半導体用語集

セラミックケース

英語表記:ceramic case

 半導体素子を封止、保護するための代表的な気密封止パッケージ。パッケージの構成材料は、セラミック、金属、ガラスなどの無機材料が主である。パッケージ封止法としては、抵抗溶接法、ガラスやろう材による融着法などが一般的に用いられており、気 密性に優れ、熱の放散性が高い(熱抵抗が低い)ことから、パッケージの信頼性が非常に高い。その反面、パッケージ構造が複雑、組立工程の自動化が難しいことから大量生産に不向きであり、樹脂封止パッケージにくらべて高価格となりやすい。そのため、一部の高性能・高信頼性デバイスに使用されるに留まっているのが現状である。
 一般的なセラミックケースは、その製法の違いから、(1)積層セラミックケース、(2)加圧セラミックケース(ガラスケース)に大別される。
 積層セラミックケースは、アルミナ(Al₂O₃)などの無機絶縁材料粉末と有機溶剤や有機バインダとを調合、乾燥して作製したシートに、タングステン(W)、モリブデン-マンガン(Mo-Mn)などの高融点金属ペーストを印刷し、これらを積層、焼結して製造される。ボンデイングを行う金属配線層部分は最終的にはニッケル、金メッキが施される。多層化が容易なため、高機能化、多ピン化の対応が可能である。
 一方、加圧セラミックケース(ガラスケース)は、アルミナなどのセラミック板にキャビティを形成したベース部並びにキャップ部と、導電性材料としての鉄系のリードフレームとを、低融点ガラスで挟み込んで、加圧しながら約400~500℃の高温で融着封止して製造される。積層セラミックケースより、構成材料が少なく、比較的安価であるが、高機能化、多ピン化の対応は、積層セラミックケースほど容易ではない。
 なお、半導体素子とセラミックケースの導電性材料との電気的接続には、一般に直径20~50μm程度のアルミニウムや金の金属細線であるボンディングワイヤ(bonding wire)が主として用いられている。
 数量的には大半を樹脂封止パッケージに占められてはいるものの、将来においても、セラミックケースは、一部の高性能・高信頼性デバイス用途で、引き続き使用されていくであろう。

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