ガラス封止型ＩＣ用パッケージ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガラス封止型ＩＣ用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージは図７に示すように、中央部に凹部を設けたセラミック基板１３の凹部底面にメタライズ層１２を設け、凹部上段水平面にガラスフリット２７をスクリーン印刷により形成して焼成した後ガラスフリット２７の上にリードフレーム１５を加熱圧着して接合しケースを形成する。一方、セラミックのキャップ１６の封着面にガラスフリット２７と同じ流動性を有するガラスフリット２７ａをスクリーン印刷し焼成して形成し、ガラス封止型ＩＣパッケージを構成する。
【０００３】図８は従来のガラス封止型パッケージの使用例を示す断面図である。
【０００４】図８に示すように、ケースのメタライズ層１２の上にＩＣチップ１１をマウントし、ＩＣチップ１１の電極とリードフレーム１５の内部リードとの間を金属細線１４により接続し、ケースの上面にキャップ１６のガラスフリット２７ａを合わせて載置し、４２０〜４８０℃の温度で加熱しガラスフリット２７，２７ａを熔融させ気密封止する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージは、気密封止のための封止温度を４２０〜４８０℃の高温に設定する必要があった。
【０００６】これは、ガラスフリットの熱膨張率をセラミック基板やリードフレームに合わせるため、各種のフィラーを添加しており、そのフィラーの影響で高温でなければ良好なガラス流動性が得られないからである。しかし、最近、半導体素子の拡散プロセスが低温化してきており、アルミニウム配線も４２０℃以下でアロイ処理が行われているため、パッケージを高温度で封止した場合にはアロイ温度以上にＩＣチップがさらされて不純物の拡散領域が拡大し、能動素子の特性がばらつき回路特性の変動を生ずるという問題点がある。
【０００７】また、アロイ温度以上になると、ＩＣチップ表面の絶縁層からＨ2 などのガスが発生し、これがアルミニウム配線を侵食して断線を発生させる等の問題点がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットを設けこの第１のガラスフリット上に接合したリードフレームを有するケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットを設けたキャップとを備えたガラス封止型ＩＣ用パッケージにおいて、前記ケースの前記リードフレーム又は前記キャップの第２のガラスフリットのいずれかの上にパッケージを気密封止するための高流動性の第３のガラスフリットを設けたことを特徴とする。
【０００９】本発明の第２のガラス封止型ＩＣ用パッケージの構成は、中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層し、この第３のガラスフリット上に接合してリードフレームを設けたケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層して設けたキャップとを有することを特徴とする。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１１】図１は本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【００１２】図１に示すように、中央部に凹部を設けたセラミック基板１３の凹部底面に素子搭載用のメタライズ層１２を設け、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系硝子の母材に硅化ジルコニウム（ＺｒＳｉＯ4 ）やウィレマイト（Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ）等のフィラーを混在させた日本電気硝子製のＬＳ−３００１（商品コード番号）等の低流動性のガラスフリット１７をスクリーン印刷により塗布して焼成する。次に、ガラスフリット１７上にリードフレーム１５を加熱圧着して接合しケースを形成する。
【００１３】一方、セラミックのキャップ１６の封着面にガラスフリット１７と同じ材質のガラスフリット１７ａをスクリーン印刷により塗布して焼成した後ガラスフリット１７ａの上にＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系硝子ＬＳ−３００１のフィラーを２５〜３５％減少させた高流動性のガラスフリット１８をスクリーン印刷して焼成し２層構造のガラスフリットを形成し、ガラス封止型ＩＣ用パッケージを構成する。
【００１４】図２は本発明のガラス封止型ＩＣ用パッケージの使用例を示す断面図である。
【００１５】図２に示すように、ケースのメタライズ層１２の上にＩＣチップ１１をマウントし、ＩＣチップ１１の電極とリードフレーム１５の内部リードとの間を金属細線１４により電気的に接続する。次に、ケースの上面にキャップ１６のガラスフリット１８を合わせて載置し、３８５〜３９０℃の温度に加熱してガラスフリット１８を熔融させ気密封止する。
【００１６】ここで、ガラスフリット１８はガラスフリット１７，１７ａが４２０℃のときの流動性と同等の流動性を３９０℃で得られるため、３８５〜３９０℃の封止が可能となり、アルミニウム配線のアロイ温度４００〜４２０℃のＩＣチップを搭載した場合にも特性変動やアルミニウム配線の消失等の不良の発生を抑制することができるという利点がある。
【００１７】図３は本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【００１８】図３に示すように、低流動性のガラスフリット１７上に接合して設けたリードフレーム１５を含むガラスフリット１７の表面に高流動性のガラスフリット１８をスクリーン印刷し焼成してケースを形成し、キャップ１６の封着面には低流動性のガラスフリット１７ａのみを設けた以外は第１の実施例と同様の構成を有しており、３８５〜３９０℃で封止可能である。
【００１９】図４は本発明の第３の実施例を示す断面図である。
【００２０】図４に示すように、セラミック基板１３の凹部上段の水平面に設けた低流動性のガラスフリット１７の上に高流動性のガラスフリット１８ａをスクリーン印刷し、焼成して形成し、ガラスフリット１８ａ上にリードフレーム１５を加熱圧着して接合した以外は第１の実施例と同様の構成を有している。
【００２１】図５は本発明の第４の実施例を示す断面図である。
【００２２】図５に示すように、低流動性のガラスフリット１７上に接合して設けたリードフレーム１５を含むガラスフリット１７の上に低流動性のガラスフリット１７ｂをスクリーン印刷して焼成し、更にガラスフリット１７ｂの上に高流動性のガラスフリット１８をスクリーン印刷し焼成して設けた以外は第２の実施例と同様の構成を有している。
【００２３】ここで、ガラスフリット１８はリードフレームと直接接していないためガラスフリット１８の導電率が高い場合でも半導体装置のリード間のリーク電流を増加させることがないという利点がある。
【００２４】図６は本発明の第５の実施例を示す断面図である。
【００２５】図６に示すように、低流動性のガラスフリット１７上に接合して設けたリードフレーム１５を含むガラスフリット１７の上に低流動性のガラスフリット１７ｂをスクリーン印刷し、焼成してケースを形成した以外は第１の実施例と同様の構成を有しており、第４の実施例と同様に低流動性のガラスフリット１８がリードフレーム１５に直接接することが無い。
【００２６】なお、ガラスフリット１８の代りに例えば日本電気硝子製のＬＳ１４０１（商品コード）等のＰｂＦ2 系硝子のガラスフリットを使用して良く、３５５〜３６０℃の低い温度の封止が可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ケースに設けたリードフレームを含む低流動性の第１のガラスフリットの上又はキャップに設けた低流動性の第２のガラスフリットの上のいずれかに高流動性の第３のガラスフリットを設けることにより、搭載するＩＣチップのアロイ温度以下の低温封止を可能とし、半導体チップの特性変動やアルミニウム配線の断線等の発生を防止し、半導体装置の信頼性を向上させるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のガラス封止型ＩＣ用パッケージの使用例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例を示す断面図である。
【図７】従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージの一例を示す断面図である。
【図８】従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージの使用例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ ＩＣチップ
１２ メタライズ層
１３ セラミック基板
１４ 金属細線
１５ リードフレーム
１６ キャップ
１７，１７ａ，１７ｂ，１８，１８ａ，２７，２７ａ ガラスフリット
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガラス封止型ＩＣ用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージは図７に示すように、中央部に凹部を設けたセラミック基板１３の凹部底面にメタライズ層１２を設け、凹部上段水平面にガラスフリット２７をスクリーン印刷により形成して焼成した後ガラスフリット２７の上にリードフレーム１５を加熱圧着して接合しケースを形成する。一方、セラミックのキャップ１６の封着面にガラスフリット２７と同じ流動性を有するガラスフリット２７ａをスクリーン印刷し焼成して形成し、ガラス封止型ＩＣパッケージを構成する。
【０００３】図８は従来のガラス封止型パッケージの使用例を示す断面図である。
【０００４】図８に示すように、ケースのメタライズ層１２の上にＩＣチップ１１をマウントし、ＩＣチップ１１の電極とリードフレーム１５の内部リードとの間を金属細線１４により接続し、ケースの上面にキャップ１６のガラスフリット２７ａを合わせて載置し、４２０〜４８０℃の温度で加熱しガラスフリット２７，２７ａを熔融させ気密封止する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージは、気密封止のための封止温度を４２０〜４８０℃の高温に設定する必要があった。
【０００６】これは、ガラスフリットの熱膨張率をセラミック基板やリードフレームに合わせるため、各種のフィラーを添加しており、そのフィラーの影響で高温でなければ良好なガラス流動性が得られないからである。しかし、最近、半導体素子の拡散プロセスが低温化してきており、アルミニウム配線も４２０℃以下でアロイ処理が行われているため、パッケージを高温度で封止した場合にはアロイ温度以上にＩＣチップがさらされて不純物の拡散領域が拡大し、能動素子の特性がばらつき回路特性の変動を生ずるという問題点がある。
【０００７】また、アロイ温度以上になると、ＩＣチップ表面の絶縁層からＨ2 などのガスが発生し、これがアルミニウム配線を侵食して断線を発生させる等の問題点がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットを設けこの第１のガラスフリット上に接合したリードフレームを有するケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットを設けたキャップとを備えたガラス封止型ＩＣ用パッケージにおいて、前記ケースの前記リードフレーム又は前記キャップの第２のガラスフリットのいずれかの上にパッケージを気密封止するための高流動性の第３のガラスフリットを設けたことを特徴とする。
【０００９】本発明の第２のガラス封止型ＩＣ用パッケージの構成は、中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層し、この第３のガラスフリット上に接合してリードフレームを設けたケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層して設けたキャップとを有することを特徴とする。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１１】図１は本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【００１２】図１に示すように、中央部に凹部を設けたセラミック基板１３の凹部底面に素子搭載用のメタライズ層１２を設け、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系硝子の母材に硅化ジルコニウム（ＺｒＳｉＯ4 ）やウィレマイト（Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ）等のフィラーを混在させた日本電気硝子製のＬＳ−３００１（商品コード番号）等の低流動性のガラスフリット１７をスクリーン印刷により塗布して焼成する。次に、ガラスフリット１７上にリードフレーム１５を加熱圧着して接合しケースを形成する。
【００１３】一方、セラミックのキャップ１６の封着面にガラスフリット１７と同じ材質のガラスフリット１７ａをスクリーン印刷により塗布して焼成した後ガラスフリット１７ａの上にＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系硝子ＬＳ−３００１のフィラーを２５〜３５％減少させた高流動性のガラスフリット１８をスクリーン印刷して焼成し２層構造のガラスフリットを形成し、ガラス封止型ＩＣ用パッケージを構成する。
【００１４】図２は本発明のガラス封止型ＩＣ用パッケージの使用例を示す断面図である。
【００１５】図２に示すように、ケースのメタライズ層１２の上にＩＣチップ１１をマウントし、ＩＣチップ１１の電極とリードフレーム１５の内部リードとの間を金属細線１４により電気的に接続する。次に、ケースの上面にキャップ１６のガラスフリット１８を合わせて載置し、３８５〜３９０℃の温度に加熱してガラスフリット１８を熔融させ気密封止する。
【００１６】ここで、ガラスフリット１８はガラスフリット１７，１７ａが４２０℃のときの流動性と同等の流動性を３９０℃で得られるため、３８５〜３９０℃の封止が可能となり、アルミニウム配線のアロイ温度４００〜４２０℃のＩＣチップを搭載した場合にも特性変動やアルミニウム配線の消失等の不良の発生を抑制することができるという利点がある。
【００１７】図３は本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【００１８】図３に示すように、低流動性のガラスフリット１７上に接合して設けたリードフレーム１５を含むガラスフリット１７の表面に高流動性のガラスフリット１８をスクリーン印刷し焼成してケースを形成し、キャップ１６の封着面には低流動性のガラスフリット１７ａのみを設けた以外は第１の実施例と同様の構成を有しており、３８５〜３９０℃で封止可能である。
【００１９】図４は本発明の第３の実施例を示す断面図である。
【００２０】図４に示すように、セラミック基板１３の凹部上段の水平面に設けた低流動性のガラスフリット１７の上に高流動性のガラスフリット１８ａをスクリーン印刷し、焼成して形成し、ガラスフリット１８ａ上にリードフレーム１５を加熱圧着して接合した以外は第１の実施例と同様の構成を有している。
【００２１】図５は本発明の第４の実施例を示す断面図である。
【００２２】図５に示すように、低流動性のガラスフリット１７上に接合して設けたリードフレーム１５を含むガラスフリット１７の上に低流動性のガラスフリット１７ｂをスクリーン印刷して焼成し、更にガラスフリット１７ｂの上に高流動性のガラスフリット１８をスクリーン印刷し焼成して設けた以外は第２の実施例と同様の構成を有している。
【００２３】ここで、ガラスフリット１８はリードフレームと直接接していないためガラスフリット１８の導電率が高い場合でも半導体装置のリード間のリーク電流を増加させることがないという利点がある。
【００２４】図６は本発明の第５の実施例を示す断面図である。
【００２５】図６に示すように、低流動性のガラスフリット１７上に接合して設けたリードフレーム１５を含むガラスフリット１７の上に低流動性のガラスフリット１７ｂをスクリーン印刷し、焼成してケースを形成した以外は第１の実施例と同様の構成を有しており、第４の実施例と同様に低流動性のガラスフリット１８がリードフレーム１５に直接接することが無い。
【００２６】なお、ガラスフリット１８の代りに例えば日本電気硝子製のＬＳ１４０１（商品コード）等のＰｂＦ2 系硝子のガラスフリットを使用して良く、３５５〜３６０℃の低い温度の封止が可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ケースに設けたリードフレームを含む低流動性の第１のガラスフリットの上又はキャップに設けた低流動性の第２のガラスフリットの上のいずれかに高流動性の第３のガラスフリットを設けることにより、搭載するＩＣチップのアロイ温度以下の低温封止を可能とし、半導体チップの特性変動やアルミニウム配線の断線等の発生を防止し、半導体装置の信頼性を向上させるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のガラス封止型ＩＣ用パッケージの使用例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例を示す断面図である。
【図７】従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージの一例を示す断面図である。
【図８】従来のガラス封止型ＩＣ用パッケージの使用例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ ＩＣチップ
１２ メタライズ層
１３ セラミック基板
１４ 金属細線
１５ リードフレーム
１６ キャップ
１７，１７ａ，１７ｂ，１８，１８ａ，２７，２７ａ ガラスフリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】 中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットを設けこの第１のガラスフリット上に接合したリードフレームを有するケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットを設けたキャップとを備えたガラス封止型ＩＣ用パッケージにおいて、前記ケースの前記リードフレーム又は前記キャップの第２のガラスフリットのいずれかの上にパッケージを気密封止するための高流動性の第３のガラスフリットを設けたことを特徴とするガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項２】 ケースの第１のガラスフリット上のリードフレーム上にこの第１のガラスフリットと同じガラスフリットを設けた請求項１記載のガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項３】 中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層し、この第３のガラスフリット上に接合してリードフレームを設けたケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層して設けたキャップとを有することを特徴とするガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項４】 ガラスフリットの母材硝子がＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系硝子である請求項１，２又は３記載のガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項５】 高流動性ガラスフリットの母材硝子がＰｂＦ2 系硝子である請求項１，２又は３記載のガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項１】 中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットを設けこの第１のガラスフリット上に接合したリードフレームを有するケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットを設けたキャップとを備えたガラス封止型ＩＣ用パッケージにおいて、前記ケースの前記リードフレーム又は前記キャップの第２のガラスフリットのいずれかの上にパッケージを気密封止するための高流動性の第３のガラスフリットを設けたことを特徴とするガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項２】 ケースの第１のガラスフリット上のリードフレーム上にこの第１のガラスフリットと同じガラスフリットを設けた請求項１記載のガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項３】 中央部に素子搭載用の凹部を設けたセラミック基板の前記凹部外縁上の接合面に低流動性の第１のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層し、この第３のガラスフリット上に接合してリードフレームを設けたケースと、前記セラミック基板の外縁部に対応する接合面に低流動性の第２のガラスフリットと高流動性の第３のガラスフリットとを積層して設けたキャップとを有することを特徴とするガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項４】 ガラスフリットの母材硝子がＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系硝子である請求項１，２又は３記載のガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【請求項５】 高流動性ガラスフリットの母材硝子がＰｂＦ2 系硝子である請求項１，２又は３記載のガラス封止型ＩＣ用パッケージ。
【図２】
【図８】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【特許番号】第２７０１５５０号
【登録日】平成９年（１９９７）１０月３日
【発行日】平成１０年（１９９８）１月２１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−１４６３４
【出願日】平成３年（１９９１）２月６日
【公開番号】特開平４−２５４３５６
【公開日】平成４年（１９９２）９月９日
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【参考文献】
【文献】特開 昭６４−８９３４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−９０５５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１６８２４７（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成９年（１９９７）１０月３日
【発行日】平成１０年（１９９８）１月２１日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）２月６日
【公開番号】特開平４−２５４３５６
【公開日】平成４年（１９９２）９月９日
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【参考文献】
【文献】特開 昭６４−８９３４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−９０５５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１６８２４７（ＪＰ，Ａ）
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