合する嵌合突子または嵌合
窪を前記絶縁物製スペーサまたはおよび補強板に設けて
なることを特徴とする半導体パツケージ。
1. A substrate made of metal, a semiconductor circuit element fixed on this substrate, an insulating spacer fixed to the upper surface of the substrate via glass so as to surround this circuit element, and the insulating spacer In a semiconductor package having a lid fixed to an upper surface for airtight sealing, a frame-shaped reinforcing plate made of an insulating material is arranged on the lower surface side of the substrate, and a frame-shaped reinforcing plate made of an insulating material is disposed between the reinforcing plate and the insulating spacer. At the same time, the substrate is sandwiched and fixed in a sandwich shape through a glass layer.
A fitting depression or a fitting protrusion is provided on the substrate, and a fitting protrusion or a fitting depression that fits into the fitting depression or the fitting protrusion is provided on the insulating spacer or reinforcing plate. A semiconductor package characterized by:
JP12237177A 1977-10-14 1977-10-14 semiconductor package Expired JPS6028391B2 (en)

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US5223741A (en) * 1989-09-01 1993-06-29 Tactical Fabs, Inc. Package for an integrated circuit structure

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