(57)【要約】【課題】配線導体に高周波の電気信号を高速で伝送させることができない。【解決手段】基体１と、複数個のグランド配線導体２ｂおよび第１配線導体２ａと、前記グランド配線導体２ｂおよび第１配線導体２ａに電気的に接続している複数個のグランド用パッド３ｂおよび入出力用パッド３ａと、前記基体１に形成されている第２配線導体４と、前記第２配線導体４に電気的に接続されているコネクター５とから成り、前記基体１がＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成されている。【選択図】図１
2004119436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの電気信号を送受信する半導体素子が搭載される搭載部を有する基体と、該基体の前記搭載部より下面にかけて導出されている複数個のグランド配線導体および第１配線導体と、前記基体の下面に形成され、前記グランド配線導体および第１配線導体に電気的に接続している複数個のグランド用パッドおよび入出力用パッドと、前記基体の搭載部より上面もしくは側面にかけて導出されている第２配線導体と、前記基体に取着され、前記第２配線導体に電気的に接続されているコネクターとから成り、前記基体がＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成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。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体素子収納用パッケージと４０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの電気信号を送受信する半導体素子とから成り、前記パッケージの搭載部に半導体素子を搭載固定するとともに該半導体素子の各電極を第１配線導体および第２配線導体に電気的に接続したことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波の電気信号を送受信する半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージ、およびその半導体素子収納用パッケージを用いて成る半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気信号を送受信する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、上面に半導体素子の搭載部が形成された基体と、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀等の金属材料から成り、基体の半導体素子搭載部から下面にかけて被着導出された複数の電気信号の入出力用およびグランド用の配線導体と、この配線導体と電気的に接続するようにして基体の下面に形成された複数個のグランド用パッドおよび入出力用パッドと、基体の搭載部より上面もしくは側面にかけて導出されている出入力用の配線導体と、この出入力用配線導体に一端が接続されるとともに他端が外部に導出されているコネクターとにより構成されている。
【０００３】
かかる半導体素子収納用パッケージは、その搭載部に電気信号を送受信する半導体素子がＡｕ−Ｓｎろう材あるいは半田等の接合材を介して搭載固定されるとともに、半導体素子の電極が入出力用配線導体（第１配線導体）、グランド用配線導体および出入力用配線導体（第２配線導体）にボンディングワイヤや接続用リボン、半田等の導電性接続材を介して接続され、その後、必要に応じて蓋体等で半導体素子を封止することによって半導体装置となる。
【０００４】
また前記半導体装置は基体の下面に形成されているグランド用パッドおよび入出力用パッドを外部電気回路基板の回路導体に半田バンプ等を介し接続させることによって内部に収容する半導体素子が外部電気回路に接続され、同時にコネクターに同軸ケーブル等を介し外部の通信装置等の外部機器を接続させることによって半導体素子と外部機器とが接続するようになっている。
【０００５】
なお、前記半導体装置に使用されている半導体素子は複数の電気信号を合成して一つの電気信号に変換する、或いは一つの電気信号を分離して複数の電気信号に変換する機能を有しており、第１配線導体を介して入力される複数の周波数帯域が低い電気信号は半導体素子で合成されて一つの周波数帯域が高い電気信号となり、この周波数帯域の高い電気信号は第２配線導体を介してコネクターに伝送されるとともにコネクターより外部の通信装置等の外部機器に伝送され、またコネクターを介して外部機器より伝送された周波数帯域の高い電気信号は半導体素子で複数の周波数帯域が低い電気信号に変換され、各々の周波数帯域の低い電気信号は第１配線導体を介して外部電気回路に伝送されることとなる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１６４４６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、光通信や無線通信等の機器は電気信号が高周波領域に達するとともに、高速で伝送させることが要求されるようになってきており、従来の半導体素子収納用パッケージは基体を形成する酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率が約１０（室温、１ＭＨｚ）と高いことから、基体に設けた第１配線導体、第２配線導体を伝わる電気信号の伝送速度が遅く、高周波の電気信号を高速で伝送させるという要求を満足させることができなかった。
【０００８】
またこの酸化アルミニウム質焼結体から成る基体はその線熱膨張係数が４×１０−６／℃〜７．５×１０−６／℃であるのに対し、外部電気回路基板は一般にガラスエポキシ樹脂等の樹脂材で形成されており、その熱膨張係数が約１５×１０−６／℃程度であり、大きく相違することから、この熱膨張係数の相異に起因する熱応力が、基体下面の入出力用パッドと外部電気回路基板の回路導体とを接続している半田バンプ等に作用した場合、半田バンプ等に破断が生じ、半導体素子と外部電気回路との間で電気信号を正常に入出力させることができなくなってしまうという欠点もあった。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は配線導体に電気信号を高速で伝送させることを可能とするとともに内部に収容する半導体素子を外部電気回路に確実に接続することができる半導体素子収納用パッケージおよびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、４０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの電気信号を送受信する半導体素子が搭載される搭載部を有する基体と、該基体の前記搭載部より下面にかけて導出されている複数個のグランド配線導体および第１配線導体と、前記基体の下面に形成され、前記グランド配線導体および第１配線導体に電気的に接続している複数個のグランド用パッドおよび入出力用パッドと、前記基体の搭載部より上面もしくは側面にかけて導出されている第２配線導体と、前記基体に取着され、前記第２配線導体に電気的に接続されているコネクターとから成り、前記基体がＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明の半導体装置は、上記構成の半導体素子収納用パッケージと、４０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの電気信号を送受信する半導体素子とから成り、前記パッケージの搭載部に半導体素子を搭載固定するとともに該半導体素子の各電極を第１配線導体および第２配線導体に電気的に接続したことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置によれば、基体をＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成し、かかるガラスセラミック焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）と低いことから、基体に形成される第１配線導体、第２配線導体を伝わる電気信号の伝送速度を極めて速いものとなすことができる。
【００１３】
また本発明の半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置によれば、基体を形成するＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体の線熱膨張係数が約１２×１０−６／℃であり、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂材で形成されている外部電気回路基板の線熱膨張係数に近似することから外部電気回路基板に半導体装置を実装させた後、熱が作用したとしても外部電気回路基板と半導体装置の基体との間には大きな熱応力が発生することはなく、その結果、半導体装置の基体下面の入出力パッドと外部電気回路基板の回路導体とを半田バンプ等を介して確実、強固に接続することができ、半導体素子を外部電気回路基板に高い信頼性をもって接続することが可能となる。
【００１４】
【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は基体、２ａは第１配線導体、２ｂはグランド配線導体、３ａは入出力用パッド、３ｂはグランド用パッド、４は第２配線導体、５はコネクターである。これら基体１、第１配線導体２ａ、グランド配線導体２ｂ、入出力用パッド３ａ、グランド用パッド３ｂ、第２配線導体４およびコネクター５により半導体素子６を収納するための半導体素子収納用パッケージ７が基本的に構成される。
【００１５】
前記基体１は、Ｌｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成されており、その上面に半導体素子６を搭載するための搭載部１ａを有し、該搭載部１ａに半導体素子６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。
【００１６】
前記基体１は、例えば、リチウム珪酸ガラスとクォーツ、クリストバライトなどのフィラー成分にアクリル樹脂を主成分とするバインダー及び分散剤、可塑剤、有機溶媒を加え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グリーンシート（生シート）となし、しかる後、前記グリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約８５０℃〜１１００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１７】
また前記基体１は、半導体素子の搭載部１ａから下面にかけて複数個の第１配線導体２ａおよびグランド用配線導体２ｂが形成されており、該各配線導体２ａ、２ｂは半導体素子の電気信号入出力用、接地用の各電極を、入出力用パッド３ａやグランド用パッド３ｂに接続するための導電路として作用し、搭載部１ａ側の一端には半導体素子６の電気信号入出力用、接地用の各電極が導電性接続材を介して電気的に接続される。
【００１８】
前記第１配線導体２ａおよびグランド用配線導体２ｂ、入出力用パッド３ａおよびグランド用パッド３ｂは、銅、銀、金、パラジウム等の金属材料から成り、例えば銅から成る場合であれば、銅粉末に有機溶剤等を添加して成る金属ペーストを基体１となるセラミックグリーンシートの表面に所定パターンに印刷しておくことによって形成される。
【００１９】
この第１配線導体２ａおよびグランド用配線導体２ｂの基体１下面側の一端は、それぞれ対応する入出力用パッド３ａおよびグランド用パッド３ｂと電気的に接続しており、これらの入出力用パッド３ａ、グランド用パッド３ｂを外部電気回路の所定の信号用や接地用等の回路導体に接続することにより、半導体素子６の電気信号入出力用、接地用の各電極が外部電気回路と電気的に接続される。
【００２０】
また前記基体１は、半導体素子の搭載部１ａから上面や側面等にかけて第２配線導体４が形成されており、該第２配線導体４は半導体素子６の電極をコネクター５に接続するための導電路として作用し、搭載部１ａ側の一端には半導体素子６の電極が導電性接続材８を介して電気的に接続される。
【００２１】
前記第２配線導体４は、上述の第１配線導体２ａ等と同様に、銅、銀、金、パラジウム等の金属材料から成り、例えば銅から成る場合であれば、銅粉末に有機溶剤等を添加して成る金属ペーストを基体１となるセラミックグリーンシートの表面に所定パターンに印刷しておくことにより形成される。
【００２２】
この第２配線導体４の基体１外表面側の一端はコネクター５と電気的に接続しており、このコネクター５を同軸ケーブル等を介して通信装置等の外部機器に接続することにより半導体素子６と外部機器との間で高周波信号の送受信が行われる。
【００２３】
前記コネクター５は、半導体素子収納用パッケージ７の第２配線導体４を同軸ケーブル等を介して外部機器に接続するための接続体として作用し、例えば、銅のリード線等の金属の線材の周囲を、酸化アルミニウム質焼結体等の絶縁体で取り囲んだ構造である。
【００２４】
かくして上述の半導体素子収納用パッケージによれば、基体１の搭載部１ａに半導体素子６を搭載するとともに、ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して固定し、しかる後、半導体素子６の各電極を第１配線導体２ａおよびグランド配線導体２ｂに例えばボンディングワイヤ８を介して接続し、最後に蓋体１０を基体１上面に封止材を介して接合させ、半導体素子６を気密に封止することによって半導体装置１１となる。
【００２５】
この半導体装置１１は、基体１下面の入出力用パッド３ａおよびグランド用パッド３ｂが外部電気回路基板の所定の信号用や接地用等の回路導体に半田バンプ等の外部端子を介して接続され、これによって半導体素子６の信号用、接地用の各電極は外部電気回路と電気的に接続される。
【００２６】
また、この半導体装置１１に取着されているコネクター５に同軸ケーブル等の外部接続用の導線を接続することにより、半導体素子６の電極が通信装置等の外部機器に接続される。
【００２７】
そしてかかる半導体装置１１は、外部電気回路から供給される複数の周波数帯域が低い（５〜１０ＧＨｚ）電気信号を第１配線導体２ａを介して半導体素子６に入力させ、半導体素子６でこれら入力された電気信号を合成して、一つの周波数帯域が高い（４０〜８０ＧＨｚ）電気信号とするとともにこれを第２配線導体４を介してコネクター５に出力し、該コネクター５を介して外部の通信装置等の外部機器に伝送する、或いは、外部の通信装置等の外部機器から伝送された一つの周波数帯域が高い（４０〜８０ＧＨｚ）電気信号をコネクター５及び第２配線導体４を介して半導体素子６に入力し、半導体素子６で入力された周波数帯域が高い（４０〜８０ＧＨｚ）電気信号を複数の周波数帯域が低い（５〜１０ＧＨｚ）電気信号に変換するとともに、これらの個々の周波数帯域が低い電気信号を第１配線導体２ａを介して外部電気回路に供給することとなる。
【００２８】
本発明の半導体素子収納用パッケージおよびこれを用いた半導体装置においては、基体１をＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成しておくことが重要である。
【００２９】
前記基体１を、Ｌｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成すると、かかる焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）と低いことから基体１に形成される第１配線導体２ａ、第２配線導体４を伝わる電気信号の伝送速度を極めて速いものとなすことができる。
【００３０】
また前記基体１を、Ｌｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成すると、かかる焼結体の線熱膨張係数が約１２×１０−６／℃であり、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂材で形成されている外部電気回路基板の線熱膨張係数に近似することから外部電気回路基板に半導体装置を実装させた後、熱が作用したとしても外部電気回路基板と半導体装置の基体１との間には大きな熱応力が発生することはなく、その結果、半導体装置の基体１下面の入出力パッド３ａと外部電気回路基板の回路導体とを半田バンプ等を介して確実、強固に接続することができ、半導体素子を外部電気回路に高い信頼性をもって接続することが可能となる。
【００３１】
また上述のガラスセラミック焼結体はその焼成温度が８５０〜１１００℃と低いことから、基体１と同時焼成により形成される第１配線導体２ａ等を比抵抗が２．５Ω・ｃｍ（２０℃）以下と低い銅や銀、金で形成することができ、その結果、第１配線導体２ａ等に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気信号を正確かつ確実に伝搬させることも可能となる。
【００３２】
前記基体１は、Ｌｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を８５０〜１１００℃の温度で焼成し、フィラー成分であるクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの結晶相をそのまま生成させる、或いはリチウム珪酸ガラスのシリカとフォルステライトとを反応させてエンスタタイトの結晶相を生成させた焼結体となすことによって製作される。
【００３３】
なお、前記基体１を形成する焼結体は、リチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％、フィラー成分を２０〜８０体積％の割合とするのは、リチウム珪酸ガラスの量が２０体積％より少ない、言い換えればフィラー成分が８０体積％より多いと液相焼結することができずに高温で焼成する必要があり、その場合、第１配線導体２ａ等を銅や銀、金等の融点が低い金属材料で形成しようとしてもかかる金属材料は融点が低いことから焼成時に溶融してしまって第１配線導体２ａ等を基体１と同時焼成により形成することができなくなり、またリチウム珪酸ガラスの量が８０体積％を超える、言い換えればフィラー成分が２０体積％より少ないと焼結体の特性がリチウム珪酸ガラスの特性に大きく依存し、材料特性の制御が困難となるとともに焼結開始温度が低くなるため第１配線導体２ａ等との同時焼成が困難となってしまうためである。
【００３４】
また前記基体１に使用するＬｉ２Ｏを５〜３０質量％、好適には５〜２０質量％の割合で含有するリチウム珪酸ガラスを用いることが重要であり、このようなリチウム珪酸ガラスを用いることによりリチウム珪酸を析出させることができる。なおＬｉ２Ｏの含有量が５質量％より少ないと、焼結時にリチウム珪酸の結晶の生成量が少なくなって高強度化が達成できず、３０質量％より多いと誘電正接が１００×１０−４を超えるため配線基板用の基体１としての特性が劣化する。
【００３５】
また、この焼結体中にはＰｂを実質的に含まないことが望ましい。これはＰｂが毒性を有するため、Ｐｂを含有すると製造工程中での被毒を防止するための格別な装置及び管理を必要とするために焼結体を安価に製造することができないためである。なお、Ｐｂが不純物として不可避的に混入する場合を考慮すると、Ｐｂの量は０．０５質量％以下であることが望ましい。
【００３６】
更に前記焼結体の屈伏点が４００〜８００℃、特に４００〜６５０℃であることも、リチウム珪酸ガラス及びフィラー成分から成る混合物を形成する場合に添加する有機バインダー、溶剤の焼成時における効率的な除去及び基体１と同時に焼成される第１配線導体２ａ等との焼成条件のマッチングを図るために重要である。屈伏点が４００℃より低いとリチウム珪酸ガラスが低い温度で焼結を開始するために、例えば、銅や銀等の焼結開始温度が６００〜８００℃の金属材料を用いた第１配線導体２ａ等との同時焼成ができず、また成形体の緻密化が低温で開始するために有機バインダー、溶媒が分解揮散できなくなって、焼結体中に残留し、焼結体の特性に悪影響を及ぼす結果になるためである。一方、屈伏点が８００℃より高いと、リチウム珪酸ガラスを多くしないと焼結しにくくなるためであり、高価なリチウム珪酸ガラスを大量に必要とするために焼結体のコストを高めることにもなるためである。上記特性を満足するリチウム珪酸ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＴｉＯ２、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｎａ２Ｏ−Ｆ、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｎａ２Ｏ−ＺｎＯ、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｎａ２Ｏ３、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−ＭｇＯ、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−ＺｎＯ等の組成物が挙げられ、このうち、ＳｉＯ２はリチウム珪酸を形成するために必須の成分であり、ガラス全量中６０〜８５質量％の割合で存在し、ＳｉＯ２とＬｉ２Ｏとの合量がガラス全量中６５〜９５質量％であることがリチウム珪酸結晶を析出させるうえで望ましい。
【００３７】
一方、フィラー成分としては、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種を２０〜８０体積％、特に３０〜７０体積％の割合で配合することが望ましい。このようなフィラー成分の組み合わせにより焼結体の焼結を促進することができ、中でもクォーツ／フォルステライト比が０．４２７以上であれば、比誘電率が高いフォルステライトを焼結中の比誘電率の低いエンスタタイトに変えることができる。
【００３８】
上記のリチウム珪酸ガラス及びフィラー成分は、リチウム珪酸ガラスの屈伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。即ち、リチウム珪酸ガラスの屈伏点が４００〜６００℃と低い場合、低温での焼結性が高まるためフィラー成分の含有量は５０〜８０体積％と比確定多く配合できる。これに対して、リチウム珪酸ガラスの屈伏点が６５０〜８００℃と高い場合、焼結性が低下するためフィラー成分の含有量は２０〜５０体積％と比較的少なく配合することが望ましい。このリチウム珪酸ガラスの屈伏点は第１配線導体２ａ等の焼成条件に合わせて制御することが望ましい。
【００３９】
更にリチウム珪酸ガラスは、フィラー成分が無添加では収縮開始温度は７００℃以下で、８５０℃以上では溶融してしまい、第１配線導体２ａ等を基体１に同時焼成により被着形成することができない。しかし、フィラー成分を２０〜８０体積％の割合で混合しておくと、焼成温度を上昇させ、結晶の析出とフィラー成分を液相焼結させるための液相を形成させることができる。このフィラー成分の含有量の調整により基体１と第１配線導体２ａ等との同時焼成条件をマッチングさせることができる。更に、原料コストを下げるために高価なリチウム珪酸ガラスの含有量を減少させることができる。
【００４０】
例えば、第１配線導体２ａ等として銅を主成分とする金属材料により構成する場合、配線層６の焼成は６００〜１１００℃で行われるため、同時焼成を行うには、リチウム珪酸ガラスの屈伏点は４００〜６５０℃で、フィラー成分の含有量は５０〜８０体積％であるのが好ましい。また、このように高価なリチウム珪酸ガラスの配合量を低減することにより焼結体のコストも低減できる。
【００４１】
このリチウム珪酸ガラスとフィラー成分との混合物は、適当な成形用の有機バインダー、溶剤等を添加した後、所望の成形手段、例えばドクターブレード法、圧延法、金型プレス法等によりシート状等の任意の形状に成形後、焼成する。
【００４２】
焼成にあたっては、まず、成形のために添加した有機バインダー、溶剤成分を除去する。有機バインダー、溶剤成分の除去は通常７００℃前後の大気雰囲気中で行われるが、第１配線導体２ａ等として銅を用いる場合には、水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲気中で行われる。この時、成形体の収縮開始温度は７００〜８５０℃程度であることことが望ましく、かかる収縮開始温度がこれより低いと有機バインダー、溶剤成分の除去が困難となるため、成形体中のリチウム珪酸ガラスの特性、特に屈伏点を前述したように制御することが必要となる。
【００４３】
焼成は８５０〜１１００℃の酸化雰囲気中で、あるいは第１配線導体２ａ等と同時焼成する場合には非酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻密化することができず、一方１１００℃を超えると第１配線導体２ａ等との同時焼成で第１配線導体２ａ等が溶融してしまう。なお、第１配線導体２ａ等として銅を用いる場合には、８５０℃〜１０５０℃の非酸化性雰囲気で行われる。
【００４４】
なお、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。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置によれば、基体をＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体で形成し、かかるガラスセラミック焼結体の比誘電率が約５（室温、１ＭＨｚ）と低いことから、基体に形成さる第１配線導体、第２配線導体を伝わる電気信号の伝送速度を極めて速いものとなすことができる。
【００４６】
また本発明の半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置によれば、基体を形成するＬｉ２Ｏを５〜３０質量％含有する屈伏点が４００〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種から成るフィラー成分を２０〜８０体積％の割合で含む形成体を焼成して得られたクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステライトの少なくとも１種の結晶相を含有する焼結体の線熱膨張係数が約１２×１０−６／℃であり、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂材で形成されている外部電気回路基板の線熱膨張係数に近似することから外部電気回路基板に半導体装置を実装させた後、熱が作用したとしても外部電気回路基板と半導体装置の基体との間には大きな熱応力が発生することはなく、その結果、半導体装置の基体下面の入出力パッドと外部電気回路基板の回路導体とを半田バンプ等を介して確実、強固に接続することができ、半導体素子を外部電気回路基板に高い信頼性をもって接続することが可能となる。
【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およびこの半導体素子収納用パッケージを用いた半導体装置の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・基体
１ａ・・・・搭載部
２ａ・・・・入出力配線導体
２ｂ・・・・グランド配線導体
３ａ・・・・入出力用パッド
３ｂ・・・・グランド用パッド
４・・・・・出入力配線導体
５・・・・・コネクター
６・・・・・半導体素子
７・・・・・半導体素子収納用パッケージ
８・・・・・ボンディングワイヤ
１０・・・・蓋体
１１・・・・半導体装置
【図１】
2004119436.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月19日(2003.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気信号を送受信する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、上面に半導体素子の搭載部が形成された基体と、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀等の金属材料から成り、基体の半導体素子搭載部から下面にかけて被着導出された複数の入出力用配線導体（第１配線導体）およびグランド用配線導体と、この配線導体と電気的に接続するようにして基体の下面に形成された複数個のグランド用パッドおよび入出力用パッドと、基体の搭載部より上面もしくは側面にかけて導出されている出入力用配線導体（第２配線導体）と、この出入力用配線導体（第２配線導体）に一端が接続されるとともに他端が外部に導出されているコネクターとにより構成されている。