JPS60134452A - 半導体装置の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製法に係り、特に多数のリード
を有する半導体装置に好適な製法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の半導体装置の一例を第１図および第２図に示す。

この半導体装置はベース部Ａとキャップ部３からなる。

ベース部Ａは絶縁体板１、低融点ガラス２からなる。キ
ャップ部Ｂは同じく絶縁体板３と低融点ガラス４からな
る。絶縁体板１にメタライズした金とシリコンの共晶合
金により了導体索子５は絶縁体板１に接合される。ベー
ス部Ａに設置した外部接続用リード６　（以下、リード
と呼ぶ）と半導体素子５とは金もしくはＡｊ）などのボ
ンディングワイヤー７で接合される。この後、ベース部
Ａとキャップ部Ｂは低融点ガラス２および４により接合
される。

このような半導体装置に用いられるリード６の数は半導
体装『の大容量化の傾向からすでに−・半導体装釘当り
１００を越え、さらに増加する傾向にある。

リード６の初期形状は第３図に示すようにり一部フレー
ｌ）８と呼ばれ全リードが一体結合した状態にある。リ
ード６の間隔９はリード間の絶縁およびワイヤーボンデ
ィングに必要な寸法などから決まる。このためリード６
の数が増加すると、リードフレー１１８の内側空間１０
は大きくなる。半導体素子５は結合部の数が増加しても
それほど大きくならず、したがってボンディングワイヤ
−７の長さも長くなり、ボンディングワイヤ−７同士の
接触により短絡する危険が大きくなる。

このような半導体装置の構造的不具合を回避する　゛　
構造のものがあるが しかしこのような構造のものにおいては配線導体番とリ
ード番との接合に問題である。すなわち配線導体舎とり
一部呑を接合する場合、ｌ）はんだ付け、２）ロウ付け
、３）レーザー溶接、４）エレクトロンビーム溶接など
あるが１）、２）の方法においては配線導体側接合部形
状をリード側接合部形状より大きくしなければならず、
リード数が多い場合には不適である。また、３）、４）
はともにリードまたは配線導体を溶融する温度まで局部
加熱するために、接合後の冷却時に過大の熱ひずみが発
生し接合部及びその近傍の＃Ｉ縁板で破壊が生ずるなど
の欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、リード数の多い大容量半導体装置にお
いてリード間隔を狭くすることが可能な製法を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、大容量の半導体装置において配線導体とリー
ドの接合を小さな接合部でかつ接合時の熱ひずみを少な
くすることができる製法として拡散接合が最適であるこ
とに着目し、拡散接合を用いた新規な半導体装置の製法
にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第４図〜第６図により説明する
。第４図は本発明の一実施例を説明するための半導体装
置の断面図である。絶縁体板１の表面に半導体素子５へ
の信号の入出力などに必要な数の配線導体１１を形成す
、−・。配線導体１１は絶縁体板１と接合しかつフエロ
ニコ、４２合金、銅合金などのリード材と直接もしくは
インサート材を介して間接的に接合可能な材質が望まし
い。

配線導体１１の中央イ」近のパターンの端部位置は配線
導体】１に半田ボール１′２．によって半導体素−子５
を接合するために、半導体素子５の接合部の電極の配置
と相対するように形成する。

また、配線導体１１の絶縁体板１の外側パターンはリー
ド６の絶縁体板１への接合部形状と一致するように形成
する。かかる準備の後、配線導体１１の外側のパターン
と一致させリード６を重ね合わせる。この後、高真空も
しくは不活性ガス中で配線導体１１とリード６を拡散接
合により接合する。

つぎに、半導体素子５を配線導体１１に半田ボール１２
により接合する。最後にキャップ１３を半導体素子５を
覆うように低融点ガラス４で絶縁体板１に接合する。

第５図は本発明の一実施例を説明するための他の半導体
装置の断面図である。第４図において半導体素子５を覆
ったキャップ１３を大きくし、絶縁体板１の外周に接合
したり一部６の一部もしくは全体を含むように低融点ガ
ラス４で接合する。

これらの半導体装置において、配線導体１１とり一部６
との拡散接合はつぎによる。第６図は、拡散接合部すな
わち配線導体１１とり一部６との接合部の断面図である
。第６図にＪＲいて配線導体１１の材質とし、て、Ａ　
ｕ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｍ　ｎ　、　Ｗ　、　Ｃｕ　。

ＡＱなどの金属があげられる。また、リード６の材質と
し、て、フエロニコ、４２合金、Ｃｕ合金などがあげら
れる。本実施例では配線導体１１をＣｕ、またリード６
をフエロニコとした。

このような材質の組合せにおいて、熱的影響を少なくす
るため、すなわち接合温度をできるだけ低くするために
は、インサート材１４を介して配線導体１１とリード６
は拡散接合される。インサート材１４は両面にＡＱ−３
ｔ共晶合金（８４゜９〜ｉｉ％）を１６〜１９μｍクラ
ッドしたＡＱ−８ｔブレージング材である。インサート
材１４の両面に形成されたＡＱ−３ｉ共晶合金層は、拡
散接合の際にＡ　Ｑ　−Ｓ　ｉ共晶温度（５８０℃）以
上の接合温度で液相となり、低圧力でリード６と配線導
体１１との接合面を容易に密着させて拡散を促、進させ
る。前記インサート材としてはＡＱ−８ｉブレージング
材に限定されず、ＡＱあるいはＡＱ金合金配線導体１１
あるいはり一部６の接合面に蒸着、溶射してもよい。

第１図で説明したように、配線導体１１とり−ド６を重
ね合わせたものを真空チャンバー内に設置し、°そのチ
ャンバー内を１　Ｑ　−’Ｔｏｒｒ台の真空度まで排気
した後に５８０℃〜６２０°Ｃの温度範囲内に加熱する
。ついで高真空、高温に保持した状態で接合部に両側か
ら加圧（約０．５ｋｇｆ／ｍｎ”　）　シ、等温、加圧
状態に所要時間（数分から３０分）保持しながら、リー
ド６と配線導体１１を拡散接合する。

また、配線導体１１がＡＱでリード６が７エロ、：？ｂ
　Ｌ、　＜は４２合金の組合せにおいても前記インサー
ト材により拡散接合が可能であり、さらにリード６の接
合面側にＡ　Ｑ　−Ｓ　ｉ共晶合金を溶射して拡散接合
に供してもよい。

さらに、配線導体１１がＡＱでリード６がＣｕという材
料の組合せにおいてはインサート材を用いず、もしくは
Ａｇを用いることにより接合温度を、２００℃〜５００
℃の温度範囲とすることにより拡散接合が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば拡散でリードと絶縁体板上
の配線導体とを接合するため、接合部が限定でき、結果
としてリードの間隔を狭ぐすることが可能となる。その
他、リードと配線導体が金属結合するため接合の信頼性
があり、リードの数の多い大容量半導体装置の製作が可
能どなるという効果も得らオしる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置の平面図、第２図は第１図の
ａ−ａ断面図、第３図はリードフレーｌｓの平面図、第
４図、第５図は本発明の詳細な説明するだめの半導体装
置の断面図、第６図は拡散接合部の断面図である。 １・・・絶縁体板、２・・・低融点ガラス、３・・・絶
縁体板、４・・低融点ガラス、５・・・半導体素子、６
・・・リード、７・・・ボンディングワイヤー、８・・
・リードフレーム、９・・・リードの間隔、１０・・・
リードフレームの内側空間、１１　・配線導体、１２・
・２１′田ボール、１３・・・キャップ、１４・・・イ
ンサート材。 ′ｆＪＩｌｌｆｌ 築　３　回 ■　４　図 第　５　図 ′ｆＪ　ｚ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の電極を有する半導体素子と複数の配線導体を
   配置した絶縁体板の配線導体に、半導体素子周囲の電極
   が接合され、且つ上記半導体素子周囲の上記絶縁体板上
   に外部接続用リードが配設された半導体装置において、
   前記絶縁体板上に配置された配置導体と外部接続用リー
   ドとを拡散接合により接続したことを特徴とする半導体
   装置の製法。 ２、上記、半導体装置の製法において、配線導体と外部
   接続用リードとの間にインサート材を挿入し、このイン
   サート材の一部または全部を拡散接合の際に液相化する
   ことにより、前記配線導体と外部接続用リードとを拡散
   接合することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   半導体装置の製法。 ３、上記インサート材として、ＡＱ−８ｔ共晶合金を主
   成分としたブレージンク材またはＡＱ材を用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半
   導体の製法。 ４、上記、半導体装置の製法において、ＡＱ−８ｉ共晶
   合金もしくはＡＱを蒸着、溶射などにより表面に形成し
   た配線導体または外部接続リードのいずれか一方もしく
   は両方を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置の製法。