JPH01257354A - 気密封止型電子部品 - Google Patents

気密封止型電子部品

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JPH01257354A
JPH01257354A JP63271573A JP27157388A JPH01257354A JP H01257354 A JPH01257354 A JP H01257354A JP 63271573 A JP63271573 A JP 63271573A JP 27157388 A JP27157388 A JP 27157388A JP H01257354 A JPH01257354 A JP H01257354A
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electroplating
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JP63271573A
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Takuji Yamada
拓司 山田
▲やぶ▼川 和久
Kazuhisa Yabukawa
Kenichi Takada
健一 高田
Shigeyuki Kita
喜多 重之
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/884Die-attach connectors and bond wires

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  • Casings For Electric Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は電子部品の気密封止用外囲器に係り、特に信頼
性の高い気密度を得るために金属製の外囲器部品にめっ
き被膜が施された気密封止用外囲器に関する。
(従来の技術) 従来、電子部品例えばハイブリットIC等を気密封止す
る外囲器(パッケージ)として、金属部材からなる蓋体
例えばシェルにめっき被膜を施し、このシェルをコール
ドシール(圧着接合)法により基台例えばステム金属基
体等の金属基板に圧着することで、信頼性の高い気密度
を得る気密封+1−用外囲器が使用されている。
第4図はこのような従来の気密封止用外囲器の構造を示
す図で、同図に示したように、ステム金属基板1上に電
子部品2例えばハイブリットIC等を接芒剤3等により
搭載し、このステム金属基板1上にシェル4をコールド
シール(圧着封止)法で気密封止した構造である。
この気密封止用外囲器は、電子デバイスの外囲器として
用いるもので、搭載された電子部品2の電極端子は、ボ
ンディングワイヤ5を介して、ステム金属基板1に貫通
して垂設されたステム絶縁シールリードピン6の端面ボ
スト6aと電気的に接続されている。
ステム金属基板1のステム絶縁シールリードピン貫通孔
6bとステム絶縁シールリードビン6間には、絶縁ガラ
ス7が充填されており、両者を絶縁している。
ところでシェル4は、無酸素銅にニッケル無電めっき(
めっき厚さは5μm程度)8を施した部材からなり、一
方ステム金属基板1には第1層めっきとしてニッケル電
気めっき(成分:N1−p1厚さ0,5〜15μ會)9
、第2層めっきとしてニッケル無電気めっき(成分:N
i、厚さ 1−15μm)8、第3層めっきとして全電
気めっき(成分ニー。
Au、厚さ0.05〜5 uta ) 11の3層めっ
きが施されている。
このような気密封止用外囲器の製作は、N2ガス雰囲気
もしくは減圧雰囲気中で、無酸素銅板をプレス加工して
成型した後、シェル4表面にニッケル無電めっき8を施
し、15トン〜30トン容量のコールドシール装置(圧
着封止装置)により加圧力110〜135kg/cノ程
度で圧着封止して製作する。
このコールドシール装置による圧着封止は、金型治具の
ポンチでステム金属基板1裏面側を加圧加]二しステム
金属基板1とシェル4の接合部を圧着させる。この時、
第5図に示したように、変形量が最も大きいシェル4と
ステム金属基板1の界面部においては、ステム側のめっ
き被膜およびシェル側のめっき被膜は加工変形時に飛散
して、シェル素材の無酸素銅板とステム基板の鋼板が直
接、接触・接合された状態となっている。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上述した従来の気密封止用外囲器では、ステ
ムとシェルの封止部をコールドシール装置により密着さ
せた場合、シェルに施したニッケル無電めっき被膜とス
テム金属基板の第2層めっきとして施したニッケル無電
めっき被膜が非常に硬質であることから、ステムとシェ
ルが加工変形する際に、これらめっきが共に破壊・飛散
し、圧着量が最も大きい部分の各めっき層がニッケル無
電めっき被膜層と共に飛散してしまい、シェル素材の銅
板とステム素材の鋼板の異種金属が直接接触する界面が
圧着部に生じる。
このような圧着封止部界面の異種金属接触は、気密封止
不良発生の原因となっていた。
すなわち、ステム金属基板の鋼板とシェルの銅板との熱
膨張率の差により、半田付は等による熱衝撃を受けた場
合に接合強度が劣化し、気密封止不良が生じる。例えば
リードビンに260℃程度の温度で半田付けする際や、
350℃、3秒×2回の半田耐熱試験を行う場合に、接
合強度が劣化し、気密封止不良が発生するという問題が
あった。
さらに、従来構造の気密封止用外囲器では、コールドシ
ールによる密着時に、めっき被膜が破壊されてステム素
材の鋼板が露出してしまうため、ステム変形加工部(凹
部)が発錆しやすくなり、例えば60℃、湿度90%の
耐湿試験等でも発錆してしまうという問題もあった。
上述問題点、すなわち ■コールドシール後の気密不良 ■半田付は後の気密不良発生 ■半田耐熱試験後の気密不良発生 ■ステム変形加工部(四部)の発錆 は、圧着封止部の異種金属接触による熱伝導度、熱膨脹
率のtU違、および圧管部のステム変形加工部(凹部)
のめっき被膜が破壊されることによるステム金属基板素
材の露出に起因していた。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、異種金属接触およびステム金属基板素材の露出を
防止し、気密性が大幅に向上する気密封止用外囲器を提
供することを目的とする。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明の気密封止用外囲器は、金属めっき層が複数層形
成された金属基体からなる基台金属基体と、この基台金
属基体上に搭載した電子部品と、この電子部品を気密封
止するため前記基台金属基体に圧着接合された、金属め
っき層により被覆された金属性蓋体とからなる気密封止
用外囲器において、前記基台金属基体に複数層形成され
た金属めっき層のうち前記基台金属基体表面から第2層
目の金属めっき層は、前記金属性蓋体と実質的に同種の
部材からなることを特徴とするものである。
(作 用) 基台金属基体表面から第2層目の金属めっき層が金属性
蓋体と実質的に同種の部材からなることにより、圧着時
の接合部において、金属性蓋体素材と、基台金属基体の
第2層目の金属めっき層が均一に直接、接触した状態を
、信頼性(再現性)良く、かつ量産的に低コストで作る
ことができる。
従って、圧着時における金属性蓋体素材と基台金属基体
の金属基体素材の異種金属接触を防止し、さらには金属
基体素材の露出を防止でき、気密性を大幅に向上させる
ことができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する
。なお、第4図および第5図と同一部分には同一符号を
付して重複する部分の説明を省略する。
第1図および第2図は実施例の構成を示す図で、ステム
に施すめっきとして、ステム金属基板1には第1層めっ
きとしてニッケル電気めっき(成分二Nl、厚さ5μm
)9、第2層めっきとして銅電気めっき(成分:Cu、
厚さ5μm)21、第3層めっきとして金電気めっき(
成分:Au、厚さ0.3μm)11が施されており、一
方、シェル4は無酸素銅上にニッケル無電めっき(成分
Ni・P1厚さ2μm)8が施された構造となっている
本例の気密封止用外囲器は、このステム金属基板1とシ
ェル4とをコールドシール装置を用いて圧着して内部を
気密封止したものである。
このような構造の気密封止用外囲器では、ステム金属基
板1の第2層めっきとして、従来のステム金属基板の第
2層めっきに用いられていたニラ−ケル無電めっき(成
分:N1−P)に変えてシェルと同じ材質の銅電気めっ
き(成分:Cu)21を、第3層めっきとして金電気め
っき(成分:Au)11を用いたことで、圧着封止時に
おける圧若封止部界面のめっき飛散消失はなくなり、第
2図に示すように、変形部のステム金属基板1とシェル
4の界面に存在するめっき被膜はステムの銅めっきが主
体となり、シェル4の一部にニッケル無電めっき8、ス
テムのニッケル電気めっき9、金電気めっき11が残存
した構造となる。すなわち、シェル4とステム金属基板
1との界面には、主体的に銅めっき被膜21が介在し、
シェル素材の無酸素銅とステム素材の鋼板が直接接触す
ることがなくなり、同種金属に近い圧着接合になる。
この現象を説明すると、加圧変形時に、シェル側の堅い
ニッケル無電めっき8は破壊飛散し、ステム側の第3層
めっきの軟かい薄膜である金電気めっき11は加工時の
変形ですべって流動する。
従って、接合部(コールドシール部)は、シェル素材の
無酸素銅と、ステム側の第2めっきの軟かい厚膜の銅電
気めっき21が接触した状態となる。
この際、ステム側の軟かい第1層めっきのニッケル電気
めっき9は加工変形時破れないで伸びることにより、ス
テム側の銅電気めっき層21の下層として連続な被膜で
存在する。
以上説明したように、同種金属に近い圧着接合となるた
め、両者の熱膨脹率の差が緩和され、これによる気密封
止不良の発生が皆無となった。本例の気密封止用外囲器
を用いて350℃の半田耐熱試験後、即冷水に浸漬する
強制試験を4〜5回繰返したところ、気密不良の発生は
全く無かった。
さらに、シェル側のめっきには、ニッケル無電めっき8
の様な硬質なめっきを用いなくてはならない。
なぜなら、加工時(コールドシール時)、シェル側の硬
質なニッケル無電めっき8が飛散し、素材の無酸素銅(
銅板)が露出することにより、加工終了後の接合部にお
いて、シェル素材の無酸素銅とステム側の第2層めっき
の厚膜の銅電気めっき21が直接接触するようにするた
めである。すなわち、シェル側の硬質なめっきが飛散す
ることにより、同種金属の直接接触で完了するコールド
シールができる。
第3図は本発明の他の実施例を示す図で、本例はステム
金属基板に第1層めっきとしてニッケル電気めっき(成
分:Ni、厚さ5μm)9、第2層めっきとして銅電気
めっき(成分:Cu、厚さ5μa+)21を施し、一方
、シェル4には無酸素銅上にニッケル無電めっき(成分
:Ni11P1厚さ2μm)8を施し、両者をコールド
シール装置で圧着封止した気密封止用外囲器である。
このように、ステム金属基板1上の全電気めっき被膜を
なくしたことによりステムコストが低減できる。この構
造の外囲器の防錆技術としては、防錆剤をコーティング
したり、外装すずめつきを施すこと等により解決できる
実施例の気密封止用外囲器を用いて実際に試験を行った
ところ以下の効果が判明した。
■コールドシール後の気密不良の防止 ■リードピン半田付け(2BO℃×3秒、2回)楓の気
密不良の発生防止 ■半田耐熱試験(350℃×3秒、2回)後の気密不良
の発生防止 060℃、90%の耐湿試験における封止部のステム変
形部(凹部)の発錆の防止 上記■、■、■、■の効果により、デバイス歩留および
信頼性は大幅に向上した。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の気密封止用外囲器によれば
以下の効果を奏する。
■気密封止不良が防止できる ■外囲器の発錆性の大幅な低減 ■耐熱性能の大幅な向上 ■作業条件の自由度拡大によるコールドシール作業の簡
易化 ところで、本発明の気密封止用外囲器に搭載した電子部
品のリードピンへの半田付は性、ボンディング性、素子
接若固定特性(マウント性)は、従来装置と比べ、同等
のレベルであることが大量試験レベルで確認できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例の気密封止用外囲器の断
面図、第2図は第1図の封止部の部分拡大断面図、第3
図は他の実施例の封止部の部分拡大断面図、第4図は従
来の気密封止用外囲器の断面図、第5図は第4図の封止
部の部分拡大断面図である。 1・・・・・・・・・ステム金属基板(基台金属基体)
2・・・・・・・・・電子部品 4・・・・・・・・・シェル(金属性蓋体)8・・・・
・・・・・ニッケル無電めっき層9・・・・・・・・・
ニッケル電気めっき層11・・・・・・・・・全電気め
っき層21・・・・・・・・・銅電気めっき届出願人 
     株式会社 東芝 代理人 弁理士  須 山 佐 − 第1図 ¥3図 第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属めっき層が複数層形成された金属基体からな
    る基台金属基体と、 この基台金属基体上に搭載した電子部品と、この電子部
    品を気密封止するため前記基台金属基体に圧着接合され
    た、金属めっき層により被覆された金属性蓋体とからな
    る気密封止用外囲器において、 前記基台金属基体に複数層形成された金属めっき層のう
    ち前記基台金属基体表面から第2層目の金属めっき層は
    、前記金属性蓋体と実質的に同種の部材からなることを
    特徴とする気密封止用外囲器。
  2. (2)前記金属性蓋体は、ニッケル無電めっき層により
    被覆された無酸素銅基体からなり、前記基台金属基体は
    、ニッケル電気めっき、銅電気めっきを順次積層形成し
    た金属基体からなることを特徴とする請求項1記載の気
    密封止用外囲器。
  3. (3)前記金属性蓋体は、ニッケル無電めっき層により
    被覆された無酸素銅基体からなり、前記基台金属基体は
    、ニッケル電気めっき、銅電気めっき、金電気めっきを
    順次積層形成された金属基体からなることを特徴とする
    請求項1記載の気密封止用外囲器。
  4. (4)前記基台金属基体に形成されたニッケル無電めっ
    きの厚さが0.5〜15μmであり、銅電気めっきの厚
    さが0.5〜10μmであり、金電気めっきの厚さが0
    .05〜5μmであることを特徴とする請求項3記載の
    気密封止用外囲器。
JP63271573A 1987-10-30 1988-10-27 気密封止型電子部品 Expired - Lifetime JPH07105459B2 (ja)

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JP27488487 1987-10-30
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4851589A (ja) * 1971-10-29 1973-07-19

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4851589A (ja) * 1971-10-29 1973-07-19

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