JP3210838B2 - 半導体素子収納用パッケージの製造方法 - Google Patents

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製造方法に関し、
より詳細には半導体素子収納用パッケージに被着された
メタライズ金属層に電解メッキによりメッキ金属層を被
着させる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、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、その上面に半導体素
子を収容するための段状の凹部を有し、且つ該凹部の段
差部周辺から上面外周部にかけてタングステン、モリブ
デン、マンガン等の高融点金属粉末から成る複数個のメ
タライズ配線層が被着された絶縁基体と、前記各メタラ
イズ配線層で絶縁基体の上面外周部に被着された部位に
銀ろう等のろう材を介して取着される鉄−ニッケル合金
等の金属から成る外部リード端子と、鉄−ニッケル−コ
バルト合金から成る蓋体とから構成されており、前記絶
縁基体の凹部底面に半導体素子を例えば金−シリコンろ
う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ーを介してメタライ
ズ配線層に電気的に接続し、しかる後、前記絶縁基体の
上面に蓋体をろう材を介して接合させ、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収容すること
によって製品としての半導体装置となる。

【０００３】尚、前記半導体素子収納用パッケージにお
いては絶縁基体の凹部周囲の上面にタングステン、モリ
ブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成る枠状のメ
タライズ金属層が被着形成されており、該枠状のメタラ
イズ金属層に蓋体を金−錫ろう材等の封止材を介し接合
させることによって絶縁基体と蓋体とから成る容器が気
密に封止される。

【０００４】また前記絶縁基体に被着させたメタライズ
配線層及び枠状のメタライズ金属層はその露出表面にニ
ッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つボンディングワイヤ
ーや封止材としての金−錫ろう材等と接合性の良い金属
がメッキ法により被着されており、該ニッケル、金等か
ら成るメッキ金属層によってメタライズ配線層及びメタ
ライズ金属層の酸化腐食を有効に防止するとともにメタ
ライズ配線層とボンディングワイヤーとの接続及びメタ
ライズ金属層と蓋体との金−錫ろう材等の封止材を介し
ての接合を容易、且つ強固なものとしている。

【０００５】更に前記メタライズ配線層及びメタライズ
金属層の露出表面へのメッキ金属層の被着は通常、電解
メッキ法が採用され、具体的にはメタライズ配線層の一
部とメタライズ金属層とを接続用メタライズ層で電気的
に接続するとともに各メタライズ配線層に連結部材で電
気的に共通に接続された外部リード端子をろう材を介し
て取着し、次にこれを所定の電解メッキ液中に浸漬する
とともに外部リード端子を介して各メタライズ配線層及
びメタライズ金属層にメッキ電力を印加し、各メタライ
ズ配線層及びメタライズ金属層の表面にメッキ金属層を
析出被着させ、最後に前記接続用メタライズ層の一部を
リューター等の研削装置により研削除去しメタライズ配
線層とメタライズ金属層とを電気的に独立させることに
よって行われている。

【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よれば、メタライズ
配線層とメタライズ金属層の露出表面にメッキ金属層を
被着させる際、メタライズ配線層とメタライズ金属層を
電気的に接続する接続用メタライズ層の露出表面にもメ
ッキ金属層が被着されてしまい、接続用メタライズ層の
一部をリューター等の研削装置により研削除去する時に
接続用メタライズ層の表面に被着されたメッキ金属層の
一部が研削時の機械的応力によって接続用メタライズ層
から剥がれて、その結果、前記剥がれたメッキ金属層と
接続用メタライズ層との間に大気中の水分が浸入して接
続用メタライズ層に腐食を発生させるとともに、該腐食
がメタライズ金属層にまで進行して絶縁基体と蓋体とか
ら成る容器の気密封止を破り、容器内部に収容する半導
体素子を正常、且つ安定に作動させることができなくな
るという欠点を有していた。

【０００７】

【目的】本発明は、かかる従来の欠点に鑑み案出された
ものであり、その目的は、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の製造方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上面に半導体素
子を収容するための段状の凹部を有し、且つ該凹部の段
差部から上面外周部にかけて複数個のメタライズ配線層
が被着されるとともに凹部周囲の上面に枠状のメタライ
ズ金属層が被着されている絶縁基体と、前記メタライズ
配線層に取着されている複数個の外部リード端子と、前
記枠状のメタライズ金属層に取着される蓋体とから成る
半導体素子収納用パッケージであって、前記外部リード
端子の取着された絶縁基体が下記（１）乃至（６）の工
程によって製作されていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】（１）上面に半導体素子を収容するための
段状の凹部を有し、且つ該凹部の段差部より上面外周部
にかけて複数個のメタライズ配線層を、凹部周囲の上面
に枠状のメタライズ金属層を、上面に前記メタライズ配
線層の少なくとも１つと前記メタライズ金属層を接続す
る接続用メタライズ層を被着させた絶縁基体を形成する
工程と、（２）前記接続用メタライズ層の一部を絶縁層
で被覆する工程と、（３）一端が連結部材に共通に連結
されている複数個の外部リード端子の他端を各メタライ
ズ配線層に取着させる工程と、（４）前記メタライズ配
線層、メタライズ金属層、接続用メタライズ層及び外部
リード端子の露出表面に電解メッキ法によりメッキ金属
層を被着させる工程と、（５）前記接続用メタライズ層
の一部を、前記絶縁層が被着されている部位で研削除去
し、前記メタライズ配線層とメタライズ金属層とを電気
的に独立させる工程と、（６）前記各外部リード端子を
連結部材より切断分離する工程 また本発明は上面に半導体素子を収容するための段状の
凹部を有し、且つ該凹部の段差部から上面外周部にかけ
て複数個のメタライズ配線層が被着されるとともに凹部
周囲の上面に枠状のメタライズ金属層が被着されている
絶縁基体と、前記メタライズ配線層に取着されている複
数個の外部リード端子と、前記枠状のメタライズ金属層
に取着される蓋体とから成る半導体素子収納用パッケー
ジであって、前記外部リード端子の取着された絶縁基体
が下記（１）乃至（６）の工程によって製作されている
ことを特徴とするものである。

【００１０】（１）上面に半導体素子を収容するための
段状の凹部を有し、且つ該凹部の段差部より上面外周部
にかけて複数個のメタライズ配線層を、凹部周囲の上面
に枠状のメタライズ金属層を、上面に前記メタライズ配
線層の少なくとも１つと前記メタライズ金属層を接続す
る接続用メタライズ層を被着させた絶縁基体を形成する
工程と、（２）前記接続用メタライズ層の一部を間に隙
間を有する２つの絶縁層で被覆する工程と、（３）一端
が連結部材に共通に連結されている複数個の外部リード
端子の他端を各メタライズ配線層に取着させる工程と、
（４）前記メタライズ配線層、メタライズ金属層、接続
用メタライズ層及び外部リード端子の露出表面に電解メ
ッキ法によりメッキ金属層を被着させる工程と、（５）
前記接続用メタライズ層の一部を、前記２つの絶縁層の
隙間で研削除去し、前記メタライズ配線層とメタライズ
金属層とを電気的に独立させる工程と、（６）前記各外
部リード端子を連結部材より切断分離する工程

【００１１】

【作用】本発明の半導体素子収納用パッケージの製造方
法によれば、メタライズ配線層とメタライズ金属層とを
接続する接続用メタライズ層の一部を絶縁層で被覆、或
いは間に隙間を有する２つの絶縁層で被覆したことから
メタライズ配線層とメタライズ金属層の露出表面にメッ
キ金属層を被着させる際に接続用メタライズ層の露出表
面にメッキ金属層が被着され、接続用メタライズ層の一
部をリューター等の研削装置により研削除去する時に接
続用メタライズ層の表面に被着されたメッキ金属層の一
部が研削時の機械的応力によって剥がれようとしてもそ
の剥がれは前記絶縁層によって有効に防止され、その結
果、前記接続用メタライズ層とメッキ金属層との間に大
気中の水分が浸入するとともに該侵入した水分によって
接続用メタライズ層が腐食されることはなく、これによ
って絶縁基体と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正常、且つ安定に
作動させることが可能となる。

【００１２】

【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は本発明の製造方法によって製作される半導体
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は蓋体である。この絶縁基体１と蓋体２とで半導
体素子３を収容する容器４が構成される。

【００１３】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、窒化アルミニウム質焼結体、
炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス等の電気絶縁材
料から成り、その上面中央部に半導体素子が収容される
段状の凹部１ａが形成されており、該凹部１ａ底面には
半導体素子３がガラス、樹脂、ろう材等の接着剤を介し
て接着固定される。

【００１４】また前記絶縁基体１はその凹部１ａの段差
部から内部を通り上面外周部にかけて導出する複数個の
メタライズ配線層５を有しており、該メタライズ配線層
５の凹部１ａの段差部に位置する領域には半導体素子３
の各電極がボンディングワイヤー６を介して電気的に接
続され、また絶縁基体１の上面外周部に導出する部位に
は外部電気回路に接続される外部リード端子７が銀ろう
等のろう材を介して取着される。

【００１５】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、パラジウム、銀、銅等の金属か
ら成り、半導体素子３の各電極を外部リード端子７に接
続する作用を為す。

【００１６】また前記メタライズ配線層５に取着される
外部リード端子７は半導体素子３の各電極を所定の外部
電気回路に接続する作用を為し、鉄ーニッケルーコバル
ト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料で形成されてい
る。

【００１７】更に前記絶縁基体１はその上面で凹部１ａ
周辺に枠状のメタライズ金属層８が被着されており、該
メタライズ金属層８には金属製の蓋体２が金ー錫ロウ材
等から成る封止材を介して接合されるようになってい
る。

【００１８】前記枠状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、パラジウム、銀、銅等の
金属から成り、蓋体２を絶縁基体１に接合させる際の下
地金属層として作用する。

【００１９】尚、前記絶縁基体１に被着させたメタライ
ズ配線層５及びメタライズ金属層８はその露出表面にニ
ッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つボンディングワイヤ
ー及び封止材との接合性に優れるメッキ金属層９が従来
周知の電解メッキ法により被着されており、該メッキ金
属層９によりメタライズ配線層５及びメタライズ金属層
８が酸化腐食するのが有効に防止されるとともに前記メ
タライズ配線層５とボンディングワイヤー６との接合及
び前記メタライズ金属層８と蓋体２との接合が容易、且
つ強固なものとなっている。

【００２０】かくして、こ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、ろう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ー６を介して電気的に接続し、
しかる後、絶縁基体１の上面に被着させた枠状のメタラ
イズ金属層８に蓋体２を金−錫ろう材等の封止材を介し
て接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内部
に半導体素子３を気密に収容することによって最終製品
としての半導体装置となる。

【００２１】次に上述の半導体素子収納用パッケージの
外部リード端子が取着された絶縁基体の製造方法につい
て図２乃至図５に基づき説明する。まず、図２（ａ）
（ｂ）示すように、上面に半導体素子を収容するための
段状の凹部１ａを有し、且つ該凹部１ａの段差部より上
面外周部にかけて複数個のメタライズ配線層５を、凹部
１ａ周囲の上面に枠状のメタライズ金属層８を、上面に
前記メタライズ配線層５の少なくとも１つと前記メタラ
イズ金属層８を接続する接続用メタライズ層１０を被着
させた絶縁基体１を準備するとともに前記接続用メタラ
イズ層１０の一部を絶縁層１１で被覆する。

【００２２】前記メタライズ配線層５、メタライズ金属
層８、接続用メタライズ層１０及び絶縁層１１が被着さ
れた絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体か
ら成る場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシ
ウム、酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バイ
ンダー、溶剤、可塑剤、分散剤等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を
採用してシート状に成形して複数枚のセラミックグリー
ンシートを得、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該セラミックグ
リーンシートを上下に積層してセラミック生成形体とな
し、最後に前記セラミック生成形体を還元雰囲気中約１
６００℃の温度で焼成することによって製作され、また
メタライズ配線層５、メタライズ金属層８及び接続用メ
タライズ層１０は、例えばタングステン、モリブデン等
の金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を添
加混合して金属ペーストを得、これを絶縁基体１となる
セラミックグリーンシートに予め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の所定位置に所定パターンに被着形成される。

【００２３】更に前記絶縁層１１は絶縁基体１と同質の
セラミック原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、
溶剤を添加混合して絶縁ペーストを得、これを接続用メ
タライズ層の一部に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被着される。

【００２４】次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、
前記絶縁基体１に被着されたメタライズ配線層５で絶縁
基体１の上面外周部に導出した部位に、一端が枠状の連
結部材１２により電気的に共通に接続された外部リード
端子７の他端を銀ろう等のろう材を介して取着する。

【００２５】前記外部リード端子７は、鉄−ニッケル合
金や鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料から成
り、該鉄−ニッケル合金等のインゴット（塊）に圧延加
工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等、従来周知
の金属加工法を施すことによって一端が連結部材１２に
取着された状態で形成される。

【００２６】また前記外部リード端子７のメタライズ配
線層５への取着はメタライズ配線層５上に間に銀ろう箔
を挟んで外部リード端子７を載置させ、しかる後、前記
銀ろう箔を約８５０℃の温度で溶融させることによって
行われる。

【００２７】次に図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前
記メタライズ配線層５及びメタライズ金属層８の表面に
電解メッキ法によりメッキ金属層９を被着させる。

【００２８】前記メタライズ配線層５及びメタライズ金
属層８へのメッキ金属層９の被着は外部リード端子７が
取着された絶縁基体１をニッケルや金の電解メッキ液中
に浸漬するとともに外部リード端子７を介してメタライ
ズ配線層５及びメタライズ金属層８に電解メッキの為の
メッキ電力を印加することによって行われる。この場
合、メタライズ配線層５とメタライズ金属層８は接続用
メタライズ層１０によって電気的に接続されており、ま
た各メタライズ配線層５は外部リード端子７の連結部材
１２によって電気的に接続されているため外部リード端
子７にメッキ電力を印加するだけで全てのメタライズ配
線層５及びメタライズ金属層８にメッキ金属層９を被着
させることができる。

【００２９】最後に図５（ａ）、（ｂ）に示すように、
前記接続用メタライズ層１０の絶縁層１１で被覆された
部位をリューター等の研削装置を用いて研削除去し、メ
タライズ配線層５とメタライズ金属層８とを電気的に独
立させることによって図１に示す外部リード端子７が取
着された絶縁基体１が完成する。

【００３０】尚、この場合、リューター等の研削装置を
用いて研削除去される接続用メタライズ層１０はその表
面が絶縁層１１が被覆されているためメッキ金属層９は
被着されておらず、従って、接続用メタライズ層を研削
装置で研削除去してもメッキ金属層９が研削の機械的応
力により接続用メタライズ層１０から剥離することは一
切なく、その結果、接続用メタライズ層１０とメッキ金
属層９との間に大気中の水分が浸入し、接続用メタライ
ズ層１０を腐食させるとともに該腐食がメタライズ金属
層８にまで進行して絶縁基体１と蓋体２とから成る容器
４の気密封止を破ることもない。

【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、例えば上述の実施例では接続用
メタライズ層の一部に絶縁層を被着させておき、該絶縁
層の被着された領域の接続用メタライズ層をリューター
等の研削装置を用いて研削除去し、メタライズ配線層と
メタライズ金属層の電気的独立を図ったが、これを図６
（ａ）（ｂ）に示すように、接続用メタライズ層１０の
表面に間に隙間を有する２つの絶縁層１１ａ、１１ｂを
被着させておき、２つの絶縁層１１ａ、１１ｂの隙間に
位置する接続用メタライズ層１０をリューター等の研削
装置を用いて研削除去しメタライズ配線層５とメタライ
ズ金属層８との電気的独立を図ってもよい。この場合、
接続用メタライズ層１０の表面に被着されるメッキ金属
層は研削の機械的応力により接続用メタライズ層１０よ
り剥離するのが２つの絶縁層１１ａ、１１ｂによって有
効に防止され、その結果、接続用メタライズ層１０とメ
ッキ金属層との間に大気中の水分が浸入し、接続用メタ
ライズ層１０を腐食させるとともに該腐食がメタライズ
金属層８にまで進行して絶縁基体と蓋体とから成る容器
の気密封止を破ることはない。

【００３２】

【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージの
製造方法によれば、メタライズ配線層とメタライズ金属
層とを接続する接続用メタライズ層の一部を絶縁層で被
覆、或いは間に隙間を有する２つの絶縁層で被覆したこ
とからメタライズ配線層とメタライズ金属層の露出表面
にメッキ金属層を被着させる際に接続用メタライズ層の
露出表面にメッキ金属層が被着され、接続用メタライズ
層の一部をリューター等の研削装置により研削除去する
時に接続用メタライズ層の表面に被着されたメッキ金属
層の一部が研削時の機械的応力によって剥がれようとし
てもその剥がれは前記絶縁層によって有効に防止され、
その結果、前記接続用メタライズ層とメッキ金属層との
間に大気中の水分が浸入するとともに該侵入した水分に
よって接続用メタライズ層が腐食されることはなく、こ
れによって絶縁基体と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】（ａ）及び（ｂ）は本発明の製造方法によって
製造される半導体素子収納用パッケージの一実施例を示
す断面図及び使用される絶縁基体の平面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の半導体素子収納用
パッケージの製造方法を説明するための断面図及び平面
図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の半導体素子収納用
パッケージの製造方法を説明するための断面図及び平面
図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の半導体素子収納用
パッケージの製造方法を説明するための断面図及び平面
図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の半導体素子収納用
パッケージの製造方法を説明するための断面図及び平面
図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の半導体素子収納用
パッケージの製造方法の他の実施例を説明するための断
面図及び平面図である。

【符号の説明】

１・・・・絶縁基体 ２・・・・蓋体 ３・・・・半導体素子 ４・・・・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・・・・メッキ金属層 １０・・・・接続用メタライズ層 １１・・・・絶縁層 １２・・・・連結部材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に半導体素子を収容するための段状の
   凹部を有し、且つ該凹部の段差部から上面外周部にかけ
   て複数個のメタライズ配線層が被着されるとともに凹部
   周囲の上面に枠状のメタライズ金属層が被着されている
   絶縁基体と、前記メタライズ配線層に取着されている複
   数個の外部リード端子と、前記枠状のメタライズ金属層
   に取着される蓋体とから成る半導体素子収納用パッケー
   ジであって、前記外部リード端子の取着された絶縁基体
   が下記（１）乃至（６）の工程によって製作されている
   ことを特徴とする半導体素子収納用パッケージの製造方
   法。 （１）上面に半導体素子を収容するための段状の凹部を
   有し、且つ該凹部の段差部より上面外周部にかけて複数
   個のメタライズ配線層を、凹部周囲の上面に枠状のメタ
   ライズ金属層を、上面に前記メタライズ配線層の少なく
   とも１つと前記メタライズ金属層を接続する接続用メタ
   ライズ層を被着させた絶縁基体を形成する工程と、
   （２）前記接続用メタライズ層の一部を絶縁層で被覆す
   る工程と、（３）一端が連結部材に共通に連結されてい
   る複数個の外部リード端子の他端を各メタライズ配線層
   に取着させる工程と、（４）前記メタライズ配線層、メ
   タライズ金属層、接続用メタライズ層及び外部リード端
   子の露出表面に電解メッキ法によりメッキ金属層を被着
   させる工程と、（５）前記接続用メタライズ層の一部
   を、前記絶縁層が被着されている部位で研削除去し、前
   記メタライズ配線層とメタライズ金属層とを電気的に独
   立させる工程と、（６）前記各外部リード端子を連結部
   材より切断分離する工程
2. 【請求項２】上面に半導体素子を収容するための段状の
   凹部を有し、且つ該凹部の段差部から上面外周部にかけ
   て複数個のメタライズ配線層が被着されるとともに凹部
   周囲の上面に枠状のメタライズ金属層が被着されている
   絶縁基体と、前記メタライズ配線層に取着されている複
   数個の外部リード端子と、前記枠状のメタライズ金属層
   に取着される蓋体とから成る半導体素子収納用パッケー
   ジであって、前記外部リード端子の取着された絶縁基体
   が下記（１）乃至（６）の工程によって製作されている
   ことを特徴とする半導体素子収納用パッケージの製造方
   法。 （１）上面に半導体素子を収容するための段状の凹部を
   有し、且つ該凹部の段差部より上面外周部にかけて複数
   個のメタライズ配線層を、凹部周囲の上面に枠状のメタ
   ライズ金属層を、上面に前記メタライズ配線層の少なく
   とも１つと前記メタライズ金属層を接続する接続用メタ
   ライズ層を被着させた絶縁基体を形成する工程と、
   （２）前記接続用メタライズ層の一部を間に隙間を有す
   る２つの絶縁層で被覆する工程と、（３）一端が連結部
   材に共通に連結されている複数個の外部リード端子の他
   端を各メタライズ配線層に取着させる工程と、（４）前
   記メタライズ配線層、メタライズ金属層、接続用メタラ
   イズ層及び外部リード端子の露出表面に電解メッキ法に
   よりメッキ金属層を被着させる工程と、（５）前記接続
   用メタライズ層の一部を、前記２つの絶縁層の隙間で研
   削除去し、前記メタライズ配線層とメタライズ金属層と
   を電気的に独立させる工程と、（６）前記各外部リード
   端子を連結部材より切断分離する工程