JPH06204352A - 半導体セラミックパッケージ用基体及び蓋体 - Google Patents
半導体セラミックパッケージ用基体及び蓋体Info
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- JPH06204352A JPH06204352A JP4359037A JP35903792A JPH06204352A JP H06204352 A JPH06204352 A JP H06204352A JP 4359037 A JP4359037 A JP 4359037A JP 35903792 A JP35903792 A JP 35903792A JP H06204352 A JPH06204352 A JP H06204352A
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/877—Bump connectors and die-attach connectors
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- H—ELECTRICITY
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
- H10W90/724—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体セラミックパッケージ用基体及び蓋体に
関し、基体と蓋体との熱膨張率の相違に起因する、ハン
ダ封着時の熱応力を緩和し、更に、ハンダ量の多寡に起
因するメニスカス形成不良をなくし、気密不良、クラッ
ク等の不具合を除去し、形状に制限の無いパッケージ用
基体及び蓋体を提供する。 【構成】本発明は、パッケージ基体上面に環状のメタラ
イズ層を設け、当該メタライズ層の上面に、当該メタラ
イズ層の幅よりも小さい幅を持つ、環状の金属突起を設
けたことを特徴とする。更に、当該パッケージ基体の材
質が、低熱膨張セラミックであることや、金属突起の材
質が、銅であることを特徴する場合もある。また逆に、
パッケージ蓋体に同様な金属突起を設けたことを特徴と
する場合もある。
関し、基体と蓋体との熱膨張率の相違に起因する、ハン
ダ封着時の熱応力を緩和し、更に、ハンダ量の多寡に起
因するメニスカス形成不良をなくし、気密不良、クラッ
ク等の不具合を除去し、形状に制限の無いパッケージ用
基体及び蓋体を提供する。 【構成】本発明は、パッケージ基体上面に環状のメタラ
イズ層を設け、当該メタライズ層の上面に、当該メタラ
イズ層の幅よりも小さい幅を持つ、環状の金属突起を設
けたことを特徴とする。更に、当該パッケージ基体の材
質が、低熱膨張セラミックであることや、金属突起の材
質が、銅であることを特徴する場合もある。また逆に、
パッケージ蓋体に同様な金属突起を設けたことを特徴と
する場合もある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を収容し気
密封止するためのセラミックパッケージ基体、蓋体及び
封止したセラミックパッケージに関する。
密封止するためのセラミックパッケージ基体、蓋体及び
封止したセラミックパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、セラミックパッケージ用材料とし
て広く用いられているアルミナを用いたパッケージで
は、コバール等のシールリングを銀ろう付けし、そのシ
ールリングと蓋体とを、低温ろう付けやシーム溶接によ
り接合し気密封止していた。このアルミナとコバール等
とは熱膨張率が整合するため、銀ろう付けやシーム溶接
等の熱処理をしても熱応力の発生は少なく、問題は生じ
なかった。しかし、集積回路の大型化やフリップチップ
実装化に伴い、集積回路素子のシリコンと熱膨張率を整
合させるため、低熱膨張セラミックが用いられるように
なってくると、今度はシールリングや蓋体との熱膨張率
の差が大きくなり、銀ろう付けやシーム溶接では、熱応
力により、セラミックにクラックが入るようになってき
た。かかる欠点に対して、蓋体を樹脂とする樹脂封止や
ハンダによる封止による解決が図られた。ところが、前
者は、樹脂ゆえに吸湿等により完全な気密性がえられな
い問題点があった。また、後者では、上記問題点は無い
ものの、熱応力の発生は避けられず、従ってパッケージ
形状（特に大きさ）の限定がされると共に、ハンダ供給
量のコントロールが必要であった。即ち、ハンダ量が多
いと、蓋体の自重等でハンダ層が押しつぶされて、ハン
ダのはみだしが生じたり、断面が太鼓状になって変形し
難くなるため、基体と蓋体間の熱応力を吸収することが
出来なくなり、外観的にも好ましくない。一方、ハンダ
量が少ないと、ハンダが封着層に十分に回らず、メニス
カスの形成が不十分となり、気密性が十分でない他、外
観からも気密不良が疑われ好ましくないため、ハンダ量
をコントロールする必要があるのである。
て広く用いられているアルミナを用いたパッケージで
は、コバール等のシールリングを銀ろう付けし、そのシ
ールリングと蓋体とを、低温ろう付けやシーム溶接によ
り接合し気密封止していた。このアルミナとコバール等
とは熱膨張率が整合するため、銀ろう付けやシーム溶接
等の熱処理をしても熱応力の発生は少なく、問題は生じ
なかった。しかし、集積回路の大型化やフリップチップ
実装化に伴い、集積回路素子のシリコンと熱膨張率を整
合させるため、低熱膨張セラミックが用いられるように
なってくると、今度はシールリングや蓋体との熱膨張率
の差が大きくなり、銀ろう付けやシーム溶接では、熱応
力により、セラミックにクラックが入るようになってき
た。かかる欠点に対して、蓋体を樹脂とする樹脂封止や
ハンダによる封止による解決が図られた。ところが、前
者は、樹脂ゆえに吸湿等により完全な気密性がえられな
い問題点があった。また、後者では、上記問題点は無い
ものの、熱応力の発生は避けられず、従ってパッケージ
形状（特に大きさ）の限定がされると共に、ハンダ供給
量のコントロールが必要であった。即ち、ハンダ量が多
いと、蓋体の自重等でハンダ層が押しつぶされて、ハン
ダのはみだしが生じたり、断面が太鼓状になって変形し
難くなるため、基体と蓋体間の熱応力を吸収することが
出来なくなり、外観的にも好ましくない。一方、ハンダ
量が少ないと、ハンダが封着層に十分に回らず、メニス
カスの形成が不十分となり、気密性が十分でない他、外
観からも気密不良が疑われ好ましくないため、ハンダ量
をコントロールする必要があるのである。
【０００３】
【解決しようとする課題】本発明は、かかる問題点に鑑
み、熱応力を吸収し、熱応力によるパッケージ形状の制
限をなくし、更に、ハンダ供給量のばらつきを吸収しう
る基体あるいは蓋体またはこれらを封着したパッケージ
を提供することにある。尚、熱応力は、通常、パッケー
ジ基体と蓋体との間に熱膨張率の相違がある場合に起こ
るものであるが、基体と蓋体が同材質あるいは同等の熱
膨張率を持っていても、両者に温度差が生ずるような場
合には起こり得るものである。
み、熱応力を吸収し、熱応力によるパッケージ形状の制
限をなくし、更に、ハンダ供給量のばらつきを吸収しう
る基体あるいは蓋体またはこれらを封着したパッケージ
を提供することにある。尚、熱応力は、通常、パッケー
ジ基体と蓋体との間に熱膨張率の相違がある場合に起こ
るものであるが、基体と蓋体が同材質あるいは同等の熱
膨張率を持っていても、両者に温度差が生ずるような場
合には起こり得るものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】本発明は、パッケージ基
体上面に環状のメタライズ層を設け、当該メタライズ層
の上面に、当該メタライズ層の幅よりも小さい幅を持
つ、環状の金属突起を設けたことを特徴とする。更に、
当該パッケージ基体の材質が、低熱膨張セラミックであ
ることや、金属突起の材質が、銅であることを特徴する
場合もある。パッケージ蓋体下面に環状のメタライズ層
を設け、当該メタライズ層の下面に、当該メタライズ層
の幅よりも小さい幅を持つ、環状の金属突起を設けたこ
とを特徴とし、更に、当該パッケージ蓋体の材質が、低
熱膨張セラミックであることや、金属突起の材質が、銅
であることを特徴とする場合もある。半導体セラミック
パッケージが、かかる基体や蓋体を、半田にて封着した
ことを特徴とする場合もある。
体上面に環状のメタライズ層を設け、当該メタライズ層
の上面に、当該メタライズ層の幅よりも小さい幅を持
つ、環状の金属突起を設けたことを特徴とする。更に、
当該パッケージ基体の材質が、低熱膨張セラミックであ
ることや、金属突起の材質が、銅であることを特徴する
場合もある。パッケージ蓋体下面に環状のメタライズ層
を設け、当該メタライズ層の下面に、当該メタライズ層
の幅よりも小さい幅を持つ、環状の金属突起を設けたこ
とを特徴とし、更に、当該パッケージ蓋体の材質が、低
熱膨張セラミックであることや、金属突起の材質が、銅
であることを特徴とする場合もある。半導体セラミック
パッケージが、かかる基体や蓋体を、半田にて封着した
ことを特徴とする場合もある。
【０００５】セラミックパッケージ用基体及び蓋体の材
質は、アルミナに比べシリコンの熱膨張率に近い、低熱
膨張セラミックが好適であり、例えば、ムライト、窒化
アルミニウム、ガラスセラミック、窒化珪素などのセラ
ミックが使用される。但し、アルミナセラミックでも、
熱膨張率の相違する材料を相手方の基体あるいは蓋体に
使用する場合には、本発明が利用可能である。更に、本
発明にかかるセラミック基体には、コバール、４２合金
等の金属蓋体を組み合わせて使用することも出来る。金
属突起の材料は、ニッケル等の材質でも良いが、金属突
起自身が変形して基体と蓋体間の熱応力を吸収する作用
をも奏させるために、一般に柔らかいといわれる金属、
例えば、銅、金、銀、ニオブ等が好適に使用される。中
でも、銅が特に好適であり、また、金属突起は通常メッ
キで形成される。尚、上述の銅等の金属は必ずしも純粋
金属である必要はなく、他の物を含む例えば銅合金であ
ってもよい。メッキは電気メッキ、無電界メッキのいず
れでも良い。また、通常は、当該金属突起の保護用とし
て、Ｎｉメッキ、Ｎｉ−Ａｕメッキ、Ｎｉ−Ｓｎメッキ
等を施し、酸化防止やハンダによるいわゆる銅くわれ等
を防止する。環状の金属突起は、一周にわたってつなが
っているのが通常であるが、一または数カ所で途切れ
た、いわば点線状になっていてもよい。また、金属突起
の幅は、通常角部等を除き、一周にわたり同一の幅を有
するが、熱応力の発生が均一でない場合には、金属突起
の幅を変化せしめて、メニスカスや当該金属突起による
熱応力の吸収の程度を変化することもある。金属突起の
下地となるメタライズ層は、セラミックとの同時焼成に
よってタングステン層等を形成したり、金属ペースト
（銅、銀パラジウムあるいはモリブデン等）を塗布し焼
き付けても良く、スパッタリング等による薄膜メタライ
ズによりＴｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｃｕ、
等の層を形成してもよい。薄膜スパッタリングは寸法精
度の点で他の方法よりも優れている。尚、これらのメタ
ライズ層は、このまま使用される場合もあるが、銅その
他のメッキにより厚みを増して、ハンダ封着しやすくし
たり、金属突起を形成し易くする場合が多い。
質は、アルミナに比べシリコンの熱膨張率に近い、低熱
膨張セラミックが好適であり、例えば、ムライト、窒化
アルミニウム、ガラスセラミック、窒化珪素などのセラ
ミックが使用される。但し、アルミナセラミックでも、
熱膨張率の相違する材料を相手方の基体あるいは蓋体に
使用する場合には、本発明が利用可能である。更に、本
発明にかかるセラミック基体には、コバール、４２合金
等の金属蓋体を組み合わせて使用することも出来る。金
属突起の材料は、ニッケル等の材質でも良いが、金属突
起自身が変形して基体と蓋体間の熱応力を吸収する作用
をも奏させるために、一般に柔らかいといわれる金属、
例えば、銅、金、銀、ニオブ等が好適に使用される。中
でも、銅が特に好適であり、また、金属突起は通常メッ
キで形成される。尚、上述の銅等の金属は必ずしも純粋
金属である必要はなく、他の物を含む例えば銅合金であ
ってもよい。メッキは電気メッキ、無電界メッキのいず
れでも良い。また、通常は、当該金属突起の保護用とし
て、Ｎｉメッキ、Ｎｉ−Ａｕメッキ、Ｎｉ−Ｓｎメッキ
等を施し、酸化防止やハンダによるいわゆる銅くわれ等
を防止する。環状の金属突起は、一周にわたってつなが
っているのが通常であるが、一または数カ所で途切れ
た、いわば点線状になっていてもよい。また、金属突起
の幅は、通常角部等を除き、一周にわたり同一の幅を有
するが、熱応力の発生が均一でない場合には、金属突起
の幅を変化せしめて、メニスカスや当該金属突起による
熱応力の吸収の程度を変化することもある。金属突起の
下地となるメタライズ層は、セラミックとの同時焼成に
よってタングステン層等を形成したり、金属ペースト
（銅、銀パラジウムあるいはモリブデン等）を塗布し焼
き付けても良く、スパッタリング等による薄膜メタライ
ズによりＴｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｃｕ、
等の層を形成してもよい。薄膜スパッタリングは寸法精
度の点で他の方法よりも優れている。尚、これらのメタ
ライズ層は、このまま使用される場合もあるが、銅その
他のメッキにより厚みを増して、ハンダ封着しやすくし
たり、金属突起を形成し易くする場合が多い。
【０００６】本発明にかかる基体を使用する場合に、蓋
体がコバール等のハンダ付け出来る金属以外の材質の場
合には、基体の金属突起に対応した環状部分に、メタラ
イズ層等を設けハンダ付けできるようにしておくこと
は、言うまでもない。逆に、本発明にかかる蓋体を使用
する場合には、蓋体の金属突起に対応した基体の上面に
環状にメタライズ等によりハンダ付け可能な層を設ける
ことも言うまでもない。蓋体でなく、半導体素子のシリ
コン等を直接封止する（図９参照）如き場合では、シリ
コン等に、メタライズ層を設けることに相当する。ハン
ダ封着に使用するハンダは、通常のＰｂ−Ｓｎ合金半田
で良いが、成分比やＩｎ、Ａｓ等の添加物の量を変える
ことで融点を変化できる。また、その他の低温ろう材、
例えばＡｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｇｅ系ろう材が使用される
場合もある。ハンダ層は、ハンダメッキによる方法やハ
ンダペーストを塗布する方法の他、ハンダディップでも
形成される。
体がコバール等のハンダ付け出来る金属以外の材質の場
合には、基体の金属突起に対応した環状部分に、メタラ
イズ層等を設けハンダ付けできるようにしておくこと
は、言うまでもない。逆に、本発明にかかる蓋体を使用
する場合には、蓋体の金属突起に対応した基体の上面に
環状にメタライズ等によりハンダ付け可能な層を設ける
ことも言うまでもない。蓋体でなく、半導体素子のシリ
コン等を直接封止する（図９参照）如き場合では、シリ
コン等に、メタライズ層を設けることに相当する。ハン
ダ封着に使用するハンダは、通常のＰｂ−Ｓｎ合金半田
で良いが、成分比やＩｎ、Ａｓ等の添加物の量を変える
ことで融点を変化できる。また、その他の低温ろう材、
例えばＡｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｇｅ系ろう材が使用される
場合もある。ハンダ層は、ハンダメッキによる方法やハ
ンダペーストを塗布する方法の他、ハンダディップでも
形成される。
【０００７】
【作用】本発明は、パッケージ基体上面に環状のメタラ
イズ層を設け、当該メタライズ層の上面に、当該メタラ
イズ層の幅よりも小さい幅を持つ、環状の金属突起を設
けたので、蓋体とハンダ封止を行ったとき、ハンダ層が
メニスカスを形成し、従って、発生する熱応力に応じて
当該メニスカスが変形して熱応力を吸収する作用を有す
る。金属突起に、銅などの柔らかい金属を用いれば、更
に、当該金属突起も変形して熱応力を吸収する作用を持
つ。また、金属突起が蓋体を支えるため、多少ハンダ量
が変動してもハンダ封着部分は、金属突起の高さ以下に
はつぶれないので、良好なメニスカスを形成出来る作用
を有する。図５の如く、基体にハンダ付け等された半導
体素子によって蓋体が支えられ、基体と蓋体間に間隔が
生じている場合でも、金属突起により間隔が狭くなるの
で、良好なメニスカスが形成され易くなることは同じで
あり、熱応力の緩和もまた同様である。このことは、金
属突起が蓋体に設けられる場合でも同様である。上記説
明から判るように、本発明は、低熱膨張セラミック製の
基体あるいは蓋体を、熱膨張率の異なる相手方とハンダ
封止するときに有効であるが、アルミナ製の基体又は蓋
体であっても、相手方との熱膨張率が異なる場合には、
有効であることは明かである。また、同様な熱膨張率を
持つ基体と蓋体を使用しても、消費電力の大きい半導体
パッケージの場合、基体あるいは蓋体の一方が、他方に
比し高温になる場合があり、この様な場合でも本発明は
有効である。尚、図９の如く、基体と蓋体との組合せで
なく、基体と半導体素子をハンダ付けする場合も同様に
有効である。
イズ層を設け、当該メタライズ層の上面に、当該メタラ
イズ層の幅よりも小さい幅を持つ、環状の金属突起を設
けたので、蓋体とハンダ封止を行ったとき、ハンダ層が
メニスカスを形成し、従って、発生する熱応力に応じて
当該メニスカスが変形して熱応力を吸収する作用を有す
る。金属突起に、銅などの柔らかい金属を用いれば、更
に、当該金属突起も変形して熱応力を吸収する作用を持
つ。また、金属突起が蓋体を支えるため、多少ハンダ量
が変動してもハンダ封着部分は、金属突起の高さ以下に
はつぶれないので、良好なメニスカスを形成出来る作用
を有する。図５の如く、基体にハンダ付け等された半導
体素子によって蓋体が支えられ、基体と蓋体間に間隔が
生じている場合でも、金属突起により間隔が狭くなるの
で、良好なメニスカスが形成され易くなることは同じで
あり、熱応力の緩和もまた同様である。このことは、金
属突起が蓋体に設けられる場合でも同様である。上記説
明から判るように、本発明は、低熱膨張セラミック製の
基体あるいは蓋体を、熱膨張率の異なる相手方とハンダ
封止するときに有効であるが、アルミナ製の基体又は蓋
体であっても、相手方との熱膨張率が異なる場合には、
有効であることは明かである。また、同様な熱膨張率を
持つ基体と蓋体を使用しても、消費電力の大きい半導体
パッケージの場合、基体あるいは蓋体の一方が、他方に
比し高温になる場合があり、この様な場合でも本発明は
有効である。尚、図９の如く、基体と蓋体との組合せで
なく、基体と半導体素子をハンダ付けする場合も同様に
有効である。
【０００８】
【実施例】本発明の第１の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例の断面図である。半
導体素子を収容するセラミックパッケージ基体１は、ム
ライト質セラミックよりなる多層配線基板であり、中央
部には半導体素子を収容設置するための凹部１０が設け
られている。パッケージ基体上面２にはＴｉ−Ｃｕスパ
ッタリング及びＣｕメッキによるメタライズ層３が設け
られている。メタライズ層は、幅０.５ｍｍ、厚み１０
μｍである。当該メタライズ層の上面４には、その幅
０.３ｍｍ、厚み１５０μｍの銅製の金属突起５が形成
されている。本金属突起５は、以下の如く形成される。 ドライフィルムをパッケージ基体上面２及びメタライ
ズ上面４に貼り、突起を形成したい環状部分のみ露光現
像して、開口させる。 Ｃｕメッキにて、突起部（幅；３００μｍ、高さ；１
５０μｍ）を形成する。 続いて、保護用にニッケルメッキ（２μｍ程度）を施
す。 ドライフィルムを取り除き、突起部以外のスパッタ膜
をエッチングにて除去する。 仕上げメッキとしてニッケル及びハンダメッキ（３０
μｍ）を施す。
る。図１は、本発明の第１の実施例の断面図である。半
導体素子を収容するセラミックパッケージ基体１は、ム
ライト質セラミックよりなる多層配線基板であり、中央
部には半導体素子を収容設置するための凹部１０が設け
られている。パッケージ基体上面２にはＴｉ−Ｃｕスパ
ッタリング及びＣｕメッキによるメタライズ層３が設け
られている。メタライズ層は、幅０.５ｍｍ、厚み１０
μｍである。当該メタライズ層の上面４には、その幅
０.３ｍｍ、厚み１５０μｍの銅製の金属突起５が形成
されている。本金属突起５は、以下の如く形成される。 ドライフィルムをパッケージ基体上面２及びメタライ
ズ上面４に貼り、突起を形成したい環状部分のみ露光現
像して、開口させる。 Ｃｕメッキにて、突起部（幅；３００μｍ、高さ；１
５０μｍ）を形成する。 続いて、保護用にニッケルメッキ（２μｍ程度）を施
す。 ドライフィルムを取り除き、突起部以外のスパッタ膜
をエッチングにて除去する。 仕上げメッキとしてニッケル及びハンダメッキ（３０
μｍ）を施す。
【０００９】図２に、第１の実施例にかかるパッケージ
基体に、コバール製の蓋体をハンダ封止した場合を示
す。図１と同じ番号は同じ部分を示す。コバール製蓋体
６は、自重によって金属突起５に当接する。但し、ハン
ダ層が間にあるため、完全に密着している訳ではない。
金属突起５にメッキされたハンダは、加熱により融解
し、蓋体の封止部７をも濡らして滑らかに流れ、ハンダ
層８となってメニスカス９を形成する。更に、冷却され
ると共に、基体１と蓋体６の熱膨張率違いにより発生す
る熱応力を、メニスカス９と金属突起５が変形して吸収
する。従って、良好な気密封止が出来る。比較例１とし
て、金属突起の無いもので、ハンダ封止を行ったとこ
ろ、図７の如くとなり、気密封止が行えた。そこで、実
施例１と比較例１のサンプルをＭＩＬ規格８８３Ｃ コ
ンディションＣに規定する温度サイクル試験を行って、
熱応力に対する、耐久性を調査した。結果を、表１に示
す。
基体に、コバール製の蓋体をハンダ封止した場合を示
す。図１と同じ番号は同じ部分を示す。コバール製蓋体
６は、自重によって金属突起５に当接する。但し、ハン
ダ層が間にあるため、完全に密着している訳ではない。
金属突起５にメッキされたハンダは、加熱により融解
し、蓋体の封止部７をも濡らして滑らかに流れ、ハンダ
層８となってメニスカス９を形成する。更に、冷却され
ると共に、基体１と蓋体６の熱膨張率違いにより発生す
る熱応力を、メニスカス９と金属突起５が変形して吸収
する。従って、良好な気密封止が出来る。比較例１とし
て、金属突起の無いもので、ハンダ封止を行ったとこ
ろ、図７の如くとなり、気密封止が行えた。そこで、実
施例１と比較例１のサンプルをＭＩＬ規格８８３Ｃ コ
ンディションＣに規定する温度サイクル試験を行って、
熱応力に対する、耐久性を調査した。結果を、表１に示
す。
【００１０】 分母はサンプル数を、分子は不良数を示す。良・不良の
判定は、ヘリウムリークディテクタを用い、リーク量が
１０-8cc/sec以上の場合を不良とした。不良となった物
は、封止部付近にクラック生じていた。
判定は、ヘリウムリークディテクタを用い、リーク量が
１０-8cc/sec以上の場合を不良とした。不良となった物
は、封止部付近にクラック生じていた。
【００１１】実施例２として、ハンダメッキが薄く（１
５μｍ）、ハンダの量が、不十分である場合を図３に示
す。ハンダの量が少ないため、流れるハンダは少ない
が、メニスカス９の形成は十分に行われる。金属突起５
によって気密封止すべき領域は制限され、この領域のみ
メニスカス９が形成されれば、気密は保たれるためであ
る。一方、比較例２として、金属突起を形成しないで、
ハンダメッキ層を形成した場合において、同様にハンダ
メッキが薄く（１５μｍ）、ハンダメッキ量が少ないも
ので封止した場合を、図４に示す。蓋体の自重でハンダ
層８の厚みは薄くされるが、ハンダが濡らすべき面積は
変わらないので、メニスカスの形成が、不十分な場合が
ある。かかる場合には、気密封止に問題があり、外観上
からも気密性が疑われ好ましくない。従って、この様な
状態を防止する為、ハンダ層は厚めに形成する必要があ
り、実際にそのようにするのが通常である。前述の如
く、図５の如く蓋体が半導体素子１１により支えられ
て、基体１と蓋体６の封止部に間隔が生じている場合に
はなおさらかかる問題が顕著である。本比較例２の場
合、熱衝撃試験をするまでもなく、すでに１／１０が気
密不良となった。実施例２と比較例２の熱応力耐久性
を、上記と同様に温度サイクル試験によって調査した。
結果を、表２に示す。
５μｍ）、ハンダの量が、不十分である場合を図３に示
す。ハンダの量が少ないため、流れるハンダは少ない
が、メニスカス９の形成は十分に行われる。金属突起５
によって気密封止すべき領域は制限され、この領域のみ
メニスカス９が形成されれば、気密は保たれるためであ
る。一方、比較例２として、金属突起を形成しないで、
ハンダメッキ層を形成した場合において、同様にハンダ
メッキが薄く（１５μｍ）、ハンダメッキ量が少ないも
ので封止した場合を、図４に示す。蓋体の自重でハンダ
層８の厚みは薄くされるが、ハンダが濡らすべき面積は
変わらないので、メニスカスの形成が、不十分な場合が
ある。かかる場合には、気密封止に問題があり、外観上
からも気密性が疑われ好ましくない。従って、この様な
状態を防止する為、ハンダ層は厚めに形成する必要があ
り、実際にそのようにするのが通常である。前述の如
く、図５の如く蓋体が半導体素子１１により支えられ
て、基体１と蓋体６の封止部に間隔が生じている場合に
はなおさらかかる問題が顕著である。本比較例２の場
合、熱衝撃試験をするまでもなく、すでに１／１０が気
密不良となった。実施例２と比較例２の熱応力耐久性
を、上記と同様に温度サイクル試験によって調査した。
結果を、表２に示す。
【００１２】 比較例のサンプル数が９ケであるのは、１ケが実験前か
ら気密不良だったからである。本発明によれば、ハンダ
層厚みが薄くても、良好な気密性が得られることが判
る。
ら気密不良だったからである。本発明によれば、ハンダ
層厚みが薄くても、良好な気密性が得られることが判
る。
【００１３】図６には、実施例３として、ハンダメッキ
量が過多（メッキ厚５０μｍ）である場合を示す。ハン
ダ量が多くても、金属突起５が蓋体６を支えるため、ハ
ンダ層８は一定以下には薄くならず、メニスカス９の大
きさが変化するのみで、気密性も良好である。 図８に
は、比較例３として、金属突起を形成しない場合におい
て、ハンダメッキ量（メッキ厚５０μｍ）が過多である
場合を示す。ハンダ層８は、蓋体の自重で押しつぶさ
れ、太鼓状となっている。かかる場合には、気密性には
問題無いものの、過剰のハンダがはみ出して流れたもの
もあり、外観上好ましくない。同様に、実施例３と比較
例３の熱応力耐久性を、上記と同様に温度サイクル試験
によって調査した。結果を、表３に示す。
量が過多（メッキ厚５０μｍ）である場合を示す。ハン
ダ量が多くても、金属突起５が蓋体６を支えるため、ハ
ンダ層８は一定以下には薄くならず、メニスカス９の大
きさが変化するのみで、気密性も良好である。 図８に
は、比較例３として、金属突起を形成しない場合におい
て、ハンダメッキ量（メッキ厚５０μｍ）が過多である
場合を示す。ハンダ層８は、蓋体の自重で押しつぶさ
れ、太鼓状となっている。かかる場合には、気密性には
問題無いものの、過剰のハンダがはみ出して流れたもの
もあり、外観上好ましくない。同様に、実施例３と比較
例３の熱応力耐久性を、上記と同様に温度サイクル試験
によって調査した。結果を、表３に示す。
【００１４】 本発明によれば、ハンダ層厚みが厚い場合でも、良好な
気密性が得られることが判る。メニスカス及び金属突起
の熱応力吸収作用が働いたからであると解される。比較
例３では、不良となっったものは、ハンダとセラミック
の界面にクラックが入っていた。ハンダが十分あるた
め、当初は気密性に問題が無かったものの、繰り返し熱
応力を受けると、太鼓状になったハンダ層では、変形で
きないために、蓋体と基体の間に発生する熱応力を吸収
できなかった為と解される。
気密性が得られることが判る。メニスカス及び金属突起
の熱応力吸収作用が働いたからであると解される。比較
例３では、不良となっったものは、ハンダとセラミック
の界面にクラックが入っていた。ハンダが十分あるた
め、当初は気密性に問題が無かったものの、繰り返し熱
応力を受けると、太鼓状になったハンダ層では、変形で
きないために、蓋体と基体の間に発生する熱応力を吸収
できなかった為と解される。
【００１５】第４の実施例として、セラミックの蓋体に
金属突起を設けた場合を、図８に示す。窒化アルミニウ
ム質セラミックの蓋体２１の下面にメタライズ層２２を
タングステンペーストを塗布、同時焼成して形成する。
更に当該メタライズ層２２の下面２３に、第１の実施例
と同様にして金製の金属突起２４を形成する。保護層の
ニッケルメッキ層も同様に形成した。図８は、この様に
して製造した蓋体２１を、アルミナ質セラミック基体２
５とハンダ封止した場合である。基体２５の上面の金属
突起に対応した部分には、メタライズ層２６を設けるこ
とは当然である。ハンダ層は、基体２５側のメタライズ
層２６にペーストを塗布して形成した。蓋体の窒化アル
ミニウムと基体のアルミナとの熱膨張率の相違に起因す
る熱応力は、第１の実施例と同様に、金属読起部が吸収
し問題は生じない。メスニカスの形成も良好であり、ハ
ンダ量が変動しても、実施例２、３と同様に良好なメス
ニカスを形成する。
金属突起を設けた場合を、図８に示す。窒化アルミニウ
ム質セラミックの蓋体２１の下面にメタライズ層２２を
タングステンペーストを塗布、同時焼成して形成する。
更に当該メタライズ層２２の下面２３に、第１の実施例
と同様にして金製の金属突起２４を形成する。保護層の
ニッケルメッキ層も同様に形成した。図８は、この様に
して製造した蓋体２１を、アルミナ質セラミック基体２
５とハンダ封止した場合である。基体２５の上面の金属
突起に対応した部分には、メタライズ層２６を設けるこ
とは当然である。ハンダ層は、基体２５側のメタライズ
層２６にペーストを塗布して形成した。蓋体の窒化アル
ミニウムと基体のアルミナとの熱膨張率の相違に起因す
る熱応力は、第１の実施例と同様に、金属読起部が吸収
し問題は生じない。メスニカスの形成も良好であり、ハ
ンダ量が変動しても、実施例２、３と同様に良好なメス
ニカスを形成する。
【００１６】図１０には、基体と蓋体を封止するのでな
く、基体と半導体素子を封止する場合を示す。アルミナ
質セラミック基体３１に、Ｔｉ−Ｃｕスパッタリングお
よびＣｕメッキによりメタライズ層３２を設け、当該メ
タライズ層３２の上面３３に第１の実施例と同様に銅製
の金属突起３４をニッケルメッキ保護層及びハンダメッ
キ層と共に形成した。なお、半導体素子の入出力端子部
に接続する部分にも、同様な方法でメタライズ層３６お
よび金属突起（配線接続用バンプ）３７を形成した。本
実施例では、金属突起３４と配線接続用バンプ３７は、
メッキにより同時に形成するため、その高さは同一とな
った。半導体素子（シリコン）３５を被せ、ハンダ封止
を行った。金属突起により熱応力が吸収され、良好なメ
ニスカスも形成された。なお、素子との配線導通は、ハ
ンダ３６によってバンプ３７と接続されることで行って
いる。
く、基体と半導体素子を封止する場合を示す。アルミナ
質セラミック基体３１に、Ｔｉ−Ｃｕスパッタリングお
よびＣｕメッキによりメタライズ層３２を設け、当該メ
タライズ層３２の上面３３に第１の実施例と同様に銅製
の金属突起３４をニッケルメッキ保護層及びハンダメッ
キ層と共に形成した。なお、半導体素子の入出力端子部
に接続する部分にも、同様な方法でメタライズ層３６お
よび金属突起（配線接続用バンプ）３７を形成した。本
実施例では、金属突起３４と配線接続用バンプ３７は、
メッキにより同時に形成するため、その高さは同一とな
った。半導体素子（シリコン）３５を被せ、ハンダ封止
を行った。金属突起により熱応力が吸収され、良好なメ
ニスカスも形成された。なお、素子との配線導通は、ハ
ンダ３６によってバンプ３７と接続されることで行って
いる。
【００１７】
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明により形
成されるメニスカスの熱応力吸収作用により、セラミッ
クパッケージ基体やセラミック蓋体のクラックを防止
し、確実な気密封止が出来る。更に、多少ハンダ量が変
動してもハンダ封着部分は、良好なメスニカスを形成出
来るので、この点でも良好な気密封止が出来、外観上も
良好となる。このことは、金属突起が基体、蓋体のいず
れに設けられる場合でも同様である。
成されるメニスカスの熱応力吸収作用により、セラミッ
クパッケージ基体やセラミック蓋体のクラックを防止
し、確実な気密封止が出来る。更に、多少ハンダ量が変
動してもハンダ封着部分は、良好なメスニカスを形成出
来るので、この点でも良好な気密封止が出来、外観上も
良好となる。このことは、金属突起が基体、蓋体のいず
れに設けられる場合でも同様である。
【図１】本発明の第１の実施例のセラミックパッケージ
用基体の断面図である。
用基体の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の基体を用いたハンダ封
着状態を示す断面図である。
着状態を示す断面図である。
【図３】第１の比較例（従来例）にかかる断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の第２の実施例の基体のハンダ封着状態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】第２の比較例にかかる断面図である。
【図６】基体が半導体素子に支えられている場合の比較
例にかかる断面図である。
例にかかる断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例の基体のハンダ封着状態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図８】第３の比較例にかかる断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例の蓋体のハンダ封着状態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施例の蓋体のハンダ封着状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
１、２５ 基体 ２、 基体の上面 ３、２６、３２ 基体のメタライズ層 ４、３３ 基体のメタライズ層上面 ５、２４、３４ 金属突起 ６、２１ 蓋体 ７、 蓋体封着部 ８、 ハンダ層 ９、 メニスカス １０ 半導体素子設置用凹部 １１、３５ 半導体素子 ２２ 蓋体のメタライズ層 ２３ 蓋体のメタライズ層下面 ３６ 基体のメタライズ層（素子導通用） ３７ 配線接続用バンプ ３８ 素子導通用ハンダ
Claims (8)
- 【請求項１】上面に環状のメタライズ層を設け、当該メ
タライズ層の上面に、当該メタライズ層の幅よりも小さ
い幅を持つ、環状の金属突起を設けたことを特徴とする
半導体セラミックパッケージ基体。 - 【請求項２】当該パッケージ基体の材質が、低熱膨張セ
ラミックであることを特徴とする請求項１の半導体セラ
ミックパッケージ基体。 - 【請求項３】当該金属突起の材質が、銅であることを特
徴とした請求項１又は２の半導体セラミックパッケージ
基体。 - 【請求項４】蓋体と請求項１から３の半導体セラミック
パッケージ基体とを、半田にて封着したことを特徴とす
る半導体セラミックパッケージ。 - 【請求項５】下面に環状のメタライズ層を設け、当該メ
タライズ層の下面に、当該メタライズ層の幅よりも小さ
い幅を持つ、環状の金属突起を設けたことを特徴とする
半導体セラミックパッケージ蓋体。 - 【請求項６】当該パッケージ蓋体の材質が、低熱膨張セ
ラミックであることを特徴とする請求項５の半導体セラ
ミックパッケージ蓋体。 - 【請求項７】当該金属突起の材質が、銅であることを特
徴とした請求項５又は６の半導体セラミックパッケージ
蓋体。 - 【請求項８】基体と請求項５から７の半導体セラミック
パッケージ蓋体とを、半田にて封着したことを特徴とす
る半導体セラミックパッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4359037A JPH06204352A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体セラミックパッケージ用基体及び蓋体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4359037A JPH06204352A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体セラミックパッケージ用基体及び蓋体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204352A true JPH06204352A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18462419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4359037A Pending JPH06204352A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体セラミックパッケージ用基体及び蓋体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204352A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002313972A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品組立体および電子部品組立体の製造方法 |
| JP2009267129A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Oki Semiconductor Co Ltd | 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 |
| JP2012151698A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Taiyo Yuden Co Ltd | 弾性波デバイス |
| JP2016025094A (ja) * | 2014-07-16 | 2016-02-08 | セイコーエプソン株式会社 | パッケージベース、パッケージ、電子デバイス、電子機器及び移動体 |
| JP2018037582A (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 日機装株式会社 | 光半導体装置および光半導体装置の製造方法 |
| CN110071209A (zh) * | 2018-01-22 | 2019-07-30 | 罗姆股份有限公司 | Led封装 |
| JP2023174110A (ja) * | 2022-05-27 | 2023-12-07 | 太陽誘電株式会社 | 電子部品、フィルタおよびマルチプレクサ |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4359037A patent/JPH06204352A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002313972A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品組立体および電子部品組立体の製造方法 |
| JP2009267129A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Oki Semiconductor Co Ltd | 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 |
| JP2012151698A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Taiyo Yuden Co Ltd | 弾性波デバイス |
| JP2016025094A (ja) * | 2014-07-16 | 2016-02-08 | セイコーエプソン株式会社 | パッケージベース、パッケージ、電子デバイス、電子機器及び移動体 |
| CN105322910A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-02-10 | 精工爱普生株式会社 | 封装基体、封装、电子器件、电子设备和移动体 |
| WO2018043095A1 (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 日機装株式会社 | 光半導体装置および光半導体装置の製造方法 |
| JP2018037582A (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 日機装株式会社 | 光半導体装置および光半導体装置の製造方法 |
| CN110521011A (zh) * | 2016-09-01 | 2019-11-29 | 日机装株式会社 | 光半导体装置及光半导体装置的制造方法 |
| US11217730B2 (en) | 2016-09-01 | 2022-01-04 | Nikkiso Co., Ltd. | Optical semiconductor apparatus and method of manufacturing optical semiconductor apparatus |
| CN110521011B (zh) * | 2016-09-01 | 2022-08-26 | 日机装株式会社 | 光半导体装置及光半导体装置的制造方法 |
| CN110071209A (zh) * | 2018-01-22 | 2019-07-30 | 罗姆股份有限公司 | Led封装 |
| CN110071209B (zh) * | 2018-01-22 | 2022-11-29 | 罗姆股份有限公司 | Led封装 |
| JP2023174110A (ja) * | 2022-05-27 | 2023-12-07 | 太陽誘電株式会社 | 電子部品、フィルタおよびマルチプレクサ |
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