JPS62183543A - 半導体装置用パツケ−ジ - Google Patents
半導体装置用パツケ−ジInfo
- Publication number
- JPS62183543A JPS62183543A JP61023830A JP2383086A JPS62183543A JP S62183543 A JPS62183543 A JP S62183543A JP 61023830 A JP61023830 A JP 61023830A JP 2383086 A JP2383086 A JP 2383086A JP S62183543 A JPS62183543 A JP S62183543A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- cap
- cooling substrate
- package
- silicon carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
- H10W70/67—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their insulating layers or insulating parts
- H10W70/69—Insulating materials thereof
- H10W70/692—Ceramics or glasses
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
- H10W40/259—Ceramics or glasses
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置用パッケージに係り、特に大規模な
集積回路を有する半導体装置を収納するのに好適なセラ
ミックスパッケージに関する。
集積回路を有する半導体装置を収納するのに好適なセラ
ミックスパッケージに関する。
半導体装置用パッケージとしては、半導体素子を搭載し
た電気絶縁性冷却基板とキャップとをガラスで封止した
もの或はシリコーンゴム系接着剤によって封止したもの
などが知られている１例えば特開昭６０−６６８４３号
公報には、電気絶縁性冷却基板を熱伝導性のよい炭化珪
素系セラミックス焼結体により構成してキャップと接着
することが記載されている。
た電気絶縁性冷却基板とキャップとをガラスで封止した
もの或はシリコーンゴム系接着剤によって封止したもの
などが知られている１例えば特開昭６０−６６８４３号
公報には、電気絶縁性冷却基板を熱伝導性のよい炭化珪
素系セラミックス焼結体により構成してキャップと接着
することが記載されている。
ラスが亀裂を生じやすい。
冷却基板とキャップをろう材によって接合することがで
きれば、冷熱サイクルによって封止部に亀裂が生ずるの
を防止することができる。
きれば、冷熱サイクルによって封止部に亀裂が生ずるの
を防止することができる。
しかしながら、炭化珪素系セラミックス焼結体のろう付
性はきわめて悪く、直接ろう付することはできないか或
はろう付ができたとしてもろう何部から容易に剥れてし
まう。
性はきわめて悪く、直接ろう付することはできないか或
はろう付ができたとしてもろう何部から容易に剥れてし
まう。
前記公報には、炭化珪素系セラミックス焼結体とキャッ
プとをろう付することについては全く記載されておらず
、ろう何時の問題点について全く配慮されていない。
プとをろう付することについては全く記載されておらず
、ろう何時の問題点について全く配慮されていない。
本発明の目的は、炭化珪素系セラミックス焼結体よりな
る冷却基板とセラミックス焼結体よりなるキャップとを
ろう材によって気密封止した半導体装置用パッケージを
提供するにある。
る冷却基板とセラミックス焼結体よりなるキャップとを
ろう材によって気密封止した半導体装置用パッケージを
提供するにある。
本発明は、炭化珪素系セラミックスよりなる冷却基板と
セラミックス焼結体よりなるキャップとを金属板を間に
介してろう付した構造の半導体装置用パッケージにある
。
セラミックス焼結体よりなるキャップとを金属板を間に
介してろう付した構造の半導体装置用パッケージにある
。
本発明者らは、炭化珪素系セラミックス焼結体を同種又
は異種のセラミックス焼結体とろう付すると、ろう付後
の冷却過程で焼結体特に炭化珪素系セラミックス焼結体
が割れることを知った。この割れは、ろう付後の冷却過
程でろう材の収縮に炭化珪素系セラミックス焼結体が追
従できず、熱応力に耐えられないために生ずる。同種の
セラミックス焼結体を接合するときにくらべ、異種のセ
ラミックス焼結体を接合するときの方がセラミックス焼
結体間の熱膨張率の違いが大きいので熱応力が高くなり
、より割れが生じやすい。
は異種のセラミックス焼結体とろう付すると、ろう付後
の冷却過程で焼結体特に炭化珪素系セラミックス焼結体
が割れることを知った。この割れは、ろう付後の冷却過
程でろう材の収縮に炭化珪素系セラミックス焼結体が追
従できず、熱応力に耐えられないために生ずる。同種の
セラミックス焼結体を接合するときにくらべ、異種のセ
ラミックス焼結体を接合するときの方がセラミックス焼
結体間の熱膨張率の違いが大きいので熱応力が高くなり
、より割れが生じやすい。
炭化珪素系セラミックス焼結体よりなる冷却基板とセラ
ミックス焼結体とを間に金属板を介してろう付すること
により、セラミックス焼結体の割れを防止できることを
究明した。このようにセラミックス焼結体の割れを防止
できるのは、間に挾んだ金属板が熱応力緩和作用を有す
ることによる。
ミックス焼結体とを間に金属板を介してろう付すること
により、セラミックス焼結体の割れを防止できることを
究明した。このようにセラミックス焼結体の割れを防止
できるのは、間に挾んだ金属板が熱応力緩和作用を有す
ることによる。
炭化珪素系セラミックス焼結体よりなる冷却基板を金属
板へろう付するに際しては、ろう付性をよくするために
焼結体の被接合面にメタライズ層を形成しておくことが
必要である。
板へろう付するに際しては、ろう付性をよくするために
焼結体の被接合面にメタライズ層を形成しておくことが
必要である。
冷却基板の被接合面のメタライズ層は、最外層がニッケ
ルと銅の少なくとも１つよりなり、その下部側にクロム
層を有することが好ましい。クロム層の下部には更にク
ロムシリサイドとクロム炭化物との混在層を有すること
が好ましい。このようにメタライズ層を三層構造とする
ことにより、メタライズ層から剥離しにくくすることが
できる。
ルと銅の少なくとも１つよりなり、その下部側にクロム
層を有することが好ましい。クロム層の下部には更にク
ロムシリサイドとクロム炭化物との混在層を有すること
が好ましい。このようにメタライズ層を三層構造とする
ことにより、メタライズ層から剥離しにくくすることが
できる。
炭化珪素系セラミックス焼結体表面にクロムシリサイド
とクロム炭化物との混在層およびクロム層を形成する方
法としては、炭化珪素系セラミックスの表面にクロム粉
末を付着させ、不活性雰囲気または酸素分圧が１０″″
”ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で９００℃以上１３００℃以
下に加熱する方法が好まし゛・い。
とクロム炭化物との混在層およびクロム層を形成する方
法としては、炭化珪素系セラミックスの表面にクロム粉
末を付着させ、不活性雰囲気または酸素分圧が１０″″
”ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で９００℃以上１３００℃以
下に加熱する方法が好まし゛・い。
、５゛）
・７′〔発明の実施例〕
本発明者らは、炭化珪素系セラミックス焼結体表面に各
種金属の粉末を塗付し、これを非酸化性雰囲気内で１０
００℃に加熱した場合の該セラミックスと金属との反応
状態を調べた結果、次のような新しい現象を発見した。
種金属の粉末を塗付し、これを非酸化性雰囲気内で１０
００℃に加熱した場合の該セラミックスと金属との反応
状態を調べた結果、次のような新しい現象を発見した。
すなわち、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の元素周期律表第１
Ｖａ族及び第Ｖａ族の金属を塗付した場合、１０００℃
の加熱温度では反応が進まず、結合反応を生じさせるた
めには１０００℃を越えて該金属の融点近くまで加熱温
度を高める必要がある。しかし、加熱温度を融点近くま
で高めるとメタライズ層界面に該金属の炭化物及びシリ
サイド等の脆い化合物層が厚く形成し、十分なメタライ
ズ強度が得られないことが判明した。
Ｖａ族及び第Ｖａ族の金属を塗付した場合、１０００℃
の加熱温度では反応が進まず、結合反応を生じさせるた
めには１０００℃を越えて該金属の融点近くまで加熱温
度を高める必要がある。しかし、加熱温度を融点近くま
で高めるとメタライズ層界面に該金属の炭化物及びシリ
サイド等の脆い化合物層が厚く形成し、十分なメタライ
ズ強度が得られないことが判明した。
また、前記金属粉末によって形成されたメタライズ層の
厚さは該炭化珪素セラミックス表面に塗布、または印刷
した該金属粉末の厚さと同程度の１０μｍ以上となった
。このため該セラミックス表面に生ずる熱応力によって
該セラミックスの破壊も生じた。
厚さは該炭化珪素セラミックス表面に塗布、または印刷
した該金属粉末の厚さと同程度の１０μｍ以上となった
。このため該セラミックス表面に生ずる熱応力によって
該セラミックスの破壊も生じた。
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等は第■ａ族及び第■ａ族金属
を塗付した場合は、１０００℃の加熱温度でセラミック
スとの結合反応が過剰に進み、接合界面には該金属の脆
いシリサイドまたは炭化物層及び遊離炭素が厚く形成さ
れて十分なメタライズ強度が得られないことが判明した
。
を塗付した場合は、１０００℃の加熱温度でセラミック
スとの結合反応が過剰に進み、接合界面には該金属の脆
いシリサイドまたは炭化物層及び遊離炭素が厚く形成さ
れて十分なメタライズ強度が得られないことが判明した
。
一方、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等の第Ｗａ族金属の中で特にＣｒ
粉末を塗付した場合には、該セラミックスの母相上にＣ
ｒシリサイドとＣｒ炭化物との混在層、更にその上に金
属クロム層が全体で１０μｍ以下と薄く形成されること
が判明した。このＣｒシリサイド、Ｃｒ炭化物、Ｃｒ層
はセラミックスと強固に結合されており、その厚さは塗
付したＣｒ粉末の厚さに影響されず、加熱温度が９００
〜１３００℃の場合１〜１０μｍと極めて薄いＣｒメタ
ライズ層が形成されることが判明した。このため、該セ
ラミックス表面に生ずる熱応力も小さくなり、該セラミ
ックスの熱応力破壊も生ぜず、メＣｒｕｘｓ等のクロム
酸化物層が比較的厚く形成される。このクロム酸化物層
はセラミックス及びクロムメタライズ層との結合力が弱
く、その厚さは塗付したクロム粉末の厚さにほぼ比例し
て厚くなる。このようなりロム酸化物層を、前記クロム
でメタライズされた面への金属部材の接合前に除去する
ことによって、該金属部材の接合強度に悪影響を及ぼさ
ないようにすることができる。このクロム酸化物層の除
去には、研摩、ブラシによる除去、ホーニング等の方法
を用いればよい。
粉末を塗付した場合には、該セラミックスの母相上にＣ
ｒシリサイドとＣｒ炭化物との混在層、更にその上に金
属クロム層が全体で１０μｍ以下と薄く形成されること
が判明した。このＣｒシリサイド、Ｃｒ炭化物、Ｃｒ層
はセラミックスと強固に結合されており、その厚さは塗
付したＣｒ粉末の厚さに影響されず、加熱温度が９００
〜１３００℃の場合１〜１０μｍと極めて薄いＣｒメタ
ライズ層が形成されることが判明した。このため、該セ
ラミックス表面に生ずる熱応力も小さくなり、該セラミ
ックスの熱応力破壊も生ぜず、メＣｒｕｘｓ等のクロム
酸化物層が比較的厚く形成される。このクロム酸化物層
はセラミックス及びクロムメタライズ層との結合力が弱
く、その厚さは塗付したクロム粉末の厚さにほぼ比例し
て厚くなる。このようなりロム酸化物層を、前記クロム
でメタライズされた面への金属部材の接合前に除去する
ことによって、該金属部材の接合強度に悪影響を及ぼさ
ないようにすることができる。このクロム酸化物層の除
去には、研摩、ブラシによる除去、ホーニング等の方法
を用いればよい。
また炭化珪素系セラミックスの中でも焼結助剤として１
〜２重量％のＢｅＯを添加した炭化珪素系セラミックス
が特に高強度のメタライズ層が得られた。
〜２重量％のＢｅＯを添加した炭化珪素系セラミックス
が特に高強度のメタライズ層が得られた。
なお、該セラミックス表面に形成したＣｒメタライズ層
のままでは他の金属と接合するためのろう付性またはは
んだ付性が十分でないため、該クロム層表面に３〜８μ
ｍの厚さのＣｕまたはＮｉ層を設けた後、該金属又は他
のセラミックスとをろう材により接合することが望まし
い、該Ｃｒ層の表面にＣｕまたはＮｉ層を形成するには
、電気めっき、化学めっき、蒸着、スパッタリング等の
方法が可能である。更に該Ｃｒ層とＣｕまたはＮｉ層と
の結合状態を高めるため５００℃〜８００℃の温度で再
び拡散処理を行うのが望ましいが、ろう付をこの温度範
囲で行う場合には、省略できる。
のままでは他の金属と接合するためのろう付性またはは
んだ付性が十分でないため、該クロム層表面に３〜８μ
ｍの厚さのＣｕまたはＮｉ層を設けた後、該金属又は他
のセラミックスとをろう材により接合することが望まし
い、該Ｃｒ層の表面にＣｕまたはＮｉ層を形成するには
、電気めっき、化学めっき、蒸着、スパッタリング等の
方法が可能である。更に該Ｃｒ層とＣｕまたはＮｉ層と
の結合状態を高めるため５００℃〜８００℃の温度で再
び拡散処理を行うのが望ましいが、ろう付をこの温度範
囲で行う場合には、省略できる。
前記方法により炭化珪素系セラミックス表面にメタライ
ズ膜をクロムで形成後、ろう材により他の金属部材と接
合することにより、２０ｋｇ／＋−以上の曲げ強度が得
られ、耐熱性も６００℃以上である。
ズ膜をクロムで形成後、ろう材により他の金属部材と接
合することにより、２０ｋｇ／＋−以上の曲げ強度が得
られ、耐熱性も６００℃以上である。
炭化珪素系セラミックスの表面に塗付するクロム粉末の
粒径は１００μｍ以下であり、好ましくは５０μｍ以下
が望ましい。これより大きい粒径では、結果として、形
成された金属クロム層で覆われないセラミックス面の部
分が生じ易い。またクロム粉末の塗付厚Ｊ！ １０μｍ
〜３０μｍが好ましく、少なすぎると結果的に金属クロ
ム層で覆われないセラミックス表面部ができ易く、多す
ぎるとクロム酸化物層が増すだけで経済的に好ましくな
い、クロム粉末は適宜のペースト剤と共にペースト状に
して塗付するのがよい。クロム粉末を塗付したセラミッ
クスを９００℃〜１３００℃に加熱する時間は１０分以
上１時間以内が望ましい。
粒径は１００μｍ以下であり、好ましくは５０μｍ以下
が望ましい。これより大きい粒径では、結果として、形
成された金属クロム層で覆われないセラミックス面の部
分が生じ易い。またクロム粉末の塗付厚Ｊ！ １０μｍ
〜３０μｍが好ましく、少なすぎると結果的に金属クロ
ム層で覆われないセラミックス表面部ができ易く、多す
ぎるとクロム酸化物層が増すだけで経済的に好ましくな
い、クロム粉末は適宜のペースト剤と共にペースト状に
して塗付するのがよい。クロム粉末を塗付したセラミッ
クスを９００℃〜１３００℃に加熱する時間は１０分以
上１時間以内が望ましい。
なお、Ｃｒ焼成温度が９００℃以下ではＣｒメタライズ
層が形成されず１３００℃以上ではＣｒメタライズ層の
厚さが一１０μｍ以上になり、Ｃｒメタライズ層の強度
が極端に低下する。セラミックス焼結体表面にメタライ
ズ層を形成する方法としく１１） て、例えば特開昭５９−１９５５９０号公報には、Ｎ
ｉ 。
層が形成されず１３００℃以上ではＣｒメタライズ層の
厚さが一１０μｍ以上になり、Ｃｒメタライズ層の強度
が極端に低下する。セラミックス焼結体表面にメタライ
ズ層を形成する方法としく１１） て、例えば特開昭５９−１９５５９０号公報には、Ｎ
ｉ 。
Ｃｒ、Ｍｎのうち少なくとも１種類以上の金属成分と、
Ｃ，Ｓｉ、Ｂ、のうち少なくとも１種類以上の成分を混
合した組成物を、粉末あるいは箔の形で窒化物系セラミ
ックス体の表面に載置し、非酸化性または弱酸化性雰囲
気下において前記組成物を溶融させることが記載されて
いるが、炭化珪素系セラミックスについては述べられて
いない。
Ｃ，Ｓｉ、Ｂ、のうち少なくとも１種類以上の成分を混
合した組成物を、粉末あるいは箔の形で窒化物系セラミ
ックス体の表面に載置し、非酸化性または弱酸化性雰囲
気下において前記組成物を溶融させることが記載されて
いるが、炭化珪素系セラミックスについては述べられて
いない。
炭化珪素系セラミックス焼結体のメタライズ方法として
、特開昭５８−９９１８４号にはＷ、Ｍｏ。
、特開昭５８−９９１８４号にはＷ、Ｍｏ。
Ｔｉ、Ｍｎ等の粉末を塗付し、これを非酸化性雰囲気内
で焼成する方法が記載されているが、焼成温度が１４０
０℃以上と高いため、メタライズ時の熱応力が大きく信
頼性のあるメタライズ部が得られない。
で焼成する方法が記載されているが、焼成温度が１４０
０℃以上と高いため、メタライズ時の熱応力が大きく信
頼性のあるメタライズ部が得られない。
実施例１
約２ ｗ ｔ％のＢｅＯを焼結助剤とする厚さ１ｍｍ。
縦・横各２０ａ＋＋ｏのホットプレス製炭化珪素系セラ
ミックス板の一面にジメチルエチルセルローズによりペ
ースト状にしたＣｒ粉末を約１ｍｍの厚さで全面に塗付
し、これをＡｒ雰囲気内で１１００℃。
ミックス板の一面にジメチルエチルセルローズによりペ
ースト状にしたＣｒ粉末を約１ｍｍの厚さで全面に塗付
し、これをＡｒ雰囲気内で１１００℃。
３０分間焼成後自然冷却した。その結果、該セラミック
スの母板の表面には約３μｍ厚のＣｒシリサイドおよび
Ｃｒ炭化物の混在層並びに更にその上の金属Ｃｒ層が形
成され、更にその表面にＣｒ酸化物層が形成された。次
に該Ｃｒ酸化物層を刃物により除去し、該セラミックス
表面の該金属Ｃｒ層にＣｕ膜を電気めっきによって約５
μｍ形成した。
スの母板の表面には約３μｍ厚のＣｒシリサイドおよび
Ｃｒ炭化物の混在層並びに更にその上の金属Ｃｒ層が形
成され、更にその表面にＣｒ酸化物層が形成された。次
に該Ｃｒ酸化物層を刃物により除去し、該セラミックス
表面の該金属Ｃｒ層にＣｕ膜を電気めっきによって約５
μｍ形成した。
上記方法により形成されたメタライズ膜に厚さ５００ｕ
ｍ、幅５ｍ１ｍのＣｕ板をＡｇろう付で接合後、引張試
験を行ったところ、２０ｋｇ／ａｍ”の引張強度が得ら
れた。
ｍ、幅５ｍ１ｍのＣｕ板をＡｇろう付で接合後、引張試
験を行ったところ、２０ｋｇ／ａｍ”の引張強度が得ら
れた。
また、このメタライズ部の耐熱性試験を行った結果、７
００℃まで接合強度の低下は認められなかった。
００℃まで接合強度の低下は認められなかった。
実施例２
第１図は本発明の半導体装置用パッケージの一実施例を
示した断面図であり、第２図は第１図のＡ部の拡大図で
ある。
示した断面図であり、第２図は第１図のＡ部の拡大図で
ある。
本発明のパッケージは炭化珪素系セラミックス焼結体よ
りなる冷却基板１とアルミナセラミックス焼結体よりな
るキャップ２及び応力緩和作用のある金属からなる金属
気密封止板３から構成されている。また冷却基板１には
クロムメタライズ層７を形成後ろう付を容易にするため
Ｎｉめつきが施こされ、Ｎｉめつき層９が形成されてい
る。キャップ２にも同様にＭ ｏ −Ｍ ｎメタライズ
層８形成後、Ｎｉめつき層９が形成されている。そして
、・′該冷却基板１とキャップ２は独立して気密封止板
−°８″１こ銀ろう１０によりろう付される構造とした
ものである。
りなる冷却基板１とアルミナセラミックス焼結体よりな
るキャップ２及び応力緩和作用のある金属からなる金属
気密封止板３から構成されている。また冷却基板１には
クロムメタライズ層７を形成後ろう付を容易にするため
Ｎｉめつきが施こされ、Ｎｉめつき層９が形成されてい
る。キャップ２にも同様にＭ ｏ −Ｍ ｎメタライズ
層８形成後、Ｎｉめつき層９が形成されている。そして
、・′該冷却基板１とキャップ２は独立して気密封止板
−°８″１こ銀ろう１０によりろう付される構造とした
ものである。
冷却基板としては半導体装置の熱を効率的に系外に逃す
必要性から高い熱伝導性であることが望しく、かつ電気
絶縁体であることが望しいｏ Ｂｏ。
必要性から高い熱伝導性であることが望しく、かつ電気
絶縁体であることが望しいｏ Ｂｏ。
を１〜２重量％添加してホットプレス焼結された熱伝導
率が２４０〜２７０Ｗ／ｍ’Ｋ 、電気抵抗が１０１０
〜ＩＱＩＩＩΩｅ１ｍの特性を有する炭化珪素セラミッ
クスが最も望ましく、またこのセラミックスに対してク
ロムメタライズ層は最も強固に反応接着し、８００℃で
の銀ろう付にも耐える耐熱性と強度を示す。
率が２４０〜２７０Ｗ／ｍ’Ｋ 、電気抵抗が１０１０
〜ＩＱＩＩＩΩｅ１ｍの特性を有する炭化珪素セラミッ
クスが最も望ましく、またこのセラミックスに対してク
ロムメタライズ層は最も強固に反応接着し、８００℃で
の銀ろう付にも耐える耐熱性と強度を示す。
また、冷却基板とキャップとはそれぞれ独立して気密封
止板にろう付されるため、炭化珪素とアルミナセラミッ
クスの熱膨張率の相違に起因する熱応力の発生は無視で
きる構造となる。一方、気密封止板としてはそれぞれの
セラミックスと接合されるため、その接合部には同様に
熱応力の発生があるため、応力緩和作用のある金属を用
いるこ°；とが必要である。この応力緩和材としては縦
弾性係数が１２ Ｘ １０ ”Ｋｇｆ／ｍｍ”以下の金
属材料又はそれらの複合材が望ましい。具体的には銅又
は銅を主成分とする複合材又は銀又は銀を主成分とする
複合材アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする複
合材が望しい。また、これらの厚さは５０〜１０００μ
ｍが望ましいが、強度面での不足がある場合には強度の
高い鉄合金、銅合金、ニッケル合金、アルミニウム合金
を強度部材とし上記応力緩和材を融着、圧延等で張り付
けた層状複合材として使用することもできる。
止板にろう付されるため、炭化珪素とアルミナセラミッ
クスの熱膨張率の相違に起因する熱応力の発生は無視で
きる構造となる。一方、気密封止板としてはそれぞれの
セラミックスと接合されるため、その接合部には同様に
熱応力の発生があるため、応力緩和作用のある金属を用
いるこ°；とが必要である。この応力緩和材としては縦
弾性係数が１２ Ｘ １０ ”Ｋｇｆ／ｍｍ”以下の金
属材料又はそれらの複合材が望ましい。具体的には銅又
は銅を主成分とする複合材又は銀又は銀を主成分とする
複合材アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする複
合材が望しい。また、これらの厚さは５０〜１０００μ
ｍが望ましいが、強度面での不足がある場合には強度の
高い鉄合金、銅合金、ニッケル合金、アルミニウム合金
を強度部材とし上記応力緩和材を融着、圧延等で張り付
けた層状複合材として使用することもできる。
ろう何時の雰囲気は不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲
気あるいは真空中のいずれでも良いが、使用するろう材
の成分によって使い分けることが望ましい。例えば銀７
２％−銅２８％の共晶ろうの場合、いずれの雰囲気でも
良いが、蒸気圧の高いＺｎ、Ｃｄ等の入っているろう材
を用いる場合には、不活性ガス雰囲気または還元性ガス
雰囲気が望ましい。不活性ガスあるいは窒素ガスと水素
パターンに接続している配線部４がある。該配線部４は
冷却基板１にＡ ｕ −Ｓ ｉボンディングによって接
合される半導体装置の電極部との接続端子である。キャ
ップ２の第１層表面にはＭ ｏ −Ｍ ｎメタライズ層
８上にＮｉめつき層９が約２鵬醜の幅で又、気密封止板
３には縦横１５＋ａｍの純銀及び純銅板を用いた。
気あるいは真空中のいずれでも良いが、使用するろう材
の成分によって使い分けることが望ましい。例えば銀７
２％−銅２８％の共晶ろうの場合、いずれの雰囲気でも
良いが、蒸気圧の高いＺｎ、Ｃｄ等の入っているろう材
を用いる場合には、不活性ガス雰囲気または還元性ガス
雰囲気が望ましい。不活性ガスあるいは窒素ガスと水素
パターンに接続している配線部４がある。該配線部４は
冷却基板１にＡ ｕ −Ｓ ｉボンディングによって接
合される半導体装置の電極部との接続端子である。キャ
ップ２の第１層表面にはＭ ｏ −Ｍ ｎメタライズ層
８上にＮｉめつき層９が約２鵬醜の幅で又、気密封止板
３には縦横１５＋ａｍの純銀及び純銅板を用いた。
冷却基板１とキャップ２の気密封止板への接合は銀ろう
付によって行った。ろう付方法は、５０μｍの銀ろう（
ＢＡｇ−７：５６重量％Ａｇ−２２重量％Ｃｕ −１７
重量％Ｚｎ−５重量％Ｓｎ）箔９を冷却基板及びキャッ
プ上に形成した各メタライズドパターンに打抜き、該冷
却基板１とキャップ２と気密封止板３の中間に設置し、
流量５．５Ｑ／ｗｉｎのＮｊＩ−１０％Ｈｚガス雰囲気
中で７００〜７１０℃に加熱してろう付した。冷却速度
は５００℃までは２０℃／ｗｉｎ 、 ５００’Ｃ以下
は５〜ｂ その後大気中で室温まで自然冷却した。
付によって行った。ろう付方法は、５０μｍの銀ろう（
ＢＡｇ−７：５６重量％Ａｇ−２２重量％Ｃｕ −１７
重量％Ｚｎ−５重量％Ｓｎ）箔９を冷却基板及びキャッ
プ上に形成した各メタライズドパターンに打抜き、該冷
却基板１とキャップ２と気密封止板３の中間に設置し、
流量５．５Ｑ／ｗｉｎのＮｊＩ−１０％Ｈｚガス雰囲気
中で７００〜７１０℃に加熱してろう付した。冷却速度
は５００℃までは２０℃／ｗｉｎ 、 ５００’Ｃ以下
は５〜ｂ その後大気中で室温まで自然冷却した。
次にろう何機の半導体パッケージのＨ８リークテストを
行った。リークテストは熱疲労試験前後について行い、
その条件は一り０℃〜＋１５０’ｅを１時間１サイクル
とした熱サイクルで１０００サイクル行った。リークテ
ストの合格ラインを１×１０”−’ａｔｍ−ｃｃ／ｓと
した場合の試験結果を第１表に示す。
行った。リークテストは熱疲労試験前後について行い、
その条件は一り０℃〜＋１５０’ｅを１時間１サイクル
とした熱サイクルで１０００サイクル行った。リークテ
ストの合格ラインを１×１０”−’ａｔｍ−ｃｃ／ｓと
した場合の試験結果を第１表に示す。
第１表
熱疲労試験に合格した半導体装置用パッケージの炭化珪
素セラミックスにＡｕペースト法により金をメタライズ
後、シリコンチップをダイボンデ 、イング法により
接合して、該ＬＳＩの電極部とキャップ２の配線部４を
ＡΩ細線により接続し、外気に触れないよう密封した。
素セラミックスにＡｕペースト法により金をメタライズ
後、シリコンチップをダイボンデ 、イング法により
接合して、該ＬＳＩの電極部とキャップ２の配線部４を
ＡΩ細線により接続し、外気に触れないよう密封した。
また冷却基板１上面には高熱伝導性の炭化珪素セラミッ
クスの放熱フィン６を熱伝導性接着剤１１により接着し
、半導体装置用パッケージとした。
クスの放熱フィン６を熱伝導性接着剤１１により接着し
、半導体装置用パッケージとした。
実施例３
実施例２と同じ構造のパッケージを製作する際。
炭化珪素セラミックス１の両面にあらかじめＣｒメタラ
イズとＮｉめつきを施したものを用いて、接合を実施し
た。接合によりパッケージ構造とし、１０００サイクル
の熱疲労試験後のＨ８リーク試験に合格したものについ
て冷却基板のシリコンチップ接着側に金めつきを施し、
シリコンチップをダイボンディング法により接続した。
イズとＮｉめつきを施したものを用いて、接合を実施し
た。接合によりパッケージ構造とし、１０００サイクル
の熱疲労試験後のＨ８リーク試験に合格したものについ
て冷却基板のシリコンチップ接着側に金めつきを施し、
シリコンチップをダイボンディング法により接続した。
実施例４
本発明の気密封止板は応力緩和特性をもたせるため軟質
の金属を使用するため、２００μｍ以下の厚さにすると
外力による変形に耐えられないととがある。第３図はそ
の対策として実施したもので、充分な強度を有する金属
板１２と応力緩和特性の大きい気密封止板３との層状の
複合体を示した図である。本実施例では厚さ２００μｍ
の５ＵＳ３０４と厚さ２００μの銀の層状複合体を圧延
により圧着製作したものを封止板として用いた。
の金属を使用するため、２００μｍ以下の厚さにすると
外力による変形に耐えられないととがある。第３図はそ
の対策として実施したもので、充分な強度を有する金属
板１２と応力緩和特性の大きい気密封止板３との層状の
複合体を示した図である。本実施例では厚さ２００μｍ
の５ＵＳ３０４と厚さ２００μの銀の層状複合体を圧延
により圧着製作したものを封止板として用いた。
尚、応力緩和作用の大きいＡｇ、又はＣｕは第２図に示
すように全面ではなく、セラミックスとの接合部だけに
設けても良い。
すように全面ではなく、セラミックスとの接合部だけに
設けても良い。
本発明によれば、クロムメタライズした高熱伝導性炭化
珪素セラミックスの使用により、銀ろう付が可能で、キ
ャップと冷却基板との直接接合が行われない構造としか
つ気密封止板に応力緩和作用の大きい銀又は銅を用いる
ことにより、各セラミックスに作用する熱応力が非常に
低下できるため信頼性の高い半導体装置用パッケージが
得られる。
珪素セラミックスの使用により、銀ろう付が可能で、キ
ャップと冷却基板との直接接合が行われない構造としか
つ気密封止板に応力緩和作用の大きい銀又は銅を用いる
ことにより、各セラミックスに作用する熱応力が非常に
低下できるため信頼性の高い半導体装置用パッケージが
得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置用パッケー
ジの縦断面図、第２図は第１図のＡ部拡大図、第３図は
本発明の他の実施例を示す断面図である。 １・・・炭化珪素セラミックス冷却基板、２・・・キャ
ラプ、３・・・気密封止板、７・・・クロムメタライズ
層、９・・・ニッケルめっき層、１０・・・銀ろう。
ジの縦断面図、第２図は第１図のＡ部拡大図、第３図は
本発明の他の実施例を示す断面図である。 １・・・炭化珪素セラミックス冷却基板、２・・・キャ
ラプ、３・・・気密封止板、７・・・クロムメタライズ
層、９・・・ニッケルめっき層、１０・・・銀ろう。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体素子を搭載した電気絶縁性セラミックス焼結
体よりなる冷却基板と、セラミックス焼結体よりなるキ
ャップ、および前記冷却基板と前記キャップの封止部材
を有する半導体装置用パッケージにおいて、前記封止部
材がろう材よりなり、前記冷却基板および前記キャップ
が金属板を間に介して前記ろう材により接合されている
ことを特徴とする半導体装置用パッケージ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記金属板が銅と
銀の少なくとも１つよりなることを特徴とする半導体装
置用パッケージ。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記冷却基板が炭
化珪素系セラミックス焼結体よりなることを特徴とする
半導体装置用パッケージ。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記キャップがア
ルミナ又はムライトよりなることを特徴とする半導体装
置用パッケージ。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記冷却基板が炭
化珪素系セラミックス焼結体よりなり、前記キャップが
アルミナ又はムライトよりなり、銀ろうによって接合さ
れていることを特徴とする半導体装置用パッケージ。 ６、半導体素子を搭載した電気絶縁性セラミックス焼結
体よりなる冷却基板と、セラミックス焼結体よりなるキ
ャップ、および前記冷却基板と前記キャップの封止部材
を有する半導体装置用パッケージにおいて、前記冷却基
板の周囲に同心円状に管状の前記キャップを有し、前記
冷却基板および前記キャップに対向して金属板を有し、
該金属板に前記冷却基板および前記キャップがろう付さ
れ気密封止されていることを特徴とする半導体装置用パ
ッケージ。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記冷却基板が炭
化珪素系セラミックス焼結体よりなり且つ前記ろう付面
にメタライズ層を有することを特徴とする半導体装置用
パッケージ。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記メタライズ層
が三層構造を有し、焼結体側から順にクロムシリサイド
とクロム炭化物の混在層、クロム層およびニッケルと銅
の少なくとも１つよりなる表面層を有することを特徴と
する半導体装置用パッケージ。 ９、特許請求の範囲第６項において、前記冷却基板がベ
リリウム酸化物を１〜２重量％含み、熱伝導率２４０〜
２７０Ｗ／ｍ＾０Ｋ、電気抵抗率１０＾１＾０〜１０＾
１＾８Ω・ｃｍを有する炭化珪素系セラミックス焼結体
よりなることを特徴とする半導体装置用パッケージ。 １０、特許請求の範囲第８項において、前記冷却基板と
前記金属板との封止部材が銀ろうよりなることを特徴と
する半導体装置用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61023830A JPH0738421B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 半導体装置用パツケ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61023830A JPH0738421B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 半導体装置用パツケ−ジ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62183543A true JPS62183543A (ja) | 1987-08-11 |
| JPH0738421B2 JPH0738421B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=12121297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61023830A Expired - Lifetime JPH0738421B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 半導体装置用パツケ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738421B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104781891A (zh) * | 2012-11-09 | 2015-07-15 | 斯玛特电子公司 | 电阻及其制造方法 |
| CN115312488A (zh) * | 2021-05-04 | 2022-11-08 | Jmj韩国株式会社 | 半导体封装、半导体封装制造方法及适用于其的金属桥 |
| JP7799894B1 (ja) * | 2025-06-03 | 2026-01-15 | 株式会社Maruwa | 炭化ケイ素焼結体および放熱部材 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51110269A (en) * | 1975-03-24 | 1976-09-29 | Nippon Electric Co | Handotaisochino kimitsufushikumitatehoho |
| JPS5715446A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| JPS59110269A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-26 | Nec Corp | 副走査装置 |
| JPS6071579A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-23 | 株式会社日立製作所 | アルミナと金属との接合方法 |
| JPS60250655A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Nec Corp | 集積回路パツケ−ジ |
-
1986
- 1986-02-07 JP JP61023830A patent/JPH0738421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51110269A (en) * | 1975-03-24 | 1976-09-29 | Nippon Electric Co | Handotaisochino kimitsufushikumitatehoho |
| JPS5715446A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| JPS59110269A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-26 | Nec Corp | 副走査装置 |
| JPS6071579A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-23 | 株式会社日立製作所 | アルミナと金属との接合方法 |
| JPS60250655A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Nec Corp | 集積回路パツケ−ジ |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104781891A (zh) * | 2012-11-09 | 2015-07-15 | 斯玛特电子公司 | 电阻及其制造方法 |
| JP2015537381A (ja) * | 2012-11-09 | 2015-12-24 | スマート エレクトロニクス インク | 抵抗器及びその製造方法 |
| US9589711B2 (en) | 2012-11-09 | 2017-03-07 | Smart Electronics Inc. | Resistor and manufacturing method thereof |
| CN115312488A (zh) * | 2021-05-04 | 2022-11-08 | Jmj韩国株式会社 | 半导体封装、半导体封装制造方法及适用于其的金属桥 |
| JP7799894B1 (ja) * | 2025-06-03 | 2026-01-15 | 株式会社Maruwa | 炭化ケイ素焼結体および放熱部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0738421B2 (ja) | 1995-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3106447B1 (en) | Copper-ceramic bonded body and power module substrate | |
| US6485816B2 (en) | Laminated radiation member, power semiconductor apparatus, and method for producing the same | |
| JPH0936540A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| KR20180095590A (ko) | 전력용 반도체 장치 및 전력용 반도체 장치를 제조하는 방법 | |
| KR100374379B1 (ko) | 기판 | |
| JP3834351B2 (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JPH05218229A (ja) | セラミック回路基板 | |
| JPH08102570A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JPH0786444A (ja) | 半導体用複合放熱基板の製造方法 | |
| JP2000086368A (ja) | 窒化物セラミックス基板 | |
| JPH0738421B2 (ja) | 半導体装置用パツケ−ジ | |
| US6914330B2 (en) | Heat sink formed of diamond-containing composite material with a multilayer coating | |
| JPH05201777A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JPH0455145B2 (ja) | ||
| JP4048914B2 (ja) | 回路基板の製造方法および回路基板 | |
| JPS6345193A (ja) | 金属化表面を有する炭化けい素系セラミツクス焼結体およびその製造法 | |
| JPH0794624A (ja) | 回路基板 | |
| JP2004134703A (ja) | 端子付き回路基板 | |
| JPS63122253A (ja) | 半導体パツケ−ジ | |
| JPH09312364A (ja) | 電子部品用複合材料およびその製造方法 | |
| JPS6370545A (ja) | 半導体パツケ−ジ | |
| JP3260512B2 (ja) | 窒化アルミニウム回路基板 | |
| JPS6236090A (ja) | 窒化アルミニウムの金属化方法 | |
| JP7379813B2 (ja) | 接合体及び接合体の製造方法 | |
| JP2000349098A (ja) | セラミック基板と半導体素子の接合体及びその製造方法 |