JPH0228962A - 半導体素子用ヒートシンク材料 - Google Patents
半導体素子用ヒートシンク材料Info
- Publication number
- JPH0228962A JPH0228962A JP63178099A JP17809988A JPH0228962A JP H0228962 A JPH0228962 A JP H0228962A JP 63178099 A JP63178099 A JP 63178099A JP 17809988 A JP17809988 A JP 17809988A JP H0228962 A JPH0228962 A JP H0228962A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- solder
- base metal
- bonding
- chip
- Prior art date
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- Granted
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
- H10W72/07351—Connecting or disconnecting of die-attach connectors characterised by changes in properties of the die-attach connectors during connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
- H10W72/381—Auxiliary members
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、半導体素子用ヒートシンクとして用いる材料
に関し、具体的には主としてステップソルダリング法に
最適なヒートシンク材料に関する。
に関し、具体的には主としてステップソルダリング法に
最適なヒートシンク材料に関する。
［従来の技術］
半導体レーザ等の分野における従来のヒートシンク材料
にあっては、第１図に示すように、モリブデンやタング
ステンの素地金属部１に下地層としてニッケルメツ−１
１２を設け、更に金メッキ層３を施した材料が使用され
ている。各層の厚さは、例えばニッケルメッキ層２が３
〜７囲で、金メッキ層３が５〜８Ｊｊｍである。
にあっては、第１図に示すように、モリブデンやタング
ステンの素地金属部１に下地層としてニッケルメツ−１
１２を設け、更に金メッキ層３を施した材料が使用され
ている。各層の厚さは、例えばニッケルメッキ層２が３
〜７囲で、金メッキ層３が５〜８Ｊｊｍである。
このヒートシンク材料の製造方法としては、モリブデン
やタングステンの小片をバレルメッキ法にてニッケルメ
ッキを施し、その後、金メッキを施す方法が一般的であ
る。
やタングステンの小片をバレルメッキ法にてニッケルメ
ッキを施し、その後、金メッキを施す方法が一般的であ
る。
ヒートシンク材料は、ひ化ガリウムや珪素等の半導体チ
ップとＫＯＶＡＲ（２９Ｎｉ−１７Ｃ。
ップとＫＯＶＡＲ（２９Ｎｉ−１７Ｃ。
−Ｆｅ）、４２合金＜４２Ｎｉ−Ｆｅ）、ｆｆ４等のリ
ード材の中間層として使用されるが、このときヒートシ
ンク材料の上面と下面がそれぞれ別のソルダーを用いて
ろう付けされる。このろう付けの方法としては、ステッ
プソルダリング法を用いて段階的に組み立てることが多
い。
ード材の中間層として使用されるが、このときヒートシ
ンク材料の上面と下面がそれぞれ別のソルダーを用いて
ろう付けされる。このろう付けの方法としては、ステッ
プソルダリング法を用いて段階的に組み立てることが多
い。
第２図に第１図のヒートシンク材料をヒートシンクとし
て使った半導体素子の構成を示す、この半導体素子は、
半導体チップ４とステム（リード）８とがヒートシンク
７を介して接合された構造になっており、ヒートシンク
７はヒートシンクボンディング用ソルダー６を介してス
テム（リード）８に接合され、半導体チップ４はチップ
ボンディング用ソルダー５を介してヒートシンク７に接
合されている。チップボンディング用ソルダー５には、
ヒートシンク７をステムに固定するヒートシンクボンデ
ィング用ソルダー６よりも低い融点のソルダー材が使用
されている。
て使った半導体素子の構成を示す、この半導体素子は、
半導体チップ４とステム（リード）８とがヒートシンク
７を介して接合された構造になっており、ヒートシンク
７はヒートシンクボンディング用ソルダー６を介してス
テム（リード）８に接合され、半導体チップ４はチップ
ボンディング用ソルダー５を介してヒートシンク７に接
合されている。チップボンディング用ソルダー５には、
ヒートシンク７をステムに固定するヒートシンクボンデ
ィング用ソルダー６よりも低い融点のソルダー材が使用
されている。
［発明が解決しようとする課題］
第２図に示されるような従来の半導体素子にあっては、
ヒートシンク７の側面にもメッキ処理が施されているた
めに、ヒートシンクボンディング用ソルダー６がヒート
シンク７の上面まで這い上がり、チップのボンディング
面にまで拡散するという問題点があった。また、チップ
ボンディング工程においてもチップボンディング用ソル
ダー５がヒートシンク側面にまではみだし、ソルダーボ
ール等を形成し微粒子衝撃雑音検出試験（Ｐａｒｔｉｃ
ｌｅ Ｉｍｐａｃｔ Ｎｏ１ｓｅ Ｄｅｔｅｃｔ
ｉｏｎ Ｔｅ５ｔ：ＰＩＮＤ試験）等で剥がれのよう
な不良が発生することもあった。更に、ソルダーの合金
組成によってはチップボンディング用ソルダー５とヒー
トシンクボンディング用ソルダー６が接触反応すること
により有害な金属間化合物を形成し、機械的性質を著し
く低下させるという欠点があった。
ヒートシンク７の側面にもメッキ処理が施されているた
めに、ヒートシンクボンディング用ソルダー６がヒート
シンク７の上面まで這い上がり、チップのボンディング
面にまで拡散するという問題点があった。また、チップ
ボンディング工程においてもチップボンディング用ソル
ダー５がヒートシンク側面にまではみだし、ソルダーボ
ール等を形成し微粒子衝撃雑音検出試験（Ｐａｒｔｉｃ
ｌｅ Ｉｍｐａｃｔ Ｎｏ１ｓｅ Ｄｅｔｅｃｔ
ｉｏｎ Ｔｅ５ｔ：ＰＩＮＤ試験）等で剥がれのよう
な不良が発生することもあった。更に、ソルダーの合金
組成によってはチップボンディング用ソルダー５とヒー
トシンクボンディング用ソルダー６が接触反応すること
により有害な金属間化合物を形成し、機械的性質を著し
く低下させるという欠点があった。
本発明は、前述のような異種ソルダーの相互拡散現象を
防止し、確実なステップソルダリングが実施可能な高信
頼性ヒートシンク材料を提供することを目的としている
。
防止し、確実なステップソルダリングが実施可能な高信
頼性ヒートシンク材料を提供することを目的としている
。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するなめに鋭意研究した結果、ヒートシ
ンク材料の素地金属部の側面にメッキ処理を行わなけれ
ば、前記課題を解決する事ができることを発見した。
ンク材料の素地金属部の側面にメッキ処理を行わなけれ
ば、前記課題を解決する事ができることを発見した。
従って、本発明の半導体素子用ヒートシンク材料は、モ
リブデン又はタングステンの素地金属部と該素地金属部
の上面と下面にのみ設けたニッケルと金のメッキ層とよ
りなり、素地金属部の側面はメッキ処理されないで露出
している。
リブデン又はタングステンの素地金属部と該素地金属部
の上面と下面にのみ設けたニッケルと金のメッキ層とよ
りなり、素地金属部の側面はメッキ処理されないで露出
している。
［作用］
上記のように構成されたヒートシンク材料で半導体素子
を形成すると、ヒートシンクボンディング用のソルダー
がヒートシンク上面まで這い上ってチップボンディング
面にまで拡散する現象が生じない。
を形成すると、ヒートシンクボンディング用のソルダー
がヒートシンク上面まで這い上ってチップボンディング
面にまで拡散する現象が生じない。
［実施例］
実施例について図面を参照して説明すると、第３図にお
いて、本願発明のヒートシンク材料は第１図と同様にモ
リブデンまたはタングステンの素地金属部１にニッケル
メッキ層２と金メッキ層３とを施したものであるが、ニ
ッケルメッキ層２と金メッキ層３は素地金属部１の上面
および下面のみに形成されており、素地金属部１の側面
は、メッキ処理が施されていないので、素地金属部１が
露出している構造となっている。
いて、本願発明のヒートシンク材料は第１図と同様にモ
リブデンまたはタングステンの素地金属部１にニッケル
メッキ層２と金メッキ層３とを施したものであるが、ニ
ッケルメッキ層２と金メッキ層３は素地金属部１の上面
および下面のみに形成されており、素地金属部１の側面
は、メッキ処理が施されていないので、素地金属部１が
露出している構造となっている。
この構造のヒートシンク材料の製造方法は、モリブデン
またはタングステンの小片の素材となるフープ材あるい
は板材にラックメッキまたは蒸着法等によってニッケル
メッキ層および金メッキ層を形成した後、プレス機を用
いて所定寸法の金型で打ち抜き加工する工程からなる。
またはタングステンの小片の素材となるフープ材あるい
は板材にラックメッキまたは蒸着法等によってニッケル
メッキ層および金メッキ層を形成した後、プレス機を用
いて所定寸法の金型で打ち抜き加工する工程からなる。
第３図に示したヒートシンク材料をヒートシンクに用い
て実装した半導体素子の構造を第４図に示す。
て実装した半導体素子の構造を第４図に示す。
本実施例の半導体素子も、第２図と同様に半導体チップ
４とステム（リード）８とがヒートシンク９を介して接
合された構造になっており、ヒートシンク９はヒートシ
ンクボンディング用ソルダー６を介してステム（リード
）８に接合され、半導体チップ４はチップボンディング
用ソルダー５を介してヒートシンク９に接合されている
。しかし、図面から明らかなように、ヒートシンクボン
ディング用ソルダー６は、ヒートシンク９の側面に沿う
盛り上がりが小さく、チップボンディング用ソルダー５
のボンディング面まで拡散していない、また、チップボ
ンディング用ソルダー５のソルダードロップ（垂れ下が
り）も発生せず、安定したステップソルダリングが可能
となっている。
４とステム（リード）８とがヒートシンク９を介して接
合された構造になっており、ヒートシンク９はヒートシ
ンクボンディング用ソルダー６を介してステム（リード
）８に接合され、半導体チップ４はチップボンディング
用ソルダー５を介してヒートシンク９に接合されている
。しかし、図面から明らかなように、ヒートシンクボン
ディング用ソルダー６は、ヒートシンク９の側面に沿う
盛り上がりが小さく、チップボンディング用ソルダー５
のボンディング面まで拡散していない、また、チップボ
ンディング用ソルダー５のソルダードロップ（垂れ下が
り）も発生せず、安定したステップソルダリングが可能
となっている。
これは、第３図に示したように、ヒートシンク９の素地
金属部１の側面にメッキ処理が施されていないからであ
る。
金属部１の側面にメッキ処理が施されていないからであ
る。
Ｋ曳■ユ
市販のモリブデン板（厚さ０．５ｎｍＸ幅３０ｒｎ×長
さ５００ｎｎ）を素地金属部として用い、これにラック
メッキ法により、下地として厚さ５−のニッケルメッキ
層を施し、その上に厚さ７−の金メッキを施して表面処
理層を形成した。
さ５００ｎｎ）を素地金属部として用い、これにラック
メッキ法により、下地として厚さ５−のニッケルメッキ
層を施し、その上に厚さ７−の金メッキを施して表面処
理層を形成した。
このメッキ処理モリブデン板をプレス機と金型で大きさ
５．０−角の寸法に打ち抜き加工し、側面に素地金属部
すなわちモリブデン層が露出したヒートシンク材料を作
製した。
５．０−角の寸法に打ち抜き加工し、側面に素地金属部
すなわちモリブデン層が露出したヒートシンク材料を作
製した。
一方、銅に金メッキを施したステム（リード）を作製し
、該ステム（リード）に前記ヒートシンク材料をＡｕ／
１２Ｇｅ合金ソルダー（融点３５６℃）により固定した
。
、該ステム（リード）に前記ヒートシンク材料をＡｕ／
１２Ｇｅ合金ソルダー（融点３５６℃）により固定した
。
その後、大きさ３止角のひ化ガリウムチップをＡ ｕ
／ ２０ Ｓ ｎ合金ソルダー（融点２８０℃）を用い
てヒートシンク上面にチップボンディングした。この結
果、ヒートシンク側面のモリブデン素地金属部へのＡ
ｕ ／ Ｇ ｅソルダーの這い上がり、およびＡ ｕ
／ ２０ Ｓ ｎソルダーのドロップ（垂れ下がり）や
ソルダボールもなく、安定したステップソルダリングが
可能であった。
／ ２０ Ｓ ｎ合金ソルダー（融点２８０℃）を用い
てヒートシンク上面にチップボンディングした。この結
果、ヒートシンク側面のモリブデン素地金属部へのＡ
ｕ ／ Ｇ ｅソルダーの這い上がり、およびＡ ｕ
／ ２０ Ｓ ｎソルダーのドロップ（垂れ下がり）や
ソルダボールもなく、安定したステップソルダリングが
可能であった。
［発明の効果］
本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。
下に記載されるような効果を奏する。
ヒートシンクボンディング用ソルダーがチップボンディ
ングエリアまで拡散することがなく、安定したステップ
ソルダリングが可能である。
ングエリアまで拡散することがなく、安定したステップ
ソルダリングが可能である。
チップボンディングソルダーのエツジドロップが発生せ
ず、ＰＩＮＤ試験での偏傾性が向上するばかりでなく、
チップ上でのダイボンディングエリアを広くすることが
可能である。
ず、ＰＩＮＤ試験での偏傾性が向上するばかりでなく、
チップ上でのダイボンディングエリアを広くすることが
可能である。
ヒートシンクボンディング用ソルダーとチップボンディ
ング用ソルダーとの反応を防止でき、従って、有害な金
属間化合物の発生を防止できる。
ング用ソルダーとの反応を防止でき、従って、有害な金
属間化合物の発生を防止できる。
実装した半導体素子を示す断面図。
■・・素地金属部
２・・ニッケルメッキ層
３・・金メッキ層
４・・半導体チップ
５・・チップボンディング用ソルダー
６・・ヒートシンクボンディング用ソルダー７．９・・
ヒートシンク ８・・ステム（リード）
ヒートシンク ８・・ステム（リード）
Claims (1)
- モリブデン又はタングステンの素地金属部と該素地金属
部の上面と下面にのみ設けたニッケルと金のメッキ層と
よりなる半導体素子用ヒートシンク材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178099A JP2530360B2 (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 半導体素子用ヒ―トシンク材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178099A JP2530360B2 (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 半導体素子用ヒ―トシンク材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0228962A true JPH0228962A (ja) | 1990-01-31 |
| JP2530360B2 JP2530360B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=16042625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63178099A Expired - Fee Related JP2530360B2 (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 半導体素子用ヒ―トシンク材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2530360B2 (ja) |
-
1988
- 1988-07-19 JP JP63178099A patent/JP2530360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2530360B2 (ja) | 1996-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |