JPH0750355A

JPH0750355A - 半導体パッケージ用のセラミック製リッド基板

Info

Publication number: JPH0750355A
Application number: JP5212386A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Murata; 晴彦村田; Koji Sugawara; 幸二菅原; Yukihiro Aoyama; 幸裕青山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 1995-02-21

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミック製のリッド基板の、パッケージ本
体に対面する面の周縁面と側面とが交差する角で、半田
層の下地としての金属層がはじかれることなく設けられ
るようにし、封着後に良好なメニスカスを形成して気密
性を高める。【構成】セラミック板２の周縁面４と側面５とが交差
する角６に丸みなどの面取を付ける。この面取により、
角６も金属層７で被覆されることとなり半田に濡れるか
ら、封着時には良好なメニスカスが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体パッケージ用の
セラミック製リッド基板に関し、詳しくは、半導体素子
をパッケージ本体の内部に収容した後、その本体に被せ
て半田付けにより接合し、内部に収容した半導体素子を
密封するためのセラミック製リッド基板に関する。

【従来の技術】

【０００２】この種のセラミック製リッド基板（以下、
単に「リッド基板」もしくは「リッド」ともいう）に
は、極めて高い封着（止）性能が要求される。こうした
中、封着時における気密性をより高めるために、パッケ
ージ本体に対面する面の周縁面に加えて、この周縁面と
交差する側面にも半田を設けておき、半田付け時（封
着）に、パッケージ本体とリッドとの半田接合面の周縁
に良好なメニスカスが形成されるようにした技術が知ら
れている。このものは、その側面でも半田付けされるよ
うに、リッド（セラミック板）の周縁面および側面にわ
たって金属層を形成してなるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示す
ように、このリッド基板９１は、そのセラミック板９２
におけるパッケージ本体１０１に対面する面９３の周縁
面９４と側面９５とが直角に交差しており、その交差に
よる角（エッジの先端）９６は鋭く尖った状態にある。
したがって、金属層９７，９７として、例えばＡｇ−Ｐ
ｄペースト（厚膜）を周縁面９４および側面９５にスク
リーン印刷するときには、そのペースト（液状体）が表
面張力により、角９６ではじかれがちとなる。すなわ
ち、このペーストでもって、角９６の先端を均一な厚み
で或いは完全に被覆する形で印刷することは極めて困難
であり、その角９６には金属層９７が薄くしか付着しな
いか、所々でセラミックが露出してしまう。これによ
り、このリッドに半田９８が設けられる場合には、図９
に示すように、金属層で被覆されていない角（稜線）９
６の部位には半田が付着しないことになる。

【０００４】したがって、このリッド９１でもってパッ
ケージ本体を封着した場合の封止部には、セラミックが
露出しているので半田に濡れず、図１０に示すように、
部分的に周縁面９４と側面９５とで半田９８の縁が切
れ、メニスカス不良を起こし、気密性の低下を招いてい
るといった問題があった。また一方、角が被覆されてお
りセラミックが露出していなくとも、角９６の金属層９
７が薄い場合には、金属層としてＡｇ−Ｐｄ等の厚膜を
焼付けたものにあっては、半田層形成時や封止時の加熱
により、これが半田中に溶け込む、いわゆる半田くわれ
のために、セラミックが露出し易く、したがって同様に
メニスカス不良が起き易いといった問題もあった。本発
明は、こうした問題点を解決することをその目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、パッケージ本体に対面する面の周縁面
及びこの周縁面と交差する側面に半田層形成用の金属層
が形成される半導体パッケージ用のセラミック製リッド
基板において、前記周縁面と前記側面とが交差する角に
面取りを付したことにある。

【０００６】

【作用】上記の構成により、パッケージ本体に対面する
面の周縁面と側面とが交差する角に面取が付されている
から、これら両面に半田の下地としての金属層（例えば
Ａｇ−Ｐｄペースト）を印刷、焼成する場合には、その
角でインクがはじかれることが防止される。したがっ
て、その角のセラミックが露出したり、極端に薄くなる
といったことがなくなりほぼ均一な厚みで金属層で被覆
される。

【０００７】

【実施例】本発明を具体化した第１実施例について、図
１ないし図４を参照して詳細に説明する。本例における
リッド基板１は、一辺約２７ｍｍで略正方形に形成され
たセラミック板２からなり、パッケージ本体１１に対面
する面３の周縁面（幅２ｍｍ）４と側面（厚さ０．７ｍ
ｍ）５とが交差する角（稜線）６に対して、周縁面４と
側面５とに接する略１／４円弧で、半径（Ｒ）約７５μ
ｍの丸みが付けられている。ただし、この丸みは、本例
では、セラミック板２を所定時間バレル研磨にかけるこ
とで、付与、形成したもので、その大きさＲ７５μｍ
は、セラミック板（略正方形）２の四辺中央における値
（４箇所）の略平均値である。なお、本例のセラミック
板２は、プレス成形による９０％アルミナを焼成してな
るものである。

【０００８】しかして、その角（円弧部分）６も含めて
周縁面４と側面５に、Ａｇ−Ｐｄペーストをスクリーン
印刷して焼成した結果、試料（１００個）のすべてが、
角６にセラミックが露出していることがなく金属層（メ
タライズ層）７で被覆されていた。そして、このものを
溶融した半田中に浸漬して引上げ、冷却固化させたとこ
ろ、図３に示す様に、角６を含め周縁面４と側面５の金
属層７に半田層８が形成された。そして、さらに、この
ものでもってパッケージ本体１１を封着した結果、図４
に示すように、封着面周縁に沿って良好なメニスカスＭ
が全試料について形成された。ただし、本例では半田
は、周縁面４で約１５０μｍの厚さとなるように設定さ
れている。因みに、本例で使用した半田は、その組成が
Ｐｂが８５ｗｔ％，Ｓｎが５ｗｔ％，Ｂｉが７ｗｔ％，
残部がＡｇ，Ｉｎからなるもので、固相線温度は２４０
℃、液相線温度は２８０℃のものである。

【０００９】さて次に、上記実施例における面取（円弧
半径Ｒ）の好ましい大きさを確認するために、面取なし
の比較例、および面取の大きさを段階的に変えた試料を
種々製作し、メタライズ後におけるセラミック板２の角
６の露出の発生率と、半田層を設けて封着した後のメニ
スカス不良（図１０参照）の発生率を比較した。結果は
表１に示す通りである。ただし、面取の大きさ（円弧半
径Ｒ）は、２５μｍ＜２５０μｍの範囲の間（図２中、
ハッチング部参照）で適宜に設定した。また、この円弧
半径Ｒ大きさは、前記したようにバレル研磨にかける時
間を調整して設定したものであり、概略的な値である。
なお、各サンプルにおける試料数は、各１００個であ
る。

【００１０】

【表１】表１に示す結果の通り、角６におけるセラミックの露出
は、「面取なし（比較例）」のもの、すなわちバレル研
磨にかけることなく金属層７を設けたものでは、６０％
（試料１００個中６０個）見られたのに対して、実施例
のものにおいては、円弧半径２５μｍのもので１９％に
激減できたし、５０μｍ以上では０％であった。なお、
「面取なし（バレル研磨にかけないもの）」の角６に
は、半径５〜１５μｍ程度の丸みがついていた。

【００１１】また、メニスカス不良の発生については、
比較例では４０％見られたのに対して、本例のものにお
いては、円弧半径２５μｍのもので１２％に激減できた
し、５０μｍ以上のものでは０％であった。これらのこ
とは、とりもなおさず本発明の効果を実証するものであ
る。なお、円弧半径２００μｍと２５０μｍのもので
は、全般にメニスカスが小さくなった。円弧半径が大き
いために、その部分に半田が持っていかれる分、半田の
量の相対的な不足が生じたと考えられる。これらのこと
から、本例面取では、断面において周縁面４と側面５と
に接する略１／４円弧で、２５μｍより大きく１５０μ
ｍより小さい範囲の間（図２中、ハッチング部）で描か
れる丸みであることが好ましいといえるが、セラミック
板の大きさや種類、或いは金属層や半田の種類などの諸
条件により、適宜の大きさに設計すればよい。

【００１２】さて、次に本発明のリッド基板を具体化し
た第２実施例について、図５および図６を参照して説明
するが、前例では面取として丸みを付したのに対して、
本例では４５度面取とした点のみ相違するのみであるか
ら、同一部位には同一の符号を付しその説明を省略す
る。すなわち、本例では、周縁面４と側面５とが交差す
る角２６に対して、セラミック板２の全周に沿って４５
度面取を付けたものである。ただし、この面取は、ダイ
ヤモンド砥石により形成した。なお、ここに４５度面取
の付与に際しては、周縁面４又は側面５に対して±約１
５度の許容差を与えている。しかして、本例において
も、前例同様に好適な面取の大きさを確認するために、
セラミック板２の角２６の露出の発生率、および、メニ
スカス不良の発生率について確認した。ただし、４５度
面取（Ｃ）の大きさは、図６中、ハッチング部として示
したように所定の範囲（２５μｍより大きく２５０μｍ
より小さい範囲）の間において段階的に変えた。なお、
この大きさは、前例同様にリッド基板２１の四辺中央に
おける値（４箇所）の平均値である。結果は、表２に示
したとおりである。

【表２】

【００１３】表２に示す結果の通り、本例においても、
セラミックの露出はＣ２５μｍのもので２５％に激減で
きたし、Ｃ５０μｍのものでは１％であり、またＣ７５
μｍ以上のものでは０％であった。また、封着後のメニ
スカス不良の発生については、Ｃ２５μｍのもので１３
％に激減できたし、Ｃ５０μｍのもので１％、そしてＣ
７５μｍ以上のものでは０％であった。ただし、Ｃ２０
０μｍ以上では、全般的にメニスカスが小さくなった。
これらのことから、斜面で面取の場合には、Ｃ２５μｍ
〜Ｃ１５０μｍの範囲の間で付すのがよいと考えられ
る。

【００１４】図７および８は、本発明を具体化したリッ
ド３１の第３実施例を示すもので、面取が２つの斜面
（二面取）で処理されてなるものであるが、前例と本質
的相違はないので、同一の部位には同一の符号を付し説
明を省略する。ただし本例では、Ｈ＝Ｖで、かつθ１，
θ２，θ３が略同じとなるように設定されている。な
お、表３中の「リッドの角の面取」（大きさ）は、図中
のＨを示す。しかして、本例においても、前例同様に面
取Ｈの大きさを変え、セラミック板２の角３６の露出の
発生率、およびメニスカス不良の発生率について確認し
た。結果は、表３に示す通りであり、前例とほぼ同じで
あった。

【表３】

【００１５】以上の実施例からも理解されるが、本発明
における面取は、丸み（円弧）、４５度面取、或いは、
二面取の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、
これらに類似する断面形状をもって具体化できる。もち
ろん、これらの面取は、なるべく角（稜線）全周に沿っ
て設けられているのがよいことは言うまでもない。な
お、面取は、焼成後におけるバレル研磨やダイヤモンド
砥石による研磨の他、焼成前のアルミナグリーンテープ
など成形体（生基板）の段階で、プレス成形したり、角
をカッターでカットすることなどにより、適宜に付与す
ればよい。

【００１６】なお、金属層は半田層を設ける下地となる
ものであればよく、したがって、Ｍｏペーストを印刷、
焼成してメタライズし、その上にＮｉやＡｕなどを鍍金
したものでもよい。また、Ｗをメタライズする場合に
は、その上にＮｉやＡｕなどの鍍金を要するが、グリン
シートの段階において適宜の断面形状の面取用の型を押
付けるなどして角に面取（丸み）を付しておき、Ｗペー
ストを印刷して同時焼成することで得られる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る半導体パッケージ用のセラミック製リッド基板に
おいては、パッケージ本体に対面する面の周縁面と側面
とが交差する角に、丸み若しくは斜面などの面取が積極
的に付されていることにより、これら両面に半田の下地
としての金属層を印刷、焼成する場合には、その角で金
属ペーストなどのインクがはじかれたりしてセラミック
が露出してしまうといったことが有効に防止され、その
角も金属層で被覆される。これにより、このリッド基板
の金属層に半田層を設け、このものでパッケージ本体を
封着した場合には、その接合面周縁に良好なメニスカス
が形成され、気密性の高い所望とする半導体パッケージ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体パッケージ用のセラミック
製リッド基板を具体化した第１実施例を説明する要部拡
大断面図である。

【図２】図１のリッド基板をなすセラミック板の角を説
明する拡大断面図である。

【図３】図１のリッド基板の金属層に半田層を設けた部
分断面図である。

【図４】図３の半導体パッケージ用のセラミック製リッ
ドでもってパッケージ本体を封着した状態を説明する要
部拡大断面図である。

【図５】本発明に係るリッド基板を具体化した第２実施
例を説明する要部拡大断面図である。

【図６】図５のリッド基板をなすセラミック板の角を説
明する拡大断面図である。

【図７】本発明に係るリッド基板を具体化した第３実施
例を説明する要部拡大断面図である。

【図８】図７のリッド基板をなすセラミック板の角を説
明する拡大断面図である。

【図９】従来の半導体パッケージ用のセラミック製リッ
ドを説明する要部拡大断面図である。

【図１０】図９のリッドでパッケージ本体を封着した状
態を説明する要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１，２１，３１半導体パッケージ用のセラミック製リ
ッド基板３パッケージ本体に対面する面４周縁面５側面６，２６，３６角７金属層８半田層１１パッケージ本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パッケージ本体に対面する面の周縁面及
びこの周縁面と交差する側面に半田層形成用の金属層が
形成される半導体パッケージ用のセラミック製リッド基
板において、前記周縁面と前記側面とが交差する角に面
取りが付されていることを特徴とする半導体パッケージ
用のセラミック製リッド基板。
【請求項２】前記面取りが、前記周縁面と前記側面と
に接する略１／４円弧でかつその半径が２５μｍより大
きく１５０μｍより小さい範囲の間において付されてい
る丸みである請求項１記載の半導体パッケージ用のセラ
ミック製リッド基板。
【請求項３】前記面取りが、４５度面取りでＣ２５μ
ｍより大きくＣ１５０μｍより小さい範囲の間において
付されている斜面である請求項１記載の半導体パッケー
ジ用のセラミック製リッド基板。