JPS63289950A - 半導体用パツケ−ジ - Google Patents
半導体用パツケ−ジInfo
- Publication number
- JPS63289950A JPS63289950A JP62125324A JP12532487A JPS63289950A JP S63289950 A JPS63289950 A JP S63289950A JP 62125324 A JP62125324 A JP 62125324A JP 12532487 A JP12532487 A JP 12532487A JP S63289950 A JPS63289950 A JP S63289950A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead frame
- aluminum nitride
- nitride substrate
- metallic layer
- copper lead
- 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.)
- Pending
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
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (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、高発熱量の半導体素子を実装する為の半導体
用パッケージに関する。
用パッケージに関する。
半導体用パッケージに用いられる絶縁体基板としては、
従来よりアルミナ（ＡＩＯ）が一般的である。又、リー
ドフレームはコパール（Ｆｅ−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ
） 、４２７０イ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）等の鉄−ニッケ
ル系合金が一般的であり、回路形成した絶縁体基板の金
属層の部分に銀ろう等でろう付けして半導体用パッケー
ジとして用いられている。
従来よりアルミナ（ＡＩＯ）が一般的である。又、リー
ドフレームはコパール（Ｆｅ−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ
） 、４２７０イ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）等の鉄−ニッケ
ル系合金が一般的であり、回路形成した絶縁体基板の金
属層の部分に銀ろう等でろう付けして半導体用パッケー
ジとして用いられている。
しかし、アルミナは電気絶縁性及び機械強度に優れてい
る反面、熱伝導率が１７Ｗｍ−’に一部と小さいために
熱放散性が悪く、例えば高発熱量の電界効果型トランジ
スタ（ＦＥＴ）等を塔載するためには不適当である。高
発熱量の半導体素子を塔載するために、熱伝導率が２６
０ Ｗｍ−’に一部と高いベリリア（ＢｅＯ）を用いた
絶縁体基板もあるが、ベリリア（＝毒性が強く、使用が
制限されている問題がある。
る反面、熱伝導率が１７Ｗｍ−’に一部と小さいために
熱放散性が悪く、例えば高発熱量の電界効果型トランジ
スタ（ＦＥＴ）等を塔載するためには不適当である。高
発熱量の半導体素子を塔載するために、熱伝導率が２６
０ Ｗｍ−’に一部と高いベリリア（ＢｅＯ）を用いた
絶縁体基板もあるが、ベリリア（＝毒性が強く、使用が
制限されている問題がある。
そこで最近では、高発熱量の半導体素子塔載用の絶縁体
基板として、熱伝導率がべ’Ｊ ＩＪアより劣るものの
２００ Ｗｍ−’に一部と高いうえに毒性がなく、又ア
ルミナと同等の電気絶縁性や機械強度を有すル窒化アル
ミニウム（ＡＩＮ）が有望視されている。
基板として、熱伝導率がべ’Ｊ ＩＪアより劣るものの
２００ Ｗｍ−’に一部と高いうえに毒性がなく、又ア
ルミナと同等の電気絶縁性や機械強度を有すル窒化アル
ミニウム（ＡＩＮ）が有望視されている。
然るに、窒化アルミニウムは室温から銀ろう付は温度（
７８０Ｃ）までの平均熱膨張率が５．５Ｘ１０−６に−
１と小さいのに対して、リードフレームである鉄−ニッ
ケル系合金の平均熱膨張率は１０ Ｘ １０−６に一部
（コバ−ル）〜ｌｌＸｌ０−６Ｋ ’ （４２アロイ）
と極めて高い。このため窒化アルミニウム基板へのリー
ドフレームの銀ろう付は時に窒化アルミニウム基板内に
大きな熱応力による歪が発生する結果となり、リードフ
レームを基板から引き剥がず方向ニ引っ張ると容易に破
断がおこり、十分なリードフレーム接合強度が得られな
かった。
７８０Ｃ）までの平均熱膨張率が５．５Ｘ１０−６に−
１と小さいのに対して、リードフレームである鉄−ニッ
ケル系合金の平均熱膨張率は１０ Ｘ １０−６に一部
（コバ−ル）〜ｌｌＸｌ０−６Ｋ ’ （４２アロイ）
と極めて高い。このため窒化アルミニウム基板へのリー
ドフレームの銀ろう付は時に窒化アルミニウム基板内に
大きな熱応力による歪が発生する結果となり、リードフ
レームを基板から引き剥がず方向ニ引っ張ると容易に破
断がおこり、十分なリードフレーム接合強度が得られな
かった。
又、窒化アルミニウムとほぼ等しい熱膨張率のモリブデ
ンのリードフレームを用いて熱応力による歪をなくす提
案もあるが、モリブデンは高価なうえに成形性が悪いの
で、安価で使い易い半導体パンケージを提供しえない欠
点があった。
ンのリードフレームを用いて熱応力による歪をなくす提
案もあるが、モリブデンは高価なうえに成形性が悪いの
で、安価で使い易い半導体パンケージを提供しえない欠
点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、かかる従来の事情に鑑み、高発熱量の半導体
素子を実装するため熱放散性のよい窒化アルミニウム基
板を用い、この窒化アルミニウム基板にリードフレーム
を十分な接合強度で接合せしめた安価で使い易い半導体
用パッケージを提供することを目的とする。
素子を実装するため熱放散性のよい窒化アルミニウム基
板を用い、この窒化アルミニウム基板にリードフレーム
を十分な接合強度で接合せしめた安価で使い易い半導体
用パッケージを提供することを目的とする。
本発明の半導体用パッケージは、表面の一部に金属層を
形成した窒化アルミニウム基板と、窒化アルミニウム基
板の金属層にろう付けした無酸素銅リードフレームとを
具えている。
形成した窒化アルミニウム基板と、窒化アルミニウム基
板の金属層にろう付けした無酸素銅リードフレームとを
具えている。
第１図及び第２図に示すように、この半導体用パッケー
ジは通常の窒化アルミニウム基板１の表面の一部に金属
層２を形成し、この金属層２に無酸素銅リードフレーム
３を銀ろう等でろう付けして接合しである。又、この半
導体用パッケージの所定位置には高発熱量のＦＩＴ等の
半導体素子４が塔載され、金属層２又は無酸素銅リード
フレーム３とボンディングワイヤ５で結線される。更に
窒化アルミニウム基板１の裏面には、通常の如くヒート
シンク６を取り付けである。
ジは通常の窒化アルミニウム基板１の表面の一部に金属
層２を形成し、この金属層２に無酸素銅リードフレーム
３を銀ろう等でろう付けして接合しである。又、この半
導体用パッケージの所定位置には高発熱量のＦＩＴ等の
半導体素子４が塔載され、金属層２又は無酸素銅リード
フレーム３とボンディングワイヤ５で結線される。更に
窒化アルミニウム基板１の裏面には、通常の如くヒート
シンク６を取り付けである。
金属層は従来からリードフレームを絶縁体基板にろう付
けする際に使用されているものでよく、例えばタングス
テン、モリブデン、モリブデン−マンガン等を窒化アル
ミニウム基板と同時焼成するか、又はチタン、クロム、
ニッケル等を真空蒸着やスパッタリングして形成する。
けする際に使用されているものでよく、例えばタングス
テン、モリブデン、モリブデン−マンガン等を窒化アル
ミニウム基板と同時焼成するか、又はチタン、クロム、
ニッケル等を真空蒸着やスパッタリングして形成する。
又、使用するろう材としては銀ろうが好ましいが、無酸
素鋼リードフレームや金属層にろう材と濡れ性の良い金
属の薄い被覆層を形成すること等によって両者を強固に
接合できれば他のろう材であってもよい。更に、銀ろう
を用いる場合であっても例えば第３図に示すように、金
属層にモリブデンを用いる場合など必要に応じて金属層
２上に薄いニッケル層７を形成し、無酸素鋼リードフレ
ーム３の表面には銀ろう９の内部への拡散を防止し且つ
銀ろう９の濡れ性を安定させるためにニッケルめっき層
８を予め形成しておくことが好ましい６ 〔作用〕 窒化アルミニウム基板に無酸素銅リードフレームをろう
付はする場合、例えば銀ろう付は温度の７８０Ｃないし
更に高温から約２００ Ｃまでの温度範囲において、無
酸素銅リードフレームが塑性変形して窒化アルミニウム
基板との接合界面付近での応力を緩和する。従って、無
酸素鋼は熱膨張率が１８ Ｘ １０−６に−＋と窒化ア
ルミニウムに比べて極めて太さいにも拘らず、窒化アル
ミニウム基板にろう付は時の熱応力による歪を殆ど発生
させることがない。
素鋼リードフレームや金属層にろう材と濡れ性の良い金
属の薄い被覆層を形成すること等によって両者を強固に
接合できれば他のろう材であってもよい。更に、銀ろう
を用いる場合であっても例えば第３図に示すように、金
属層にモリブデンを用いる場合など必要に応じて金属層
２上に薄いニッケル層７を形成し、無酸素鋼リードフレ
ーム３の表面には銀ろう９の内部への拡散を防止し且つ
銀ろう９の濡れ性を安定させるためにニッケルめっき層
８を予め形成しておくことが好ましい６ 〔作用〕 窒化アルミニウム基板に無酸素銅リードフレームをろう
付はする場合、例えば銀ろう付は温度の７８０Ｃないし
更に高温から約２００ Ｃまでの温度範囲において、無
酸素銅リードフレームが塑性変形して窒化アルミニウム
基板との接合界面付近での応力を緩和する。従って、無
酸素鋼は熱膨張率が１８ Ｘ １０−６に−＋と窒化ア
ルミニウムに比べて極めて太さいにも拘らず、窒化アル
ミニウム基板にろう付は時の熱応力による歪を殆ど発生
させることがない。
かかる無酸素鋼リードフレームの熱応力緩和効果は、無
酸素銅の銅純度が９９％以上である場合に特に顕著であ
る。
酸素銅の銅純度が９９％以上である場合に特に顕著であ
る。
又、無酸素銅リードフレームの厚さは０．１〜０．３ｍ
ｍが好ましい。厚さがＱ、ｌａｗ未満ではリードフレー
ムとしての強度に乏しく、Ｑ、３謂を超えるとリードフ
レームとしての適度な変形性が得られなくなるからであ
る。
ｍが好ましい。厚さがＱ、ｌａｗ未満ではリードフレー
ムとしての強度に乏しく、Ｑ、３謂を超えるとリードフ
レームとしての適度な変形性が得られなくなるからであ
る。
窒化アルミニウム基板の表面に形成したモリブデンの金
属層に、同一形状で同一厚さくＱ、１ｗ）の下表に示す
各リードフレームを夫々銀ろう付けした。作成した各試
料各々１０個について、リードフレームの解放端を上方
に折り曲げた後、垂直に引っ張って破断するまでの接合
強度を測定し下表に併せて示した。
属層に、同一形状で同一厚さくＱ、１ｗ）の下表に示す
各リードフレームを夫々銀ろう付けした。作成した各試
料各々１０個について、リードフレームの解放端を上方
に折り曲げた後、垂直に引っ張って破断するまでの接合
強度を測定し下表に併せて示した。
無酸素銅リードフレームはモリブデンのリードフレーム
と同等以上の接合強度が得られるのに対シテ、コバール
や４２７０イのリードツレ−ムラ用いた場合には銀ろう
付は時の熱応力による歪が窒化アルミニウム基板内部に
発生し、接合強度を低下させていることが判る。
と同等以上の接合強度が得られるのに対シテ、コバール
や４２７０イのリードツレ−ムラ用いた場合には銀ろう
付は時の熱応力による歪が窒化アルミニウム基板内部に
発生し、接合強度を低下させていることが判る。
本発明によれば、熱伝導率の大きな窒化アルミニウム基
板にリードフレームを十分な接合強度で接合せしめた安
価で使い易い半導体用パンケージを提供でき、高周波・
高出力のＦＥＴ等の高発熱量の半導体素子の実装に有効
である。
板にリードフレームを十分な接合強度で接合せしめた安
価で使い易い半導体用パンケージを提供でき、高周波・
高出力のＦＥＴ等の高発熱量の半導体素子の実装に有効
である。
第１図は本発明による半導体パッケージの一具体例を示
す平面図、第２図は同断面図であり、第３図は金ＦＡ’
ｆ０をモリブデンとした場合のろう付は部分の一例を示
す拡大断面図である。 １・・窒化アルミニウム基板 ２・・金属居３・・無酸
素鋼リードフレーム ４・・半導体素子 ７・・ニッケル層 ８・・ニッケルめっき層 ９・・銀ろう出願人 住友
電気工業株式会社 第１図 箔３図 手続補正書 昭和６２年７月２８日
す平面図、第２図は同断面図であり、第３図は金ＦＡ’
ｆ０をモリブデンとした場合のろう付は部分の一例を示
す拡大断面図である。 １・・窒化アルミニウム基板 ２・・金属居３・・無酸
素鋼リードフレーム ４・・半導体素子 ７・・ニッケル層 ８・・ニッケルめっき層 ９・・銀ろう出願人 住友
電気工業株式会社 第１図 箔３図 手続補正書 昭和６２年７月２８日
Claims (2)
- （１）表面の一部に金属層を形成した窒化アルミニウム
基板と、窒化アルミニウム基板の金属層にろう付けした
無酸素銅リードフレームとを具えたことを特徴とする半
導体用パッケージ。 - （２）無酸素銅リードフレームが厚さ０．１〜０．３ｍ
ｍであることを特徴とする、特許請求の範囲（１）項記
載の半導体用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125324A JPS63289950A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 半導体用パツケ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125324A JPS63289950A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 半導体用パツケ−ジ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63289950A true JPS63289950A (ja) | 1988-11-28 |
Family
ID=14907296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62125324A Pending JPS63289950A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 半導体用パツケ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63289950A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0788153A2 (en) | 1996-02-05 | 1997-08-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Member for semiconductor device using an aluminum nitride substrate material, and method of manufacturing the same |
| US6261703B1 (en) | 1997-05-26 | 2001-07-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Copper circuit junction substrate and method of producing the same |
| EP1758175B1 (en) | 2004-05-21 | 2016-05-04 | Hitachi Metals, Ltd. | Electrode wire for solar battery |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62125324A patent/JPS63289950A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0788153A2 (en) | 1996-02-05 | 1997-08-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Member for semiconductor device using an aluminum nitride substrate material, and method of manufacturing the same |
| US5998043A (en) * | 1996-02-05 | 1999-12-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Member for semiconductor device using an aluminum nitride substrate material, and method of manufacturing the same |
| US6261703B1 (en) | 1997-05-26 | 2001-07-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Copper circuit junction substrate and method of producing the same |
| EP1758175B1 (en) | 2004-05-21 | 2016-05-04 | Hitachi Metals, Ltd. | Electrode wire for solar battery |
| EP3012872B1 (en) | 2004-05-21 | 2017-07-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Solar cell |
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