JPS6345846A - セラミツク接合用リ−ドフレ−ムおよびこれを用いてセラミツクタイプ半導体装置を製造する方法 - Google Patents
セラミツク接合用リ−ドフレ−ムおよびこれを用いてセラミツクタイプ半導体装置を製造する方法Info
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- JPS6345846A JPS6345846A JP61189412A JP18941286A JPS6345846A JP S6345846 A JPS6345846 A JP S6345846A JP 61189412 A JP61189412 A JP 61189412A JP 18941286 A JP18941286 A JP 18941286A JP S6345846 A JPS6345846 A JP S6345846A
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- bonding
- alloy
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- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
-
- 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
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- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices 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、セラミック接合用リードフレームおよびこれ
を用いてセラミックタイプ半導体装置を製造する方法に
関する。
を用いてセラミックタイプ半導体装置を製造する方法に
関する。
〈従来技術およびその問題点〉
高級ＩＣ装置には高信頼性が要求されており、そのため
実装においては、ハーメチックシールに準じて低融点ガ
ラスセラミックパッケージ等が使用されている。
実装においては、ハーメチックシールに準じて低融点ガ
ラスセラミックパッケージ等が使用されている。
ガラス封止型ＩＣ装置は、第３図に示すように、プレス
打抜き加工、エツチング加工等により所定の形状に成形
された金属製（例えば４２アロイ製）リードフレーム１
′を外部リードおよび内部配線に用いるものであり、セ
ラミック基板４上に搭載するＩＣ素子７の各電極と、対
応するリードフレーム１′のインナリードとをＡＩｌ等
のワイヤ６にてワイヤボンディングして電気的接続を行
ない、このリードフレーム１′の両面側を、例えばアル
ミナ、ムライト等から成るセラミック基板４とセラミッ
ク製（例えばＳｉＣ製）キャップ５とで被冠し、リード
フレーム１′ とセラミック基板４、セラミック製キャ
ップ５との接合部に低融点ガラス１１を介在させてＩＣ
パッケージの封止を行なっている。なお、図中１２はＡ
ｌ２０３材である。
打抜き加工、エツチング加工等により所定の形状に成形
された金属製（例えば４２アロイ製）リードフレーム１
′を外部リードおよび内部配線に用いるものであり、セ
ラミック基板４上に搭載するＩＣ素子７の各電極と、対
応するリードフレーム１′のインナリードとをＡＩｌ等
のワイヤ６にてワイヤボンディングして電気的接続を行
ない、このリードフレーム１′の両面側を、例えばアル
ミナ、ムライト等から成るセラミック基板４とセラミッ
ク製（例えばＳｉＣ製）キャップ５とで被冠し、リード
フレーム１′ とセラミック基板４、セラミック製キャ
ップ５との接合部に低融点ガラス１１を介在させてＩＣ
パッケージの封止を行なっている。なお、図中１２はＡ
ｌ２０３材である。
しかしながら、このガラス封止型ＩＣ装置は、樹脂封止
型と比較すると封止性に優れているが、ハーメチックシ
ールの場合と比較すると低融点ガラスを通じて外部から
の湿分の浸入がみられ、ＩＣ装置の信頼性が低下すると
いう問題がある。
型と比較すると封止性に優れているが、ハーメチックシ
ールの場合と比較すると低融点ガラスを通じて外部から
の湿分の浸入がみられ、ＩＣ装置の信頼性が低下すると
いう問題がある。
そこで、これに対処するため、第４図に示すように、４
２７０イよりもさらにセラミックとの熱膨張係数の整合
性に優れたコバール材を用いてリードフレーム１を形成
し、さらに、セラミック材（基板４、キャップ５）とコ
バール材（リードフレーム１）とをガラスでな（Ａｌ−
Ｓｉ合金材３にて加熱、接合することが検討されている
。
２７０イよりもさらにセラミックとの熱膨張係数の整合
性に優れたコバール材を用いてリードフレーム１を形成
し、さらに、セラミック材（基板４、キャップ５）とコ
バール材（リードフレーム１）とをガラスでな（Ａｌ−
Ｓｉ合金材３にて加熱、接合することが検討されている
。
しかし、かかる従来例においては、コバール材（リード
フレーム１）とＡｌ１−Ｓｉ合金材３との接合時の応力
緩和が十分に行なわれず、割れが発生しやすい。その原
因は、金属的に、コバール材（リードフレーム１）の結
晶粒界へＡ旦−Ｓｉ合金材３の金属元素が侵入し、割れ
を促進させるものと思われる。
フレーム１）とＡｌ１−Ｓｉ合金材３との接合時の応力
緩和が十分に行なわれず、割れが発生しやすい。その原
因は、金属的に、コバール材（リードフレーム１）の結
晶粒界へＡ旦−Ｓｉ合金材３の金属元素が侵入し、割れ
を促進させるものと思われる。
また、コバール材（リードフレーム１）とセラミック材
（基板４、キャップ５）との接合のたびにＡｌ−Ｓｉ合
金材３を接合部に介在させなければならず、作業性が悪
く、手間がかかる等の問題がある。
（基板４、キャップ５）との接合のたびにＡｌ−Ｓｉ合
金材３を接合部に介在させなければならず、作業性が悪
く、手間がかかる等の問題がある。
〈発明の目的〉
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、従来技術の
欠点を解消し、セラミック基板およびセラミック製キャ
ップとリードフレームとの接合を良好にせしめ、かつ作
業効率性の良いセラミック接合用リードフレームおよび
これを用いてセラミックタイプ半導体装置を製造する方
法を提供することを目的とする。
欠点を解消し、セラミック基板およびセラミック製キャ
ップとリードフレームとの接合を良好にせしめ、かつ作
業効率性の良いセラミック接合用リードフレームおよび
これを用いてセラミックタイプ半導体装置を製造する方
法を提供することを目的とする。
〈発明の構成〉
本発明の第１の態様によれば、コバール材の両面対向箇
所にニッケル、錫、インバーもしくはチタンのいずれか
ＩＭｉの金属材をそれぞれ有し、かつこの金属材上面に
Ｉｎ −Ｓｉ合金材をそれぞれ有して５層クラッド部を
所定間隔離隔して有することを特徴とするセラミック接
合用リードフレームが提供される。
所にニッケル、錫、インバーもしくはチタンのいずれか
ＩＭｉの金属材をそれぞれ有し、かつこの金属材上面に
Ｉｎ −Ｓｉ合金材をそれぞれ有して５層クラッド部を
所定間隔離隔して有することを特徴とするセラミック接
合用リードフレームが提供される。
本発明の第２の態様によれば、セラミック製基板とセラ
ミック製キャップとの間に、半導体集積回路素子の対応
する各電極と配線を行なう複数のリード部を有するリー
ドフレームを封止して成るセラミックタイプ半導体装置
を製造するにおいて、コバール材の両面対向箇所にニッ
ケル、錫、インバーもしくはチタンのいずれか１種の金
属材をそれぞれ有し、かつこの金属材上面にＡＭ −Ｓ
ｉ合金材をそれぞれ有して５層クラッド部を所定間隔離
隔して有するセラミック接合用リードフレームを用怠し
、該セラミック接合用リードフレームを、その５層クラ
ッド部の一方のＡｌ２−Ｓｉ合金材をセラミック製基板
側に向けて接着し、かつ他方のＡｌ−Ｓｉ合金材上にセ
ラミック製キャップを接着することを特徴とするセラミ
ックタイプ半導体装置の製造方法が提供される。
ミック製キャップとの間に、半導体集積回路素子の対応
する各電極と配線を行なう複数のリード部を有するリー
ドフレームを封止して成るセラミックタイプ半導体装置
を製造するにおいて、コバール材の両面対向箇所にニッ
ケル、錫、インバーもしくはチタンのいずれか１種の金
属材をそれぞれ有し、かつこの金属材上面にＡＭ −Ｓ
ｉ合金材をそれぞれ有して５層クラッド部を所定間隔離
隔して有するセラミック接合用リードフレームを用怠し
、該セラミック接合用リードフレームを、その５層クラ
ッド部の一方のＡｌ２−Ｓｉ合金材をセラミック製基板
側に向けて接着し、かつ他方のＡｌ−Ｓｉ合金材上にセ
ラミック製キャップを接着することを特徴とするセラミ
ックタイプ半導体装置の製造方法が提供される。
以下、本発明の好適実施例について、第１および第２図
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
第１図は本発明の第１の態様に係るセラミック接合用リ
ードフレーム２０の模式縦断面図で、コバール材１の両
面所定箇所、すなわち後述するセラミック接合部に金属
材２を、さらにこの金属材２の上面にそれぞＪｚ／ＩＬ
−Ｓｉ合金材３を被着して接合し、 八ｊ２−Ｓｉ合金
材３−金属材２−コバール材１−金属材２−ＡＩＬ−Ｓ
ｉ合金材３の５層クラッド部９を所定間隔離隔して形成
する。
ードフレーム２０の模式縦断面図で、コバール材１の両
面所定箇所、すなわち後述するセラミック接合部に金属
材２を、さらにこの金属材２の上面にそれぞＪｚ／ＩＬ
−Ｓｉ合金材３を被着して接合し、 八ｊ２−Ｓｉ合金
材３−金属材２−コバール材１−金属材２−ＡＩＬ−Ｓ
ｉ合金材３の５層クラッド部９を所定間隔離隔して形成
する。
この５層クラツド材９の形成方法はいかなる方法でもよ
く、例えばコバール材１、金属材２、Ａｌ−Ｓｉ合金材
３をそれぞれ重ね合わせて加熱、圧着もしくは圧延圧着
して得る等の方法があり、要は５層クラッド部９の各層
間が、金属的に接合されていればよい。
く、例えばコバール材１、金属材２、Ａｌ−Ｓｉ合金材
３をそれぞれ重ね合わせて加熱、圧着もしくは圧延圧着
して得る等の方法があり、要は５層クラッド部９の各層
間が、金属的に接合されていればよい。
金属材２としてニッケル、錫、インバー（Ｆｅ −３６
％Ｎｉ合金）もしくはチタンのいずれか１種から成るも
のを使用すると、これら上述の４種の金属材によって、
＋１−Ｓｉ合金材３の金属元素がコバール材１へ侵入す
るのが防止されるため、従来例におけるような割れが発
生しない。このため、コバール材１とセラミック材との
接着性が良好となる。
％Ｎｉ合金）もしくはチタンのいずれか１種から成るも
のを使用すると、これら上述の４種の金属材によって、
＋１−Ｓｉ合金材３の金属元素がコバール材１へ侵入す
るのが防止されるため、従来例におけるような割れが発
生しない。このため、コバール材１とセラミック材との
接着性が良好となる。
金属材２としてニッケル材を用いると、上述の割れ防止
の他にＡｌ２−Ｓｉ合金材に対する接合性あるいはぬれ
性を増すことになる。ニッケル材の膜厚はコバール材０
．２５ｍｍに対し０．００５〜０．１ ｍｍがよい。０
．００５ ｎｍ未満では接着強度不足となり、０．１１
ＩＩＩＯ超では脆弱となる。
の他にＡｌ２−Ｓｉ合金材に対する接合性あるいはぬれ
性を増すことになる。ニッケル材の膜厚はコバール材０
．２５ｍｍに対し０．００５〜０．１ ｍｍがよい。０
．００５ ｎｍ未満では接着強度不足となり、０．１１
ＩＩＩＯ超では脆弱となる。
金属材２として銀材を用いると、割れ防止の他にぬれ性
、接合性を増すことになる。銀材の膜厚はコバール材０
．２５ｍｍに対し０．００３〜０．０１ｍｍがよい。０
．００３１１１０１未満では接着強度不足となり、０．
旧１１１１１１ Ｍでは脆くなる。
、接合性を増すことになる。銀材の膜厚はコバール材０
．２５ｍｍに対し０．００３〜０．０１ｍｍがよい。０
．００３１１１０１未満では接着強度不足となり、０．
旧１１１１１１ Ｍでは脆くなる。
金属材２としてインバー材を用いると、割れ防止の他に
ぬれ性、接合性を増し、さらに熱応力緩和効果を有する
。インバー材の膜厚はコバール材０．２５ ｍｍに対し
０．０１ＮＯ，１５ｎｕｎがよい。０．０１ ｍｍ未満
では接合強度不足となり、０．１５ ｍｌ１１超では実
用的でない。
ぬれ性、接合性を増し、さらに熱応力緩和効果を有する
。インバー材の膜厚はコバール材０．２５ ｍｍに対し
０．０１ＮＯ，１５ｎｕｎがよい。０．０１ ｍｍ未満
では接合強度不足となり、０．１５ ｍｌ１１超では実
用的でない。
金属材２としてチタン材を用いると、割れ防止の他に接
合性、ぬれ性を増すことになる。チタン材の膜厚はコバ
ール材０．２５ ｍｍに対し０．００３〜０．０１ｍｍ
がよい。０．００３ ｍｍ未満では接合強度不足となり
、０．０１ ｍｍ超では材料コストが高価となる。
合性、ぬれ性を増すことになる。チタン材の膜厚はコバ
ール材０．２５ ｍｍに対し０．００３〜０．０１ｍｍ
がよい。０．００３ ｍｍ未満では接合強度不足となり
、０．０１ ｍｍ超では材料コストが高価となる。
このようにして、所定箇所に５層りラ？ド部９を形成し
てなるセラミック接合用リードフレーム２０を、第２図
に示すようにＩＣ装置に実装する。同図中、第３．４図
と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
てなるセラミック接合用リードフレーム２０を、第２図
に示すようにＩＣ装置に実装する。同図中、第３．４図
と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
すなわち、パッケージの際、アルミナ、ムライト等のセ
ラミック基板４の接合部４ａ上に、セラミック接合用リ
ードフレーム２０の所定箇所に形成された５層クラッド
部９のうちの一方の１−Ｓｉ合金材３を搭載し、他方の
ＡＪ！−Ｓｉ合金材３上に、例えばＳｉＣより成るセラ
ミック製キャップ５の接合部５ａを例えば高融点半田（
Ｐｂ９５％−５ｎ５％）のような半田材１０を介して接
合し、これらを加熱、圧着してパッケージの封止を行な
う。
ラミック基板４の接合部４ａ上に、セラミック接合用リ
ードフレーム２０の所定箇所に形成された５層クラッド
部９のうちの一方の１−Ｓｉ合金材３を搭載し、他方の
ＡＪ！−Ｓｉ合金材３上に、例えばＳｉＣより成るセラ
ミック製キャップ５の接合部５ａを例えば高融点半田（
Ｐｂ９５％−５ｎ５％）のような半田材１０を介して接
合し、これらを加熱、圧着してパッケージの封止を行な
う。
すなわち、セラミック接合用リードフレーム２０に形成
された５層クラッド部９の両面をそれぞれセラミック基
板４、セラミック製キャップ５の各接合部４ａ、５ａに
当接し、半田材ｌＯを介して加熱、接合するだけでパッ
ケージの封止ができるので、実装効率が大幅に向上する
。また５層クラッド部９は平坦度が良好なので、接着性
も向上し、製品品質の大幅な向上を図ることができる。
された５層クラッド部９の両面をそれぞれセラミック基
板４、セラミック製キャップ５の各接合部４ａ、５ａに
当接し、半田材ｌＯを介して加熱、接合するだけでパッ
ケージの封止ができるので、実装効率が大幅に向上する
。また５層クラッド部９は平坦度が良好なので、接着性
も向上し、製品品質の大幅な向上を図ることができる。
さらにセラミック接合用リードフレーム２ｏのコバール
材１とＡｌ２−Ｓｉ合金材３との間に金属材２が介在さ
れるので加熱接合時にＡｌ −Ｓｉ合金元素の一部がコ
バール材へ移行することもなく、割れ発生もなくなり、
製品品質が向上する。
材１とＡｌ２−Ｓｉ合金材３との間に金属材２が介在さ
れるので加熱接合時にＡｌ −Ｓｉ合金元素の一部がコ
バール材へ移行することもなく、割れ発生もなくなり、
製品品質が向上する。
〈実施例〉
次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
［実施例］
コバール材の両面にそれぞれ金属材およびＡｌ２−Ｓｉ
合金材を冷間圧延にて圧着して５層クラツド材を製造し
た。
合金材を冷間圧延にて圧着して５層クラツド材を製造し
た。
この５層クラツド材を板厚５ｍｆｆＩの２枚のセラミッ
ク材の間に介在させ、加熱、圧着処理して接合させ、こ
のときの割れ発生率を調べた。
ク材の間に介在させ、加熱、圧着処理して接合させ、こ
のときの割れ発生率を調べた。
割れ発生率の評価方法は、相対的な比較により良（○印
）、不可（×印）、中間（△印）とした。
）、不可（×印）、中間（△印）とした。
結果を表１に示す。
［比較例］
比較として、コバール材と２枚のセラミック材との間に
それぞれＡｌ−Ｓｉ合合材を介在させ、これを加熱、圧
着し、このときの割れ発生率を調べた。
それぞれＡｌ−Ｓｉ合合材を介在させ、これを加熱、圧
着し、このときの割れ発生率を調べた。
評価方法は実施例と同様に行なった。
結果を表１に示す。
表 １
〈発明の効果〉
以上詳述したように本発明によれば、コバール材の所定
箇所両面に金属材−Ａｌ −Ｓｉ合余材を設けてセラミ
ック接合用リードフレームを製造したので、該コバール
材と接合用セラミック材（基板およびキャップ）との間
の割れ発生が低く、従ってセラミック接合用リードフレ
ームとセラミック基板およびセラミック製キャップとの
接合が良好になされるという効果がある。
箇所両面に金属材−Ａｌ −Ｓｉ合余材を設けてセラミ
ック接合用リードフレームを製造したので、該コバール
材と接合用セラミック材（基板およびキャップ）との間
の割れ発生が低く、従ってセラミック接合用リードフレ
ームとセラミック基板およびセラミック製キャップとの
接合が良好になされるという効果がある。
また、ＩＣ装置への実装においては、上述のように両面
所定箇所に金属材−Ａｌ１−Ｓｉ合゛金材を設けたセラ
ミック接合用リードフレームをセラミック基板とセラミ
ック製キャップとで被冠し、封止部（接合部）を加熱、
圧着すればよいので、従来技術に比べ、作業効率が向上
し、手間が′ｈ１からない等の効果がある。
所定箇所に金属材−Ａｌ１−Ｓｉ合゛金材を設けたセラ
ミック接合用リードフレームをセラミック基板とセラミ
ック製キャップとで被冠し、封止部（接合部）を加熱、
圧着すればよいので、従来技術に比べ、作業効率が向上
し、手間が′ｈ１からない等の効果がある。
第１図は本発明のセラミック接合用リードフレームの構
造模式縦断面図である。 第２図は本発明によるセラミックタイプＩＣ装置の組立
縦断面図である。 第３図は従来例を示すガラス封止型ＩＣ装置の組立縦断
面図である。 第４図は従来例を示すセラミックタイプＩＣ装置の組立
縦断面図である。 符号の説明 １・・・コバール材、 ２・・・金属材、 ３−−ＡＩＬ−Ｓｉ合金材、 ４・・・セラミック基板、 ５・・・セラミック製キャップ、 ６・・・ボンディングワイヤ、 ７−Ｉ Ｃ素子、 ９−５層クラッド部、
造模式縦断面図である。 第２図は本発明によるセラミックタイプＩＣ装置の組立
縦断面図である。 第３図は従来例を示すガラス封止型ＩＣ装置の組立縦断
面図である。 第４図は従来例を示すセラミックタイプＩＣ装置の組立
縦断面図である。 符号の説明 １・・・コバール材、 ２・・・金属材、 ３−−ＡＩＬ−Ｓｉ合金材、 ４・・・セラミック基板、 ５・・・セラミック製キャップ、 ６・・・ボンディングワイヤ、 ７−Ｉ Ｃ素子、 ９−５層クラッド部、
Claims (2)
- （１）コバール材の両面対向箇所にニッケル、錫、イン
バーもしくはチタンのいずれか１種の金属材をそれぞれ
有し、かつこの金属材上面にＡｌ−Ｓｉ合金材をそれぞ
れ有して５層クラッド部を所定間隔離隔して有すること
を特徴とするセラミック接合用リードフレーム。 - （２）セラミック製基板とセラミック製キャップとの間
に、半導体集積回路素子の対応する各電極と配線を行な
う複数のリード部を有するリードフレームを封止して成
るセラミックタイプ半導体装置を製造するにおいて、コ
バール材の両面対向箇所にニッケル、錫、インバーもし
くはチタンのいずれか１種の金属材をそれぞれ有し、か
つこの金属材上面にＡｌ−Ｓｉ合金材をそれぞれ有して
５層クラッド部を所定間隔離隔して有するセラミック接
合用リードフレームを用意し、該セラミック接合用リー
ドフレームを、その５層クラッド部の一方のＡｌ−Ｓｉ
合金材をセラミック製基板側に向けて接着し、かつ他方
のＡｌ−Ｓｉ合金材上にセラミック製キャップを接着す
ることを特徴とするセラミックタイプ半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189412A JPS6345846A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | セラミツク接合用リ−ドフレ−ムおよびこれを用いてセラミツクタイプ半導体装置を製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189412A JPS6345846A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | セラミツク接合用リ−ドフレ−ムおよびこれを用いてセラミツクタイプ半導体装置を製造する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6345846A true JPS6345846A (ja) | 1988-02-26 |
Family
ID=16240834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61189412A Pending JPS6345846A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | セラミツク接合用リ−ドフレ−ムおよびこれを用いてセラミツクタイプ半導体装置を製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6345846A (ja) |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP61189412A patent/JPS6345846A/ja active Pending
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