JPH07101721B2 - 集積回路用Agろう付きシールリング及びその製造方法 - Google Patents

集積回路用Agろう付きシールリング及びその製造方法

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JPH07101721B2
JPH07101721B2 JP63137668A JP13766888A JPH07101721B2 JP H07101721 B2 JPH07101721 B2 JP H07101721B2 JP 63137668 A JP63137668 A JP 63137668A JP 13766888 A JP13766888 A JP 13766888A JP H07101721 B2 JPH07101721 B2 JP H07101721B2
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克彦 向井
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Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、セラミックスパッケージに集積回路チップ
を封入するためのシールリングの改良に係り、特に、冷
間圧延材の打ち抜き加工品からなるシールリング素材に
機械研摩及び化学研摩を施すことによって、シールリン
グの所定位置にAgろうを均一にかつ確実に被着した集積
回路用Agろう付きシールリングとその製造方法に関す
る。
背景技術 高信頼性を要求される集積回路チップは、その保護と電
気的接続を容易にするために、メタルやガラスなどを用
いた気密パッケージに封入されて用いられているが、今
日ではセラミックスパッケージが主流となっているい
る。
一般に、セラミックスパッケージの構造は、複数のメタ
ライズされたセラミックス板を積層した多層基板型に
は、第4図に示す如く、内側にICチップ収納用のキャビ
ティー(2)を有し、キャビティー(2)の周辺にメタ
ライズ枠(3)を形成したセラミックス基板(1)
(1′)とセラミックスキャップ(4)との接合を、金
属製のシールリング(5)とこれと同形状のAgろう枠
(6)を配置したAgろう付けにより行い、また、セラミ
ックス基板(1)端面にリードフレーム(7)をろう付
けするものと、セラミックス基板(1′)裏面にリード
ピン(8)をろう付けする構成が知られている。
かかるAgろう付けは、予めシールリング(5)と略同寸
法に打ち抜き加工したAgろう枠(6)を、シールリング
(5)とキャップ(4)、セラミックス基板(1)
(1′)との間に配置し、加熱溶融して、これらを接合
する方法や、セラミックスパッケージの組立てに際し、
Agろう枠(6)の配置が煩雑なため、シールリングに予
めAgろうを溶融付着させておき、組立ての際の位置合わ
せなどを容易にした提案(例えば、特開昭61-9998号、
特開昭61-248536号)がなされている。
発明が解決しようとする問題点 前記シールリングは、Fe-Ni系合金又はFe-Ni-Co系合金
を冷間圧延にて板状に加工し、その後、所要の形状、寸
法にプレス加工等の打ち抜き加工を施した素材が用いら
れているが、冷間圧延時の加工方向、すなわち圧延方向
に表面粗さの異方性を有しており、Agろうの加熱溶融状
態において、Agろうがこの異方性のためにシールリング
のAgろう被着予定面である一方の主面に均一に流動する
ことが妨げられ、十分な封止が得られない場合があっ
た。
そのために、従来は予め金属製のシールリングと略同寸
法に打ち抜いたAgろうを作製するか、またはシールリン
グの一方の主面の全周にわたってAgろうを配置せねばな
らず、多大の工数を要していた。
また、プレス加工等の打ち抜き加工に際し、得られたシ
ールリング板の周辺端面に、第3図a図に示す如く、せ
ん断面と共に破断面が生じ、バリや金属粉等が発生して
セラミックスパッケージの封止を妨げたり、組立て後に
行われる金メッキ時に、破断面に酸液が残留して金めっ
き後の製品に膨れを生じたりする原因となっていた。
また、シールリングに上記のような破断面が生じること
を防ぎ、端面に、おけるせん断面の比率を上げるために
は、プレス加工の際の金型のクリアランスを限界まで狭
めて使用すればよいが、これは金型の寿命を著しく縮め
ることになる。
さらに、これら破断面に生じるバリ等を除去するため
に、アルミナやシリカによるバレル研摩等の機械研摩が
施されるが、この場合はアルミナやシリカの微粉がシー
ルリング表面に付着して、後工程のめっき時にめっき膨
れ等の悪影響を与える問題があった。
また、プレス加工後のせん断面については、厚み方向に
溝状の粗さを有し、これに沿ってAgろうが端面に流れ込
む問題があった。
発明の目的 この発明は、セラミックスパッケージに集積回路チップ
を封入するためのシールリングの改良を目的とし、特に
冷間圧延材の打ち抜き加工品からなるシールリング素材
に機械研摩及び化学研摩を施すことによって、シールリ
ングの所定位置にAgろうを均一にかつ確実に被着した集
積回路用Agろう付きシールリング及びその製造方法の提
供を目的としている。
発明の概要 この発明は、従来の問題点を解決して信頼性の高いシー
ルリングを目的に、シールリング表面の性状について、
種々検討した結果、冷間圧延及び打ち抜き加工を施した
シールリング素材に、バレル研摩等の機械研摩を施した
後、リン酸系などの化学研摩浴を用いて化学研摩を行な
うことにより、冷間圧延時の加工方向、すなわちAgろう
の被着予定面である一方の主面における圧延方向に発生
した表面粗さの異方性を軽減でき、さらに、該シールリ
ング素材の周辺端面の破断面に金属粉や機械研摩砥粒な
どの存在しない平滑でかつ清浄な表面が得られ、Agろう
の被着を均一かつ確実に、また極めて容易にできること
を知見し、この発明を完成したものである。
すなわち、この発明は、 セラミックスパッケージに集積回路チップを封入するた
めのキャップと該パッケージ間に介在させるAgろう付き
シールリングにおいて、シールリング素材が冷間圧延材
の打ち抜き加工品からなり、かつ機械研摩用砥粒の残留
しない粗度1.5μm以下の化学研摩面からなる一方の主
面上に、Agろうが被着されていることを特徴とする集積
回路用Agろう付きシールリングであり、 また、前記シールリングの製造方法おいて、 冷間圧延材の打ち抜き加工品からなるシールリング素材
に機械研摩を施し、さらに、化学研摩を施した後、該素
材が嵌入可能な溝を有する治具に収容し、該素材のAgろ
うの被着予定表面である一方の主面上の任意位置に、任
意形状かつ所要量のAgろう材を載せて、ろう材の溶融温
度に加熱することを特徴とする集積回路用Agろう付きシ
ールリングの製造方法である。
発明の構成 この発明において、シールリング素材は、他のセラミッ
クス部品との熱膨張係数を整合させるために、Fe-Ni系
合金(例えば、42Ni-Fe合金)やFe-Ni-Co系合金(コバ
ール)が用いられている。また、セラミックスパッケー
ジからの放熱性を高めるためにCu系合金などが用いられ
る場合もある。
また、この発明において、シールリング素材は、冷間圧
延によって0.3mm〜2.0mm厚さの板状に加工した後、プレ
ス加工等の打ち抜き加工(以下、プレス加工という)を
施して所定の形状、寸法の成形品として得ることができ
る。
この発明において、プレス加工を行う場合、得られたシ
ールリング素材の周辺端面に破断面が生じても、その後
に行う機械研摩により除去でき、さらに化学研摩によっ
て、該破断面の金属粉及び機械研摩用砥粒が除去できる
ため、特に、金型の寿命を縮めるが如き金型クリアラン
スを限界まで狭めて使用する必要がない。
この発明において、機械研摩は、プレス加工後のシール
リング素材の破断面に生じるバリや金属粉を除去できれ
ば、公知のいいずれの機械研摩でよく、アルミナ(Al2O
3)やシリカ(SiO2)を砥粒とするバレル研摩が適宜利
用できる。
この発明の特徴である化学研摩は、シールリング素材が
Fe-Ni系合金やFe-Ni-Co系合金の場合は、硫酸−過酸化
水素系化学研摩浴、酸性フッ化アンモン−過酸化水素−
硫酸系浴が用いられ、また、シュウ酸−過酸化水素系ま
たはリン酸系などの化学研摩浴も用いられる。Cu系合金
などの場合は、硝酸−硫酸−塩酸系浴が用いられる。
上記の化学研摩を行なうことにより、Agろうの被着予定
面であるシールリング素材の一方の主面における冷間圧
延時の圧延方向に発生した表面粗さの異方性を軽減ある
いは消滅させるとともに、該シールリング素材の端面で
ある破断面に付着した金属粉や機械研摩用砥粒などを除
去し、目的とするAgろう被着予定面にのみ均一かつ確実
にAgろうを被着させるためには、化学研摩による研摩量
が2μm以上必要であり、前記シールリング素材の圧延
方向とその直角方向の表面粗さの差が0.2μm以下とな
るように、また、表面粗さが1.5μm以下、さらに好ま
しくは、1.0μm以下の平滑でかつ清浄な表面となるよ
うに、化学研摩浴組成、温度や処理時間を適宜選定する
必要がある。
化学研摩による研摩量は、2μm〜15μmが好ましい。
これらの化学研摩浴組成、温度や処理時間は、シールリ
ングの組成や表面状態によって異なるが、 例えば、酸性フッ化アンモン−過酸化水素−硫酸系浴の
場合は、浴温が20〜100℃、処理の時間が1〜30分で処
理される。
また、化学研摩後の洗浄は、上水道水及び純水にて、数
回水洗を行い、熱風乾燥を行う。
かかる化学研摩を施したこの発明のシールリングは、表
面に粗さの異方性がなくAgろうの加熱溶融状態における
流れ性が改善されるため、従来のようにシールリングと
略同一の寸法にAgろうを加工しておく必要はなく、実施
例に示す如く、線、粒、塊、粉状などの任意の形状で必
要な量のAgろうを、治具の溝内に装入したシールリング
の一方主面の一部分、任意位置に載せて加熱溶融させる
だけで、シールリングの一方主面の全面に均一にAgろう
が流れて、封止性の良好なシールリングが得られる。さ
らに、シールリングの周辺端面においても、プレス加工
時に形成される厚み方向の溝状の粗さが軽減または削減
されることから、該シールリングの周辺端面にAgろうが
流れ込むこともない。
この発明に用いられるAgろうは、Ag-Cu合金又はAg-Cu-Z
n合金、あるいはこれらにCd,Ni,Sn,In,Mn,Li,P,Ga,Sb,B
i,等の1種以上を含有したものを用いる。
Agろうのろう付けは、例えば、窒素ガス等の非酸化性雰
囲気で、通常は780℃以上の温度で、処理時間2〜30分
で行うとよい。
シールリングに被着させるAgろう厚みは、200μm以下
が望ましく、さらにい30μm〜100μmが望ましい。
実施例 まず第1図(a)に示すように、コバール材より、冷間
圧延及びプレス加工にて、 19mm×16mm×0.5mm寸法の角リング状にからなるシール
リング素材(10)を得た。
このとき、圧延加工された面の粗度は、 1.5μm以上であり、また、素材の圧延方向とその直角
方向の表面粗さの差は、0.25μmであった。
このシールリング素材(10)に、アルミナ粉によるバレ
ル研磨を施し、0.01〜0.03mm高さのバリを除去した。
次に、浴組成が過酸化水素60vol%、酸性フッ化アンモ
ン3wt%、硫酸1vol%、残部水からなる化学研摩液(液
温度35℃)を用い、浴中にシールリング素材(10)を5
分間、侵漬する化学研摩を行った。化学研摩後、上水道
水による2回水洗及び純水流水洗による洗浄を行った。
洗浄後、この発明の主たる特徴である機械研摩および化
学研摩を施したシールリング(10)の周辺端面を50倍の
光学顕微鏡で観察した結果、第2図の顕微鏡写真を基に
した模式図に示す如く、ばり高さ0、せん断面粗度は、
1.0μm以下であり、また、素材の圧延方向とその直角
方向の表面粗さの差は、0.2μmであった。
さらに、第1図(b)に示す如く、シールリング(10)
が嵌入可能な溝(3)を有するカーボン製治具(11)
に、シールリング(10)を装入後、Φ0.6×18.6mm寸法
の72Ag-28CuからなるAgろう(13)を、シールリング(1
0)の一方の主面上に載せ、窒素ガス雰囲気で、900℃、
10分の条件でシールリング(10)にろう付けを行い、Ag
ろう付きシールリングを得た。
第1図(c)に示す如く、加熱溶融後のAgろう(13a)
は、シールリング(10)の一方の主面に均等に付着して
おり、Agろう(13a)の厚さはシールリング(10)の一
方の主面の全域にわたって50μm±10μmの範囲内にあ
った。また、シールリング(10)の周辺端面へのAgろう
の流れ込みは全くなかった。
発明の効果 シールリング素材のプレス加工時に、金型の寿命を
縮めるようなクリアランスを限界まで狭めて使用する必
要はなく、プレス金型の寿命を大幅にのばすことができ
る。
プレス加工後のせん断面、破断面に金属粉や機械研
摩用砥粒の付着がなく、後工程での金めっきの品質向上
が図られる。
シールリングへのろう付けの際、Agろうの流れ性が
よく、また均一に付着させることができ、さらに、シー
ルリングの周辺端面や裏面へのAgろうの流れ込みを防止
することができる。
シールリングへのろう付けの際、Agろうの配置方法
を問わないため、作業能率を向上することができる。
シールリングへのろう付けの際、Agろうの形状を問
わないため、材料歩留りを大幅に向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図a,b,cはシールリングと治具を示す斜視説明図とA
gろう付きシールリングの断面図である。 第2図、第3図はシールリングの周辺端面の顕微鏡写真
を基にした模式図であり、a図が従来のもの、b図が本
発明のものを示し、第2図はシールリングの周辺端面の
正面模式図、第3図は同断面模式図である。 第4図はシールリング板の構造を示すセラミックスパッ
ケージの斜視説明図である。 10……シールリング素材及びシールリング、11……治
具、12……溝、13,13a……Agろう。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックスパッケージに集積回路チップ
    を封入するためのキャップと該パッケージ間に介在させ
    るAgろう付きシールリングにおいて、 シールリング素材が冷間圧延材の打ち抜き加工品からな
    り、かつ、機械研摩用砥粒の残留しない表面粗度1.5μ
    m以下の化学研摩面からなる一方の主面上に、Agろうが
    被着されていることを特徴とする集積回路用Agろう付き
    シールリング。
  2. 【請求項2】セラミックスパッケージに集積回路チップ
    を封入するためのキャップと該パッケージ間に介在させ
    るAgろう付きシールリングの製造方法おいて、 冷間圧延材の打ち抜き加工品からなるシールリング素材
    に機械研摩を施し、さらに、化学研摩を施した後、該素
    材が嵌入可能な溝を有する治具に収容し、該素材のAgろ
    うの被着予定面である一方の主面上の任意位置に、任意
    形状かつ所要量のAgろう材を載せて、ろう材の溶融温度
    に加熱することを特徴とする集積回路用Agろう付きシー
    ルリングの製造方法。
JP63137668A 1988-06-03 1988-06-03 集積回路用Agろう付きシールリング及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH07101721B2 (ja)

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