JP2735749B2 - Aluminum nitride sintered body having metallized metal layer - Google Patents

Aluminum nitride sintered body having metallized metal layer

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JP2735749B2
JP2735749B2 JP4250919A JP25091992A JP2735749B2 JP 2735749 B2 JP2735749 B2 JP 2735749B2 JP 4250919 A JP4250919 A JP 4250919A JP 25091992 A JP25091992 A JP 25091992A JP 2735749 B2 JP2735749 B2 JP 2735749B2
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    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はメタライズ金属層を有す
る窒化アルミニウム質焼結体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum nitride sintered body having a metallized metal layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、セラミックス、特にアルミナに代
表される酸化物系セラミックスは電気絶縁性、化学的安
定性等の特性に優れていることから半導体素子を収容す
る半導体素子収納用パッケージや半導体素子、抵抗、コ
ンデンサ等が搭載接続される回路基板等に多用されてお
り、該酸化物系セラミックスを用いた半導体素子収納用
パッケージや回路基板等はセラミック体表面に回路配線
導体としてのメタライズ金属層が多数、被着接合されて
構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, ceramics, especially oxide-based ceramics represented by alumina, have excellent properties such as electrical insulation and chemical stability. , Resistors, capacitors, etc. are often used for circuit boards, etc. on which the oxide-based ceramics are used. Semiconductor element storage packages and circuit boards using such oxide ceramics have a metallized metal layer as a circuit wiring conductor on the surface of the ceramic body. Many are adhered and joined.

【0003】かかる酸化物系セラミックスから成るセラ
ミック体表面のメタライズ金属層はセラミック体がアル
ミナ質焼結体から成る場合、通常、平均粒径が2.0 μm
程度のモリブデンーマンガン等から成る粉末に有機溶
剤、溶媒を添加しペースト状となしたものをアルミナ質
焼結体表面にスクリーン印刷法により被着させ、しかる
後、これを加湿雰囲気中、約1600℃の温度で焼成し、モ
リブデンーマンガン粉末等の粉末粒子間にアルミナ質焼
結体のアルミナ結晶間に介在するガラス成分の一部を移
行させ、アルミナ結晶とモリブデンーマンガン粉末等と
をガラス成分を介し接合させることによってアルミナ質
焼結体の表面に被着接合される。
The metallized metal layer on the surface of a ceramic body made of such an oxide ceramic usually has an average particle size of 2.0 μm when the ceramic body is made of an alumina sintered body.
An organic solvent is added to a powder composed of about molybdenum-manganese or the like, and a paste obtained by adding a solvent is applied to the surface of the alumina-based sintered body by a screen printing method. C. and a part of the glass component interposed between the alumina crystals of the alumina-based sintered body between powder particles such as molybdenum-manganese powder is transferred, and the alumina crystal and the molybdenum-manganese powder etc. And adhered to the surface of the alumina-based sintered body.

【0004】しかしながら、近時、半導体素子の高密度
化、高集積化が急激に進んでおり、半導体素子が作動時
に発生する熱量は極めて大きなものとなってきている。
そのためこの半導体素子を上述した従来の半導体素子収
納用パッケージや回路基板に収容搭載した場合、パッケ
ージや回路基板等に使用されるアルミナ質焼結体の熱伝
導率が約20W/m ・K と低いため、該アルミナ質焼結体を
介して半導体素子が作動時に発生する熱を大気中に良好
に放散させることができず、その結果、半導体素子が該
素子自身の発する熱によって高温となり、半導体素子に
熱破壊を起こさせたり、特性に熱変化を与え、誤動作を
生じさせたりするという欠点を招来した。
However, in recent years, the density and integration of semiconductor devices have been rapidly increasing, and the amount of heat generated when the semiconductor devices are operating has become extremely large.
Therefore, when this semiconductor element is housed and mounted in the above-mentioned conventional semiconductor element housing package or circuit board, the thermal conductivity of the alumina-based sintered body used for the package or circuit board is as low as about 20 W / mK. Therefore, heat generated during operation of the semiconductor element through the alumina sintered body cannot be satisfactorily dissipated into the atmosphere. As a result, the temperature of the semiconductor element becomes high due to the heat generated by the element itself. This has the drawback of causing thermal destruction or causing a thermal change in characteristics to cause a malfunction.

【0005】そこで上記欠点を解消するためにアルミナ
質焼結体等、酸化物系セラミックスに変えて熱伝導率が
80.0W/m ・K 以上の極めて熱を伝えやすい窒化アルミニ
ウム質焼結体を使用することが考えられる。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the thermal conductivity is changed to oxide ceramics such as alumina-based sintered bodies.
It is conceivable to use an aluminum nitride sintered body that is extremely easy to conduct heat of 80.0 W / m · K or more.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化ア
ルミニウム質焼結体は窒化アルミニウム結晶間に介在す
るガラス成分が少ないこと及び窒化アルミニウム結晶と
金属との濡れ性が悪いこと等から窒化アルミニウム質焼
結体の表面にモリブデンーマンガン粉末等から成るメタ
ライズ金属層を接合させたとしてもその接合強度は極め
て弱く、半導体素子収納用パッケージや回路基板等には
使用できないという欠点を有していた。
However, the aluminum nitride sintered body has a low glass component interposed between the aluminum nitride crystals and has poor wettability between the aluminum nitride crystal and the metal. Even if a metallized metal layer made of molybdenum-manganese powder or the like is bonded to the surface of the body, the bonding strength is extremely weak, and it has a drawback that it cannot be used as a package for storing semiconductor elements or a circuit board.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明者は上記欠点に鑑み種々の実験を
行った結果、メタライズ金属層としてモリブデン粉末
に、酸化マンガン粉末、酸化珪素粉末及びイットリウム
アルミニウムガーネット粉末を所定量含有させたものを
使用するとメタライズ金属層を窒化アルミニウム質焼結
体に接合強度を強くして接合し得ることを知見した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has conducted various experiments in view of the above-mentioned drawbacks. As a result, a metallized metal layer containing a predetermined amount of manganese oxide powder, silicon oxide powder and yttrium aluminum garnet powder in molybdenum powder was used. Then, it was found that the metallized metal layer can be joined to the aluminum nitride sintered body by increasing the joining strength.

【0008】本発明は上記知見に基づき、メタライズ金
属層と窒化アルミニウム質焼結体との接合強度が強く、
半導体素子収納用パッケージや回路基板等に好適に使用
することができるメタライズ金属層を有する窒化アルミ
ニウム質焼結体を提供することをその目的とするもので
ある。
According to the present invention, based on the above findings, the bonding strength between the metallized metal layer and the aluminum nitride sintered body is high,
An object of the present invention is to provide an aluminum nitride sintered body having a metallized metal layer that can be suitably used for a package for housing a semiconductor element, a circuit board, and the like.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明はモリブデン粉末
70.0乃至90.0重量%に、酸化マンガン粉末3.0 乃至20.0
重量%、酸化珪素粉末3.0 乃至15.0重量%、イットリウ
ムアルミニウムガーネット粉末1.0 乃至10.0重量%を含
有させて成るメタライズ金属層を窒化アルミニウム質焼
結体に接合させたことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a molybdenum powder.
70.0 to 90.0% by weight, manganese oxide powder 3.0 to 20.0
A metallized metal layer containing, by weight, 3.0 to 15.0% by weight of silicon oxide powder and 1.0 to 10.0% by weight of yttrium aluminum garnet powder is bonded to the aluminum nitride sintered body.

【0010】本発明のメタライズ金属層に使用されるモ
リブデン粉末はメタライズ金属層の主成分を構成し、そ
の量が70.0重量%未満であるとモリブデン粉末の焼結が
疎外されてメタライズ金属層自身の機械的強度が低下す
るとともにメタライズ金属層のシート抵抗が大きく増大
して半導体素子収納用パッケージ等に使用できなくな
り、また90.0重量%を越えるとメタライズ金属層と窒化
アルミニウム質焼結体との接合強度が極めて弱いものと
なって半導体素子収納用パッケージ等に使用できなくな
る。従って、モリブデン粉末はその量が70.0乃至90.0重
量%の範囲に特定される。
The molybdenum powder used in the metallized metal layer according to the present invention constitutes the main component of the metallized metal layer. If the amount is less than 70.0% by weight, the sintering of the molybdenum powder is alienated and the metallized metal layer itself is not sintered. As the mechanical strength decreases, the sheet resistance of the metallized metal layer increases greatly, making it unusable for packages for storing semiconductor elements. If it exceeds 90.0% by weight, the bonding strength between the metallized metal layer and the aluminum nitride sintered body is exceeded. Becomes extremely weak and cannot be used for packages for housing semiconductor elements. Therefore, the amount of molybdenum powder is specified in the range of 70.0 to 90.0% by weight.

【0011】尚、前記モリブデン粉末はその粒径が0.3
μm 未満であるとモリブデン粉末の表面エネルギーが大
きくなって凝集塊を作り易くなり、また3.0 μm を越え
るとモリブデン粉末の粒径が大きくなって隣接する粉末
同士の接触面積が狭くなり、いずれの場合もメタライズ
金属層のシート抵抗が大きなものとなる傾向にある。
The molybdenum powder has a particle size of 0.3.
If it is less than μm, the surface energy of the molybdenum powder becomes large and it becomes easy to form agglomerates.If it exceeds 3.0 μm, the particle size of the molybdenum powder becomes large and the contact area between adjacent powders becomes small. Also, the sheet resistance of the metallized metal layer tends to be large.

【0012】従って、メタライズ金属層のシート抵抗を
小さなものとするにはモリブデン粉末の粒径を0.3 乃至
3.0 μm の範囲としておくことが好ましい。
Therefore, in order to reduce the sheet resistance of the metallized metal layer, the particle size of the molybdenum powder should be 0.3 to
It is preferable to set the range to 3.0 μm.

【0013】また本発明のメタライズ金属層に含有され
る酸化マンガン粉末、酸化珪素粉末及びイットリウムア
ルミニウムガーネット粉末はいずれも主成分としてのモ
リブデン粉末を窒化アルミニウム質焼結体に強固に接合
させるためのガラス成分を生成する作用を為し、酸化マ
ンガン粉末の含有量が3.0 重量%未満、酸化珪素粉末の
含有量が3.0 重量%未満、イットリウムアルミニウムガ
ーネット粉末の含有量が1.0 重量%未満であるとガラス
成分が十分に生成されず、メタライズ金属層を窒化アル
ミニウム質焼結体に強固に接合させることができず、ま
た酸化マンガン粉末の含有量が20.0重量%を越え、酸化
珪素粉末の含有量が15.0重量%を越え、イットリウムア
ルミニウムガーネット粉末の含有量が10.0重量%を越え
ると主成分としてのモリブデン粉末の焼結が疎外され、
メタライズ金属層自身の機械的強度が低下するとともに
メタライズ金属層のシート抵抗が大きく増大して半導体
素子収納用パッケージ等に使用できなくなる。従って、
前記酸化マンガン粉末の含有量は3.0 乃至20.0重量%
に、酸化珪素粉末の含有量は3.0 乃至15.0重量%に、イ
ットリウムアルミニウムガーネット粉末の含有量は1.0
乃至10.0重量%に各々特定される。
The manganese oxide powder, the silicon oxide powder and the yttrium aluminum garnet powder contained in the metallized metal layer of the present invention are all glasses for strongly bonding molybdenum powder as a main component to an aluminum nitride sintered body. When the manganese oxide powder content is less than 3.0% by weight, the silicon oxide powder content is less than 3.0% by weight, and the yttrium aluminum garnet powder content is less than 1.0% by weight, the glass component Is not sufficiently formed, the metallized metal layer cannot be firmly joined to the aluminum nitride sintered body, the content of manganese oxide powder exceeds 20.0% by weight, and the content of silicon oxide powder is 15.0% by weight. % And the content of yttrium aluminum garnet powder exceeds 10.0% by weight, molybdenum as the main component Sintering of down powder is alienated,
The mechanical strength of the metallized metal layer itself is reduced, and the sheet resistance of the metallized metal layer is greatly increased. Therefore,
The content of the manganese oxide powder is 3.0 to 20.0% by weight.
The content of silicon oxide powder is 3.0 to 15.0% by weight, and the content of yttrium aluminum garnet powder is 1.0 to 1.0% by weight.
To 10.0% by weight.

【0014】前記メタライズ金属層に含有される酸化マ
ンガン粉末、酸化珪素粉末、イットリウムアルミニウム
ガーネット粉末はまたその粒径が10μm を越えるとガラ
ス成分を作る粉末同士の接触面積が小さく成り、ガラス
成分を生成し難くなってメタライズ金属層を窒化アルミ
ニウム質焼結体に強固に接合させるのが困難となる傾向
にある。従って、メタライズ金属層を窒化アルミニウム
質焼結体に強固に接合させるには酸化マンガン粉末、酸
化珪素粉末、イットリウムアルミニウムガーネット粉末
の粒径を10μm 以下としておくことが好ましい。
When the manganese oxide powder, silicon oxide powder, and yttrium aluminum garnet powder contained in the metallized metal layer have a particle size exceeding 10 μm, the contact area between the powders forming the glass component becomes small, and the glass component is formed. Therefore, it tends to be difficult to firmly join the metallized metal layer to the aluminum nitride sintered body. Therefore, in order to firmly join the metallized metal layer to the aluminum nitride sintered body, it is preferable that the manganese oxide powder, the silicon oxide powder, and the yttrium aluminum garnet powder have a particle size of 10 μm or less.

【0015】[0015]

【実施例】次に本発明を添付図面に示す実施例に基づき
詳細に説明する。図1 は本発明のメタライズ金属層を有
する窒化アルミニウム質焼結体を半導体素子収納用パッ
ケージに適用した場合の例を示し、1 は窒化アルミニウ
ム質焼結体から成る絶縁基体、2 は蓋体である。この絶
縁基体1 と蓋体2 とで半導体素子4 を収容するための容
器3 が構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 shows an example in which an aluminum nitride sintered body having a metallized metal layer of the present invention is applied to a package for housing a semiconductor element, 1 is an insulating base made of aluminum nitride sintered body, and 2 is a lid. is there. The insulating base 1 and the lid 2 constitute a container 3 for housing the semiconductor element 4.

【0016】前記絶縁基体1 はその上面中央部に半導体
素子4 を載置固定するための載置部を有し、該半導体素
子載置部には半導体素子4 がガラス、樹脂等の接着剤を
介し接着固定される。
The insulating base 1 has a mounting portion for mounting and fixing the semiconductor element 4 at the center of the upper surface thereof. The semiconductor element 4 is provided with an adhesive such as glass or resin on the semiconductor element mounting portion. It is fixed by bonding.

【0017】前記絶縁基体1 はそれを構成する窒化アル
ミニウム質焼結体の熱伝導率が80.0W/m ・K 以上と高
く、熱を伝導し易いため絶縁基体1 の半導体素子載置部
に半導体素子4 を取着し、作動させた場合、絶縁基体1
は半導体素子4 が発生する熱を直接伝導吸収するととも
に該吸収した熱を大気中に良好に放散することが可能と
なり、その結果、半導体素子4 は常に低温として熱破壊
を起こしたり、特性に熱変化を来し、誤動作したりする
ことはなくなる。
The insulating substrate 1 has a high thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body constituting it of 80.0 W / m · K or more and is easy to conduct heat, so that the semiconductor substrate is placed on the semiconductor element mounting portion of the insulating substrate 1. When the element 4 is attached and activated, the insulating base 1
Can directly conduct and absorb the heat generated by the semiconductor element 4 and satisfactorily dissipate the absorbed heat into the atmosphere. It will not change and will not malfunction.

【0018】尚、前記窒化アルミニウム質焼結体から成
る絶縁基体1 は例えば、主原料である窒化アルミニウム
粉末に焼結助剤としての酸化イットリウム、カルシア等
の粉末及び適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た原
料粉末を所定の金型内に充填するとともに一定の圧力で
押圧することによって成形体を形成し、しかる後、前記
成形体を約1800℃の高温で焼成することによって製作さ
れる。
The insulating substrate 1 made of the aluminum nitride sintered body is prepared, for example, by adding a powder such as yttrium oxide or calcia as a sintering aid and a suitable organic solvent and solvent to aluminum nitride powder as a main raw material. The raw material powder obtained by mixing is filled in a predetermined mold and pressed at a certain pressure to form a molded body, and thereafter, the molded body is manufactured by firing at a high temperature of about 1800 ° C. You.

【0019】また前記絶縁基体1 は半導体素子搭載部周
辺から外周端にかけて複数個のメタライズ金属層5 が被
着形成されており、該メタライズ金属層5 の半導体素子
搭載部周辺には半導体素子4 の電極がボンディングワイ
ヤ6 を介し電気的に接続され、また外周端に導出された
部位には外部電気回路と電気的に接続される外部リード
端子7 が銀ロウ等のロウ材8 を介しロウ付け取着され
る。
A plurality of metallized metal layers 5 are formed on the insulating substrate 1 from the periphery of the semiconductor element mounting portion to the outer peripheral end thereof, and the metallized metal layer 5 is provided around the semiconductor element mounting portion of the metallized metal layer 5. Electrodes are electrically connected via bonding wires 6, and external lead terminals 7 electrically connected to an external electric circuit are brazed to a portion led out to the outer peripheral end via a brazing material 8 such as silver brazing. Be worn.

【0020】前記メタライズ金属層5 は半導体素子4 の
各電極を外部リード端子7 に電気的に接続する導電路と
して作用し、モリブデン粉末70.0乃至90.0重量%に、酸
化マンガン粉末3.0 乃至20.0重量%、酸化珪素粉末3.0
乃至15.0重量%、イットリウムアルミニウムガーネット
粉末1.0 乃至10.0重量%を含有させたもので形成され
る。
The metallized metal layer 5 functions as a conductive path for electrically connecting each electrode of the semiconductor element 4 to the external lead terminal 7, and is composed of 70.0 to 90.0% by weight of molybdenum powder, 3.0 to 20.0% by weight of manganese oxide powder, Silicon oxide powder 3.0
To 15.0% by weight, and 1.0 to 10.0% by weight of yttrium aluminum garnet powder.

【0021】前記メタライズ金属層5 はモリブデン粉末
に酸化マンガン粉末、酸化珪素粉末、イットリウムアル
ミニウムガーネット粉末及び適当な有機溶剤、溶媒を添
加混合して金属ペーストを作成するとともに該金属ペー
ストを窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体1 の
表面に従来周知のスクリーン印刷法により所定パターン
に印刷塗布し、しかる後、これを還元雰囲気中、約1500
℃の温度で焼き付けることによって絶縁基体1 の所定位
置に被着形成される。この場合、メタライズ金属層5 は
モリブデン粉末に酸化マンガン粉末、酸化珪素粉末、イ
ットリウムアルミニウムガーネット粉末が所定量含有さ
れているため絶縁基体1 に極めて強固に接合することと
なる。
The metallized metal layer 5 is prepared by adding a manganese oxide powder, a silicon oxide powder, a yttrium aluminum garnet powder and an appropriate organic solvent and a solvent to a molybdenum powder to form a metal paste, and the aluminum paste is made of aluminum nitride. A predetermined pattern is printed on the surface of the insulating substrate 1 made of the union by a conventionally well-known screen printing method, and then the coated substrate is reduced to about 1500 in a reducing atmosphere.
By baking at a temperature of ° C., the insulating substrate 1 is adhered and formed at a predetermined position. In this case, since the metallized metal layer 5 contains a predetermined amount of the manganese oxide powder, the silicon oxide powder, and the yttrium aluminum garnet powder in the molybdenum powder, the metallized metal layer 5 is extremely strongly bonded to the insulating base 1.

【0022】また前記メタライズ金属層5 にロウ付けさ
れる外部リード端子7 は内部に収容する半導体素子4 を
外部電気回路に接続する作用を為し、外部リード端子7
を外部電気回路に接続することによって内部に収容され
る半導体素子4 はメタライズ金属層5 及び外部リード端
子7 を介し外部電気回路と電気的に接続されることとな
る。
The external lead terminals 7 brazed to the metallized metal layer 5 serve to connect the semiconductor element 4 housed therein to an external electric circuit.
Is connected to an external electric circuit, so that the semiconductor element 4 housed inside is electrically connected to the external electric circuit via the metallized metal layer 5 and the external lead terminal 7.

【0023】前記外部リード端子7 はコバール金属(Fe-
Ni-Co 合金) や42アロイ(Fe-Ni合金) 等の鉄合金系の金
属材料から成り、銀ロウ等のロウ材8 を介しメタライズ
金属層5 にロウ付けされる。
The external lead terminal 7 is made of Kovar metal (Fe-
It is made of an iron alloy-based metal material such as Ni-Co alloy or 42 alloy (Fe-Ni alloy), and is brazed to the metallized metal layer 5 via a brazing material 8 such as silver brazing.

【0024】尚、前記外部リード端子7 は鉄51.0乃至6
4.0重量%、ニッケル29.0乃至34.0重量%及びコバルト
7.0 乃至15.0重量%の合金で形成するとその熱膨張係数
が絶縁基体1 を構成する窒化アルミニウム質焼結体の熱
膨張係数(4.2〜4.7 ×10-6/ ℃) に近似した4.0 乃至5.
0 ×10-6/ ℃(20 〜400 ℃) となり、絶縁基体1 に被着
させたメタライズ金属層5 に外部リード端子7 をロウ付
けする際、絶縁基体1 と外部リード端子7 との間には両
者の熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応力が発生す
ることはなく、メタライズ配線層5 に外部リード端子7
を極めて強固にロウ付けすることができる。従って、前
記外部リード端子7 はその熱膨張係数を4.0 乃至5.0 ×
10-6/ ℃(20 〜400 ℃) として絶縁基体1 のメタライズ
金属層5 に強固にロウ付けするために鉄51.0乃至64.0重
量%、ニッケル29.0乃至34.0重量%及びコバルト7.0 乃
至15.0重量%の合金で形成しておくことが好ましい。
The external lead terminal 7 is made of iron 51.0 to 6
4.0% by weight, nickel 29.0-34.0% by weight and cobalt
When formed from an alloy of 7.0 to 15.0% by weight, its coefficient of thermal expansion is close to the coefficient of thermal expansion (4.2 to 4.7 × 10 −6 / ° C.) of the aluminum nitride sintered body constituting the insulating substrate 1.
0 × 10 −6 / ° C. (20 to 400 ° C.), and when the external lead terminals 7 are brazed to the metallized metal layer 5 adhered to the insulating base 1, the space between the insulating base 1 and the external lead terminals 7 No large thermal stress is generated due to the difference between the two thermal expansion coefficients, and the external lead terminals 7
Can be very firmly brazed. Therefore, the external lead terminal 7 has a thermal expansion coefficient of 4.0 to 5.0 ×
An alloy of 51.0 to 64.0% by weight of iron, 29.0 to 34.0% by weight of nickel, and 7.0 to 15.0% by weight of iron to firmly braze to the metallized metal layer 5 of the insulating substrate 1 at 10 -6 / ° C (20 to 400 ° C) It is preferable to form it.

【0025】かくして上述の半導体素子収納用パッケー
ジは絶縁基体1 の半導体素子載置部に半導体素子4 を接
着剤を介して接着固定するとともに半導体素子4 の各電
極をメタライズ金属層5 にボンディングワイヤ6 を介し
て電気的に接続し、しかる後、絶縁基体1 の上面に蓋体
2 をガラス、樹脂等の封止材により接合させ、容器3を
気密に封止することによって製品としての半導体装置と
なる。
Thus, in the above-mentioned package for housing a semiconductor element, the semiconductor element 4 is bonded and fixed to the semiconductor element mounting portion of the insulating base 1 with an adhesive, and each electrode of the semiconductor element 4 is bonded to the metallized metal layer 5 with the bonding wire 6. And then electrically connected to the upper surface of the insulating base 1.
2 are joined with a sealing material such as glass or resin, and the container 3 is hermetically sealed to provide a semiconductor device as a product.

【0026】( 実験例)次に本発明の作用効果を以下に
示す実験例に基づき説明する。まず出発原料として粒径
0.8 μm のモリブデン粉末に、粒径2 μm の酸化マンガ
ン粉末、酸化珪素粉末及びイットリウムアルミニウムガ
ーネット粉末(以下、YAGと略す。)を表1 及び表2
に示す値に秤量し、これに有機溶剤、溶媒を添加混合す
るとともに混練機で48時間混練し、メタライズ金属層用
ペースト試料を得る。
(Experimental Example) Next, the operation and effect of the present invention will be described based on the following experimental examples. First, particle size as starting material
A manganese oxide powder, a silicon oxide powder and a yttrium aluminum garnet powder (hereinafter abbreviated as YAG) having a particle size of 2 μm are added to a 0.8 μm molybdenum powder in Tables 1 and 2.
, And an organic solvent and a solvent are added and mixed with the mixture and kneaded with a kneader for 48 hours to obtain a metallized metal layer paste sample.

【0027】尚、試料番号18は本発明品と比較するため
の比較試料であり、粒径0.8 μm のモリブデン粉末とマ
ンガン粉末とから成る従来一般に使用されているメタラ
イズ金属層用ペーストである。
Sample No. 18 is a comparative sample for comparison with the product of the present invention, and is a paste for a metallized metal layer which is generally used in the past and is composed of molybdenum powder having a particle size of 0.8 μm and manganese powder.

【0028】かくして得られたメタライズ金属層用ペー
スト試料を使用して窒化アルミニウム質焼結体の表面に
1.5mm 角、厚さ20μm のパターン20個をスクリーン印刷
法により印刷塗布し、次にこれを還元雰囲気中、約1500
℃の温度で焼き付け、窒化アルミニウム質焼結体の表面
にメタライズ金属層を被着接合させる。
Using the metallized metal layer paste sample thus obtained, the surface of the aluminum nitride sintered body was
Twenty 1.5 mm square, 20 μm thick patterns are printed and applied by screen printing, and then this is placed in a reducing atmosphere for about 1500
Then, the metallized metal layer is adhered and bonded to the surface of the aluminum nitride sintered body.

【0029】そして次に前記メタライズ金属層に1.0mm
角、長さ40.0mmの鉄51.0乃至64.0重量%、ニッケル29.0
乃至34.0重量%及びコバルト7.0 乃至15.0重量%から成
る金属柱の一端を銀ロウ( 銀:72.O 重量%、銅:28.0 重
量%) を介してロウ付けし、しかる後、金属柱のロウ付
け部と反対の端を垂直方向に引っ張り、メタライズ金属
層が窒化アルミニウム質焼結体から剥がれた際の引っ張
り強度を調べ、その平均値をメタライズ金属層の接合強
度として算出した。
Next, the metallized metal layer is
Square, length 40.0mm iron 51.0-64.0% by weight, nickel 29.0
One end of a metal column consisting of 34.0% by weight and 7.0-15.0% by weight of cobalt is brazed through a silver braze (silver: 72.O% by weight, copper: 28.0% by weight), and then the metal column is brazed. The end opposite to the portion was pulled in the vertical direction, the tensile strength when the metallized metal layer was peeled off from the aluminum nitride sintered body was examined, and the average value was calculated as the bonding strength of the metallized metal layer.

【0030】尚、前記メタライズ金属層に金属柱をロウ
付けする場合には、メタライズ金属層の外表面に厚さ1.
5 μm のニッケルメッキ層を層着させておいた。
When a metal pillar is brazed to the metallized metal layer, a thickness of 1. mm is applied to the outer surface of the metallized metal layer.
A 5 μm nickel plating layer was deposited.

【0031】上記の結果を表1 、表2 に示す。The above results are shown in Tables 1 and 2.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】[0034]

【発明の効果】上記実験結果からも判るように、従来の
メタライズ金属層は窒化アルミニウム質焼結体との接合
強度が0.4Kg/mm2 と極めて弱いものであるのに対し、本
発明品は2.0Kg/mm2 以上であり、メタライズ金属層が窒
化アルミニウム質焼結体に強固に被着接合している。
As can be seen from the above experimental results, the conventional metallized metal layer has an extremely weak bonding strength of 0.4 kg / mm 2 with the aluminum nitride sintered body, whereas the product of the present invention has 2.0 kg / mm 2 or more, and the metallized metal layer is firmly adhered and bonded to the aluminum nitride sintered body.

【0035】特にメタライズ金属層を、モリブデン粉末
75乃至85重量%、酸化マンガン粉末5 乃至10重量%、酸
化珪素粉末5 乃至10重量%、イットリウムアルミニウム
ガーネット粉末2 乃至5 重量%で形成するとメタライズ
金属層の窒化アルミニウム質焼結体への接合強度が5Kg/
mm2 以上となり、メタライズ金属層が窒化アルミニウム
質焼結体に極めて強固に被着接合することとなる。
In particular, the metallized metal layer is made of molybdenum powder.
When formed of 75 to 85% by weight, manganese oxide powder 5 to 10% by weight, silicon oxide powder 5 to 10% by weight, and yttrium aluminum garnet powder 2 to 5% by weight, the joining strength of the metallized metal layer to the aluminum nitride sintered body Is 5Kg /
mm 2 or more, so that the metallized metal layer is extremely strongly adhered and bonded to the aluminum nitride sintered body.

【0036】よって本発明のメタライズ金属層を有する
窒化アルミニウム質焼結体は半導体素子を収容載置する
半導体素子収納用パッケージや回路基板等に極めて好適
に使用することが可能となる。
Accordingly, the aluminum nitride sintered body having the metallized metal layer according to the present invention can be very suitably used for a package for accommodating a semiconductor element and a circuit board for accommodating a semiconductor element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のメタライズ金属層を有する窒化アルミ
ニウム質焼結体を半導体素子を収容する半導体素子収納
用パッケージに適用した場合の一実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment in which an aluminum nitride sintered body having a metallized metal layer of the present invention is applied to a semiconductor element housing package for housing a semiconductor element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・窒化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体 2・・・蓋体 5・・・メタライズ金属層 7・・・外部リード端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating base consisting of aluminum nitride sintered body 2 ... Lid 5 ... Metallized metal layer 7 ... External lead terminal

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】モリブデン粉末70.0乃至90.0重量%に、酸
化マンガン粉末3.0 乃至20.0重量%、酸化珪素粉末3.0
乃至15.0重量%、イットリウムアルミニウムガーネット
粉末1.0 乃至10.0重量%を含有させて成るメタライズ金
属層を窒化アルミニウム質焼結体に接合させたことを特
徴するメタライズ金属層を有する窒化アルミニウム質焼
結体。
A manganese oxide powder of 3.0 to 20.0% by weight and a silicon oxide powder of 3.0 to 90.0% by weight of molybdenum powder.
An aluminum nitride sintered body having a metallized metal layer, wherein a metallized metal layer containing from 1 to 15.0% by weight and from 1.0 to 10.0% by weight of yttrium aluminum garnet powder is joined to an aluminum nitride-based sintered body.
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