JP2884872B2 - 半導体装置の実装構造 - Google Patents
半導体装置の実装構造Info
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Description
に関し、詳しくはニッケルメッキがアルミニウム等の層
の半導体装置の実装面のみに形成された半導体装置の実
装構造に関する。
を実装した装置は、図2に示すような構造のものが知ら
れていた。このものは、アルミナ焼結体からなるアルミ
ナ基板21の表面に、所定共晶点温度(1065℃〜1
085℃)にまで加熱することにより直接Cu板22を
融着したものである。この場合のCu板22は均一の厚
さであってその表面は平坦である。そして、このCu板
22をエッチングして複数部分に分離し、このCu板2
2の表面に酸化防止のためニッケルメッキ層23が形成
される。このCu板22は回路配線として用いられる。
その上にはんだ(Pb−Sn合金等)24等を用いて、
ICチップ25が接合、搭載される。なお、図におい
て、26はこのICチップ25に対してアイソレートさ
れてCu板22の上にはんだ24を用いて接合された外
部出力用の端子である。更に、27はこのICチップ2
5と端子26とを接続するためのアルミニウム製のボン
ディングワイヤである。このボンディングワイヤ27は
ニッケルメッキ層23に接合されており、その接合強度
を上げるため、Cu板22の表面またはニッケルメッキ
面には研磨が施されている。
半導体装置の実装構造にあっては、Cu板表面の酸化防
止のためCu板の表面全面にニッケルメッキ層を形成し
ていた。この場合、はんだはニッケルとの接合性がよい
ため、はんだがニッケル表面で流動してしまい、半導体
装置を搭載してもその位置ずれが生じやすいという課題
があった。さらに、このニッケルメッキ層の所定部分
(配線等)とアルミニウム線(ボンディングワイヤ)と
の接合方向は、このメッキの研磨方向に依存していた。
すなわち、アルミニウム線の接合方向がメッキの研磨方
向と略平行であるときは、略直交のときより、アルミニ
ウム線とメッキ層との接合強度が低下してしまった。こ
のため、回路設計するとき上記研磨方向の制約を受ける
という課題があった。
めが容易で、回路設計が自由な半導体装置の実装構造を
提供することを、その目的としている。
に、本発明の半導体装置の実装構造においては、アルミ
ナ焼結体からなるセラミックス基板と、このセラミック
ス基板上にアルミニウム系合金のろう材を介して所定パ
ターンに形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合
金の層と、この層において半導体装置(回路部品)を実
装する部分の表面に形成されたニッケルメッキ層と、こ
のニッケルメッキ層上にはんだを介して装着された半導
体装置と、この半導体装置とニッケルメッキされていな
い上記アルミニウムまたはアルミニウム合金の層の所定
部分とを接続するアルミニウム線と、を備えたものであ
る。
は、半導体装置の実装面にのみニッケルメッキが形成さ
れており、その他の部分ははんだとは接合性のよくない
アルミニウムで形成されているので、はんだを被着して
もはんだはニッケルメッキ層上からアルミニウム上に流
れ出すことはない。この結果、半導体装置の位置決めが
簡単である。また、アルミニウム線は、ニッケルメッキ
されていないアルミニウム等の層の面に接合されるの
で、その接合方向は研磨方向に依存しない。この結果、
研磨方向に制約されないのでその回路設計を自由に行う
ことができる。
実施例について、図面を参照して説明する。図1は本発
明の一実施例に係る半導体装置の実装構造の概略を示す
断面図である。
ミナ焼結体であるアルミナ基板10の上面には、例えば
アルミニウム製の回路形成用薄板12が、アルミニウム
系ろう材11により接着されている。なお、このアルミ
ナ基板10に代えて、例えば窒化アルミニウムまたは炭
化ケイ素等のようなセラミックス板を使用してもよい。
この薄板12はアルミナ基板10上で所定のパターンに
形成されている。そして、この薄板12の表面にはポリ
シング等の機械的研磨が施されている。これは、薄板1
2の表面の酸化膜を除去するために行っている。
置や回路部品の実装面には、厚さ5μmのニッケルメッ
キ層13が被着されている。そして、このニッケルメッ
キ層13には半導体装置(例えばICチップ15)、回
路部品(例えば外部出力用端子16)が、Pb−Sn合
金のはんだ14を用いてそれぞれ搭載されている。そし
て、超音波エネルギーを用いて、ICチップ15のパッ
ドと上記薄板12の回路パターンの所定部分とが直径2
5〜500μmの純度99.99%のアルミニウム線1
7で接続されている。この結果、ICチップ15は端子
16に接続されている。
アルミニウム製のヒートシンク接合用薄板18が上記ろ
う材11と同一成分のろう材11により接着されてい
る。薄板18の表面にはポリシング等の機械的研磨が施
されている。これは、薄板18の表面の酸化膜を除去す
るために行っている。また、上記薄板18の下面全面に
も厚さ5μmのニッケルメッキ層13が被着されてい
る。さらに、ヒートシンク19がPb−Sn合金のはん
だ14を介してこのニッケルメッキ層13に接合されて
いる。
ては、例えばAl−Si合金、Al−Si−Mg合金、
Al−Ge合金、Al−Cu合金、Al−Cu−Si合
金等が使用される。そして、上記薄板12、薄板18、
ヒートシンク19としては、純アルミニウムの他にも、
例えばAl−2.5%(重量%、以下同じ)Mg−0.2
%Cr合金、Al−1%Mn合金、Al−0.02%N
i合金、Al−0.005%B合金、Al−20〜45
%Si合金等を用いることができる。
イクル数の測定結果を表1に示す。エッチングにより回
路を形成したアルミニウム製の薄板12を、アルミニウ
ム系ろう材11を介して、アルミナ基板10の表面にろ
う付けする。この後、ICチップ15、外部出力用端子
16等をはんだ付けするための薄板12の所定部分にの
みNiメッキする。この部分メッキ構造の基板を用いて
熱サイクル試験を行う。比較のために、同様にアルミナ
基板表面にろう付けされたアルミニウム製の薄板の全面
にNiメッキした構造の基板の熱サイクル試験も行う。
熱サイクルは−65℃にて30分間持続した後、200
℃にて30分間持続したものを1サイクルとした。全面
にNiメッキした場合(従来例)は、Niメッキ層に発
生する熱応力が、アルミニウム製の回路形成用薄板とア
ルミナ基板との接合端部に集中して作用する。この結
果、この接合端部の界面からアルミナ板内に向かって割
れが比較的早期に生じた。しかし、本発明に係る部分N
iメッキを施した構造では、従来例に比べNiメッキ面
が少ないので、割れ発生をなくすことができた。
ウム等の薄板上において、ICチップ、端子等の半導体
装置や回路部品の実装面にのみ、ニッケルメッキを施
し、このニッケルメッキ層上に、はんだを介して半導体
装置や部品を実装した場合、そのはんだの表面張力によ
り、はんだがニッケルメッキ面より流れ出ることはな
い。この結果、実装時の半導体装置等の位置決めが容易
である。また、上記実施例では、ニッケルメッキされて
ないアルミニウム等の薄板の面にアルミニウム線を直接
超音波ボンディングしているため、この薄板面に対する
アルミニウム線の接合強度は、この薄板の面の研磨方向
に依存することはない。さらに、超音波ボンディングの
条件において、そのボンディング荷重と超音波出力との
範囲を広くとることができる。すなわち、ニッケルメッ
キ面にアルミニウム線を超音波ボンディングしたときよ
りも広い範囲の条件を用いて超音波ボンディングを行う
ことができる。なお、アルミニウム等の薄板は、銅薄板
のように酸化が進まないので、全面にニッケルメッキを
行う必要はない。
板10の下面に、薄板18とニッケルメッキ層13とは
んだ14とを介してヒートシンク19を接合している
が、これらの薄板18、ニッケルメッキ層13、はんだ
14を介在させることなく、薄板18と同じ材料のヒー
トシンク19をアルミナ基板10下面に直接ろう材11
を介して接着してもよい。
れているので、半導体装置の位置決めを容易に行うこと
ができる。また、回路設計を自由に行うことができる。
また、酸化防止のための回路基板全面に対してニッケル
メッキを行う必要がない。さらに、アルミナ基板に割れ
等の欠陥発生を防止することができる。
の断面図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルミナ焼結体からなるセラミックス基
板と、 このセラミックス基板上にアルミニウム系のろう材を介
して所定パターンに形成されたアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の層と、 この層において半導体装置を実装する部分の表面に形成
されたニッケルメッキ層と、 このニッケルメッキ層上にはんだを介して装着された半
導体装置と、 この半導体装置とニッケルメッキされていない上記アル
ミニウムまたはアルミニウム合金の層の所定部分とを接
続するアルミニウム線と、を備えたことを特徴とする半
導体装置の実装構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35346591A JP2884872B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35346591A JP2884872B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の実装構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05166968A JPH05166968A (ja) | 1993-07-02 |
JP2884872B2 true JP2884872B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=18431035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35346591A Expired - Lifetime JP2884872B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の実装構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2884872B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP6192561B2 (ja) * | 2014-02-17 | 2017-09-06 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP35346591A patent/JP2884872B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05166968A (ja) | 1993-07-02 |
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