JP3301915B2 - Package for housing semiconductor element and method of manufacturing the same - Google Patents
Package for housing semiconductor element and method of manufacturing the sameInfo
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- H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を収容
する半導体素子収納用パッケージに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device housing package for housing a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、LSI(大規模集積回路素子)等
の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、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料
から成り、その上面略中央部に半導体素子を載置収容す
るための凹部及び該凹部周辺より外周縁にかけて導出さ
れたタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金
属粉末から成る複数個のメタライズ配線層を有する絶縁
基体と、半導体素子の各電極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複数個の外部リード端子と、蓋体と
から構成されており、絶縁基体の凹部に半導体素子をガ
ラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定
し、半導体素子の各電極を所定のメタライズ配線層にボ
ンディングワイヤを介して電気的に接続させるとともに
絶縁基体上面に蓋体をガラス、樹脂等の封止材を介して
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。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor element housing package for housing a semiconductor element such as an LSI (large-scale integrated circuit element) is usually made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, and has a substantially upper central portion. An insulating base having a plurality of metallized wiring layers made of a refractory metal powder of tungsten, molybdenum, manganese or the like drawn out from the periphery of the recess to the outer peripheral edge thereof for mounting and housing the semiconductor element on the semiconductor element; An insulating substrate comprising: a plurality of external lead terminals attached to the metallized wiring layer via a brazing material such as silver brazing to electrically connect each electrode to an external electric circuit; and a cover. The semiconductor element is bonded and fixed to the concave portion via an adhesive made of glass, resin, brazing material or the like, and each electrode of the semiconductor element is bonded to a predetermined metallized wiring layer with a bonding wire. By connecting the lid to the upper surface of the insulating base via a sealing material such as glass or resin, and hermetically housing the semiconductor element inside a container consisting of the insulating base and the lid. As a semiconductor device.
【0003】尚、前記半導体素子収納用パッケージは絶
縁基体に設けたメタライズ配線層とボンディングワイヤ
との接合性が悪いことからメタライズ配線層のうち半導
体素子の電極がボンディングワイヤを介して接続される
領域にはニッケル、金等から成る保護金属層がめっき法
により被着されており、該保護金属層によってメタライ
ズ配線層に対するボンディングワイヤの接合を良好なも
のとしている。The semiconductor element housing package has a poor bonding property between the metallized wiring layer provided on the insulating base and the bonding wires, and therefore, the region of the metallized wiring layer where the electrodes of the semiconductor element are connected via the bonding wires. Is provided with a protective metal layer made of nickel, gold, or the like by a plating method, and the bonding of the bonding wire to the metallized wiring layer is improved by the protective metal layer.
【0004】また前記半導体素子収納用パッケージはそ
の絶縁基体が一般に酸化アルミニウム質焼結体で形成さ
れており、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシ
ウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に有機溶
剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物
を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生成形体を得、次に
タングステンやモリブデン等の平均粒径が2μm〜3μ
mの金属粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属
ペーストを前記セラミック生成形体の表面にスクリーン
印刷法により所定パターンに塗布して配線用パターンを
形成し、しかる後、前記配線用パターンが形成されたセ
ラミック生成形体を複数積層するとともにこれを還元雰
囲気中、約1600℃の温度で焼成し、配線用パターン
をメタライズ配線層となすとともにセラミック生成形体
を絶縁基体となすことによって製作されている。In the package for housing a semiconductor element, the insulating base is generally formed of a sintered body of aluminum oxide, and an organic solvent or a solvent is added to a ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide or calcium oxide. A slurry is formed by adding and mixing, and the slurry is formed into a sheet-like ceramic forming body by employing a doctor blade method or a calendar roll method. Then, the average particle size of tungsten, molybdenum, etc. is 2 μm to 3 μm.
An organic solvent is added to the metal powder of m, and a metal paste obtained by adding and mixing a solvent is applied on the surface of the ceramic forming body in a predetermined pattern by a screen printing method to form a wiring pattern, and thereafter, the wiring pattern is formed. Are formed by laminating a plurality of ceramic forming bodies on which are formed, baking them at a temperature of about 1600 ° C. in a reducing atmosphere, forming wiring patterns as metallized wiring layers, and forming the ceramic forming bodies as insulating bases. I have.
【0005】[0005]
【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はメタライズ配線層が
平均粒径2μm〜3μmのタングステンやモリブデン等
の金属粉末によって形成されており、粒径が大きいこと
から金属粉末間の接触面積が狭く、メタライズ配線層の
シート抵抗が15mΩ/sq程度の大きなものであっ
た。そのためこの従来の半導体素子収納用パッケージに
近時の高速駆動を行う半導体素子を収容させ、メタライ
ズ配線層を介して半導体素子に電気信号を出し入れした
場合、電気信号がメタライズ配線層の有する大きなシー
ト抵抗によって大きく減衰し、その結果、半導体素子に
電気信号を正確に出し入れすることができなくなって半
導体素子を誤動作させてしまうという欠点を有してい
た。However, in this conventional package for housing a semiconductor element, the metallized wiring layer is formed of a metal powder such as tungsten or molybdenum having an average particle diameter of 2 to 3 μm, and the particle diameter is large. The contact area between the metal powders was small, and the sheet resistance of the metallized wiring layer was as large as about 15 mΩ / sq. Therefore, when a semiconductor element that performs high-speed driving in recent years is housed in the conventional semiconductor element housing package and an electric signal is input / output to / from the semiconductor element via the metallized wiring layer, the electric signal is transferred to the large sheet resistance of the metallized wiring layer As a result, the semiconductor device has a drawback that an electrical signal cannot be accurately taken in and out of the semiconductor device and the semiconductor device malfunctions.
【0006】そこで上記欠点を解消するためにメタライ
ズ配線層を形成する金属ペーストの金属粉末の平均粒径
を1μm〜2μm程度の細かいものとし、これによって
金属粉末同士の接触面積を増大させてメタライズ配線層
のシート抵抗を下げることが考えられる。Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the average particle size of the metal powder of the metal paste forming the metallized wiring layer is reduced to about 1 μm to 2 μm, thereby increasing the contact area between the metal powders and increasing the metallized wiring. It is conceivable to lower the sheet resistance of the layer.
【0007】しかしながら、平均粒径が1μm〜2μm
程度の金属粉末を使用して形成されるメタライズ配線層
はそのシート抵抗を低く抑えることができるものの表面
が滑らかとなり、同時にメタライズ配線層のうち半導体
素子の電極がボンディングワイヤを介して接続される領
域に被着されている保護金属層もその表面の粗さが中心
線平均粗さ(Ra)でRa<0.25μmの極めて滑ら
かなものとなってしまう。そのためこのメタライズ配線
層表面に被着されている保護金属層にボンディングワイ
ヤを摺動させボンディングワイヤに機械的に塑性変形を
起こさせることによってボンディングワイヤを保護金属
層に接合させ、メタライズ配線層と半導体素子の各電極
とを接続する際、ボンディングワイヤが保護金属層上を
滑ってボンディングワイヤと保護金属層との接合が弱く
なり、その結果、半導体素子の各電極と外部電気回路と
の電気的接続の信頼性が低いものとなる欠点を誘発して
しまう。However, the average particle size is 1 μm to 2 μm
Although the metallized wiring layer formed by using the metal powder having a low degree can reduce the sheet resistance, the surface becomes smooth, and at the same time, the region of the metallized wiring layer to which the electrode of the semiconductor element is connected via the bonding wire. The surface roughness of the protective metal layer deposited on the substrate is extremely smooth with a center line average roughness (Ra) of Ra <0.25 μm. Therefore, the bonding wire is bonded to the protective metal layer by sliding the bonding wire on the protective metal layer attached to the surface of the metallized wiring layer and causing the bonding wire to mechanically deform plastically. When connecting each electrode of the device, the bonding wire slides on the protective metal layer and the bonding between the bonding wire and the protective metal layer is weakened. As a result, the electrical connection between each electrode of the semiconductor device and the external electric circuit is made. This leads to a drawback that the reliability of the device becomes low.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、その目的は半導体素子の各電極をボ
ンディングワイヤを介して所定のメタライズ配線層に強
固に接続させ、且つメタライズ配線層を介して半導体素
子に電気信号を確実、且つ正確に出し入れすることがで
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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and has as its object to connect each electrode of a semiconductor element firmly to a predetermined metallized wiring layer via a bonding wire, and An object of the present invention is to provide a package for housing a semiconductor element, which is capable of reliably and accurately transferring an electric signal to and from a semiconductor element via a wiring layer.
【0009】本発明は、半導体素子の電極がボンディン
グワイヤを介して接続されるとともに平均粒径が1μm
乃至2μmの金属粉末から成る複数個のメタライズ配線
層を有する絶縁基体と、蓋体とから成り、絶縁基体と蓋
体とより成る容器内部に半導体素子を気密に収容するよ
うになした半導体素子収納用パッケージであって、前記
メタライズ配線層のシート抵抗を12mΩ/sq以下と
し、かつメタライズ配線層のうち少なくとも半導体素子
の電極がボンディングワイヤを介して接続される領域の
表面を1〜2μmの凹凸を有するものとするとともに前
記表面に保護金属層を被着させて該保護金属層の表面粗
さをJIS−B−0601に規定の中心線平均粗さ(R
a)で0.3μm≦Ra≦0.5μmとしたことを特徴
とするものである。According to the present invention, an electrode of a semiconductor element is connected via a bonding wire and has an average particle size of 1 μm.
A semiconductor element housing comprising: an insulating base having a plurality of metallized wiring layers made of metal powder having a thickness of 2 to 2 μm; and a lid, wherein the semiconductor element is hermetically accommodated in a container formed by the insulating base and the lid. Wherein the sheet resistance of the metallized wiring layer is 12 mΩ / sq or less, and the surface of a region of the metallized wiring layer where at least the electrode of the semiconductor element is connected via a bonding wire is formed with unevenness of 1 to 2 μm. A protective metal layer is adhered to the surface and the surface roughness of the protective metal layer is adjusted to a center line average roughness (R) specified in JIS-B-0601.
It is characterized in that 0.3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm in a).
【0010】また本発明は、セラミック生成形体を準備
する工程と、該セラミック生成形体表面に平均粒径が1
μm乃至2μmの金属粉末から成る金属ペーストを塗布
して配線用パターンを形成する工程と、該配線用パター
ンのうちボンディングワイヤが接続される領域の表面に
表面粗さが1〜2μmのフィルムを押圧して前記表面に
1〜2μmの凹凸をつける工程と、前記配線用パターン
が形成されたセラミック生成形体を還元雰囲気中で焼成
し、シート抵抗が12mΩ/sq以下のメタライズ配線
層を有する絶縁基体となす工程と、前記メタライズ配線
層のうち少なくとも半導体素子の電極がボンディングワ
イヤを介して接続される領域の表面にめっき法により表
面粗さがJIS−B−0601に規定の中心線平均粗さ
(Ra)で0.3μm≦Ra≦0.5μmの保護金属層
を被着させる工程とを含むことを特徴とするものであ
る。The present invention also provides a step of preparing a ceramic forming body, wherein the surface of the ceramic forming body has an average particle size of 1%.
forming a wiring pattern by applying a metal paste made of a metal powder having a thickness of 2 μm to 2 μm, and pressing a film having a surface roughness of 1 to 2 μm on a surface of a region of the wiring pattern to which a bonding wire is to be connected. Forming an unevenness of 1 to 2 μm on the surface, firing the ceramic forming body on which the wiring pattern is formed in a reducing atmosphere, and forming an insulating base having a metallized wiring layer having a sheet resistance of 12 mΩ / sq or less. And a step of plating the surface of at least the region of the metallized wiring layer to which the electrode of the semiconductor element is connected via a bonding wire by a plating method so that the surface has a center line average roughness (Ra) specified in JIS-B-0601. ) And a step of applying a protective metal layer of 0.3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm.
【0011】本発明の半導体素子収納用パッケージによ
れば、メタライズ配線層のシート抵抗が12mΩ/sq
以下と低いことからメタライズ配線層を介して半導体素
子に電気信号を出し入れした場合、電気信号がメタライ
ズ配線層で大きく減衰することはなく、その結果、半導
体素子に電気信号が正確に出し入れされて半導体素子を
常に正常に作動させることが可能となる。According to the semiconductor device housing package of the present invention, the sheet resistance of the metallized wiring layer is 12 mΩ / sq.
When an electric signal is input / output to / from the semiconductor element through the metallized wiring layer, the electric signal is not greatly attenuated by the metallized wiring layer. The element can always be operated normally.
【0012】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、メタライズ配線層のうち少なくとも半導体素
子の電極がボンディングワイヤを介して接続される領域
の表面に保護金属層を被着させるとともに該保護金属層
の表面粗さをJIS−B−0601に規定の中心線平均
粗さ(Ra)で0.3μm≦Ra≦0.5μmの適度な
粗さとしたことからボンディングワイヤをメタライズ配
線層表面の保護金属層に強固に接合させることができ、
これによって半導体素子の各電極をボンディングワイ
ヤ、メタライズ配線層を介して外部電気回路に確実に電
気的接続することが可能となる。According to the semiconductor device housing package of the present invention, a protective metal layer is applied to the surface of at least the region of the metallized wiring layer to which the electrodes of the semiconductor device are connected via bonding wires, and the protective metal layer is provided. Since the surface roughness of the layer was set to an appropriate value of 0.3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm with a center line average roughness (Ra) specified in JIS-B-0601, the bonding wire was used to protect the metallized wiring layer surface with a protective metal. Can be firmly bonded to the layers,
Thus, each electrode of the semiconductor element can be reliably electrically connected to an external electric circuit via the bonding wire and the metallized wiring layer.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】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し、1は電気絶縁材料から成る
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を収容するための容器が構成される。Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a package for accommodating a semiconductor element according to the present invention, wherein 1 is an insulating base made of an electrically insulating material, and 2 is a lid. The insulating base 1 and the lid 2 constitute a container for housing the semiconductor element 3.
【0014】前記絶縁基板1は酸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、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、その上面の略中央部に半導体素子3を
収容するための段状の凹部1aが設けてあり、該凹部1
a底面には半導体素子3がガラス、樹脂、ロウ材等の接
着剤を介して接着固定される。The insulating substrate 1 is made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a glass ceramic sintered body, etc. A stepped recess 1a for accommodating the semiconductor element 3 is provided at a substantially central portion of the recess 1a.
The semiconductor element 3 is bonded and fixed to the bottom surface via an adhesive such as glass, resin, brazing material or the like.
【0015】前記絶縁基体1はその凹部1a周辺から外
周縁にかけて複数個のメタライズ配線層4が被着形成さ
れており、該メタライズ配線層4のうち凹部1a周辺部
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5を介して電気的に接続され、また絶縁基体1
の外周縁に導出された部位には外部リード端子6がロウ
材を介してロウ付け取着されている。A plurality of metallized wiring layers 4 are formed on the insulating substrate 1 from the periphery of the concave portion 1a to the outer peripheral edge, and a semiconductor element is provided in a region of the metallized wiring layer 4 which is located around the concave portion 1a. 3 are electrically connected to each other through bonding wires 5, and the insulating substrate 1
An external lead terminal 6 is soldered and attached to a portion led out to the outer peripheral edge of the wire.
【0016】前記絶縁基体1に設けたメタライズ配線層
4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、該メタライズ配線層4は外部電気回路
に接続される外部リード端子6に半導体素子3の各電極
を電気的に接続させる作用をなす。The metallized wiring layer 4 provided on the insulating substrate 1 is made of a high melting point metal powder such as tungsten, molybdenum, manganese, etc. The metallized wiring layer 4 is connected to an external lead terminal 6 connected to an external electric circuit by a semiconductor element 3. To electrically connect the respective electrodes.
【0017】更に前記メタライズ配線層4はそれを構成
するタングステン、モリブデン等の金属粉末の平均粒径
を1μm〜2μmとすることによってシート抵抗が12
mΩ/SQ以下の低いものとなしてあり、これによって
メタライズ配線層4を介して半導体素子3に電気信号を
出し入れした場合、電気信号がメタライズ配線層4で大
きく減衰することはなく、その結果、半導体素子3に電
気信号が正確に出し入れされて半導体素子3を常に正常
に作動させることが可能となる。The metallized wiring layer 4 has a sheet resistance of 12 μm by setting the average particle diameter of the metal powder such as tungsten, molybdenum or the like to 1 μm to 2 μm.
mΩ / SQ or less, so that when an electric signal is put into or taken out of the semiconductor element 3 via the metallized wiring layer 4, the electric signal is not greatly attenuated by the metallized wiring layer 4, and as a result, An electric signal is accurately transferred into and out of the semiconductor element 3 so that the semiconductor element 3 can always operate normally.
【0018】また更に前記メタライズ配線層4は半導体
素子3の各電極がボンディングワイヤ5を介して接続さ
れる領域にニッケル、金等から成る保護金属層7が被着
されており、該保護金属層7はその表面の粗さがJIS
−B−0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.
3μm≦Ra≦0.5μmの適度な粗さとなっている。Further, the metallized wiring layer 4 is provided with a protective metal layer 7 made of nickel, gold or the like in a region where each electrode of the semiconductor element 3 is connected via a bonding wire 5. 7 is JIS surface roughness
-B-0601 with a center line average roughness (Ra) of 0.
It has an appropriate roughness of 3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm.
【0019】前記保護金属層7はその表面の粗さがJI
S−B−0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で
0.3μm≦Ra≦0.5μmの適度な粗さになってい
ることから保護金属層7にボンディングワイヤ5を摺動
させボンディングワイヤ5に機械的に塑性変形を起こさ
せることによってボンディングワイヤ5と保護金属層7
とを接合させ、メタライズ配線層4と半導体素子3の各
電極とを接続する際、ボンディングワイヤ5が保護金属
層7上で良好に塑性変形を起こしてボンディングワイヤ
5と保護金属層7との接合が強固となり、その結果、半
導体素子3の各電極と外部電気回路との電気的接続の信
頼性を極めて高いものとなすことが可能となる。The protective metal layer 7 has a surface roughness JI.
Since the center line average roughness (Ra) specified in SB-0601 has an appropriate roughness of 0.3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm, the bonding wire 5 is slid on the protective metal layer 7 for bonding. The bonding wire 5 and the protective metal layer 7 are mechanically deformed by mechanically deforming the wire 5.
When the metallized wiring layer 4 and the electrodes of the semiconductor element 3 are connected to each other, the bonding wire 5 is favorably plastically deformed on the protective metal layer 7 to join the bonding wire 5 and the protective metal layer 7. As a result, the reliability of the electrical connection between each electrode of the semiconductor element 3 and the external electric circuit can be made extremely high.
【0020】前記保護金属層7はその表面の粗さがJI
S−B−0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で
0.3μm>Raとなると保護金属層7表面が滑らかと
なってボンディングワイヤ5を強固に接合させることが
できなくなり、またRa>0.5μmとなるとボンディ
ングワイヤ5と保護金属層7表面との接合面積が小さく
なって接合強度が低下することとなる。従って、前記メ
タライズ配線層4の半導体素子3の各電極がボンディン
グワイヤ5を介して接続される領域に被着されている保
護金属層7はその表面の粗さがJIS−B−0601に
規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.3μm≦Ra≦
0.5μmの範囲に特定される。The protective metal layer 7 has a surface roughness of JI
When the center line average roughness (Ra) specified in SB-0601 is 0.3 μm> Ra, the surface of the protective metal layer 7 becomes smooth and the bonding wire 5 cannot be firmly joined, and Ra> When the thickness is 0.5 μm, the bonding area between the bonding wire 5 and the surface of the protective metal layer 7 decreases, and the bonding strength decreases. Therefore, the surface roughness of the protective metal layer 7 applied to the region where the electrodes of the semiconductor element 3 of the metallized wiring layer 4 are connected via the bonding wires 5 has a surface roughness specified in JIS-B-0601. Center line average roughness (Ra) 0.3 μm ≦ Ra ≦
It is specified in the range of 0.5 μm.
【0021】また前記メタライズ配線層4には外部リー
ド端子6が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けされてお
り、該メタライズ配線層4にロウ付けされる外部リード
端子6は鉄−ニッケル−コバルト合金や、鉄−ニッケル
合金等の金属材料から成り、半導体素子3の各電極を外
部電気回路に電気的に接続する作用をなす。External lead terminals 6 are brazed to the metallized wiring layer 4 via a brazing material such as silver brazing. The external lead terminals 6 brazed to the metallized wiring layer 4 are made of iron-nickel. It is made of a metal material such as a cobalt alloy or an iron-nickel alloy, and functions to electrically connect each electrode of the semiconductor element 3 to an external electric circuit.
【0022】前記外部リード端子6は例えば、鉄−ニッ
ケル−コバルト合金等のインゴット(塊)を従来周知の
金属圧延加工法及び打ち抜き加工法等を採用することに
よって所定の板状に形成される。The external lead terminal 6 is formed in a predetermined plate shape by employing a conventionally known metal rolling method, stamping method, or the like, for example, of an ingot (lumps) of an iron-nickel-cobalt alloy or the like.
【0023】更に前記外部リード端子6はその表面にニ
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1μm乃至20μmの厚みに被着
させておくと、外部リード端子6の酸化腐食を有効に防
止することができるとともに外部リード端子6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。従っ
て、前記外部リード端子6はその表面にニッケル、金等
の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ性の良い金属をメッ
キ法により1μm乃至20μmの厚みに被着させておく
ことが好ましい。Further, the external lead terminal 6 is provided with a metal having good conductivity and excellent corrosion resistance made of nickel, gold or the like on its surface by plating to a thickness of 1 μm to 20 μm. The oxidation corrosion of the terminal 6 can be effectively prevented, and the electrical connection between the external lead terminal 6 and the external electric circuit can be made good. Therefore, it is preferable that a metal having excellent corrosion resistance, such as nickel and gold, and a good wettability with a brazing material is applied to the surface of the external lead terminal 6 to a thickness of 1 μm to 20 μm by plating.
【0024】かかる半導体素子収納用パッケージは、絶
縁基体1の凹部1aに半導体素子3をガラス、樹脂、ロ
ウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに半導体素
子3の各電極をメタライズ配線層4にボンディングワイ
ヤ5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をガラス、樹脂、ロウ材等の封止材により
接合させ、絶縁基体1と蓋体2とから成る容器内部に半
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。In such a package for housing a semiconductor element, the semiconductor element 3 is bonded and fixed to the concave portion 1a of the insulating base 1 with an adhesive such as glass, resin, brazing material or the like, and each electrode of the semiconductor element 3 is connected to the metallized wiring layer 4. Are electrically connected to each other via a bonding wire 5, and thereafter, the lid 2 is joined to the upper surface of the insulating base 1 with a sealing material such as glass, resin, brazing material, or the like. The semiconductor device as a final product is obtained by hermetically housing the semiconductor element 3 inside the container.
【0025】次に上述の半導体素子収納用パッケージの
絶縁基体の製造方法について図2に基づき説明する。ま
ず図2(a)に示す如く、3枚のシート状のセラミック
生成形体10a、10b、10cを準備する。Next, a method of manufacturing the above-described insulating substrate of the semiconductor device housing package will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, three sheet-shaped ceramic forming bodies 10a, 10b, and 10c are prepared.
【0026】前記3枚のセラミック生成形体10a、1
0b、10cは例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、
酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料
粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作るとと
もに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール
法を採用し、シート状に成形することによって形成され
る。The three ceramic forming bodies 10a, 1
0b and 10c are, for example, aluminum oxide, silicon oxide,
An organic solvent and a solvent are added to and mixed with a ceramic raw material powder such as magnesium oxide or calcium oxide to form a slurry, and the slurry is formed into a sheet by employing a doctor blade method or a calendar roll method. .
【0027】また前記セラミック生成形体10b及び1
0cには従来周知の打ち抜き加工法を採用することによ
って半導体素子を収容する空所を形成するための穴11
a、11bが形成されている。The ceramic forming bodies 10b and 1
0c is a hole 11 for forming a cavity for accommodating a semiconductor element by employing a conventionally known punching method.
a and 11b are formed.
【0028】次に図2(b)に示す如く、前記セラミッ
ク生成形体10bの上面に、穴11aの周辺から外周縁
にかけてメタライズ配線層となる配線用パターン12を
形成する。Next, as shown in FIG. 2B, a wiring pattern 12 to be a metallized wiring layer is formed on the upper surface of the ceramic forming body 10b from the periphery of the hole 11a to the outer peripheral edge.
【0029】前記配線用パターン12は平均粒径が1μ
m〜2μmのタングステンやモリブデン等の高融点金属
粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペースト
をスクリーン印刷法を採用し、セラミック生成形体10
bの上面に所定パターンに印刷塗布することによって形
成される。The wiring pattern 12 has an average particle size of 1 μm.
An organic solvent and a solvent obtained by adding and mixing an organic solvent and a solvent to a high melting point metal powder such as tungsten or molybdenum having a thickness of 2 μm to 2 μm are applied to a ceramic forming body 10 by screen printing.
It is formed by printing and applying a predetermined pattern on the upper surface of b.
【0030】そして前記セラミック生成形体10bの上
面に形成した配線用パターン12のうち、半導体素子の
各電極がボンディングワイヤを介して接続される領域、
即ち、穴11aの周辺に位置する領域に、表面粗さが1
μm〜2μmのメタリックペーパー等のフィルム13を
50Kg/cm2 で押圧し、穴11aの周辺に位置する
配線用パターン12の表面に1μm〜2μm程度の凹凸
をつける。この配線用パターン12の表面につける凹凸
は後述する保護金属層の表面粗さをJIS−B−060
1に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.3μm≦Ra
≦0.5μmとするためのものである。In the wiring pattern 12 formed on the upper surface of the ceramic forming body 10b, a region where each electrode of the semiconductor element is connected via a bonding wire;
That is, the surface roughness is 1 in the area located around the hole 11a.
A film 13 such as a metallic paper having a thickness of 2 μm to 2 μm is pressed at 50 kg / cm 2 , and irregularities of about 1 μm to 2 μm are formed on the surface of the wiring pattern 12 located around the hole 11 a. The irregularities formed on the surface of the wiring pattern 12 indicate the surface roughness of a protective metal layer described later according to JIS-B-060.
0.3 μm ≦ Ra at centerline average roughness (Ra) specified in 1.
≦ 0.5 μm.
【0031】次に図2(c)に示すように、前記3枚の
セラミック生成形体10a、10b、10cを上下に積
層し生積層体14となすとともに、該生積層体14を還
元雰囲気中、約1600℃で焼成し、各セラミック生成
形体10a、10b、10cのセラミック原料粉末及び
配線用パターン12中の金属粉末とを焼結一体化させれ
ば図2(d)に示すような複数個のメタライズ配線層4
を有する絶縁基体1となる。この場合、メタライズ配線
層4は配線用パターン12中のタングステン、モリブデ
ン等の高融点金属粉末の平均粒径が1μm〜2μmと細
かいことから金属粉末同士の接触面積が広くなってシー
ト抵抗が12mΩ/SQ以下の低いものとなる。Next, as shown in FIG. 2C, the three ceramic forming bodies 10a, 10b, and 10c are vertically stacked to form a green laminate 14, and the green laminate 14 is placed in a reducing atmosphere. By firing at about 1600 ° C. and sintering and integrating the ceramic raw material powder of each of the ceramic forming bodies 10a, 10b, and 10c and the metal powder in the wiring pattern 12, a plurality of pieces as shown in FIG. Metallized wiring layer 4
Is obtained. In this case, since the metallized wiring layer 4 has a fine average particle diameter of 1 μm to 2 μm of the refractory metal powder such as tungsten or molybdenum in the wiring pattern 12, the contact area between the metal powders is widened and the sheet resistance is 12 mΩ /. It is lower than SQ.
【0032】そして最後に図2(d)に示すように、メ
タライズ配線層4のうち半導体素子の各電極がボンディ
ングワイヤを介して接続される領域に保護金属層7を被
着させれば、半導体素子収納用パッケージに使用される
絶縁基体1が完成する。この保護金属層7はニッケル及
び金が使用され、従来周知のめっき法を採用することに
よってニッケルは2μm〜8μmの厚みに、金は1μm
〜2.5μmの厚みに被着される。またこの保護金属層
7はメタライズ配線層4の表面が適度に粗してあること
からJIS−B−0601に規定の中心線平均粗さ(R
a)で0.3μm≦Ra≦0.5μmの表面粗さを有し
ており、これによって保護金属層7にボンディングワイ
ヤを摺動させボンディングワイヤに機械的に塑性変形を
起こさせることによってボンディングワイヤと保護金属
層7とを接合させる際、その接合が極めて強固なものと
なる。Finally, as shown in FIG. 2 (d), if a protective metal layer 7 is applied to a region of the metallized wiring layer 4 where each electrode of the semiconductor element is connected via a bonding wire, the semiconductor The insulating base 1 used for the element storage package is completed. Nickel and gold are used for the protective metal layer 7. Nickel has a thickness of 2 μm to 8 μm and gold has a thickness of 1 μm by employing a conventionally known plating method.
Deposited to a thickness of 2.52.5 μm. Since the surface of the metallized wiring layer 4 is appropriately roughened, the protective metal layer 7 has a center line average roughness (R) specified in JIS-B-0601.
a) has a surface roughness of 0.3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm, whereby the bonding wire slides on the protective metal layer 7 and mechanically plastically deforms the bonding wire to form a bonding wire. When joining the protective metal layer 7 and the protective metal layer 7, the joining becomes extremely strong.
【0033】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る。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージに
よれば、メタライズ配線層のシート抵抗が12mΩ/s
qと低いことからメタライズ配線層を介して半導体素子
に電気信号を出し入れした場合、電気信号がメタライズ
配線層で大きく減衰することはなく、その結果、半導体
素子に電気信号が正確に出し入れされて半導体素子を常
に正常に作動させることが可能となる。According to the semiconductor device storage package of the present invention, the sheet resistance of the metallized wiring layer is 12 mΩ / s.
When an electric signal is put into and taken out of the semiconductor element through the metallized wiring layer because of the low q, the electric signal is not greatly attenuated in the metallized wiring layer, and as a result, the electric signal is put in and out of the semiconductor element accurately and the semiconductor The element can always be operated normally.
【0035】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば、メタライズ配線層のうち少なくとも半導体素
子の電極がボンディングワイヤを介して接続される領域
の表面に保護金属層を被着させるとともに該保護金属層
の表面粗さをJIS−B−0601に規定の中心線平均
粗さ(Ra)で0.3μm≦Ra≦0.5μmの適度な
粗さとしたことからボンディングワイヤをメタライズ配
線層表面の保護金属層に強固に接合させることができ、
これによって半導体素子の各電極をボンディングワイ
ヤ、メタライズ配線層を介して外部電気回路に確実に電
気的接続することが可能となる。According to the package for accommodating a semiconductor element of the present invention, a protective metal layer is applied to a surface of at least a region of the metallized wiring layer to which the electrode of the semiconductor element is connected via a bonding wire. Since the surface roughness of the layer was set to an appropriate value of 0.3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm with a center line average roughness (Ra) specified in JIS-B-0601, the bonding wire was used to protect the metallized wiring layer surface with a protective metal. Can be firmly bonded to the layers,
Thus, each electrode of the semiconductor element can be reliably electrically connected to an external electric circuit via the bonding wire and the metallized wiring layer.
【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。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a package for housing a semiconductor element according to the present invention.
【図2】 (a)(b)(c)(d)は図1に示すパッ
ケージの絶縁基体の製造方法を説明するための各工程毎
の断面図である。2 (a), (b), (c) and (d) are cross-sectional views for each step for explaining a method of manufacturing the insulating base of the package shown in FIG.
Claims (2)
介して接続されるとともに平均粒径が1μm乃至2μm
の金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層を有する
絶縁基体と、蓋体とから成り、絶縁基体と蓋体とより成
る容器内部に半導体素子を気密に収容するようになした
半導体素子収納用パッケージであって、前記メタライズ
配線層のシート抵抗を12mΩ/sq以下とし、かつメ
タライズ配線層のうち少なくとも半導体素子の電極がボ
ンディングワイヤを介して接続される領域の表面を1〜
2μmの凹凸を有するものとするとともに前記表面に保
護金属層を被着させて該保護金属層の表面粗さをJIS
−B−0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.
3μm≦Ra≦0.5μmとしたことを特徴とする半導
体素子収納用パッケージ。An electrode of a semiconductor element is connected via a bonding wire and has an average particle size of 1 μm to 2 μm.
A semiconductor element housing package comprising: an insulating base having a plurality of metallized wiring layers made of a metal powder ; and a lid, wherein the semiconductor element is hermetically housed in a container formed by the insulating base and the lid. Wherein the sheet resistance of the metallized wiring layer is 12 mΩ / sq or less, and the surface of at least the region of the metallized wiring layer to which the electrode of the semiconductor element is connected via the bonding wire is 1 to
The protective metal layer on the surface as well as to have the irregularities of 2μm by depositing a surface roughness of the protective metal layer JIS
-B-0601 with a center line average roughness (Ra) of 0.
A semiconductor element housing package, wherein 3 μm ≦ Ra ≦ 0.5 μm.
セラミック生成形体表面に平均粒径が1μm乃至2μm
の金属粉末から成る金属ペーストを塗布して配線用パタ
ーンを形成する工程と、該配線用パターンのうちボンデ
ィングワイヤが接続される領域の表面に表面粗さが1〜
2μmのフィルムを押圧して前記表面に1〜2μmの凹
凸をつける工程と、前記配線用パターンが形成されたセ
ラミック生成形体を還元雰囲気中で焼成し、シート抵抗
が12mΩ/sq以下のメタライズ配線層を有する絶縁
基体となす工程と、前記メタライズ配線層のうち少なく
とも半導体素子の電極がボンディングワイヤを介して接
続される領域の表面にめっき法により表面粗さがJIS
−B−0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.
3μm≦Ra≦0.5μmの保護金属層を被着させる工
程とを含む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。2. A step of preparing a ceramic forming body, wherein the surface of the ceramic forming body has an average particle size of 1 μm to 2 μm.
Forming a wiring pattern by applying a metal paste made of a metal powder of
Press a 2 μm film to form a 1-2 μm depression on the surface.
Forming a projection , firing the ceramic forming body on which the wiring pattern is formed in a reducing atmosphere to form an insulating substrate having a metallized wiring layer having a sheet resistance of 12 mΩ / sq or less; At least the surface of the region where the electrode of the semiconductor element is connected via a bonding wire has a surface roughness of JIS by plating.
-B-0601 with a center line average roughness (Ra) of 0.
The method of manufacturing a semiconductor device housing package which comprises a step of depositing a protective metal layer of 3μm ≦ Ra ≦ 0.5μm.
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