JPH03224258A - circuit device - Google Patents

circuit device

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JPH03224258A
JPH03224258A JP2017705A JP1770590A JPH03224258A JP H03224258 A JPH03224258 A JP H03224258A JP 2017705 A JP2017705 A JP 2017705A JP 1770590 A JP1770590 A JP 1770590A JP H03224258 A JPH03224258 A JP H03224258A
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Japan
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bonding
glass
metal
substrate
circuit device
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Kazuo Sunahara
一夫 砂原
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Asahi Glass Co Ltd
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    • H10W72/5522Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]

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Abstract

PURPOSE:To improve productivity, electrical and mechanical characteristics, and, in particular, airtight properties, by forming a composition composed of Ag, Au, Pd and Pt of specified wt.%, on an oxidative metal surface containing Ni, and bonding the composition to a ceramic substrate. CONSTITUTION:In a lead frame 1, non-oxidizable composition composed of 30-99.5wt.% Ag, 0.5-70wt.% Au, 0-60wt.% Pd, and 0-35wt.% Pt is formed on the surface of Ni containing oxidative metal like kovar. By screen printing method, a glass paste layer 5 for bonding is formed on an AlN substrate 2 on which a metal layer 4 is formed. The frame 1 is sandwiched between the substrate 2 and a base body 3, and subjected to glass bonding. After the frame 1 is plated with gold, a bare chip 7 is die bonded. After Au wire bonding, an upper lid 9 of kovar is fixed by using Au-Sn solder 10, and a circuit device is formed. Since high temperature processing is enabled in the air, productivity is superior and various kinds of defects can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、回路装置及びその製造方法に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a circuit device and a method for manufacturing the same.

[従来の技術] 従来、回路装置に半導体集積回路素子を組み込むための
気密容器として、セラミックス基板とキャビティ一部を
形成するための開口部を有するセラミックス基板もしく
は金属板との間に金属製リード端子、たとえばニッケル
ーコバルト−鉄(Ni −Co −Fe)、合金である
コバール(商標)、Ni−Fe合金である42アロイ(
商標)を挟持して、低融点ガラスにより接合してなるセ
ラミックスパッケージやセラミックス基板とセラミック
スの上蓋とを低融点ガラスにて接合し、気密封止してな
るセラミックスパッケージが知られている。これら、低
融点ガラスによる接合は、金属製リード端子などの金属
部材の酸化を防止するため、窒素ガス、窒素−水素混合
ガス、アルゴンガスなどの非酸化性雰囲気中400〜1
000℃の温度に加熱して行なわれる。
[Prior Art] Conventionally, as an airtight container for incorporating a semiconductor integrated circuit element into a circuit device, a metal lead terminal has been used between a ceramic substrate and a ceramic substrate or a metal plate having an opening for forming a part of a cavity. , such as nickel-cobalt-iron (Ni-Co-Fe), the alloy Kovar (trademark), the Ni-Fe alloy 42 alloy (
Ceramic packages are known in which a ceramic substrate is sandwiched and bonded with low melting point glass, and a ceramic package is made in which a ceramic substrate and a ceramic top cover are bonded with low melting point glass and hermetically sealed. These low-melting point glasses are bonded in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas, nitrogen-hydrogen mixed gas, or argon gas to prevent metal members such as metal lead terminals from oxidizing.
This is done by heating to a temperature of 000°C.

しかしながら、このような非酸化性雰囲気中で上記接合
が行なわれるため低融点ガラス層中に含まれる有機性バ
インダの脱バインダーが完全に行なわれず、脱バインダ
ーによって生じるガスが溶融したガラス層内に気泡とし
て点在する様になる。
However, since the above bonding is performed in such a non-oxidizing atmosphere, the organic binder contained in the low melting point glass layer is not completely removed, and the gas generated by the removal of the binder causes bubbles in the molten glass layer. It seems to be scattered as.

このような気泡はときには相互につながり、接合部の内
部と外部とを連通ずる空隙(気泡)を形成することにな
り、気密性を低下させるという欠点がある。
Such bubbles sometimes connect with each other, forming voids (bubbles) that communicate the inside and outside of the joint, which has the disadvantage of reducing airtightness.

この様な、ガラス層内の空隙を発生させないように、あ
らかじめ上記接合部を離して加熱することにより、ガラ
ス内に含まれるガスの脱泡を図り、その後気密封止を行
なうことにより、気密性の低下を防止するという報告(
特公昭52−41184号公報)もある。
In order to prevent the formation of voids in the glass layer, the above-mentioned joints are separated and heated in advance to degas the gas contained in the glass, and then the gas is hermetically sealed to ensure airtightness. It has been reported that it prevents the decline of
(Japanese Patent Publication No. 52-41184) is also available.

しかしながら、ガラスは、接合時に高温になっており、
更に非酸化性雰囲気にさらされるため、還元される場合
もあり、絶縁性が低下したり、機械的強度が低下すると
いう欠点がある。さらには、ガラス中の脱パイを完全に
行ない、ガラスの還元による劣化を防止するため、酸化
雰囲気中、たとえば、空気中でガラス接合を行なった場
合、金属製端子表面は、酸化されて使用不可能となって
しまう。特に熱膨張係数が、50〜60X 10−’°
C″′とアルミナや窒化アルミ基板に近いNiを含有す
る合金であるコバール。
However, glass is heated to high temperatures during bonding,
Furthermore, since it is exposed to a non-oxidizing atmosphere, it may be reduced, which has the drawback of lowering its insulation properties and lowering its mechanical strength. Furthermore, in order to completely remove piping from the glass and prevent deterioration due to reduction of the glass, when glass bonding is performed in an oxidizing atmosphere, for example in air, the surface of the metal terminal becomes oxidized and becomes unusable. It becomes possible. In particular, the coefficient of thermal expansion is 50~60X 10-'°
Kovar is an alloy containing C″′ and Ni, which is similar to alumina and aluminum nitride substrates.

42アロイなどは、表面にNi−Fe複合酸化物からな
る酸化腐食層を生成し、後処理、たとえば、酸−アルカ
リ洗浄によっても回復不可能になってしまうという欠点
を有する。
42 alloy and the like have the disadvantage that an oxidized corrosion layer made of Ni--Fe composite oxide is formed on the surface, which cannot be recovered even by post-treatment, such as acid-alkali cleaning.

[発明の解決しようとする課題] 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり、従来知られていなかったN
iを含有した酸化性を有する金属の表面に高温酸化性雰
囲気中において酸化腐食を防止する組成物を形成した耐
酸化金属部材とセラミックス基板が接合された構造を有
することを特徴とする回路装置及びその製造方法を9F
T視に提(共することを目的とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to solve the previously unknown N
A circuit device characterized in that it has a structure in which an oxidation-resistant metal member having a composition for preventing oxidative corrosion in a high-temperature oxidizing atmosphere formed on the surface of an oxidizing metal containing i and a ceramic substrate is bonded. The manufacturing method on 9th floor
It is intended to be shared with T vision.

[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の課題を解決すべ(なされたものであり
、ニッケルを含有した酸化性を有する金属の表面に 銀          30〜99.5重量%金   
     0.5〜70  重量%パラジウム    
 0〜60  重量%白金        0〜35 
 重量%からなる組成物を形成した耐酸化金属部材とセ
ラミックス基板がガラス又はガラスセラミックスの層を
介して接合されている構造を有することを特徴とする回
路装置を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the surface of the nickel-containing oxidizing metal is coated with 30 to 99.5% by weight of gold.
0.5-70 wt% palladium
0-60 wt% platinum 0-35
The present invention provides a circuit device characterized in that it has a structure in which an oxidation-resistant metal member and a ceramic substrate formed with a composition consisting of % by weight are bonded via a layer of glass or glass ceramics.

以下図面に従って本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例にかかる回路装置の基本的構成
を示す断面図であり、第2図は第1図に示す本発明の回
路装置の組立工程を示す断面!である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of a circuit device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the assembly process of the circuit device of the present invention shown in FIG. It is.

第1図、第2図において、1はリードフレーム、2は絶
縁基板、3は接合用の基体、3゛は基体3の開口部、4
.4’は金属層、5は接合用のガラスペースト、6はガ
ラスペースト5を焼成してなるガラス層、7はICのベ
アーチップ、8はワイヤーポンディング用のワイヤー9
はセラミックス又はNi含有金属製等の上蓋。
In FIGS. 1 and 2, 1 is a lead frame, 2 is an insulating substrate, 3 is a bonding base, 3' is an opening in the base 3, and 4
.. 4' is a metal layer, 5 is a glass paste for bonding, 6 is a glass layer formed by firing the glass paste 5, 7 is a bare IC chip, 8 is a wire 9 for wire bonding
is a top cover made of ceramics or Ni-containing metal.

10は接合用の半田である。10 is solder for joining.

リードフレーム1はNiを含有した酸化性を有する金属
(Ni含有金属)の表面に耐酸化性を付与する組成物を
形成した耐酸化性金属部材よりなる。このNi含有金属
とは、−船釣に、熱膨張係数の小さ(酸化性を有するコ
バール、42アロイ、Ni−銅(Cu)合金等をさすが
、Niを含有し、 800℃以上の融点を有する金属な
らばこれに限定されない。これら合金は、熱膨張係数が
、セラミックスに近いためセラミックス製の半導体パッ
ケージのリードピンやシールリング等の金属部材として
用いられている。
The lead frame 1 is made of an oxidation-resistant metal member in which a composition that imparts oxidation resistance to the surface of an oxidizable metal containing Ni (Ni-containing metal) is formed. This Ni-containing metal is used for boat fishing, with a small coefficient of thermal expansion (such as oxidizing Kovar, 42 alloy, Ni-copper (Cu) alloy, etc.), which contains Ni and has a melting point of 800°C or higher. The material is not limited to metals.These alloys have thermal expansion coefficients close to those of ceramics, and are therefore used as metal members such as lead pins and seal rings of ceramic semiconductor packages.

このNi含有金属に耐酸化性を付与する組成物として次
の組成物が適当である。%は、特に記載しない限り重量
%を意味する。
The following composition is suitable for imparting oxidation resistance to this Ni-containing metal. % means weight % unless otherwise stated.

銀(Ag)      30〜99.5%金(Au) 
     0.5〜70%パラジウム(Pd)    
 0〜60  %白金(Pt)        0〜3
5  %該組成物のAgは耐酸化性に強く関係する。
Silver (Ag) 30-99.5% Gold (Au)
0.5-70% palladium (Pd)
0-60% Platinum (Pt) 0-3
5% Ag in the composition is strongly related to oxidation resistance.

Agは、耐酸化性を付与する必須の成分であり、99.
5%と非常に含有率が高くても耐酸化性を付与できる。
Ag is an essential component that provides oxidation resistance, and has a rating of 99.
Oxidation resistance can be imparted even at a very high content of 5%.

Agが30%未満の場合400℃以上の温度領域におい
てNi含有金属(以下母材ということもある)から母材
中のNiが本発明にかかる合金表面に拡散し、Niの酸
化層が生成するため適当でない。
When Ag is less than 30%, Ni in the base metal diffuses from the Ni-containing metal (hereinafter also referred to as base metal) to the alloy surface according to the present invention in a temperature range of 400°C or higher, forming an oxidized layer of Ni. Therefore, it is not appropriate.

望ましい範囲は、30〜95%であり、さらに望ましく
は、40〜90%である。特に望ましくは、50〜80
%である。
A desirable range is 30 to 95%, more preferably 40 to 90%. Particularly preferably 50 to 80
%.

Au 、Pd 、Ptは、Agの母材との接合に安定性
を付与する成分であり、Ag膜の母材との接着力を強化
すると共に、Agの高温時における蒸発を防止する役割
をはたす。
Au, Pd, and Pt are components that provide stability to the bonding of Ag with the base material, and play a role in strengthening the adhesive force of the Ag film with the base material and preventing evaporation of Ag at high temperatures. .

Auは、必須成分であり70%を越えると母材中のNi
が表面に拡散しやすくなり、耐酸化性が低下するので適
当でない。Auが0.5%より少ないとNi含有金属と
の接着が悪くなる。
Au is an essential component, and if it exceeds 70%, Ni in the base material
It is not suitable because it tends to diffuse into the surface and the oxidation resistance decreases. If Au is less than 0.5%, adhesion with Ni-containing metals will be poor.

望ましい範囲は、5〜70%である。さらに望ましくは
、10〜60%であり、特に望ましい範囲は、20〜5
0%である。
A desirable range is 5-70%. More preferably, it is 10 to 60%, and a particularly desirable range is 20 to 5%.
It is 0%.

Pdは、必須成分ではないが、AgのNi含有金属との
接着性を向上させる効果を有すると共にAgの高温時の
蒸発を防止する効果がある。60%を越えると、母材中
のNiが表面に拡散しやすくなり、耐酸化性が低下する
ので適当でない。
Although Pd is not an essential component, it has the effect of improving the adhesion of Ag to the Ni-containing metal and also has the effect of preventing evaporation of Ag at high temperatures. If it exceeds 60%, Ni in the base material tends to diffuse to the surface and oxidation resistance decreases, which is not suitable.

望ましい範囲は、0.5〜40%である。さらに望まし
くは、1〜20%であり、特に望ましくは、2〜lO%
である。
A desirable range is 0.5-40%. More preferably, it is 1 to 20%, particularly preferably 2 to 10%.
It is.

ptは、必須成分ではないが、AgのNi含有金属との
接着性を向上させる効果を有すると共にAgの高温時の
蒸発を防止する効果がある。35%を越えるとPtAg
aなとの金属間化合物を生成し、母材との接着力が低下
するので適当でない。
Although pt is not an essential component, it has the effect of improving the adhesion of Ag to the Ni-containing metal and also has the effect of preventing evaporation of Ag at high temperatures. If it exceeds 35%, PtAg
It is not suitable because it forms an intermetallic compound with a and the adhesive strength with the base material decreases.

望ましい範囲は、0.5%〜20%である。さらに望ま
しくは、1〜lO%であり、特に望ましい範囲は、2〜
6%である。
A desirable range is 0.5% to 20%. More preferably, the range is 1 to 10%, and a particularly desirable range is 2 to 10%.
It is 6%.

さらには、本発明にかかる組成物は、母材表面上に本発
明にかかる組成物の範囲にはいり、異なる組成の組成物
を順次形成してい(ように、複数層、積層して形成する
ことも出来る。
Furthermore, the composition according to the present invention can be formed by sequentially forming compositions of different compositions on the surface of a base material, which fall within the scope of the composition according to the present invention (such as forming a plurality of layers or laminating them). You can also do it.

さらに、これら、本発明にかかる組成物の母材表面への
形成方法は、特には限定されないが、メツキや、デツプ
などの一般的なコーティング方法によって形成すること
が出来る。
Further, the method of forming the composition according to the present invention on the surface of the base material is not particularly limited, but it can be formed by a general coating method such as plating or dipping.

さらには、これら本発明にかかる組成物の形成厚みは特
に限定されないが、通常、0.5〜5μ程度形成すれば
母材の耐熱温度である約1000℃まで酸化性雰囲気下
において、耐酸化特性を保持することが出来る。
Furthermore, although the formed thickness of these compositions according to the present invention is not particularly limited, in general, if the formed thickness is about 0.5 to 5 μm, it will have oxidation-resistant properties up to about 1000° C., which is the heat-resistant temperature of the base material, in an oxidizing atmosphere. can be held.

本発明の耐酸化金属部材の表面に、外観上の美観や、作
業性を考慮して、Au等のメツキを行なっても、本発明
にかかる作用、効果がそこなわれるものではない。
Even if the surface of the oxidation-resistant metal member of the present invention is plated with Au or the like in consideration of aesthetic appearance and workability, the functions and effects of the present invention will not be impaired.

絶縁基板2はベアーチップ7の熱放散を助けるため、熱
伝導性に優れた窒素化アルミニウム(AIN )等のセ
ラミックスが通常使用される。
Since the insulating substrate 2 helps dissipate heat from the bare chip 7, ceramics such as aluminum nitride (AIN) having excellent thermal conductivity are usually used.

基体3は上蓋9を本発明の回収装置に装着するためのも
のであり、材質は、アルミナ、 AIN等のセラミック
ス、コバール、42アロイ等の金属が使用され、セラミ
ックスの中では熱伝導性のよいAINが望ましい。尚、
基体3の材質に上記の金属を使用する場合は、上記本発
明にかかる上記組成物を該基体の表面に形成することが
好ましい。
The base body 3 is used to attach the top cover 9 to the recovery device of the present invention, and is made of ceramics such as alumina and AIN, and metals such as Kovar and 42 alloy, which have good thermal conductivity among ceramics. AIN is preferred. still,
When the above-mentioned metal is used as the material of the substrate 3, it is preferable to form the composition according to the present invention on the surface of the substrate.

金属層4は金(Au)、銀(Ag)、Ni又は少なくと
もこの内1つを含んだ合金が使用できるが、ベアーチッ
プとセラミックス基板2の両者と接合性に優れたAuが
望ましく、また接合性に優れた物質ならこれに限定され
ない。接合用のガラスペースト5は低融点等の各種接合
用ガラスが通常使用される。また接合用ガラスの替りに
ガラスを含有したガラスセラミックスで接合性に優れて
いるものも使用できる。
The metal layer 4 can be made of gold (Au), silver (Ag), Ni, or an alloy containing at least one of these, but it is preferable to use Au, which has excellent bonding properties with both the bare chip and the ceramic substrate 2. The substance is not limited to this as long as it has excellent properties. As the bonding glass paste 5, various types of bonding glasses having low melting points are usually used. Further, instead of the bonding glass, glass-containing glass ceramics with excellent bonding properties can be used.

基体3の材質にセラミックスを使用し、かつ上蓋9に金
属製を使用する場合は、金属層4゜を基体3上に形成後
、更にその上に半田10を使用して上蓋9を接合するこ
とが好ましい。金属層4′はセラミックスとの接合性に
優れたAu。
When ceramic is used as the material of the base 3 and metal is used for the top cover 9, after forming the metal layer 4° on the base 3, the top cover 9 is further bonded thereon using solder 10. is preferred. The metal layer 4' is made of Au, which has excellent bonding properties with ceramics.

Ag、Ni又は少な(ともこの内1つを含んだ合金が通
常使用され、半田10はPb−3n半田、Au−5i半
田等が通常使用されるが、気密性に優れたAu−3n半
田が望ましい。尚基体3にコバール。
Ag, Ni, or an alloy containing a small amount of one of these is usually used, and as the solder 10, Pb-3n solder, Au-5i solder, etc. are usually used, but Au-3n solder, which has excellent airtightness, is used. Desirable.Kovar is used for the base 3.

41アロイ等の金属を使用する場合は金属層4゜は不要
である。
If a metal such as 41 alloy is used, the metal layer 4° is not necessary.

次に第3図は第1図とは別タイプの本発明の実施例にか
かる回収装置の基本的構成を示す断面図であり、第4図
は第3図に示す本発明の回収装置の組立工程を示す断面
図である。第3゜第4図において、21はリードフレー
ム、22は絶縁基板、23はAu等の金属層、24は接
合用のガラス層、25はICのベアーチップ、26はワ
イヤーポンディング用ワイヤー、27はセラミックス又
はNi含有金属製等の上蓋である。
Next, FIG. 3 is a sectional view showing the basic configuration of a recovery device according to an embodiment of the present invention, which is different from that shown in FIG. 1, and FIG. 4 is an assembly of the recovery device of the present invention shown in FIG. It is a sectional view showing a process. 3. In Fig. 4, 21 is a lead frame, 22 is an insulating substrate, 23 is a metal layer such as Au, 24 is a glass layer for bonding, 25 is a bare IC chip, 26 is a wire for wire bonding, 27 is an upper lid made of ceramics, Ni-containing metal, or the like.

尚、本発明の回路装置は、第1図、第3図に示す構造に
限定されない。
Note that the circuit device of the present invention is not limited to the structure shown in FIGS. 1 and 3.

[作用] 本発明における耐酸化金属部材とセラミックス基板が接
合された構造を有する回路装置は、酸化性雰囲気中で加
熱しても金属部分が酸化されることが無いため、該耐酸
化金属部材とセラミックス基板をガラス層を介して空気
中等の酸化性雰囲気中で加熱接合することが可能となる
。そのため、ガラス層内の有機物バインダーの脱パイが
容易になり、ガラス層中に気泡が発生することが無(、
気密性が低下することが無いという作用があると共に、
酸化性雰囲気での加熱接合であるためガラスは還元され
ることは無い。すなわちガラスの還元に伴なう絶縁抵抗
の低下や機械的強度の低下が発生しないという作用が生
ずるものと考えられる。
[Function] In the circuit device of the present invention having a structure in which an oxidation-resistant metal member and a ceramic substrate are bonded, the metal portion is not oxidized even when heated in an oxidizing atmosphere, so that the oxidation-resistant metal member and the ceramic substrate are bonded together. It becomes possible to thermally bond ceramic substrates through a glass layer in an oxidizing atmosphere such as air. Therefore, the organic binder in the glass layer can be easily depyrined, and no bubbles are generated in the glass layer.
It has the effect of not reducing airtightness, and
Since the bonding is carried out by heating in an oxidizing atmosphere, the glass is not reduced. In other words, it is thought that the effect is that there is no decrease in insulation resistance or decrease in mechanical strength due to the reduction of the glass.

[実施例] (実施例1) 厚さ0.1 mm 、外形27.5X 27.5 mm
のコバール(29Ni −16Co −55Fe)製リ
ードフレーム(32ビン、 25 milピッチ)と、
基体として使用する厚さ0.5 mm 、外形9X9m
mのコバール製シールリング(開口部8X8mm)の表
面に電解メツキにより Ag 58%、 Au 42%
からなる組成物を1.5μmの厚みで形成した。
[Example] (Example 1) Thickness: 0.1 mm, external size: 27.5 x 27.5 mm
Kovar (29Ni-16Co-55Fe) lead frame (32 bins, 25 mil pitch),
Thickness 0.5 mm used as base, external size 9 x 9 m
58% Ag, 42% Au by electrolytic plating on the surface of the Kovar seal ring (opening 8 x 8 mm)
A composition consisting of the following was formed to a thickness of 1.5 μm.

なお、電解メツキ条件は、メツキ液としてAu 、Ag
のシアン化物溶液の混合物を用い、電流富度0.3A/
dm2で、Ti/Pt合金を陽極としてコバールを陰極
として用いて行なった。
The electrolytic plating conditions were as follows: Au, Ag as the plating liquid.
using a mixture of cyanide solutions with a current enrichment of 0.3 A/
dm2 using a Ti/Pt alloy as an anode and Kovar as a cathode.

これとは別に、市販AIN基板 (9X9X1mm) 
 (旭硝子■製AGN−2.熱伝導率’200 W/m
K 、熱膨張係数45X 10−7℃−1)にAuペー
ストを印刷により形成し、900℃1時間空気中で焼成
し、金属層をAIN基板上に形成した。
Apart from this, commercially available AIN board (9X9X1mm)
(AGN-2 manufactured by Asahi Glass. Thermal conductivity '200 W/m
An Au paste was formed by printing with a thermal expansion coefficient of 45×10 −7° C.−1) and fired in air at 900° C. for 1 hour to form a metal layer on the AIN substrate.

次に、市販低融点ガラスフリット(A1203−5iO
□−B203系)80%に印刷性を付与するためにエチ
ルセルロース樹脂、α−テレピネオール溶媒からなる有
機ビヒクル20%を添加し、アルミナ磁製乳鉢中で1時
間混合した後、三本ロールにて分散し、接合用のガラス
ペーストを作製した。
Next, commercially available low melting point glass frit (A1203-5iO
To impart printability to 80% of □-B203 series), 20% of an organic vehicle consisting of ethyl cellulose resin and α-terpineol solvent was added, mixed for 1 hour in an alumina porcelain mortar, and then dispersed with three rolls. Then, a glass paste for bonding was prepared.

次に第2図に示す如く、上記金属層を形成したAIN基
板上に、スクリーン印刷法を用いて、該接合用のガラス
ペーストを形成した。上記基体の下面にもスクリーン印
刷法により、該接合用のガラスペーストを形成した。こ
の接合用のガラスペースト層を形成したAIN基板と基
体の間に上記リードフレームをはさみ込み、空気中85
0℃2時間加熱するととにより基体とAIN基板との間
に上記リードフレームを挟持してガラス接合を行なった
。これにAuワイヤーによるワイヤーボンディングを容
易にするためリードフレーム表面にAuメツキ層を1μ
m形成し、回路装置用パッケージを作製した。
Next, as shown in FIG. 2, a glass paste for bonding was formed on the AIN substrate on which the metal layer was formed by screen printing. A glass paste for bonding was also formed on the lower surface of the base by screen printing. The lead frame was sandwiched between the AIN substrate on which the glass paste layer for bonding was formed and the base, and
By heating at 0° C. for 2 hours, the lead frame was sandwiched between the base and the AIN substrate to perform glass bonding. In addition, in order to facilitate wire bonding using Au wire, a 1μ Au plating layer was applied to the surface of the lead frame.
m was formed to produce a circuit device package.

次に第1図に示す如(、金属層の上にベアーチップを4
30℃でダイボンドし、Auワイヤーでワイヤーボンデ
ィングを行なった。そして、コバール製上蓋をAu−5
n半田を用いて320℃ 10分間加熱することにより
シールし、半導体の回路装置100個を得た。
Next, as shown in Figure 1, four bare chips are placed on the metal layer.
Die bonding was performed at 30° C., and wire bonding was performed using Au wire. Then, the top cover made of Kovar was made of Au-5.
This was sealed by heating at 320° C. for 10 minutes using n-solder to obtain 100 semiconductor circuit devices.

この回路装置のリード端子間の絶縁抵抗値。Insulation resistance value between lead terminals of this circuit device.

リード端子の接合強度を評価すると共に、気密性を評価
するために、Heリークテストを行なった。その結果、
上記回路装置100個のすべてが絶縁抵抗値3X 10
”Ω、リード端子の接合強度10 kg/mm2以上、
 Heリーク速度LX 1O−8stdcc/sec以
下と優れた電気的・機械的特性を示すと共に、優れた気
密性を示し、性能的に満足するものであった。
A He leak test was conducted to evaluate the bonding strength of the lead terminals as well as the airtightness. the result,
All of the above 100 circuit devices have an insulation resistance value of 3X 10
”Ω, lead terminal bond strength 10 kg/mm2 or more,
It exhibited excellent electrical and mechanical properties with a He leak rate LX of 10-8 stdcc/sec or less, and also exhibited excellent airtightness, and was satisfactory in terms of performance.

(実施例2) 第1図に示した如く、厚さ0.1 mm 、外形52X
52 mmのコバール合金(29Ni −16co −
55Fe)製ノードフレーム(180ビン+’ 20 
milピッチ)の表面に実施例1と同様にAg 58%
、 Au 42%からなる組成物を1.5μmの厚みで
形成した。
(Example 2) As shown in Fig. 1, the thickness is 0.1 mm and the outer diameter is 52X.
52 mm Kovar alloy (29Ni-16co-
55Fe) node frame (180 bins +'20
mil pitch) on the surface of 58% Ag as in Example 1.
, a composition consisting of 42% Au was formed to a thickness of 1.5 μm.

これとは別に、市販AIN基板(旭硝子■製AGN−2
.熱伝導率200 W/ mK 、熱膨張係数45X 
10−”C弓)の基板(寸法: 34X 34X 1 
mm)と開口部(14X 14 mm )を有する基体
(寸法=34x 34X 1 mm)を準備し、該AI
N基板上に実施例1と同様にAuの金属層を形成した。
Apart from this, a commercially available AIN board (AGN-2 manufactured by Asahi Glass)
.. Thermal conductivity 200 W/mK, thermal expansion coefficient 45X
10-”C bow) board (dimensions: 34X 34X 1
A substrate (dimensions = 34 x 34 x 1 mm) having an opening (14 x 14 mm) and an opening (14 x 14 mm) was prepared, and the AI
An Au metal layer was formed on the N substrate in the same manner as in Example 1.

同様の方法で第2図に示す如(基体上にもAuの金属層
を形成した。
In a similar manner, a metal layer of Au was also formed on the substrate (as shown in FIG. 2).

次に実施例1で用いたと同じ接合用のガラスペーストを
AIN基体とAIN基板上に実施例1と同様に形成した
Next, the same bonding glass paste used in Example 1 was formed on the AIN base and the AIN substrate in the same manner as in Example 1.

この接合用のガラスペーストを形成したAIN基板とA
IN基体との間にリードフレームを挟持して、空気中8
50℃2時間加熱することによりガラス接合を行なった
The AIN board and A on which the glass paste for bonding was formed
The lead frame is sandwiched between the IN substrate and the
Glass bonding was performed by heating at 50° C. for 2 hours.

これにAuワイヤーボンディングを容易にするため、リ
ードフレーム表面にAuメツキ層を 1μm形成し、回
路装置用のパッケージを作製した。
In order to facilitate Au wire bonding, a 1 μm thick Au plating layer was formed on the surface of the lead frame to fabricate a package for the circuit device.

次に第1図に示す如く、Auの金属層の上にベアーチッ
プ17を430℃でグイボンドし、Auワイヤーでワイ
ヤーボンディングを行なった。そしてコバール製上蓋を
Au −Sn半田を用いて320℃IO分間加熱するこ
とによりシールし、半導体の回路装置を l 00 (
[ii1得た。
Next, as shown in FIG. 1, the bare chip 17 was bonded onto the Au metal layer at 430° C., and wire bonding was performed using an Au wire. Then, the top lid made of Kovar was sealed by heating it at 320°C for IO minutes using Au-Sn solder, and the semiconductor circuit device was heated to l 00 (
[ii1 obtained.

この半導体の回路装置100個について、リード端子間
の絶縁抵抗値、リード端子の接合強度を評価すると共に
気密性を評価するために、Heリークテストを行なった
A He leak test was conducted on 100 of these semiconductor circuit devices in order to evaluate the insulation resistance between the lead terminals, the bonding strength of the lead terminals, and the airtightness.

その結果、この回路装置100個すべてが絶縁抵抗値3
X 10′4Ω、リード端子の接合強度10kg/mm
2以上、 Heリーク速度IX 1O−8std cc
/sec以下と優れた電気的・機械的特性を示すと共に
、優れた気密性を示し、性能的に満足するものであった
As a result, all 100 of these circuit devices had an insulation resistance value of 3.
X 10'4Ω, lead terminal bonding strength 10kg/mm
2 or more, He leak rate IX 1O-8std cc
It exhibited excellent electrical and mechanical properties of less than /sec, as well as excellent airtightness, and was satisfactory in terms of performance.

(実施例3) 第4図に示した如く、厚さ0.1mm外形35X35 
mmのコバール(29Ni −16co −55Fe)
製り一ドフレーム(48ピン、 25 milピッチ)
の表面に実施例1と同様にAg 62%、 Au 38
%からなる組成物を1.5μmの厚みで形成した。
(Example 3) As shown in Figure 4, the thickness is 0.1 mm and the external size is 35 x 35.
mm Kovar (29Ni-16co-55Fe)
Manufactured frame (48 pins, 25 mil pitch)
As in Example 1, 62% Ag, 38% Au
% was formed to a thickness of 1.5 μm.

これとは別に、市販AIN基板(旭硝子■製へGN−2
,熱伝導率200 W/mK 、熱膨張係数45X 1
0−’℃相)の基板22(寸法: 34X 34X 1
mm)を準備し、実施例1と同様にAuの金属層を形成
した。
Apart from this, a commercially available AIN board (GN-2 manufactured by Asahi Glass)
, thermal conductivity 200 W/mK, thermal expansion coefficient 45X 1
0-'℃ phase) substrate 22 (dimensions: 34X 34X 1
mm) was prepared, and a metal layer of Au was formed in the same manner as in Example 1.

次に、実施例1で用いたと同じ接合用のガラスペースト
を該AIN基板上に形成し、上記リードフレームを上に
のせ、850℃2時間空気中で加熱することにより、該
リードフレームとAIN基板を接合した。これにAuの
ワイヤーボンディングを容易にするため、該リードフレ
ーム表面にAuメツキ層を 1μm形成し、回路装置用
のパッケージを作製した。
Next, the same bonding glass paste used in Example 1 was formed on the AIN substrate, the lead frame was placed on top, and the lead frame and the AIN substrate were heated in air at 850° C. for 2 hours. were joined. In order to facilitate Au wire bonding, a 1 μm thick Au plating layer was formed on the surface of the lead frame to produce a package for a circuit device.

次に第3図に示す如<、Auの金属層上にベアーチップ
を430℃でグイボンドし、Auのワイヤーでワイヤー
ボンディングを行なった。そして、AIN製の上蓋を接
合用のガラスとしてシール用ガラス(岩城硝子■製T−
1918F(商品名))を用いて415℃10分間加熱
することによりシールし、半導体の回路装置を100個
得た。
Next, as shown in FIG. 3, a bare chip was bonded onto the Au metal layer at 430° C., and wire bonding was performed using an Au wire. Then, the upper lid made of AIN was used as the bonding glass and the sealing glass (T-made by Iwaki Glass) was used as the bonding glass.
1918F (trade name)) for 10 minutes at 415° C. to obtain 100 semiconductor circuit devices.

この半導体の回路装置100個のリード端子間の絶縁抵
抗値、リード端子の接合強度を評価すると共に気密性を
評価するためHeリークテストを行なった。
A He leak test was conducted to evaluate the insulation resistance between the 100 lead terminals of this semiconductor circuit device and the bonding strength of the lead terminals, as well as to evaluate the airtightness.

その結果、100個すべてが絶縁抵抗値3XlO′4Ω
、リード端子の接合強度10 kg/ mm2Heリー
ク速度IX 10−’ 5td−cc / sec以下
と優れた電気的・機械的特性を示すと共に優れた気密性
を示し、性能的に満足するものであった。
As a result, all 100 pieces had an insulation resistance of 3XlO'4Ω
, lead terminal bonding strength 10 kg/mm2He leak rate IX 10-' 5td-cc/sec or less, showing excellent electrical and mechanical properties as well as excellent airtightness, and was satisfactory in terms of performance. .

(実施例4) 実施例1,2.3と同じ構造の回路装置をリードフレー
ムの表面に形成する組成物を、表−1に示す組成とし、
他の条件は全く変えずにそれぞれ100X 28個、計
3X 2800個作製した。
(Example 4) The composition for forming a circuit device having the same structure as in Examples 1 and 2.3 on the surface of a lead frame was as shown in Table 1.
Without changing any other conditions, 28 pieces of 100× each were produced, for a total of 2800 pieces of 3×.

これらの回路装置すべてを、それぞれ実施例1〜3と全
く同様の試験をしたところ、実施例1〜3と全く同様の
結果になり、性能的に満足するものであった。
When all of these circuit devices were tested in exactly the same manner as in Examples 1 to 3, the results were exactly the same as in Examples 1 to 3, and the performance was satisfactory.

更に、実施例1と同じ構造のもの2800個についてリ
ードフレームの耐酸化特性を評価するため、空気中90
0℃で100時間(hr)、 1000hr 。
Furthermore, in order to evaluate the oxidation resistance properties of 2800 lead frames with the same structure as in Example 1, 90
100 hours (hr) at 0°C, 1000 hr.

10.000hr加熱し、表面の導通性1組成物の層の
接着性1表面の酸化物スケール発生有無について調査を
行ない結果を[表−1]に同時にまとめた。
After heating for 10,000 hr, conductivity on the surface 1 Adhesion of the composition layer 1 The presence or absence of oxide scale generation on the surface was investigated, and the results are summarized in [Table 1].

[特性評価法] 1)、酸化物スケールの発生の有無 10倍の光学顕微鏡による目視検査 2)、導通特性 Y、H,P製デジタルマルチメーターにより導通の有無
を評価した。
[Characteristics Evaluation Method] 1) Visual inspection using a 10x optical microscope for the presence or absence of oxide scale 2) Conductivity Characteristics The presence or absence of conductivity was evaluated using a digital multimeter manufactured by Y, H, and P.

3)、接着性 90°方向曲げ試験3回実施後、10倍の光学顕微鏡に
より、クラック、剥離の有無について評価した。(Mi
l、STD、883CMethod 2004 )(比
較例1) 実施例1〜3と全く同じ構造であって、リードフレーム
の表面に本発明にかかる組成物を形成しないものを使用
して、接合用のガラスペーストを焼成することによって
AIN基板にリードフレームを接合した。焼成は850
℃2時間、窒素中で行なった。その他の条件は実施例1
〜3と全く同様として半導体の回路装置をそれぞれ10
0個、計300個作製した。
3) Adhesion After performing a 90° bending test three times, the presence or absence of cracks and peeling was evaluated using a 10x optical microscope. (Mi
1, STD, 883CMethod 2004) (Comparative Example 1) A glass paste for bonding was used that had exactly the same structure as Examples 1 to 3, but did not form the composition according to the present invention on the surface of the lead frame. The lead frame was bonded to the AIN substrate by firing. Firing is 850
C. for 2 hours under nitrogen. Other conditions are Example 1
- 10 semiconductor circuit devices each in exactly the same way as in 3.
0 pieces, a total of 300 pieces were produced.

この3種の半導体の回路装置計300個についてリード
端子間の絶縁抵抗値、リード端子の接合強度を評価する
と共に気密性を評価するためにHeリークテストを行な
った。
For a total of 300 circuit devices of these three types of semiconductors, a He leak test was conducted to evaluate the insulation resistance between the lead terminals and the bonding strength of the lead terminals, as well as to evaluate the airtightness.

その結果、絶縁抵抗値1×108Ω程度、リード端子の
接合強度2.8 kg/ mm2程度と空気中加熱品に
比較して非常に低(不満足なものであった。
As a result, the insulation resistance value was approximately 1×10 8 Ω, and the bonding strength of the lead terminal was approximately 2.8 kg/mm 2 , which were extremely low (unsatisfactory) compared to products heated in air.

さらに気密性を示すHeリーク速度は2X 10−’5
td−cc/ sec程度と低く、気密性が不充分であ
ることが明らかとなった。
Furthermore, the He leak rate indicating airtightness is 2X 10-'5
The airtightness was as low as td-cc/sec, and it became clear that the airtightness was insufficient.

この半導体の回路装置の断面を観察したところ、接合ガ
ラス部に、多数の気泡が存在すると共に、一部の気泡は
連通した気泡を形成していた。そのため、気密性やリー
ド端子の接合強度が低下したものと考えられる。
When the cross section of this semiconductor circuit device was observed, it was found that a large number of bubbles were present in the bonded glass portion, and some of the bubbles formed continuous bubbles. This is considered to be the reason why the airtightness and the bonding strength of the lead terminals deteriorated.

さらには、 ガラスが一部還元されたため、 絶 線抵抗値。Furthermore, Because some of the glass was returned, Absolutely wire resistance value.

機械的強度が低下したものと考えら れる。It is thought that the mechanical strength has decreased. It will be done.

[表 1コ [表−1]の続き [表−1]の続き E表−1]の続き [表−1]の続き [発明の効果] 本発明の回路装置はコバール等のNi含有金属の表面に
耐酸化性を有する本発明にかかる組成物を形成している
ため、ガラス層を介してのセラミックス基板との接合を
酸化性雰囲気、たとλば、生産性のよい空気中高温で行
なっても、金属部材が酸化腐食されることはな(、導通
を失うことがないという効果を有している。
[Continuation of Table 1]Continuation of [Table-1]EContinuation of Table-1]Continuation of [Table-1] [Effects of the Invention] The circuit device of the present invention is made of Ni-containing metals such as Kovar. Since the composition according to the present invention has oxidation resistance on the surface, bonding with the ceramic substrate through the glass layer can be carried out in an oxidizing atmosphere, for example, at high temperature in air for good productivity. This also has the effect of preventing metal members from being oxidized and corroded (or losing continuity).

また、接合するための加熱が酸化性雰囲気中であるため
ガラス層が還元されて電気的・機械的特性が低下するこ
とが無いため、高い電気的・機械的特性を示すという効
果を有する。
Further, since the heating for bonding is performed in an oxidizing atmosphere, the glass layer is not reduced and the electrical and mechanical properties are not deteriorated, so it has the effect of exhibiting high electrical and mechanical properties.

更にガラス中の有機ビヒクルの脱泡が容易に行なわれる
ため、気泡を原因とする気密性の低下が起きることは無
く、高い気密性を示すという効果を有する。
Furthermore, since the organic vehicle in the glass is easily degassed, there is no reduction in airtightness due to air bubbles, and the glass has the effect of exhibiting high airtightness.

この様に本発明は、従来に無い生産性がよく、優れた電
気的・機械的特性を有し、かつ優れた気密性を有する、
回路装置を提供出来るという効果を有しており、その工
業的価値は多大である。
As described above, the present invention has unprecedented productivity, excellent electrical and mechanical properties, and excellent airtightness.
It has the effect of being able to provide a circuit device, and its industrial value is great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例にかかる回収装置の基本的構成
を示す断面図、 第2図は第1図に示す回路装置の組立工程を示す断面図
、 第3図は第1図とは別タイプの本発明の実於例にかかる
回収装置の基本的構成を示す断雨図、 第4図は第3図に示す回収装置の組立工程を示す断面図
。 l:リードフレーム 2:絶縁基板 3:接合用の基体
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic configuration of a recovery device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the assembly process of the circuit device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is different from FIG. 1. FIG. 4 is a sectional view showing the assembly process of the recovery device shown in FIG. 3. FIG. l: Lead frame 2: Insulating substrate 3: Base for bonding

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ニッケルを含有した酸化性を有する金属の表面に 銀 30〜99.5重量% 金 0.5〜70重量% パラジウム 0〜60重量% 白金 0〜35重量% からなる組成物を形成した耐酸化金属部材とセラミック
ス基板がガラス又はガラスセラ ミックスの層を介して接合されている構造を有すること
を特徴とする回路装置。
(1) A composition consisting of 30 to 99.5% by weight of silver, 0.5 to 70% by weight of gold, 0 to 60% by weight of palladium, and 0 to 35% by weight of platinum was formed on the surface of an oxidizing metal containing nickel. A circuit device characterized by having a structure in which an oxidation-resistant metal member and a ceramic substrate are bonded via a layer of glass or glass ceramics.
(2)第1項記載の耐酸化金属部材とセラミックス基板
を酸化性雰囲気中で、ガラスセラミックス又はガラスペ
ーストを使用し焼成して接合することを特徴とする回路
装置の製造方 法。
(2) A method for manufacturing a circuit device, which comprises firing and bonding the oxidation-resistant metal member described in item 1 and a ceramic substrate in an oxidizing atmosphere using glass ceramics or glass paste.
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