JPH07297530A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】絶縁基体に外部リード端子を、該絶縁基体にク
ラックや割れを発生することなく強固に取着することが
できる配線基板を提供することにある。 【構成】メタライズ配線層２を有するセラミックス製絶
縁基体１の表面に、前記メタライズ配線層２と電気的に
接続される接続パッド７を設けるとともに該接続パッド
７に外部リード端子３をロウ付けして成る配線基板であ
って、前記接続パッド７は外形寸法の異なる複数のメタ
ライズ層７ａ、７ｂを、外形寸法の大きいものより順に
絶縁基体１の表面に被着積層させて形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子収納用パッケ
ージや混成集積回路装置等に用いられる配線基板に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、配線基板、例えば、半導体素子を
収容する半導体素子収納用パッケージに使用される配線
基板は一般に、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質
焼結体、ガラスセラミックス焼結体、窒化アルミニウム
質焼結体等の電気絶縁性のセラミックスから成り、その
上面の略中央部に半導体素子を収容するための凹部を有
する絶縁基体と、前記絶縁基体の凹部周辺から下面にか
けて導出されているタングステン、モリブデン、マンガ
ン等の高融点金属粉末から成るメタライズ配線層と、前
記絶縁基体下面に取着され、メタライズ配線層と電気的
に接続している鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッ
ケル合金等から成る外部リード端子とで構成されてお
り、絶縁基体の凹部底面に半導体素子をガラス、樹脂、
ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに半導体
素子の各電極を凹部周辺に位置するメタライズ配線層に
ボンディングワイヤを介して電気的に接続し、しかる
後、前記絶縁基体の上面に金属やセラミックス等から成
る蓋体を絶縁基体の凹部を塞ぐようにガラス、樹脂、ロ
ウ材等から成る封止材を介して接合させ、絶縁基体の凹
部内に半導体素子を気密に収容することによって最終製
品としての半導体装置となる。

【０００３】尚、前記絶縁基体への外部リード端子の取
着は、図３に示すように、絶縁基体11の下面に、一部が
メタライズ配線層12と電気的に接続する円形状の接続パ
ッド13を被着させておき、該接続パッド13に外部リード
端子14の一端を銀ロウ等のロウ材15を介しロウ付けする
ことによって行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の配線基板においては、外部リード端子を接続パッド
にロウ付けするロウ材が接続パッドの略全面に接合する
とともに固化時に大きく収縮すること及び絶縁基体が脆
弱で、且つ引っ張り力に対する機械的強度が弱いセラミ
ックスで形成されていること等から、接続パッドに外部
リード端子を銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けする
と、ロウ材の固化収縮に伴う引っ張り力が接続パッドの
外周部に大きく作用して接続パッドの外周部に位置する
絶縁基体にクラックや割れを発生させ、半導体素子の気
密封止の信頼性や外部リード端子の絶縁基体への取着の
信頼性が大きく低下するという欠点を有していた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は絶縁基体に外部リード端子を、該絶縁基
体にクラックや割れを発生することなく強固に取着する
ことができる配線基板を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、メタライズ配
線層を有するセラミックス製絶縁基体の表面に、前記メ
タライズ配線層と電気的に接続される接続パッドを設け
るとともに該接続パッドに外部リード端子をロウ付けし
て成る配線基板であって、前記接続パッドは外形寸法の
異なる複数のメタライズ層を、外形寸法の大きいものよ
り順に絶縁基体の表面に被着積層させて形成されている
ことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明の配線基板によれば、外部リード端子が
ロウ付けされる接続パッドを、外形寸法の異なる複数の
メタライズ層を、外形寸法の大きいものより順に絶縁基
体の表面に被着積層させることによって形成したことか
ら、接続パッドに外部リード端子をロウ材を介してロウ
付けする際、ロウ材は外形寸法の小さいメタライズ層に
接合して外形寸法が最も大きく絶縁基体に直接接触する
メタライズ層に接合することはなく、その結果、ロウ材
の固化収縮に伴う引っ張り力は接続パッドの外周部に大
きく作用することはなく、接続パッドの外周部に位置す
る絶縁基体にクラックや割れ等が発生するのを皆無とし
て、半導体素子の気密封止の信頼性や外部リード端子の
絶縁基体への取着の信頼性を極めて高いものとなすこと
ができる。

【０００８】

【実施例】次に本発明を添付図面に示す実施例に基づき
詳細に説明する。図１及び図２は本発明の配線基板を半
導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージに適用
した場合の一実施例を示し、１は絶縁基体、２は絶縁基
体１に被着されたメタライズ配線層、３はメタライズ配
線層２にロウ材を介してロウ付け取着された外部リード
端子である。この絶縁基体１に被着されたメタライズ配
線層２に外部リード端子３を取着したものが配線基板Ａ
となる。

【０００９】前記絶縁基体１はその上面中央部に半導体
素子４を収容するための空所を形成する凹部１ａが設け
てあり、該凹部１ａ底面には半導体素子４がガラス、樹
脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定される。

【００１０】前記絶縁基体１は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス焼結体、窒
化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁性のセラミックス
から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場
合は、アルミナ、シリカ、カルシア、マグネシア等のセ
ラミック原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合し
て泥漿状となすとともに該泥漿物を従来周知のドクター
ブレード法やカレンダーロール法等を採用することによ
ってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）
と成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適
当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、
約１６００℃の温度で焼成することによって製作され
る。

【００１１】また前記絶縁基体１はその凹部１ａ周辺か
ら下面にかけて複数個のメタライズ配線層２が被着され
ており、該メタライズ配線層２の凹部１ａ周辺部には半
導体素子４の各電極がボンディングワイヤ５を介し電気
的に接続され、また下面に導出された部位には外部電気
回路と接続される外部リード端子３が電気的に接続され
ている。

【００１２】前記絶縁基体１に被着させたメタライズ配
線層２はタングステン、モリブデン、マンガン等の高融
点金属粉末から成り、該メタライズ配線層２は外部電気
回路に接続される外部リード端子３に半導体素子４の各
電極を電気的に導通させる作用を為す。

【００１３】尚、前記メタライズ配線層２は例えば、タ
ングステン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒
を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となるセ
ラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン印
刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによっ
て絶縁基体１の所定位置に被着される。

【００１４】また前記メタライズ配線層２はその露出す
る外表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材
と濡れ性の良い金属をメッキ法により１．０乃至２０．
０μｍの厚みに層着させておくとメタライズ配線層２の
酸化腐食を有効に防止することができるとともにメタラ
イズ配線層２とボンディングワイヤ５との電気的接続を
強固なものとなすことができる。従って、前記メタライ
ズ配線層２の表面にはニッケル、金等の耐蝕性に優れ、
且つロウ材と濡れ性の良い金属をメッキ法により１．０
乃至２０．０μｍの厚みに層着させておくことが好まし
い。

【００１５】更に前記メタライズ配線層２はその絶縁基
体１の下面に導出された部位が絶縁基体１の下面に被着
形成させた接続パッド７に電気的に接続されており、該
接続パッド７には外部リード端子３が銀ロウ等のロウ材
６を介してロウ付けされている。

【００１６】前記接続パッド７は絶縁基体１に外部リー
ド端子３を取着させるとともに外部リード端子３をメタ
ライズ配線層２を介して半導体素子４に電気的に接続さ
せる作用を為し、タングステン、モリブデン、マンガン
等の高融点金属粉末により形成されている。

【００１７】前記接続パッド７はまた図２に示すよう
に、外形寸法の異なる２つのメタライズ層７ａ、７ｂ
を、外形寸法の大きいメタライズ層７ａを絶縁基体１の
表面側として被着積層させることによって形成されてお
り、外形寸法の大きなメタライズ層７ａが絶縁基体１側
に、外形寸法の小さいメタライズ層７ｂが外部リード端
子３のロウ付けされる側に位置することから、接続パッ
ド７に外部リード端子３をロウ材６を介してロウ付けす
る際、ロウ材６は外形寸法の小さいメタライズ層７ｂの
表面のみに接合して外形寸法が大きく絶縁基体１に直接
接触しているメタライズ層７ａには接合しなくなり、そ
の結果、ロウ材６の固化収縮に伴う引っ張り力は接続パ
ッド７の外周部に大きく作用することはなく、接続パッ
ド７の外周部に位置する絶縁基体１にクラックや割れ等
を発生するのは皆無となる。

【００１８】尚、前記接続パッド７はメタライズ配線層
２と同様の方法、即ち、タングステン等の高融点金属粉
末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペー
ストを絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに予
め従来周知のスクリーン印刷法により印刷面積を順次小
さくして複数回塗布することによって絶縁基体１の下面
所定位置に被着形成される。

【００１９】また前記接続パッド７は外形寸法の小さい
メタライズ層７ｂの厚みｔを１０μｍ以上としておく
と、外形寸法の小さいメタライズ層７ｂと外形寸法の大
きなメタライズ層７ａとの間に大きな段差が形成され、
該段差によって接続パッド７に外部リード端子３をロウ
材６を介してロウ付けする際、ロウ材６がメタライズ層
７ａに流出接合することはなく、これによってロウ材６
の固化収縮に伴う引っ張り力に起因して接続パッド７の
外周部に位置する絶縁基体１にクラックや割れ等が発生
するのを皆無となすことができる。従って、前記接続パ
ッド７は外形寸法の小さいメタライズ層７ｂの厚みｔを
１０μｍ以上としておくことが好ましい。

【００２０】更に前記接続パッド７はその表面にニッケ
ル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ性の良い金
属をメッキ法により１．０乃至２０．０μｍの厚みに層
着させておくと接続パッド７の酸化腐食を有効に防止す
ることができるとともに接続パッド７に外部リード端子
３をロウ材６を介して強固にロウ付け取着することがで
きる。従って、前記接続パッド７の表面にはニッケル、
金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ性の良い金属を
メッキ法により１．０乃至２０．０μｍの厚みに層着さ
せておくことが好ましい。

【００２１】また更に前記絶縁基体１に被着させた接続
パッド７には外部リード端子３が銀ロウ等のロウ材６を
介してロウ付けされ、該外部リード端子３は絶縁基体１
の凹部１ａ内に収容する半導体素子４を外部電気回路に
接続する作用を為し、外部リード端子３を外部電気回路
に接続することによって凹部１ａ内に収容される半導体
素子４はメタライズ配線層２及び外部リード端子３を介
し外部電気回路に電気的に接続されることとなる。

【００２２】前記外部リード端子３は鉄ーニッケルーコ
バルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば鉄ーニッケルーコバルト合金等のインゴット
（塊）を圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金
属加工法を採用し、所定の棒状に加工することによって
形成される。

【００２３】かくして、上述の半導体素子収納用パッケ
ージによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に半導体素子
４をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定
するとともに該半導体素子４の各電極をボンディングワ
イヤ５を介してメタライズ配線層２に電気的に接続し、
しかる後、絶縁基体１の上面に蓋体８を絶縁基体１の凹
部１ａを塞ぐようにガラス、樹脂、ロウ材等から成る封
止材を介して接合させ、絶縁基体１の凹部１ａ内に半導
体素子４を気密に収容することによって最終製品として
の半導体装置となる。

【００２４】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では本発
明の配線基板を半導体素子を収容する半導体素子収納用
パッケージに適用した場合の例で説明したが、これを混
成集積回路装置に使用される配線基板にも適用し得る。

【００２５】

【発明の効果】本発明の配線基板によれば、外部リード
端子がロウ付けされる接続パッドを、外形寸法の異なる
複数のメタライズ層を、外形寸法の大きいものより順に
絶縁基体の表面に被着積層させることによって形成した
ことから、接続パッドに外部リード端子をロウ材を介し
てロウ付けする際、ロウ材は外形寸法の小さいメタライ
ズ層に接合して外形寸法が最も大きく絶縁基体に直接接
触するメタライズ層に接合することはなく、その結果、
ロウ材の固化収縮に伴う引っ張り力は接続パッドの外周
部に大きく作用することはなく、接続パッドの外周部に
位置する絶縁基体にクラックや割れ等が発生するのを皆
無として、半導体素子の気密封止の信頼性や外部リード
端子の絶縁基体への取着の信頼性を極めて高いものとな
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板を半導体素子収納用パッケー
ジに適用した場合の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】従来の配線基板の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・絶縁基体 ２・・・・メタライズ配線層 ３・・・・外部リード端子 ６・・・・ロウ材 ７・・・・接続パッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メタライズ配線層を有するセラミックス製
   絶縁基体の表面に、前記メタライズ配線層と電気的に接
   続される接続パッドを設けるとともに該接続パッドに外
   部リード端子をロウ付けして成る配線基板であって、前
   記接続パッドは外形寸法の異なる複数のメタライズ層
   を、外形寸法の大きいものより順に絶縁基体の表面に被
   着積層させて形成されていることを特徴とする配線基
   板。