JP3439844B2 - 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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JP3439844B2 JP23118394A JP23118394A JP3439844B2 JP 3439844 B2 JP3439844 B2 JP 3439844B2 JP 23118394 A JP23118394 A JP 23118394A JP 23118394 A JP23118394 A JP 23118394A JP 3439844 B2 JP3439844 B2 JP 3439844B2
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • 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)

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、特に半導
体集積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッ
ケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、情報処理装置の高性能化に伴いこ
れを構成する半導体集積回路素子も高密度化、高集積化
が急激に進んでいる。そのため半導体集積回路素子は作
動時に発生する単位面積、単位体積当たりの発熱量が増
大し、半導体集積回路素子を正常、且つ安定に作動させ
るためにはその熱をいかに効率的に除去するかが課題と
なっている。
【0003】従来、半導体集積回路素子が発生する熱の
除去方法としては一般に上面中央部に半導体素子を載置
する載置部を有する良熱伝導性の銅から成る金属基体上
に、前記載置部を囲繞するようにして酸化アルミニウム
質焼結体やムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化
アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るセラミ
ックス枠体を銀ロウ等のロウ材を介して接合した構造の
半導体素子収納用パッケージを準備し、前記金属基体の
載置部に半導体集積回路素子を載置固定して半導体集積
回路素子から発生される熱を金属基体に吸収させるとと
もに該吸収した熱を大気中に放散させる方法が採られて
いる。
【0004】尚、前記セラミックス枠体には複数個のメ
タライズ配線層が埋設されており、該メタライズ配線層
を介して内部に収容する半導体集積回路素子の各電極を
外部電気回路に電気的に接続し得るようになっている。
【0005】また前記セラミックス枠体は、その下面に
メタライズ金属層が被着されており、該メタライズ金属
層を金属基体に銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けする
ことによって金属基体上に所定位置に接合されてる。
【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、金属基体
を構成する銅の熱膨張係数が17×10-6/℃であり、
セラミックス枠体の熱膨張係数(酸化アルミニウム質焼
結体から成る場合は約7.0×10-6/℃)に比べて極
めて大きいことから銅から成る金属基体上にセラミック
ス枠体を銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けする際、金
属基体とセラミックス枠体との熱膨張係数の相違に起因
して発生する熱応力によって金属基体の半導体集積回路
素子が載置される載置部に大きな変形を招来し、その結
果、金属基体に半導体集積回路素子を強固に固定するこ
とができなくなったり、半導体集積回路素子の各電極を
セラミックス枠体に設けたメタライズ配線層に正確に電
気的接続をすることができない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
のであり、その目的は、金属基体の半導体集積回路素子
が載置される載置部に大きな変形が発生するのを皆無と
し、半導体集積回路素子を金属基体上に強固に固定する
ことができるとともに半導体集積回路素子の各電極をセ
ラミックス枠体に設けたメタライズ配線層に正確に電気
的接続す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。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上面に半導体
素子が載置される載置部を有する銅から成る金属基体上
に、前記載置部を囲繞するようにしてメタライズ配線層
を有するセラミックス枠体をロウ付けした半導体素子収
納用パッケージであって、前記金属基体の上面に前記載
置部を四角形に取り囲み、且つセラミックス枠体内側に
露出する溝を前記四角形の角から前記金属基体の各側面
に達するように延出させて形成したことを特徴とするも
のである。
【0009】また本発明は前記溝が金属基体の厚みの3
分の1以上の深さであることを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明の半導体素子収納用パッケージによれ
ば、金属基体の上面で、且つセラミックス枠体の内側に
露出する領域に半導体集積回路素子が載置される載置部
を四角形に取り囲み、且つセラミックス枠体内側に露出
する溝を四角形の角から金属基体の各側面に達するよう
に延出させて形成したことから、金属基体上面にセラミ
ックス枠体を銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けする
際、金属基体とセラミックス枠体との熱膨張係数の相違
に起因して熱応力が発生したとしても該熱応力は金属基
体に形成した溝に有効に吸収され、その結果、半導体集
積回路素子が載置される載置部に大きな変形を招来する
ことは一切ない。
【0011】
【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り、1は金属基体、2はセラミ
ックス枠体である。
【0012】前記金属基体1は、その上面中央部に半導
体集積回路素子3が載置される載置部1aが設けてあ
り、該載置部1a上には半導体集積回路素子3がガラ
ス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して載置固定され、ま
たその上面外周部には前記載置部1aを囲繞するように
してセラミックス枠体2が銀ロウ等のロウ材を介して接
合されている。
【0013】前記金属基体1は、無酸素銅等の銅から成
り、該銅はその熱伝導率が約400W/m・Kと高く、
熱を伝導し易いことから金属基体1上に半導体集積回路
素子3を載置固定した場合、金属基体1は半導体集積回
路素子3が発生する熱を良好に吸収するとともに該吸収
した熱を大気中に効率よく放散させることができ、その
結果、半導体集積回路素子3は常に低温となり、半導体
集積回路素子3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。
【0014】また前記金属基体1は、図2に示すように
その上面でセラミックス枠体2の内側に露出する領域に
載置部1aを四角形に取り囲み、且つセラミックス枠体
2内側に露出する溝Gを四角形の角から金属基体1の各
側面に達するように延出させて形成している。
【0015】前記金属基体1に設けられた溝Gは、金属
基体1上面にセラミックス枠体2を銀ロウ等のロウ材を
介して接合する際、金属基体1とセラミックス枠体2と
の間に発生する両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応
力を良好に吸収する作用を為し、これにより金属基体1
の上面にセラミックス枠体2をロウ付けする際に金属基
体1とセラミックス枠体2との熱膨張係数の相違に起因
する熱応力が発生したとしても該熱応力は金属基体1に
形成された溝Gで有効に吸収され、その結果、半導体集
積回路素子3が載置される載置部1aが変形することは
一切ない。
【0016】尚、前記金属基体1の上面に形成した溝G
はその深さが金属基体1の厚みの3分の1未満であると
セラミックス枠体2を金属基体1上面にロウ材付けする
際、金属基体1とセラミックス枠体2との間に発生する
熱応力が溝Gに良好に吸収されなくなる傾向にある。従
って前記金属基体1に形成される溝Gはその深さを金属
基体1の厚みの3分の1以上としておくことが好まし
い。
【0017】また前記銅から成る金属基体1は、例えば
銅のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工、研削加工
等、従来周知の金属加工法を施すことによって上面に溝
Gを有する所定の板状に形成される。
【0018】更に前記金属基体1は、その上面外周部に
該金属基体1の上面に設けた載置部1aを囲繞するよう
にしてセラミックス枠体2が銀ロウ等のロウ材を介して
ロウ付け接合されており、金属基体1とセラミックス枠
体2とで内部に半導体集積回路素子3を収容するための
空所が形成される。
【0019】前記金属基体1に接合されるセラミックス
枠体2は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウ
ム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体等の
セラミックスから成り、例えば、酸化アルミニウム質焼
結体から成る場合、主原料としての酸化アルミニウム粉
末及び焼結助材としての酸化珪素粉末、酸化カルシウム
粉末、酸化マグネシウム粉末等を含む酸化アルミニウム
質焼結体原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤、可塑
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やカレンダーロール法等のシー
ト成形技術を採用して複数枚のセラミックグリーンシー
ト(未焼成セラミックシート)を得、次に前記セラミッ
クグリーンシートのそれぞれに適当な打ち抜き加工を施
すとともにこれらを所定の順に上下に積層してセラミッ
クグリーンシート積層体となし、最後に前記セラミック
グリーンシート積層体を高温(約1600℃)で焼成するこ
とによって製作される。
【0020】前記セラミックス枠体2はまたその下面に
タングステン、モリブデン等の高融点金属粉末から成る
メタライズ金属層4が被着形成されており、該メタライ
ズ金属層4と金属基体1上面とを銀ロウ等のロウ材を介
してロウ付けすることによって金属基体1上に接合され
る。
【0021】前記メタライズ金属層4はセラミックス枠
体2を金属基体1にロウ付けする際の下地金属として作
用し、タングステンやモリブデン等の高融点金属粉末に
適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得た金属ペ
ーストをセラミックス枠体2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印刷塗
布しておくことによってセラミックス枠体2の下面に所
定パターンに被着形成される。
【0022】また前記セラミックス枠体2を金属基体1
に銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けするには、金属基
体1の上面外周部にセラミックス枠体2を間にシート状
の銀ロウ材を挟んで載置するとともにこれらを約850
℃の温度に加熱し、前記銀ロウ材を溶融させる方法が採
られる。この場合、金属基体1の上面には半導体集積回
路素子3の載置される載置部1aを取り囲むように溝G
が形成されていることからセラミックス枠体2を金属基
体1にロウ付けする際に両者の熱膨張係数の相違に起因
して熱応力が発生しても該熱応力は金属基体1に形成さ
れた溝Gによって有効に吸収され、その結果、半導体集
積回路素子3が載置固定される載置部1aが変形するこ
とは一切なく、該載置部1aに半導体集積回路素子3を
強固に固定することができるとともに半導体集積回路素
子3の各電極を後述するメタライズ配線層5に正確に電
気的接続をすることができる。
【0023】更に前記金属基体1上にロウ付けされたセ
ラミックス枠体2はその内部にタングステン、モリブデ
ン等の高融点金属粉末から成るメタライズ配線層5が埋
設してあり、該メタライズ配線層5は半導体集積回路素
子3の各電極を外部リード端子7に接続する作用を為
し、その一端に外部リード端子7が、また他端には半導
体集積回路素子3の電極に接続されたボンディングワイ
ヤ6が取着される。
【0024】前記メタライズ配線層5はタングステン、
モリブデン等の高融点金属粉末から成り、前述のメタラ
イズ金属層4と同様の方法によってセラミックス枠体2
の内部に所定パターンに埋設される。
【0025】前記セラミックス枠体2に埋設したメタラ
イズ配線層5はその一端に外部リード端子7が取着され
ており、該外部リード端子7は内部に収容する半導体集
積回路素子3の各電極を外部電気回路に電気的に接続す
る作用を為し、鉄−コバルト−ニッケル合金や、鉄−ニ
ッケル合金等の金属から形成されている。
【0026】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、セラミックス枠体2が接合された金属基
体1の載置部1aに半導体集積回路素子3を接着剤を介
して載置固定し、半導体集積回路素子3の各電極をボン
ディングワイヤ6を介してメタライズ配線層5に接続す
るとともに蓋体8をセラミックス枠体2の上面に封止材
を介して接合することによって製品としての半導体装置
となる。
【0027】
【発明の効果】発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、金属基体の上面で、且つセラミックス枠体の内側
に露出する領域に半導体集積回路素子が載置される載置
部を四角形に取り囲み、且つセラミックス枠体内側に露
出する溝を四角形の角から金属基体の各側面に達するよ
うに延出させて形成したことから、金属基体上面にセラ
ミックス枠体を銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けする
際、金属基体とセラミックス枠体との熱膨張係数の相違
に起因して熱応力が発生したとしても該熱応力は金属基
体に形成した溝に有効に吸収され、その結果、半導体集
積回路素子が載置される載置部に大きな変形を招来する
ことは一切ない。
【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に示した半導体素子収納用パッケージの要
部を示す斜視図である。
【符号の簡単な説明】
1・・・・金属基体 1a・・・載置部 2・・・・セラミックス枠体 3・・・・半導体集積回路素子 5・・・・メタライズ配線層 G・・・・溝

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面に半導体素子が載置される載置部を
    有する銅から成る金属基体上に、前記載置部を囲繞する
    ようにしてメタライズ配線層を有するセラミックス枠体
    をロウ付けした半導体素子収納用パッケージであって、
    前記金属基体の上面に前記載置部を四角形に取り囲み、
    且つセラミックス枠体内側に露出する溝を前記四角形の
    角から前記金属基体の各側面に達するように延出させて
    形成したことを特徴とする半導体素子収納用パッケー
    ジ。
  2. 【請求項2】 前記溝が金属基体の厚みの3分の1以上
    の深さであることを特徴とする請求項1に記載の半導体
    素子収納用パッケージ。
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