JP2675397B2 - セラミックパッケージ - Google Patents
セラミックパッケージInfo
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- JP2675397B2 JP2675397B2 JP1102324A JP10232489A JP2675397B2 JP 2675397 B2 JP2675397 B2 JP 2675397B2 JP 1102324 A JP1102324 A JP 1102324A JP 10232489 A JP10232489 A JP 10232489A JP 2675397 B2 JP2675397 B2 JP 2675397B2
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- copper
- silver
- heat sink
- ceramic package
- plating
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はパッケージ本体にヒートシンクを接合して成
るセラミックパッケージに関する。
るセラミックパッケージに関する。
（従来の技術） セラミックパッケージではチップからの熱放散性を高
める目的でヒートシンクを備えたものが多く提供されて
いる。ところで、チップとパッケージ本体であるセラミ
ックとはかなり熱膨張係数が異なるので、熱膨張係数の
相違による熱応力を緩和するため、チップを搭載するス
テージ部にはチップの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を
有するモリブデン板等の金属板を用い、ヒートシンク材
にはセラミックの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有す
る材料を用いて熱膨張係数のマッチングを図っている。
める目的でヒートシンクを備えたものが多く提供されて
いる。ところで、チップとパッケージ本体であるセラミ
ックとはかなり熱膨張係数が異なるので、熱膨張係数の
相違による熱応力を緩和するため、チップを搭載するス
テージ部にはチップの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を
有するモリブデン板等の金属板を用い、ヒートシンク材
にはセラミックの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有す
る材料を用いて熱膨張係数のマッチングを図っている。
モリブデン板の上下両面に銅材をクラッドした複合材
も熱膨張係数の差による熱応力を吸収するヒートシンク
として多用されているものである。このヒートシンク材
は熱膨張係数の比較的小さなモリブデン板の表面を材質
的に軟らかな金属である銅材でクラッドすることによ
り、全体としてセラミックと同等の熱膨張係数に合わせ
ると同時に、銅材クッション性による緩衝効果によって
熱応力を吸収している。モリブデン板の上下両面に銅材
をクラッドしているのは、片面のみに銅材をクラッドし
た場合は、銅とモリブデンとの熱膨張係数の差によって
バイメタル効果により反りなどが生じることを防止する
ためである。
も熱膨張係数の差による熱応力を吸収するヒートシンク
として多用されているものである。このヒートシンク材
は熱膨張係数の比較的小さなモリブデン板の表面を材質
的に軟らかな金属である銅材でクラッドすることによ
り、全体としてセラミックと同等の熱膨張係数に合わせ
ると同時に、銅材クッション性による緩衝効果によって
熱応力を吸収している。モリブデン板の上下両面に銅材
をクラッドしているのは、片面のみに銅材をクラッドし
た場合は、銅とモリブデンとの熱膨張係数の差によって
バイメタル効果により反りなどが生じることを防止する
ためである。
（発明が解決しようとする課題） 上記の銅−モリブデン−銅から成る複合材をパッケー
ジ本体に接合する際は、銀ろう付けによっているが、こ
の銀ろう付けの際、ろう材に含まれる銀が銅材のなかへ
拡散し、その結果、銅の硬度が上がって、銅によるクッ
ション効果が減じるという問題点がある。サーマルショ
ック特性試験によると、銅中に銀が拡散することによ
り、パッケージ本体にクラックが発生するという不良が
発生している。
ジ本体に接合する際は、銀ろう付けによっているが、こ
の銀ろう付けの際、ろう材に含まれる銀が銅材のなかへ
拡散し、その結果、銅の硬度が上がって、銅によるクッ
ション効果が減じるという問題点がある。サーマルショ
ック特性試験によると、銅中に銀が拡散することによ
り、パッケージ本体にクラックが発生するという不良が
発生している。
最近は、半導体チップがますます大型化しているた
め、ヒートシンク材のわずかな特性の変化もセラミック
パッケージの信頼性に影響を与えるようになっており、
銅材中への銀の拡散も軽視することができないものとな
っている。
め、ヒートシンク材のわずかな特性の変化もセラミック
パッケージの信頼性に影響を与えるようになっており、
銅材中への銀の拡散も軽視することができないものとな
っている。
そこで、本発明は上記問題点を解決すべくなされたも
のであり、その目的とするところは、モリブデン板の両
表面に銅材をクラッドして成る複合材をヒートシンクと
して用いて、銀ろう付けの際に銅材中へ銀が拡散するこ
とを効果的に防止でき、熱膨張係数の差によって生じる
熱応力を効果的に吸収することのできるセラミックパッ
ケージを提供しようとするものである。
のであり、その目的とするところは、モリブデン板の両
表面に銅材をクラッドして成る複合材をヒートシンクと
して用いて、銀ろう付けの際に銅材中へ銀が拡散するこ
とを効果的に防止でき、熱膨張係数の差によって生じる
熱応力を効果的に吸収することのできるセラミックパッ
ケージを提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえ
る。
る。
すなわち、モリブデン板の上下両面に銅材をクラッド
した複合材から成るヒートシンクを、パッケージ本体の
開口部を覆って銀ろうにより接合したセラミックパッケ
ージにおいて、前記ヒートシンクの銀ろう接合面に、銀
が前記銅材中に拡散することを防止するめっき皮膜を形
成したことを特徴とする。また、前記めっき皮膜として
は電解ニッケルめっきが効果的に用いられる。
した複合材から成るヒートシンクを、パッケージ本体の
開口部を覆って銀ろうにより接合したセラミックパッケ
ージにおいて、前記ヒートシンクの銀ろう接合面に、銀
が前記銅材中に拡散することを防止するめっき皮膜を形
成したことを特徴とする。また、前記めっき皮膜として
は電解ニッケルめっきが効果的に用いられる。
（発明の概要） 本発明に係るセラミックパッケージは、モリブデン板
を芯材とし銅材をモリブデン板の両表面にクラッドした
ものに、銅材中に銀が拡散することを防止するめっき皮
膜を形成したヒートシンクをパッケージ本体に銀ろう付
けして成るものである。
を芯材とし銅材をモリブデン板の両表面にクラッドした
ものに、銅材中に銀が拡散することを防止するめっき皮
膜を形成したヒートシンクをパッケージ本体に銀ろう付
けして成るものである。
銀が銅材中に拡散することを防止するめっき皮膜とし
ては、無電解ニッケル−ボロンめっき、無電解ニッケル
−りんめっき、電解ニッケルめっき、コバルトめっき等
が用いられる。
ては、無電解ニッケル−ボロンめっき、無電解ニッケル
−りんめっき、電解ニッケルめっき、コバルトめっき等
が用いられる。
これらのめっき皮膜は、銅材表面において銀ろうに対
してバリアとして作用し、銀が銅材中に拡散することを
防止する。
してバリアとして作用し、銀が銅材中に拡散することを
防止する。
上記、めっき皮膜のうちでは、電解ニッケルめっき皮
膜が、銀ろうの流れ性でもっとも優れており、実際の使
用でも電解ニッケルめっき皮膜がもっとも効果的であっ
た。
膜が、銀ろうの流れ性でもっとも優れており、実際の使
用でも電解ニッケルめっき皮膜がもっとも効果的であっ
た。
なお、めっき厚は１〜３μｍのものが最適であった。
（実施例） 第１図は上記ヒートシンクを接合したセラミックパッ
ケージの一実施例を示す。図で10はヒートシンク、12は
ヒートシンクの芯材であるモリブデン板、14はモリブデ
ン板12の上面および下面にクラッドした銅材である。ヒ
ートシンク10にはあらかじめ電解ニッケルめっきを施
し、ヒートシンク10の表面に電解ニッケルめっき皮膜15
を形成して、銀ろう16によりパッケージ本体18およびス
テージ部20を接合している。22はチップである。ステー
ジ部20にはモリブデン板を用いた。
ケージの一実施例を示す。図で10はヒートシンク、12は
ヒートシンクの芯材であるモリブデン板、14はモリブデ
ン板12の上面および下面にクラッドした銅材である。ヒ
ートシンク10にはあらかじめ電解ニッケルめっきを施
し、ヒートシンク10の表面に電解ニッケルめっき皮膜15
を形成して、銀ろう16によりパッケージ本体18およびス
テージ部20を接合している。22はチップである。ステー
ジ部20にはモリブデン板を用いた。
この実施例のセラミックパッケージでは、電解ニッケ
ルめっき皮膜15を形成したことによってヒートシンク10
の銅材14に銀ろう中の銀が拡散せず、サーマルショック
特性試験でも良好な結果が得られた。
ルめっき皮膜15を形成したことによってヒートシンク10
の銅材14に銀ろう中の銀が拡散せず、サーマルショック
特性試験でも良好な結果が得られた。
表１に銅−モリブデン−銅の複合材にあらかじめ電解
ニッケルめっきを施したものをセラミックのパッケージ
本体に銀ろう付けしたもの、および、従来の銅−モリブ
デン−銅の複合材でめっき処理を施していないものをセ
ラミックのパッケージ本体に銀ろう付けしたものについ
て、サーマルショック特性試験を行った試験結果を示
す。
ニッケルめっきを施したものをセラミックのパッケージ
本体に銀ろう付けしたもの、および、従来の銅−モリブ
デン−銅の複合材でめっき処理を施していないものをセ
ラミックのパッケージ本体に銀ろう付けしたものについ
て、サーマルショック特性試験を行った試験結果を示
す。
サンプルとしてはめっきを施していないものと、めっ
きを施したものをそれぞれ15個ずつ用意し、高温槽およ
び低温槽にくりかえし投入する操作を行って、パッケー
ジ本体にクラックが発生するかどうかを試験した。
きを施したものをそれぞれ15個ずつ用意し、高温槽およ
び低温槽にくりかえし投入する操作を行って、パッケー
ジ本体にクラックが発生するかどうかを試験した。
上表からわかるように、銅材にめっき処理を施したも
のでは、600回目のサイクルではじめて１個のサンプル
にクラックが発生しただけである。これに対し、めっき
処理を施していないものでは、300回のサイクルからク
ラックが発生し、500回目のサイクルまでで合計７個の
サンプルにクラックが発生した。
のでは、600回目のサイクルではじめて１個のサンプル
にクラックが発生しただけである。これに対し、めっき
処理を施していないものでは、300回のサイクルからク
ラックが発生し、500回目のサイクルまでで合計７個の
サンプルにクラックが発生した。
この試験結果は、銅−モリブデン−銅の複合材にあら
かじめ銅ニッケルめっき皮膜を形成することによって銅
のクッション効果が好適に維持でき、熱膨張係数の差に
よる熱応力がヒートシンクによって好適に吸収できるこ
とを示している。
かじめ銅ニッケルめっき皮膜を形成することによって銅
のクッション効果が好適に維持でき、熱膨張係数の差に
よる熱応力がヒートシンクによって好適に吸収できるこ
とを示している。
なお、銀ろう付け温度を高くすると、銅−モリブデン
−銅の複合材を用いた場合、銅材中への銀の拡散の度合
いが大きくなるため、従来は800℃〜820℃程度でろう付
けを行っているが、上記のようにめっき皮膜を形成した
ヒートシンク材を用いた場合は、銀ろう付け温度をさら
に20℃〜30℃程度高温にしても、銅材中に銀を拡散させ
ずにろう付けすることができる。このように、銀ろう付
け温度を高くすることができると、ヒートシンクのろう
付けと同時に行うリードの銀ろう付けの際にリード間の
銀ろうが良好に溶融してリード間にブリッジが発生する
ことを防止することができる。また、チップの大型化と
ともにヒートシンクも大型化しており、このため銀ろう
付けの際に銀ろうの流れ性が問題となるが、銀ろう付け
温度を高くすることによって銀ろうの流れ不足が解消で
きるという利点がある。
−銅の複合材を用いた場合、銅材中への銀の拡散の度合
いが大きくなるため、従来は800℃〜820℃程度でろう付
けを行っているが、上記のようにめっき皮膜を形成した
ヒートシンク材を用いた場合は、銀ろう付け温度をさら
に20℃〜30℃程度高温にしても、銅材中に銀を拡散させ
ずにろう付けすることができる。このように、銀ろう付
け温度を高くすることができると、ヒートシンクのろう
付けと同時に行うリードの銀ろう付けの際にリード間の
銀ろうが良好に溶融してリード間にブリッジが発生する
ことを防止することができる。また、チップの大型化と
ともにヒートシンクも大型化しており、このため銀ろう
付けの際に銀ろうの流れ性が問題となるが、銀ろう付け
温度を高くすることによって銀ろうの流れ不足が解消で
きるという利点がある。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明
したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
く、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し
得るのはもちろんのことである。
したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
く、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し
得るのはもちろんのことである。
（発明の効果） 本発明に係るセラミックパッケージでは、銅−モリブ
デン−銅の複合材からなるヒートシンクを用いて、銅材
のクッション性を低下させることなくパッケージ本体に
接合することができ、好適な熱放散性を有するととも
に、熱膨張係数の相違に起因する熱応力を効果的に吸収
することができ、パッケージ本体にクラックが発生する
ことを防止できる。この結果、より大型のチップも容易
に搭載できる信頼性の高いセラミックパッケージを得る
ことができるという著効を奏する。
デン−銅の複合材からなるヒートシンクを用いて、銅材
のクッション性を低下させることなくパッケージ本体に
接合することができ、好適な熱放散性を有するととも
に、熱膨張係数の相違に起因する熱応力を効果的に吸収
することができ、パッケージ本体にクラックが発生する
ことを防止できる。この結果、より大型のチップも容易
に搭載できる信頼性の高いセラミックパッケージを得る
ことができるという著効を奏する。
第１図は本発明に係るセラミックパッケージの一実施例
を示す断面図である。 10……ヒートシンク、12……モリブデン板、14……銅
材、15……電解ニッケルめっき皮膜、16……銀ろう、18
……パッケージ本体、20……ステージ部、22……チッ
プ。
を示す断面図である。 10……ヒートシンク、12……モリブデン板、14……銅
材、15……電解ニッケルめっき皮膜、16……銀ろう、18
……パッケージ本体、20……ステージ部、22……チッ
プ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−253945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−89350（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】モリブデン板の上下両面に銅材をクラッド
した複合材から成るヒートシンクを、パッケージ本体の
開口部を覆って銀ろうにより接合したセラミックパッケ
ージにおいて、 前記ヒートシンクの銀ろう接合面に、銀が前記銅材中に
拡散することを防止するめっき皮膜を形成したことを特
徴とするセラミックパッケージ。 - 【請求項２】前記めっき皮膜が電解ニッケルめっきによ
って形成されたことを特徴とする請求項１記載のセラミ
ックパッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102324A JP2675397B2 (ja) | 1989-04-22 | 1989-04-22 | セラミックパッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102324A JP2675397B2 (ja) | 1989-04-22 | 1989-04-22 | セラミックパッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02281642A JPH02281642A (ja) | 1990-11-19 |
| JP2675397B2 true JP2675397B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=14324373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1102324A Expired - Lifetime JP2675397B2 (ja) | 1989-04-22 | 1989-04-22 | セラミックパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2675397B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6702007B1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-03-09 | Kuan-Da Pan | Heat sink structure |
| JP4350753B2 (ja) | 2004-08-10 | 2009-10-21 | 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル | ヒートシンク部材およびその製造方法 |
| KR100897134B1 (ko) | 2005-05-23 | 2009-05-14 | 가부시키가이샤 네오맥스 마테리아르 | Ｃｕ-Ｍｏ 기판 및 그 제조 방법 |
| JP2015220341A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 三菱電機株式会社 | 金属ベース基板、パワーモジュール、および金属ベース基板の製造方法 |
-
1989
- 1989-04-22 JP JP1102324A patent/JP2675397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02281642A (ja) | 1990-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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