JPH09181206A - セラミック製リッド - Google Patents
セラミック製リッドInfo
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- JPH09181206A JPH09181206A JP33486395A JP33486395A JPH09181206A JP H09181206 A JPH09181206 A JP H09181206A JP 33486395 A JP33486395 A JP 33486395A JP 33486395 A JP33486395 A JP 33486395A JP H09181206 A JPH09181206 A JP H09181206A
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- solder
- lid
- outer peripheral
- side wall
- ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最近、半導体素子の大容量化に伴い、パッケ
ージ基体に形成されるキャビティ部の寸法が大きくなっ
てきており、それに伴ってリッドの寸法も大きくなって
きたため、機械的強度を保持するためにリッドを厚くす
る必要が生じている。リッドが厚くなるに従い、リッド
の外周側壁面の高さも高くなり、大きな半田引き下がり
が生じ易くなっている。 【解決手段】 セラミック基板12の外周部封着面16
a及び外周側壁面15aに半田濡れ性のある下地金属層
13が形成され、さらに下地金属層13の表面に半田層
14が形成されたキャビティ部封止用のセラミック製リ
ッドにおいて、セラミック基板12の外周部15両主面
に切取り部17、19を形成し、外周側壁面15aの高
さを0.7mm以下に設定し、機械的強度を維持すると
ともに、半田引き下がりをなくす。
ージ基体に形成されるキャビティ部の寸法が大きくなっ
てきており、それに伴ってリッドの寸法も大きくなって
きたため、機械的強度を保持するためにリッドを厚くす
る必要が生じている。リッドが厚くなるに従い、リッド
の外周側壁面の高さも高くなり、大きな半田引き下がり
が生じ易くなっている。 【解決手段】 セラミック基板12の外周部封着面16
a及び外周側壁面15aに半田濡れ性のある下地金属層
13が形成され、さらに下地金属層13の表面に半田層
14が形成されたキャビティ部封止用のセラミック製リ
ッドにおいて、セラミック基板12の外周部15両主面
に切取り部17、19を形成し、外周側壁面15aの高
さを0.7mm以下に設定し、機械的強度を維持すると
ともに、半田引き下がりをなくす。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミック製リッド
に関し、より詳細にはセラミック製パッケージの封止に
用いられるセラミック製リッドに関する。
に関し、より詳細にはセラミック製パッケージの封止に
用いられるセラミック製リッドに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置を構成する集積回路などの半
導体素子は、通常、パッケージ基体に設けられたキャビ
ティ部に収納され、該キャビティ部がリッドで気密に封
止され、実用に供されている。アルミナ等のセラミック
は耐熱性、耐久性、信頼性などに優れるため、このパッ
ケージ基体及びリッドの材料として好適であり、アルミ
ナ等からなるセラミック製のICパッケージは現在盛ん
に使用されている。
導体素子は、通常、パッケージ基体に設けられたキャビ
ティ部に収納され、該キャビティ部がリッドで気密に封
止され、実用に供されている。アルミナ等のセラミック
は耐熱性、耐久性、信頼性などに優れるため、このパッ
ケージ基体及びリッドの材料として好適であり、アルミ
ナ等からなるセラミック製のICパッケージは現在盛ん
に使用されている。
【0003】セラミック製パッケージ基体の前記キャビ
ティ部をセラミック製リッドで封止する際には、封止材
として低コストで、かつ低温封止が可能な半田が利用さ
れる。しかし、半田によりセラミック同士を直接接合さ
せるのは難しいため、通常、パッケージ基体及びリッド
の封止部には下地金属層が形成され、該下地金属層及び
半田層を介して前記パッケージ基体と前記リッドとは接
合される。
ティ部をセラミック製リッドで封止する際には、封止材
として低コストで、かつ低温封止が可能な半田が利用さ
れる。しかし、半田によりセラミック同士を直接接合さ
せるのは難しいため、通常、パッケージ基体及びリッド
の封止部には下地金属層が形成され、該下地金属層及び
半田層を介して前記パッケージ基体と前記リッドとは接
合される。
【0004】このような半導体素子を搭載したセラミッ
ク製パッケージ(半導体装置)の構成及び前記半導体装
置の作製方法を具体的に説明する。以下においては、半
導体装置のうち、半導体素子及びワイヤボンディング等
の配線部分を除いた部分をパッケージということにす
る。
ク製パッケージ(半導体装置)の構成及び前記半導体装
置の作製方法を具体的に説明する。以下においては、半
導体装置のうち、半導体素子及びワイヤボンディング等
の配線部分を除いた部分をパッケージということにす
る。
【0005】図2(a)はセラミック製パッケージを構
成するリッドを模式的に示した底面図であり、(b)は
(a)に示したリッドのI−I線断面図であり、(c)
はこのリッドが用いられた半導体装置を模式的に示した
断面図である。
成するリッドを模式的に示した底面図であり、(b)は
(a)に示したリッドのI−I線断面図であり、(c)
はこのリッドが用いられた半導体装置を模式的に示した
断面図である。
【0006】図2(a)及び(b)に示したように、リ
ッド31は、セラミック基板32、その周縁部(図中上
面外周部及び外周側壁面)に形成された下地金属層3
3、及びこの下地金属層33を覆う半田層34から構成
されている。また、半田層34が形成されていない面
(図中下面)の外周部35には、外周部35の厚さを薄
くして、外周側壁面35aに形成された下地金属層33
の高さを低くするために、切取り部(エッジレリーフ)
37が形成されている。また、半田層34は、例えばP
bを主成分とし、この主成分にBi、Sn、In、Ag
等が添加された組成の半田を用いて形成されている。半
田層34の詳しい形成方法については後述する。
ッド31は、セラミック基板32、その周縁部(図中上
面外周部及び外周側壁面)に形成された下地金属層3
3、及びこの下地金属層33を覆う半田層34から構成
されている。また、半田層34が形成されていない面
(図中下面)の外周部35には、外周部35の厚さを薄
くして、外周側壁面35aに形成された下地金属層33
の高さを低くするために、切取り部(エッジレリーフ)
37が形成されている。また、半田層34は、例えばP
bを主成分とし、この主成分にBi、Sn、In、Ag
等が添加された組成の半田を用いて形成されている。半
田層34の詳しい形成方法については後述する。
【0007】一方、このようなリッド31が用いられた
半導体装置におけるパッケージ基体21の中央部にはキ
ャビティ部22が形成され、その周囲にはリッド31で
封止する際に用いられる下地金属層26が形成され、さ
らに下地金属層26の周囲には図示しないマザーボード
に接続するための外部接続ピン27が固着されている。
また、キャビティ部22は通常その周辺部分が階段状に
構成されており、階段部にはワイヤボンディングのため
のパッド部25が形成され、底面部分にはLSI等を載
置する半導体素子搭載部23が形成されている。そし
て、このパッケージ基体21に形成された下地金属層2
6とリッド31に形成された下地金属層33を介して半
田層34によりパッケージ基体21とリッド31とが接
合され、半導体素子24が封止されている。
半導体装置におけるパッケージ基体21の中央部にはキ
ャビティ部22が形成され、その周囲にはリッド31で
封止する際に用いられる下地金属層26が形成され、さ
らに下地金属層26の周囲には図示しないマザーボード
に接続するための外部接続ピン27が固着されている。
また、キャビティ部22は通常その周辺部分が階段状に
構成されており、階段部にはワイヤボンディングのため
のパッド部25が形成され、底面部分にはLSI等を載
置する半導体素子搭載部23が形成されている。そし
て、このパッケージ基体21に形成された下地金属層2
6とリッド31に形成された下地金属層33を介して半
田層34によりパッケージ基体21とリッド31とが接
合され、半導体素子24が封止されている。
【0008】次に、この半導体装置を作製する方法を説
明する。まず、パッケージ基体21の半導体素子搭載部
23に半導体素子24を接着した後、ワイヤボンディン
グ法により半導体素子24側のパッド部(図示せず)と
パッケージ基体21側のパッド部25とを接続する。
明する。まず、パッケージ基体21の半導体素子搭載部
23に半導体素子24を接着した後、ワイヤボンディン
グ法により半導体素子24側のパッド部(図示せず)と
パッケージ基体21側のパッド部25とを接続する。
【0009】次に、リッド31の半田層34をパッケー
ジ基体21の上面に形成されている下地金属層26に重
ね合わせ、バネ、クリップ等の固定治具によってパッケ
ージ基体21上にリッド31を仮固定する。次に、加熱
炉内にリッド31が仮固定されたパッケージ基体21を
搬入し、半田層34を溶融させてリッド31とパッケー
ジ基体21とを接合させ、その後冷却することによって
半導体素子24をパッケージ基体21内のキャビティ部
22に気密に封止する。
ジ基体21の上面に形成されている下地金属層26に重
ね合わせ、バネ、クリップ等の固定治具によってパッケ
ージ基体21上にリッド31を仮固定する。次に、加熱
炉内にリッド31が仮固定されたパッケージ基体21を
搬入し、半田層34を溶融させてリッド31とパッケー
ジ基体21とを接合させ、その後冷却することによって
半導体素子24をパッケージ基体21内のキャビティ部
22に気密に封止する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以下に説明す
るように、セラミック基板32に形成された半田層34
の形状が適切でない場合には、リッド31によりキャビ
ティ部22を気密に封止することができず、半導体装置
の故障の原因となり易い。
るように、セラミック基板32に形成された半田層34
の形状が適切でない場合には、リッド31によりキャビ
ティ部22を気密に封止することができず、半導体装置
の故障の原因となり易い。
【0011】通常、セラミック基板32に半田層34を
形成する方法としては、セラミック基板32に形成され
た下地金属層33上に半田を含むペーストを印刷した
後、300℃程度でリフローする方法をとる。
形成する方法としては、セラミック基板32に形成され
た下地金属層33上に半田を含むペーストを印刷した
後、300℃程度でリフローする方法をとる。
【0012】図3(a)は半田を含むペーストを印刷し
た後にリフローさせた際、適切な形状の半田層が形成さ
れた場合のリッドの一部を示した拡大断面図であり、
(b)はリフロー後に半田層が形成されない部分、いわ
ゆる半田引き下がりが生じた場合のリッドの一部を示し
た拡大断面図である。なお、D2 は切取り部37(エッ
ジレリーフ)の高さを、H2 は外周側壁面35aの高さ
をそれぞれ示しており、リッド31の外周側壁面35a
の適切な高さH2 とリッド11自体の機械的特性等を維
持するための必要な厚さとが異なる場合、リッド11の
外周部35に図3に示したような形状の切取り部37が
形成される。
た後にリフローさせた際、適切な形状の半田層が形成さ
れた場合のリッドの一部を示した拡大断面図であり、
(b)はリフロー後に半田層が形成されない部分、いわ
ゆる半田引き下がりが生じた場合のリッドの一部を示し
た拡大断面図である。なお、D2 は切取り部37(エッ
ジレリーフ)の高さを、H2 は外周側壁面35aの高さ
をそれぞれ示しており、リッド31の外周側壁面35a
の適切な高さH2 とリッド11自体の機械的特性等を維
持するための必要な厚さとが異なる場合、リッド11の
外周部35に図3に示したような形状の切取り部37が
形成される。
【0013】図3(a)に示したように、リッド31を
構成するセラミック基板32の外周側壁面35aの高さ
H2 が適切な場合には、リフロー後に形成される半田層
34は、図示したような形状を有し、すなわち封着面3
6側に形成された封着面側半田層34aと外周側壁面3
5a側に形成された外周側壁面側半田層34bとは連続
して形成され、このような半田層34(34a、34
b)が形成されたリッド31を用いると、パッケージ基
体21のキャビティ部22を気密に封止することができ
る。
構成するセラミック基板32の外周側壁面35aの高さ
H2 が適切な場合には、リフロー後に形成される半田層
34は、図示したような形状を有し、すなわち封着面3
6側に形成された封着面側半田層34aと外周側壁面3
5a側に形成された外周側壁面側半田層34bとは連続
して形成され、このような半田層34(34a、34
b)が形成されたリッド31を用いると、パッケージ基
体21のキャビティ部22を気密に封止することができ
る。
【0014】しかし、図3(b)に示したように、外周
側壁面35aの高さH2 が高すぎる場合には、半田ペー
ストのリフローを行うと、図示したように外周側壁面3
5a側の半田が流動により下部の方に移動してしまい、
封着面側半田層34aと外周側壁面側半田層34bとの
間に幅tの半田引き下がりが生じる。この幅tを半田引
き下がり幅という。半田引き下がり幅tが一定値以上の
半田引き下がりが生じたリッド31を使用してキャビテ
ィ部22の封止を行うと、気密な封止を行うことができ
ず、封止不良が発生する。
側壁面35aの高さH2 が高すぎる場合には、半田ペー
ストのリフローを行うと、図示したように外周側壁面3
5a側の半田が流動により下部の方に移動してしまい、
封着面側半田層34aと外周側壁面側半田層34bとの
間に幅tの半田引き下がりが生じる。この幅tを半田引
き下がり幅という。半田引き下がり幅tが一定値以上の
半田引き下がりが生じたリッド31を使用してキャビテ
ィ部22の封止を行うと、気密な封止を行うことができ
ず、封止不良が発生する。
【0015】最近、半導体素子の大容量化に伴い、パッ
ケージ基体21に形成されるキャビティ部22の寸法が
大きくなっており、それに伴ってリッド31の寸法も大
きくなってきたため、機械的強度を保持するためにリッ
ド31を厚くする必要が生じている。そして、リッド3
1が厚くなるに従い、リッド31の外周側壁面35aの
高さH2 も高くなっており、大きな半田引き下がりが生
じ易くなるという課題があった。
ケージ基体21に形成されるキャビティ部22の寸法が
大きくなっており、それに伴ってリッド31の寸法も大
きくなってきたため、機械的強度を保持するためにリッ
ド31を厚くする必要が生じている。そして、リッド3
1が厚くなるに従い、リッド31の外周側壁面35aの
高さH2 も高くなっており、大きな半田引き下がりが生
じ易くなるという課題があった。
【0016】このような課題を解決する一つの方法とし
て、特開平2−180053号公報には、外周側壁面の
一部に下地金属層が形成されたリッド、又は外周側壁面
と封着面が交差する部分に切欠面を有し、前記封着面及
び前記切欠面に下地金属層が形成されたリッド等が提案
されている。図4(a)はセラミック基板42の外周側
壁面45aの一部及び外周部封着面46aに下地金属層
43が形成されたリッド41を模式的に示した断面図で
あり、(b)はセラミック基板52の外周側壁面55a
と封着面56とが交差する部分に切欠面57を有し、こ
のセラミック基板52の外周部封着面56a及び切欠面
57に下地金属層53が形成されたリッド51を模式的
に示した断面図である。
て、特開平2−180053号公報には、外周側壁面の
一部に下地金属層が形成されたリッド、又は外周側壁面
と封着面が交差する部分に切欠面を有し、前記封着面及
び前記切欠面に下地金属層が形成されたリッド等が提案
されている。図4(a)はセラミック基板42の外周側
壁面45aの一部及び外周部封着面46aに下地金属層
43が形成されたリッド41を模式的に示した断面図で
あり、(b)はセラミック基板52の外周側壁面55a
と封着面56とが交差する部分に切欠面57を有し、こ
のセラミック基板52の外周部封着面56a及び切欠面
57に下地金属層53が形成されたリッド51を模式的
に示した断面図である。
【0017】このような構成のリッド41、51を使用
すると、下地金属層43、53の上に形成された半田ペ
ーストをリフローさせても半田引き下がりが発生せず、
良好な形状を有する半田層(図示せず)の形成が容易に
なり、このリッド41、51を用いてパッケージ基体の
キャビティ部を気密に封止することが可能になる。しか
し、前記構成のセラミック基板42、52に下地金属層
43、53を形成する場合、通常の印刷装置を用いてペ
ースト層を印刷しようとすると、印刷が困難であるとい
う別の課題が新たに生ずる。
すると、下地金属層43、53の上に形成された半田ペ
ーストをリフローさせても半田引き下がりが発生せず、
良好な形状を有する半田層(図示せず)の形成が容易に
なり、このリッド41、51を用いてパッケージ基体の
キャビティ部を気密に封止することが可能になる。しか
し、前記構成のセラミック基板42、52に下地金属層
43、53を形成する場合、通常の印刷装置を用いてペ
ースト層を印刷しようとすると、印刷が困難であるとい
う別の課題が新たに生ずる。
【0018】すなわち、通常、セラミック基板32の外
周側壁面35aに下地金属層33を形成する場合、自動
メタライズ装置を用い、メタライズ用ペーストが塗布さ
れた板状体に、吸着板等を有する保持部に保持されたセ
ラミック基板32の外周側壁面35aを当接させ、セラ
ミック基板32を回転させながら移動させることによ
り、セラミック基板32の外周側壁面35a全体にメタ
ライズ用ペーストを塗布する。
周側壁面35aに下地金属層33を形成する場合、自動
メタライズ装置を用い、メタライズ用ペーストが塗布さ
れた板状体に、吸着板等を有する保持部に保持されたセ
ラミック基板32の外周側壁面35aを当接させ、セラ
ミック基板32を回転させながら移動させることによ
り、セラミック基板32の外周側壁面35a全体にメタ
ライズ用ペーストを塗布する。
【0019】しかし、図4に示したような構成のリッド
41、51を作製する場合、すなわちセラミック基板4
2の外周側壁面45aの一部に下地金属層43を形成し
たり、セラミック基板52の切欠面57に下地金属層5
3を形成する場合には、前記メタライズ装置を使用する
ことはできず、その他の方法によっても前記形状の下地
金属層43、53を形成する必要があり、自動的にメタ
ライズ用ペーストを印刷することは難しく、前記公報に
記載されているリッド41、51の実用化は困難であ
る。
41、51を作製する場合、すなわちセラミック基板4
2の外周側壁面45aの一部に下地金属層43を形成し
たり、セラミック基板52の切欠面57に下地金属層5
3を形成する場合には、前記メタライズ装置を使用する
ことはできず、その他の方法によっても前記形状の下地
金属層43、53を形成する必要があり、自動的にメタ
ライズ用ペーストを印刷することは難しく、前記公報に
記載されているリッド41、51の実用化は困難であ
る。
【0020】また、特開平7−50355号公報には、
封着面と外周側壁面とが交差する角の部分に面取りが施
されたセラミック製リッドが開示されている。図5は前
記セラミック製リッドの下地金属層が形成された部分を
模式的に示した拡大断面図である。
封着面と外周側壁面とが交差する角の部分に面取りが施
されたセラミック製リッドが開示されている。図5は前
記セラミック製リッドの下地金属層が形成された部分を
模式的に示した拡大断面図である。
【0021】セラミック基板62の封着面66と外周側
壁面65aとが交差する角67には面取りが施され、曲
面が形成されており、この曲面形状の角67、外周側壁
面65a及び外周部封着面66aに下地金属層63が形
成されている。このような形状のリッド61に半田層6
4を形成すると、角67の部分も完全に下地金属層63
で被覆されるので、半田濡れ性が良好になり、半田引き
下がり等が形成されにくいとされている。
壁面65aとが交差する角67には面取りが施され、曲
面が形成されており、この曲面形状の角67、外周側壁
面65a及び外周部封着面66aに下地金属層63が形
成されている。このような形状のリッド61に半田層6
4を形成すると、角67の部分も完全に下地金属層63
で被覆されるので、半田濡れ性が良好になり、半田引き
下がり等が形成されにくいとされている。
【0022】しかし、外周側壁面65aの高さH3 が一
定以上(例えば0.8mm以上)の値となった場合に
は、面取りの効果はなく、半田のリフロー時に大きな半
田引き下がりが生じてしまうという課題があった。
定以上(例えば0.8mm以上)の値となった場合に
は、面取りの効果はなく、半田のリフロー時に大きな半
田引き下がりが生じてしまうという課題があった。
【0023】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、半田ペーストをリフローさせても半田引き下がりを
発生させず、かつ下地金属層を容易に形成することがで
きるセラミック製リッドを提供することを目的としてい
る。
り、半田ペーストをリフローさせても半田引き下がりを
発生させず、かつ下地金属層を容易に形成することがで
きるセラミック製リッドを提供することを目的としてい
る。
【0024】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係るセラミック製リッドは、セ
ラミック基板の外周部封着面及び外周側壁面に半田濡れ
性のある下地金属層が形成され、さらに該下地金属層の
表面に半田層が形成されたキャビティ部封止用のセラミ
ック製リッドにおいて、前記セラミック基板の外周部両
主面に切取り部が形成され、前記外周側壁面の高さが
0.7mm以下に設定されていることを特徴としてい
る。
達成するために本発明に係るセラミック製リッドは、セ
ラミック基板の外周部封着面及び外周側壁面に半田濡れ
性のある下地金属層が形成され、さらに該下地金属層の
表面に半田層が形成されたキャビティ部封止用のセラミ
ック製リッドにおいて、前記セラミック基板の外周部両
主面に切取り部が形成され、前記外周側壁面の高さが
0.7mm以下に設定されていることを特徴としてい
る。
【0025】上記セラミック製リッドによれば、前記外
周部封着面及び前記外周側壁面の前記下地金属層表面に
塗布された半田ペーストをリフローさせて半田層を形成
しても、大きな半田引き下がりが生じることはなく、パ
ッケージ基体のキャビティ部の封止に好適な形状の半田
層を形成することができる。従って、前記セラミック製
リッドを用いてキャビティ部の封止を行うと、パッケー
ジ基体のキャビティ部を気密に封止することができる。
周部封着面及び前記外周側壁面の前記下地金属層表面に
塗布された半田ペーストをリフローさせて半田層を形成
しても、大きな半田引き下がりが生じることはなく、パ
ッケージ基体のキャビティ部の封止に好適な形状の半田
層を形成することができる。従って、前記セラミック製
リッドを用いてキャビティ部の封止を行うと、パッケー
ジ基体のキャビティ部を気密に封止することができる。
【0026】また、セラミック基板の封着面以外の面の
みに切取り部が形成されている場合、前記切取り部以外
の部分(厚肉部)の厚さを従来よりも厚くすると、金型
に成形体が接着したり、成形体の角の部分が欠ける等、
焼成用の成形体の作製が困難になる場合があるが、本発
明に係るセラミック製リッドによれば、前記セラミック
基板の外周部両主面に切取り部が形成されているので、
セラミック基板の切取り部以外の部分(厚肉部)の厚さ
を従来よりも厚くしても、焼成用の成形体の作製が困難
になることはなく、容易に製造された安価なセラミック
製リッドを提供することができる。
みに切取り部が形成されている場合、前記切取り部以外
の部分(厚肉部)の厚さを従来よりも厚くすると、金型
に成形体が接着したり、成形体の角の部分が欠ける等、
焼成用の成形体の作製が困難になる場合があるが、本発
明に係るセラミック製リッドによれば、前記セラミック
基板の外周部両主面に切取り部が形成されているので、
セラミック基板の切取り部以外の部分(厚肉部)の厚さ
を従来よりも厚くしても、焼成用の成形体の作製が困難
になることはなく、容易に製造された安価なセラミック
製リッドを提供することができる。
【0027】なお、前記セラミック製リッドの前記外周
側壁面に形成される下地金属層の範囲は、特に限定され
るものではないが、前記外周側壁面の全体に形成された
ものが、製造の容易さの点から言っても好ましく、この
ようなセラミック製リッドも当然上記効果を奏するもの
である。
側壁面に形成される下地金属層の範囲は、特に限定され
るものではないが、前記外周側壁面の全体に形成された
ものが、製造の容易さの点から言っても好ましく、この
ようなセラミック製リッドも当然上記効果を奏するもの
である。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセラミック製
リッドの実施の形態を図面に基づいて説明する。図1
は、実施の形態に係るセラミック製リッドの外周部付近
を模式的に示した拡大断面図である。
リッドの実施の形態を図面に基づいて説明する。図1
は、実施の形態に係るセラミック製リッドの外周部付近
を模式的に示した拡大断面図である。
【0029】セラミック製リッド11を構成するセラミ
ック基板12の外周部15の両主面(封着面16、露出
面18)には、それぞれ切取り部17、19が形成さ
れ、切取り部17を含む外周部封着面16a及び外周側
壁面15aに下地金属層13が形成されている。また、
下地金属層13の上には半田層14が形成されている。
なお、図1において、外周側壁面15aの高さをH1 、
封着面16側の切取り部17の高さをD1a、露出面18
側の切取り部19の高さをD1bとしている。
ック基板12の外周部15の両主面(封着面16、露出
面18)には、それぞれ切取り部17、19が形成さ
れ、切取り部17を含む外周部封着面16a及び外周側
壁面15aに下地金属層13が形成されている。また、
下地金属層13の上には半田層14が形成されている。
なお、図1において、外周側壁面15aの高さをH1 、
封着面16側の切取り部17の高さをD1a、露出面18
側の切取り部19の高さをD1bとしている。
【0030】セラミック基板12の形成材料は特に限定
されるものではないが、その具体例としては、例えばア
ルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等が挙げられ、そ
れらの中でもアルミナが好ましい。また、セラミック基
板12の大きさは、通常、短辺の長さが25.4〜3
4.0mm、長辺の長さが25.4〜54.1mm程度
が好ましい。また、外周側壁面の高さH1 は0.4〜
0.7mmの範囲が好ましく、0.4〜0.6mmの範
囲がより好ましい。
されるものではないが、その具体例としては、例えばア
ルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等が挙げられ、そ
れらの中でもアルミナが好ましい。また、セラミック基
板12の大きさは、通常、短辺の長さが25.4〜3
4.0mm、長辺の長さが25.4〜54.1mm程度
が好ましい。また、外周側壁面の高さH1 は0.4〜
0.7mmの範囲が好ましく、0.4〜0.6mmの範
囲がより好ましい。
【0031】外周部15を除いた部分(厚肉部)のセラ
ミック基板12の厚さは、H1 +D1a+D1bとなるが、
この厚肉部の厚さは、パッケージ基体21を封止した後
に反り等が発生した場合でもセラミック製リッド11に
クラック等が発生しないように、ある程度以上であるの
が好ましい。すなわち、セラミック製リッド11がアル
ミナにより形成されている場合には、その厚さは1mm
以上あるのが好ましい。また、切取り部17及び切取り
部19の高さの合計(D1a+D1b)は(厚肉部の厚さ−
H1 )で表されるが、H1 は0.4〜0.7mmの範囲
内にあるので、結局切取り部17及び切取り部19の高
さの合計(D1a+D1b)は0.3〜0.6mmとなる。
ミック基板12の厚さは、H1 +D1a+D1bとなるが、
この厚肉部の厚さは、パッケージ基体21を封止した後
に反り等が発生した場合でもセラミック製リッド11に
クラック等が発生しないように、ある程度以上であるの
が好ましい。すなわち、セラミック製リッド11がアル
ミナにより形成されている場合には、その厚さは1mm
以上あるのが好ましい。また、切取り部17及び切取り
部19の高さの合計(D1a+D1b)は(厚肉部の厚さ−
H1 )で表されるが、H1 は0.4〜0.7mmの範囲
内にあるので、結局切取り部17及び切取り部19の高
さの合計(D1a+D1b)は0.3〜0.6mmとなる。
【0032】通常、露出面18側の切取り部19の高さ
D1bが0.36mmを超えると、金型に成形体が接着し
て金型より剥しにくくなったり、成形体の角の部分が欠
ける等、焼成用の成形体の作製が困難になる。このた
め、封着面16側に切取り部17を形成する必要が生じ
る。切取り部17を含む部分にはスクリーン印刷等によ
る導体ペースト層を印刷し、焼成により下地金属層13
を形成するが、このスクリーン印刷等を良好に行うた
め、及び半田による封着を良好に行うために、切取り部
17の高さD1aは、0<D1a≦0.2mmの範囲内にす
るのが好ましい。
D1bが0.36mmを超えると、金型に成形体が接着し
て金型より剥しにくくなったり、成形体の角の部分が欠
ける等、焼成用の成形体の作製が困難になる。このた
め、封着面16側に切取り部17を形成する必要が生じ
る。切取り部17を含む部分にはスクリーン印刷等によ
る導体ペースト層を印刷し、焼成により下地金属層13
を形成するが、このスクリーン印刷等を良好に行うた
め、及び半田による封着を良好に行うために、切取り部
17の高さD1aは、0<D1a≦0.2mmの範囲内にす
るのが好ましい。
【0033】セラミック基板11に形成される下地金属
層13の材質はAg−Ptが好ましく、その厚さは20
μm程度が好ましい。また、封着面16側に形成する下
地金属層13の幅は2〜5mmが好ましい。
層13の材質はAg−Ptが好ましく、その厚さは20
μm程度が好ましい。また、封着面16側に形成する下
地金属層13の幅は2〜5mmが好ましい。
【0034】上記構成のセラミック製リッド11の下地
金属層13に半田ペーストを塗布し、250〜310℃
程度でリフローすることにより半田層14を形成する。
半田層14の組成は特に限定されるものではないが、P
bを主成分とし、その他にSnを3.5〜4.5重量
%、Inを0.7〜1.3重量%、Agを0.7〜1.
3重量%、Biを7.5〜8.5重量%程度含むものが
好ましい。
金属層13に半田ペーストを塗布し、250〜310℃
程度でリフローすることにより半田層14を形成する。
半田層14の組成は特に限定されるものではないが、P
bを主成分とし、その他にSnを3.5〜4.5重量
%、Inを0.7〜1.3重量%、Agを0.7〜1.
3重量%、Biを7.5〜8.5重量%程度含むものが
好ましい。
【0035】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミック製
リッドの実施例を説明する。なお、比較例に係るセラミ
ック製リッドについても説明する。
リッドの実施例を説明する。なお、比較例に係るセラミ
ック製リッドについても説明する。
【0036】(1) セラミック製リッド用の成形体の
作製 作製条件 アルミナ粉末の平均粒径:80μm以上 成形体の組成(アルミナ:91wt%) 成形体の焼成により製造されるセラミック基板の寸法 試験例1の場合(図1と同一の形状) 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面15aの高さH1 :0.61mm 切取り部17の高さD1a:0.05mm 切取り部19の高さD1b:0.36mm 比較試験例1の場合(図3と同一の形状) 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面35aの高さH2 :0.61mm 切取り部37の高さD2 :0.41mm 結果 試験例1の場合には、作製した成形体200個の全てに
つき、金型への接着や欠けが見られなかったのに対し、
比較試験例1の場合には、作製した成形体200個のう
ち、50個が金型に接着して剥すのが容易でなく、また
25個に欠けが発生した。
作製 作製条件 アルミナ粉末の平均粒径:80μm以上 成形体の組成(アルミナ:91wt%) 成形体の焼成により製造されるセラミック基板の寸法 試験例1の場合(図1と同一の形状) 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面15aの高さH1 :0.61mm 切取り部17の高さD1a:0.05mm 切取り部19の高さD1b:0.36mm 比較試験例1の場合(図3と同一の形状) 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面35aの高さH2 :0.61mm 切取り部37の高さD2 :0.41mm 結果 試験例1の場合には、作製した成形体200個の全てに
つき、金型への接着や欠けが見られなかったのに対し、
比較試験例1の場合には、作製した成形体200個のう
ち、50個が金型に接着して剥すのが容易でなく、また
25個に欠けが発生した。
【0037】(2) セラミック製リッドの製造及びそ
の評価 セラミック製リッドの製造条件 製造するセラミック基板の寸法 実施例1の場合 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面15aの高さH1 :0.61mm 切取り部17の高さD1a:0.05mm 切取り部19の高さD1b:0.36mm 実施例2の場合 外周側壁面15aの高さH1 :0.66mm その他の寸法:実施例1と同様 比較例1の場合 外周側壁面15aの高さH1 :0.81mm その他の寸法:実施例1と同様 比較例2の場合 外周側壁面15aの高さH1 :0.91mm その他の寸法:実施例1と同様 比較例3の場合 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面35aの高さH2 :0.66mm 切取り部37の寸法:0.36mm 封着面36における切取り部:なし 比較例4の場合 外周側壁面65aの高さH3 :0.81mm その他の部分の寸法等:比較例3と同様 但し、実施例1〜2及び比較例1〜2の場合には、セラ
ミック基板として図1に示した形状のもの(比較例1〜
2の場合、H1 >0.7mm)を、比較例3〜4の場合
には、セラミック基板として、図3に示した形状を基本
とし、外周側壁面35aと封着面36とが形成する角の
部分にRが0.085mmの曲面を形成したものを使
用。
の評価 セラミック製リッドの製造条件 製造するセラミック基板の寸法 実施例1の場合 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面15aの高さH1 :0.61mm 切取り部17の高さD1a:0.05mm 切取り部19の高さD1b:0.36mm 実施例2の場合 外周側壁面15aの高さH1 :0.66mm その他の寸法:実施例1と同様 比較例1の場合 外周側壁面15aの高さH1 :0.81mm その他の寸法:実施例1と同様 比較例2の場合 外周側壁面15aの高さH1 :0.91mm その他の寸法:実施例1と同様 比較例3の場合 辺部の寸法:約54.1mm×約34.0mm 外周側壁面35aの高さH2 :0.66mm 切取り部37の寸法:0.36mm 封着面36における切取り部:なし 比較例4の場合 外周側壁面65aの高さH3 :0.81mm その他の部分の寸法等:比較例3と同様 但し、実施例1〜2及び比較例1〜2の場合には、セラ
ミック基板として図1に示した形状のもの(比較例1〜
2の場合、H1 >0.7mm)を、比較例3〜4の場合
には、セラミック基板として、図3に示した形状を基本
とし、外周側壁面35aと封着面36とが形成する角の
部分にRが0.085mmの曲面を形成したものを使
用。
【0038】下地金属層13、63の材質:Ag−Pt
合金(Ag:約72wt%、Pt:0.5〜1.0wt
%) 厚さ:約20μm 封着面16側に形成された下地金属層13、63の幅:
2〜5mm 半田層14、64の形成(実施例、比較例の場合と
も同様の条件) サンプル数:44個 半田ペーストの組成(フラックス:10wt%、半田合
金:90wt%) 半田合金の組成(Sn:4.1wt%、Ag:1.0w
t%、In:1.1wt%、Bi:8.2wt%、P
b:残部) リフロー時の温度:300℃、雰囲気:酸素100pp
m未満の窒素雰囲気 セラミック製リッドによるパッケージ基体21(図
2(c)に示したものと同形状)の封止 パッケージ基体21の材質:アルミナ 辺部の長さ:67mm×62mm キャビティ部22が形成された中央部分の厚さ:1mm 外周部の厚さ:3mm キャビティ部22の外形寸法:49mm×23mm 封止の温度:305℃、雰囲気;窒素:水素=90vol
%:10vol% 評価(実施例、比較例の場合とも同様) の半田層14、64の形成については、全てのサンプ
ルの外周側壁部15a、65aの全面につき、半田引き
下がり幅tを測定し、tが0.1mm未満のものを半田
引き下がり不良の発生なしとした。下記の表1に半田引
き下がり不良の発生率、及びセラミック製リッドの全周
のうち、半田引き下がりが発生した長さの割合(半田引
き下がり発生率)を示している。前記半田引き下がり発
生率の場合には、半田引き下がりが観察されたものは
0.1mm未満であっても計算に入れている。
合金(Ag:約72wt%、Pt:0.5〜1.0wt
%) 厚さ:約20μm 封着面16側に形成された下地金属層13、63の幅:
2〜5mm 半田層14、64の形成(実施例、比較例の場合と
も同様の条件) サンプル数:44個 半田ペーストの組成(フラックス:10wt%、半田合
金:90wt%) 半田合金の組成(Sn:4.1wt%、Ag:1.0w
t%、In:1.1wt%、Bi:8.2wt%、P
b:残部) リフロー時の温度:300℃、雰囲気:酸素100pp
m未満の窒素雰囲気 セラミック製リッドによるパッケージ基体21(図
2(c)に示したものと同形状)の封止 パッケージ基体21の材質:アルミナ 辺部の長さ:67mm×62mm キャビティ部22が形成された中央部分の厚さ:1mm 外周部の厚さ:3mm キャビティ部22の外形寸法:49mm×23mm 封止の温度:305℃、雰囲気;窒素:水素=90vol
%:10vol% 評価(実施例、比較例の場合とも同様) の半田層14、64の形成については、全てのサンプ
ルの外周側壁部15a、65aの全面につき、半田引き
下がり幅tを測定し、tが0.1mm未満のものを半田
引き下がり不良の発生なしとした。下記の表1に半田引
き下がり不良の発生率、及びセラミック製リッドの全周
のうち、半田引き下がりが発生した長さの割合(半田引
き下がり発生率)を示している。前記半田引き下がり発
生率の場合には、半田引き下がりが観察されたものは
0.1mm未満であっても計算に入れている。
【0039】また、のパッケージ基体21の封止につ
いては、MIL−STD−883の方法1014により
封止が完全に行われているか否かについての評価を行っ
た。同じく下記の表1に封止不良の発生率を記載してい
る。
いては、MIL−STD−883の方法1014により
封止が完全に行われているか否かについての評価を行っ
た。同じく下記の表1に封止不良の発生率を記載してい
る。
【0040】
【表1】
【0041】表1に示した結果より明らかなように、実
施例に係るセラミック製リッドでは、半田引き下がり不
良の発生が極めて小さく、半田引き下がり発生率も小さ
くなっており、そのために封止不良も発生していない。
施例に係るセラミック製リッドでは、半田引き下がり不
良の発生が極めて小さく、半田引き下がり発生率も小さ
くなっており、そのために封止不良も発生していない。
【0042】一方、比較例に係るセラミック製リッドに
おいては、半田引き下がりが発生しており、半田引き下
がり発生率も大きくなっている。また、封止不良も多く
発生している。なお、半田引き下がり幅tが0.1mm
以上の半田引き下がりが広い範囲で発生したものについ
ては、封止不良が発生する確率が高いので、封止を行っ
ていない。
おいては、半田引き下がりが発生しており、半田引き下
がり発生率も大きくなっている。また、封止不良も多く
発生している。なお、半田引き下がり幅tが0.1mm
以上の半田引き下がりが広い範囲で発生したものについ
ては、封止不良が発生する確率が高いので、封止を行っ
ていない。
【図1】本発明の実施の形態に係るセラミック製リッド
の外周部付近を模式的に示した拡大断面図である。
の外周部付近を模式的に示した拡大断面図である。
【図2】(a)はセラミック製パッケージを構成するリ
ッドを模式的に示した底面図であり、(b)は(a)に
示したリッドのI−I線断面図であり、(c)はこのリ
ッドが用いられた半導体装置を模式的に示した断面図で
ある。
ッドを模式的に示した底面図であり、(b)は(a)に
示したリッドのI−I線断面図であり、(c)はこのリ
ッドが用いられた半導体装置を模式的に示した断面図で
ある。
【図3】(a)は半田を含むペーストを印刷した後にリ
フローさせた際、適切な形状の半田層が形成された場合
のリッドの一部を示した拡大断面図であり、(b)はリ
フロー後に半田層が形成されない部分、いわゆる半田引
き下がりが生じた場合のリッドの一部を示した拡大断面
図である。
フローさせた際、適切な形状の半田層が形成された場合
のリッドの一部を示した拡大断面図であり、(b)はリ
フロー後に半田層が形成されない部分、いわゆる半田引
き下がりが生じた場合のリッドの一部を示した拡大断面
図である。
【図4】(a)はセラミック基板の外周側壁面の一部及
び封着面の外周部に下地金属層が形成されたリッドを模
式的に示した断面図であり、(b)はセラミック基板の
外周側壁面と封着面が交差する部分に切欠面を有し、こ
のセラミック基板の封着面の外周部及び切欠面の表面に
下地金属層が形成されたリッドを模式的に示した断面図
である。
び封着面の外周部に下地金属層が形成されたリッドを模
式的に示した断面図であり、(b)はセラミック基板の
外周側壁面と封着面が交差する部分に切欠面を有し、こ
のセラミック基板の封着面の外周部及び切欠面の表面に
下地金属層が形成されたリッドを模式的に示した断面図
である。
【図5】封着面と外周側壁面とが交差する角の部分に面
取りが施されたセラミック製リッドの面取り部の付近を
模式的に示した拡大断面図である。
取りが施されたセラミック製リッドの面取り部の付近を
模式的に示した拡大断面図である。
11 セラミック製リッド 12 セラミック基板 13 下地金属層 14 半田層 15 外周部 15a 外周側壁面 16 封着面 16a 外周部封着面 18 露出面 17、19 切取り部
Claims (1)
- 【請求項1】 セラミック基板の外周部封着面及び外周
側壁面に半田濡れ性のある下地金属層が形成され、さら
に該下地金属層の表面に半田層が形成されたキャビティ
部封止用のセラミック製リッドにおいて、前記セラミッ
ク基板の外周部両主面に切取り部が形成され、前記外周
側壁面の高さが0.7mm以下に設定されていることを
特徴とするセラミック製リッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33486395A JPH09181206A (ja) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | セラミック製リッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33486395A JPH09181206A (ja) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | セラミック製リッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181206A true JPH09181206A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18282071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33486395A Pending JPH09181206A (ja) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | セラミック製リッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09181206A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014049562A (ja) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Kyocera Corp | 電子素子収納用パッケージおよび電子装置 |
-
1995
- 1995-12-22 JP JP33486395A patent/JPH09181206A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014049562A (ja) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Kyocera Corp | 電子素子収納用パッケージおよび電子装置 |
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