JP2931468B2 - 電子部品収納用パッケージ - Google Patents

電子部品収納用パッケージ

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JP2931468B2
JP2931468B2 JP4027620A JP2762092A JP2931468B2 JP 2931468 B2 JP2931468 B2 JP 2931468B2 JP 4027620 A JP4027620 A JP 4027620A JP 2762092 A JP2762092 A JP 2762092A JP 2931468 B2 JP2931468 B2 JP 2931468B2
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浩一郎 野元
定功 吉田
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    • 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
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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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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

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や水晶振動子
等の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケー
ジの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子部品収納用パッケージ、例え
ば半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージは
通常、アルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成
り、その上面の略中央部に半導体素子を収容するための
凹部を有し、且つ該凹部周辺から外部にかけて導出され
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電気的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取着された
外部リード端子と、アルミナセラミックス等の電気絶縁
材料から成る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接着材を介して取着固定し、半導
体素子の各電極とメタライズ配線層とをボンディングワ
イヤを介して電気的に接続するとともに絶縁基体上面に
蓋体を半田等のロウ材から成る封止材により接合させ、
絶縁基体と蓋体とから成る容器の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、かかる従来の半導体素子収納用パッケ
ージは絶縁基体への蓋体の接合が絶縁基体及び蓋体の相
対向する主面に予めタングステン、モリブデン、マンガ
ン等の高融点金属粉末から成る層とニッケルから成る層
と金から成る層の3層構造を有する金属層を被着させて
おき、絶縁基体と蓋体の各々に被着させた金属層を封止
材としての半田を介し接合することによって行われてい
る。
【0004】また前記絶縁基体と蓋体との接合はその作
業性を向上させるために予め蓋体に被着させた金属層の
全表面に封止材としての半田を接合させておき、絶縁基
体の金属層上に蓋体を、間に半田が挟まるようにして載
置させ、次に前記蓋体を絶縁基体側に一定圧力で押圧す
るとともに半田に約300 〜350 ℃の温度を印加し、半田
を加熱溶融させることによって行われる。
【0005】また更に前記蓋体に被着させた金属層への
半田の接合は、半田の粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添
加混合して得た半田ペーストを従来周知のスクリーン印
刷法を採用することによって蓋体に被着させた金属層の
表面全面に印刷塗布し、しかる後、これを約300 〜350
℃の温度でリフローすることによって行われる。
【0006】
【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においては、蓋体に被
着させた金属層への封止材の接合が蓋体の金属層表面全
面に半田ペーストをスクリーン印刷法により印刷塗布す
ることによって行われており、その厚みが130μm程
度と厚いこと及び接合時、蓋体を絶縁基体側に一定圧力
で押圧していること等から絶縁基体上に蓋体を半田から
成る封止材を加熱溶融させることによって接合させ、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
封止する際、溶融半田の一部が絶縁基体と蓋体とから成
る容器の内部に飛散し、これが内部に収容する半導体素
子に付着して半導体素子の動作に悪影響を与え、半導体
素子を誤動作させるという欠点を有していた。
【0007】
【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蓋体とから成る容器内部に電
子部品を気密に封止する際、封止材の一部が容器内部に
飛散して電子部品に付着するのを有効に防止し、これに
よって電子部品を長期間に渡り正常、且つ安定に作動さ
せることができる電子部品収納用パッケージを提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基体と蓋
体とから成り、絶縁基体に被着させた金属層と蓋体に被
着させた金属層とを封止材を介し接合させることによっ
て内部に電子部品を気密に収容するようになした電子部
品収納用パッケージであって、前記絶縁基体及び蓋体に
被着させた金属層のうち少なくとも1方に厚さ20乃至
80μmの封止材を被着させたことを特徴とするもので
ある。
【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。図1は本発明の電子部品収納用パッケージとして半
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
を例にとって示した断面図であり、1 は電気絶縁材料か
ら成る絶縁基体、2 は同じく電気絶縁材料から成る蓋体
である。この絶縁基体1 と蓋体2 とで半導体素子4 を収
容するための容器3 が構成される。
【0010】前記絶縁基体1 にはその上面中央部に半導
体素子4 を収容するための空所を形成する段状の凹部1a
が設けられており、該凹部1a底面には半導体素子4 がエ
ポキシ樹脂等の接着材を介し取着される。
【0011】また前記絶縁基体1 には凹部1aの段状周辺
より容器3 の外部にかけてメタライズ配線層5 が形成さ
れており、該メタライズ配線層5 の段状周辺部には半導
体素子4 の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3 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8 を介し取着される。
【0012】前記絶縁基体1 は、例えばアルミナセラミ
ックス等の電気絶縁材料から成り、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
てシート状のセラミックグリーンシートを形成し、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1600℃) で
焼成することによって製作される。
【0013】また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従来周知のスクリーン印刷法
等の厚膜手法を採用し、絶縁基体1 となるセラミックグ
リーンシートに予め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3 の外部に
導出するよう被着形成される。
【0014】尚、前記メタライズ配線層5 はその外表面
にニッケル、金等の良導電性で、且つ耐蝕性に優れた金
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 と外部リ
ード端子7 とのロウ付け取着が極めて強固なものとな
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 との接続及
びメタライズ配線層5 と外部リード端子7 とのロウ付け
を強固なものとなすにはメタライズ配線層5 の露出外表
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。
【0015】更に前記メタライズ配線層5 にロウ付けさ
れる外部リード端子7 は内部に収容する半導体素子4 を
外部電気回路に接続する作用を為し、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内部に収容され
る半導体素子4 はメタライズ配線層5 及び外部リード端
子7 を介し外部電気回路と電気的に接続されることとな
る。
【0016】前記外部リード端子7 はコバール金属や42
アロイ等の金属から成り、コバール金属等のインゴット
(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板状に形成され
る。
【0017】尚、前記外部リード端子7 はその外表面に
ニッケル、金等から成る良導電性で、且つ耐蝕性に優れ
た金属をメッキ法により1.0 乃至20.0μm の厚みに層着
させておくと外部リード端子7 の酸化腐食を有効に防止
するとともに外部リード端子7 と外部電気回路との電気
的接続を良好となすことができる。そのため外部リード
端子7 はその外表面にニッケル、金等をメッキ法により
1.0 乃至20.0μm の厚みに層着させておくことが好まし
い。
【0018】前記絶縁基体1 はまたその上面に環状の金
属層9 が被着されており、該金属層9 には蓋体2 が封止
材A を介して接合され、これによって容器3 の内部に半
導体素子4 が気密に封止される。
【0019】前記絶縁基体1 の上面に被着させた金属層
9 は、例えばタングステン、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従来周知のスクリー
ン印刷法等を採用することによって印刷塗布しておき、
セラミックグリーンシートを高温で焼成し、絶縁基体1
と成す際に同時に絶縁基体1 の上面に被着される。
【0020】尚、前記金属層9 の表面には封止材A との
濡れ性を改善するためにニッケルから成る層と金から成
る層が順次層着されている。
【0021】また前記絶縁基体1 の上面に接合される蓋
体2 はアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成
り、その下面外周部に予め環状の金属層10を被着させて
おき、該金属層10を絶縁基体1 上面の金属層9 に封止材
A を介し接合させることによって蓋体2 は絶縁基体1 に
接合されることとなる。
【0022】前記蓋体2 は、例えばアルミナ(Al 2 O
3 ) 、シリカ(SiO2 ) 、カルシア(CaO) 、マグネシア
(MgO) 等の原料粉末を所定のプレス型内に充填させると
ともにこれを一定圧力で押圧して成形し、しかる後、前
記成形品を約1500℃の温度で焼成することによって製作
される。
【0023】また蓋体2 の下面外周部に被着される金属
層10はタングステンやマンガン等の高融点金属粉末、或
いは銀−パラジウム等の金属から成り、タングステン等
の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペース
トを蓋体2 と成る成形品に予めスクリーン印刷法により
印刷塗布しておくことによって、或いは成形品を焼成し
て得た蓋体2 の下面にスクリーン印刷法により印刷塗布
し、これを焼き付けることによって蓋体2 の下面外周部
に被着される。
【0024】尚、前記金属層10を銀70.0乃至95.0重量
%、パラジウム5.0 乃至30.0重量%から成る銀−パラジ
ウムで形成すると金属層10の蓋体2 に対する被着強度を
強固として、且つ金属層10に対する封止材A の濡れ性を
極めて良好なものとなすことができる。そのため絶縁基
体1 と蓋体2 とから成る容器3 の気密封止の信頼性を高
いものとするには蓋体2 に被着させる金属層10を銀70.0
乃至95.0重量%、パラジウム5.0 乃至30.0重量%から成
る銀−パラジウムで形成するのが好ましい。
【0025】また前記絶縁基体1 の上面に蓋体2 を接合
させる封止材A は半田等の低融点ロウ材が使用され、絶
縁基体1 の上面に被着させた金属層9 と蓋体2 の下面に
被着させた金属層10とを接合させることによって容器3
の内部を気密に封止する作用を為す。
【0026】前記封止材A はまた絶縁基体1 と蓋体2 と
の接合の作業性を向上させるために蓋体2 に被着させた
環状の金属層10に予め接合されている。
【0027】前記蓋体2 の金属層10に接合させた封止材
A はその厚みTが20乃至80μm であり、その厚さが適度
に薄いことから絶縁基体1 と蓋体2 とを封止材A を介し
て接合させる際、封止材A のすべてが絶縁基体1 と蓋体
2 に被着させた金属層9 、10に引っ張られて容器3 の内
部に飛散することはなく、その結果、容器3 の内部に収
容した半導体素子4 に封止材A の一部が飛散付着するの
を皆無として半導体素子4 を長期間にわたり正常、且つ
安定に作動させることが可能となる。
【0028】尚、前記封止材A は該封止材A を構成する
半田等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属
ペーストを蓋体2 に被着させた金属層10の一部に従来周
知のスクリーン印刷法により印刷し、しかる後、これを
約350 〜400 ℃の温度で長時間、リフローし、金属層10
の全面に薄く広がらせることによって、或いは箔状の半
田を蓋体2 に被着させた金属層10の表面に載置し、しか
る後、これを約350 〜400 ℃の温度で長時間、リフロー
することによって蓋体2 の金属層10表面に接合される。
【0029】また前記蓋体2 の金属層10に接合させた封
止材A はその厚みが20μm 未満となると封止材A の絶対
量が少なくなって絶縁基体1 と蓋体2 とを強固に接合さ
せることができなくなり、また80μm を越えると絶縁基
体1 と蓋体2 とを封止材A を介して接合させる際、封止
材A の一部が容器3 の内部に飛散し、これが半導体素子
4 に付着して半導体素子4 に誤動作を発生させてしま
う。従って、前記蓋体2の金属層10に接合させた封止材A
はその厚みを20乃至80μm の範囲に特定される。
【0030】かくして上述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4 を
接着材を介して取着するとともに半導体素子4 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 の上面に蓋体2
を封止材A により接合させ、容器3 の内部に半導体素子
4 を気密に封止することによって最終製品としての半導
体装置となる。
【0031】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、前記封止材A は半田等
の低融点ロウ材が使用されるが特に、錫、インジウムの
少なくとも1 種を 1.0乃至10.0重量%、銀を1.0 乃至1
0.0重量%、残部を鉛とした合金を使用すると封止材Aの
溶融温度を低いものとして、且つ絶縁基体1 及び蓋体2
に被着させた金属層9、10の両者に濡れ性を良好とし強
固に接合させることができる。
【0032】また上述の実施例では封止材A を蓋体2 に
被着させた金属層10に予め接合させたが、絶縁基体1 に
被着させた金属層9 に予め接合させておいてもよい。
【0033】更に上述の実施例では半導体素子を収容す
る半導体素子収納用パッケージを例にとって説明した
が、他の電子部品、例えば水晶振動子を収容するパッケ
ージにも適用可能である。
【0034】
【発明の効果】本発明の電子部品収納用パッケージによ
れば、絶縁基体もしくは蓋体に被着させた金属層に予め
厚さが20乃至80μm の封止材を接合させておくことから
絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させる際、封止
材の一部が絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に飛散
することはなく、その結果、容器内部に収容する電子部
品に封止材の一部が飛散付着するのを皆無として電子部
品を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子部品収納用パッケージを半導体素
子を収容する半導体素子収納用パッケージを例に採って
示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・絶縁基体 2・・・・・・蓋体 3・・・・・・容器 5・・・・・・メタライズ配線層 7・・・・・・外部リード端子 9・・・・・・絶縁基体に被着させた金属層 10・・・・・・蓋体に被着させた金属層 A・・・・・・封止材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−137235(JP,A) 特開 平1−318250(JP,A) 特開 平1−215459(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/02 H01L 23/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基体と蓋体とから成り、絶縁基体に被
    着させた金属層と蓋体に被着させた金属層とを封止材を
    介して接合させることによって内部に電子部品を気密に
    収容するようになした電子部品収納用パッケージであっ
    て、前記絶縁基体及び蓋体に被着させた金属層を銀70
    乃至95重量%、パラジウム5乃至30重量%の銀ーパ
    ラジウムで形成するとともに絶縁基体及び蓋体に被着さ
    せた金属層のうち少なくとも一方に錫、インジウムの少
    なくとも1種が1乃至10重量%、銀が1乃至10重量
    %、残部が鉛から成る封止材が厚さ20乃至80μmに
    被着されていることを特徴とする電子部品収納用パッケ
    ージ。
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