JP2887937B2 - 銅・タングステン放熱基板の処理方法 - Google Patents
銅・タングステン放熱基板の処理方法Info
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- JP2887937B2 JP2887937B2 JP11273991A JP11273991A JP2887937B2 JP 2887937 B2 JP2887937 B2 JP 2887937B2 JP 11273991 A JP11273991 A JP 11273991A JP 11273991 A JP11273991 A JP 11273991A JP 2887937 B2 JP2887937 B2 JP 2887937B2
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- plating
- copper
- dissipation substrate
- substrate
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-
- 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
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は変色不良をなくするため
の銅・タングステン放熱基板の処理方法に関する。
の銅・タングステン放熱基板の処理方法に関する。
【０００２】大量の情報を高速に処理する必要から情報
処理装置の主体を構成する半導体装置は集積化が進んで
LSI やVLSIが実用化されている。こゝで、集積化は半導
体装置が形成されている半導体チップの増大と云うより
も、単位素子の小形化により実現されているが、そのた
めに集積度が向上するのに比例して発熱量も増大し、チ
ップ当たり10Ｗを超えるに到っている。
処理装置の主体を構成する半導体装置は集積化が進んで
LSI やVLSIが実用化されている。こゝで、集積化は半導
体装置が形成されている半導体チップの増大と云うより
も、単位素子の小形化により実現されているが、そのた
めに集積度が向上するのに比例して発熱量も増大し、チ
ップ当たり10Ｗを超えるに到っている。
【０００３】そのため、半導体装置は放熱構造が採られ
ており、半導体チップを搭載する多層回路基板と、パッ
ケージは熱伝導性と耐熱性に優れたセラミック材料を用
いて形成されており、またパッケージの上部にはフイン
（Fin)を設け、放熱構造が採られている。
ており、半導体チップを搭載する多層回路基板と、パッ
ケージは熱伝導性と耐熱性に優れたセラミック材料を用
いて形成されており、またパッケージの上部にはフイン
（Fin)を設け、放熱構造が採られている。
【０００４】図１はQFP(Quad Flat Package)タイプ・パ
ッケージの斜視図（Ａ）と断面図（Ｂ）を示すもので、
放熱フィン１はセラミックパッケージ２に直接装着する
のではなく、銅・タングステン（Cu−Ｗ）放熱基板( 通
称Cu−Ｗ底板) ３を介して装着されており、また、セラ
ミックパッケージ２の内部にはステージ４がCu−Ｗ放熱
基板３に熔着されており、このステージ４の上には半導
体チップ５が搭載され、リード端子６に回路接続してい
るボンディングパッドにワイヤボンディングされてい
る。
ッケージの斜視図（Ａ）と断面図（Ｂ）を示すもので、
放熱フィン１はセラミックパッケージ２に直接装着する
のではなく、銅・タングステン（Cu−Ｗ）放熱基板( 通
称Cu−Ｗ底板) ３を介して装着されており、また、セラ
ミックパッケージ２の内部にはステージ４がCu−Ｗ放熱
基板３に熔着されており、このステージ４の上には半導
体チップ５が搭載され、リード端子６に回路接続してい
るボンディングパッドにワイヤボンディングされてい
る。
【０００５】
【従来の技術】Cu−Ｗ放熱基板はＷ焼結体にCuを含浸し
て構成されており、そのため組成比はＷが80〜95重量％
でCuが５〜20重量％であり、耐熱性と熱伝導性に優れた
金属材料である。
て構成されており、そのため組成比はＷが80〜95重量％
でCuが５〜20重量％であり、耐熱性と熱伝導性に優れた
金属材料である。
【０００６】そして、このCu−Ｗ放熱基板は厚さが0.5
μm 程度のニッケル(Ni)メッキを施した状態で供給され
ており、予めメタライズが施されているセラミックパッ
ケージに鑞付けされている。
μm 程度のニッケル(Ni)メッキを施した状態で供給され
ており、予めメタライズが施されているセラミックパッ
ケージに鑞付けされている。
【０００７】具体的にはアルミナ（Al2O3)よりなるセラ
ミックパッケージの上の接合位置にＷペースト或いはモ
リブデン（Mo) ペーストを15〜30μm の厚さに印刷した
後に焼成することによりメタライズする。
ミックパッケージの上の接合位置にＷペースト或いはモ
リブデン（Mo) ペーストを15〜30μm の厚さに印刷した
後に焼成することによりメタライズする。
【０００８】次に、鑞材例えば銀(Ag)の組成比が72％で
Cuが28％の銀鑞を用いる場合は、窒素( N2) と水素(
H2) の混合ガス雰囲気中で800 ℃以上の熱処理を行うこ
とによりCu−Ｗ放熱基板をセラミック・パッケージに鑞
付けしている。
Cuが28％の銀鑞を用いる場合は、窒素( N2) と水素(
H2) の混合ガス雰囲気中で800 ℃以上の熱処理を行うこ
とによりCu−Ｗ放熱基板をセラミック・パッケージに鑞
付けしている。
【０００９】そして、この鑞付け処理後は、このCu−Ｗ
放熱基板を含め、リード端子, 導体線路, ステージも含
めNiの電解メッキとAuの電解メッキを行っている。この
ようにしてセラミックパッケージが構成されており、ス
テージに半導体チップを搭載してワイヤボンディングを
行い、セラミックパッケージの裏面を封止することでハ
ーメチックシール構造をもつセラミックパッケージがで
き上がっている。
放熱基板を含め、リード端子, 導体線路, ステージも含
めNiの電解メッキとAuの電解メッキを行っている。この
ようにしてセラミックパッケージが構成されており、ス
テージに半導体チップを搭載してワイヤボンディングを
行い、セラミックパッケージの裏面を封止することでハ
ーメチックシール構造をもつセラミックパッケージがで
き上がっている。
【００１０】次に、このようにして作られた半導体装置
は出荷に先立って450 ℃，５分程度の耐熱試験が行われ
るているが、この試験においてCu−Ｗ放熱基板よりCuが
メッキ層を通って表面にまで拡散し、変色不良を生じ易
いと云う問題があった。
は出荷に先立って450 ℃，５分程度の耐熱試験が行われ
るているが、この試験においてCu−Ｗ放熱基板よりCuが
メッキ層を通って表面にまで拡散し、変色不良を生じ易
いと云う問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】Cu−Ｗ放熱基板はこの
表面に膜厚が0.5 μm 程度のNiメッキを施した状態でセ
ラミックパッケージに鑞付けされ、次にこの上にNiとAu
の二層メッキを行っているが、出荷保証である耐熱試験
において放熱基板を構成しているCuがNiとAuの二層メッ
キ層を通って表面にまで拡散し、変色不良を発生するこ
とが問題で、この解決が課題である。
表面に膜厚が0.5 μm 程度のNiメッキを施した状態でセ
ラミックパッケージに鑞付けされ、次にこの上にNiとAu
の二層メッキを行っているが、出荷保証である耐熱試験
において放熱基板を構成しているCuがNiとAuの二層メッ
キ層を通って表面にまで拡散し、変色不良を発生するこ
とが問題で、この解決が課題である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題はCu−Ｗ放熱
基板をメタライズしたセラミック基板上に鑞付けするの
に先き立ち、このCu−Ｗ放熱基板の全面に燐（Ｐ）系Ni
の無電解メッキを施した後に非酸化性雰囲気中で焼鈍す
る前処理を行うことを特徴としてCu−Ｗ放熱基板の処理
方法を構成することにより解決することができる。
基板をメタライズしたセラミック基板上に鑞付けするの
に先き立ち、このCu−Ｗ放熱基板の全面に燐（Ｐ）系Ni
の無電解メッキを施した後に非酸化性雰囲気中で焼鈍す
る前処理を行うことを特徴としてCu−Ｗ放熱基板の処理
方法を構成することにより解決することができる。
【００１３】
【作用】発明者は出荷保証試験である耐熱試験におい
て、Cu−Ｗ放熱基板を構成するCuが鑞付け後に行われて
いる厚さが2.5 〜5.5 μm の電解Niメッキ膜と厚さが2.
0〜5.5 μm の電解Auメッキ膜の二層膜を通して表面に
まで拡散してくるのを防ぐ方法として、Cu−Ｗ放熱基板
の上に形成されているNiメッキ膜の特性を改善するもの
である。
て、Cu−Ｗ放熱基板を構成するCuが鑞付け後に行われて
いる厚さが2.5 〜5.5 μm の電解Niメッキ膜と厚さが2.
0〜5.5 μm の電解Auメッキ膜の二層膜を通して表面に
まで拡散してくるのを防ぐ方法として、Cu−Ｗ放熱基板
の上に形成されているNiメッキ膜の特性を改善するもの
である。
【００１４】発明者はCu−Ｗ放熱基板よりのCuの拡散を
防ぐ方法として、この上にメッキされているNi膜の特性
を向上し、組成が緻密な障壁構造にすればよいと考え
た。そこで、メッキ方法を無電解メッキに変えて検討し
た。
防ぐ方法として、この上にメッキされているNi膜の特性
を向上し、組成が緻密な障壁構造にすればよいと考え
た。そこで、メッキ方法を無電解メッキに変えて検討し
た。
【００１５】その理由は電解メッキは金属だけが析出す
るのに対し、無電解メッキは還元剤として次亜燐酸ナト
リウム（NaPH2O2)や硼酸水素化ナトリウム[Na(BH4)] を
含んでおり、そのためにメッキ層中に相当量のＰやＢを
含有できるからである。
るのに対し、無電解メッキは還元剤として次亜燐酸ナト
リウム（NaPH2O2)や硼酸水素化ナトリウム[Na(BH4)] を
含んでおり、そのためにメッキ層中に相当量のＰやＢを
含有できるからである。
【００１６】そこで、発明者は入手するCu−Ｗ放熱基板
に還元剤を変えて無電解Niメッキを行い、出荷時に行う
450 ℃，５分間の耐熱試験の条件でもCuの拡散を防ぎ得
る膜厚を求めた。
に還元剤を変えて無電解Niメッキを行い、出荷時に行う
450 ℃，５分間の耐熱試験の条件でもCuの拡散を防ぎ得
る膜厚を求めた。
【００１７】その結果、Niの電解メッキではメッキ厚が
６μm でも拡散を阻止できないのに対し、還元剤として
Na(BH4) を用いる無電解Niメッキでは約４μm の膜厚
で、またNaPH2O2 を用いる場合には約２μm の膜厚で足
りることが判った。
６μm でも拡散を阻止できないのに対し、還元剤として
Na(BH4) を用いる無電解Niメッキでは約４μm の膜厚
で、またNaPH2O2 を用いる場合には約２μm の膜厚で足
りることが判った。
【００１８】この理由は、Ni膜中に約８％の濃度で含ま
れるＰに原因している。このような実験結果から、Niメ
ッキ層中にＰを含ませることによりCuの拡散を妨げる効
果が明らかになったが、メッキ処理後に焼鈍処理を行う
と、Ｐが表面に拡散して表面濃度が増加し、更に拡散防
止効果が増すことが判った。
れるＰに原因している。このような実験結果から、Niメ
ッキ層中にＰを含ませることによりCuの拡散を妨げる効
果が明らかになったが、メッキ処理後に焼鈍処理を行う
と、Ｐが表面に拡散して表面濃度が増加し、更に拡散防
止効果が増すことが判った。
【００１９】例えば、水素（H2）雰囲気中で800 ℃で３
分程度の熱処理を行うことにより、Niメッキ層表面部の
Ｐ含有量を従来の８％より16％に増加させることができ
る。以上のことから、本発明はCu−Ｗ放熱基板にＰ系の
無電解メッキを施した後、非酸化性雰囲気中で焼鈍処理
を行うもので、このような前処理を行い、以後は従来と
同様にセラミックパッケージへの銀鑞付けとNi電解メッ
キとAu電解メッキを行うものである。
分程度の熱処理を行うことにより、Niメッキ層表面部の
Ｐ含有量を従来の８％より16％に増加させることができ
る。以上のことから、本発明はCu−Ｗ放熱基板にＰ系の
無電解メッキを施した後、非酸化性雰囲気中で焼鈍処理
を行うもので、このような前処理を行い、以後は従来と
同様にセラミックパッケージへの銀鑞付けとNi電解メッ
キとAu電解メッキを行うものである。
【００２０】なお、この後処理として行うNi電解メッキ
においても電解メッキの代わりに無電解メッキを行えば
更に効果があるように思われるが、無電解メッキは金属
部分だけでなく、非金属部分にも析出することから実施
は不適当である。
においても電解メッキの代わりに無電解メッキを行えば
更に効果があるように思われるが、無電解メッキは金属
部分だけでなく、非金属部分にも析出することから実施
は不適当である。
【００２１】
実施例１：（図１に示すQFP タイプのセラミックパッケ
ージへの適用例）Cu−Ｗ放熱基板として30mm角で厚さが
１mmのものを用いた。
ージへの適用例）Cu−Ｗ放熱基板として30mm角で厚さが
１mmのものを用いた。
【００２２】この放熱基板は90重量％のＷ焼結体に10重
量％のCuを含浸して構成されているが、この基板に対
し、NaPH2O2 を還元剤とするＰ系無電解メッキ液を用
い、全面に亙って２μm の厚さにNiメッキを施した後、
H2雰囲気中で800 ℃で５分間の熱処理を行った。
量％のCuを含浸して構成されているが、この基板に対
し、NaPH2O2 を還元剤とするＰ系無電解メッキ液を用
い、全面に亙って２μm の厚さにNiメッキを施した後、
H2雰囲気中で800 ℃で５分間の熱処理を行った。
【００２３】次に、銀鑞としてはAg72％-Cu28 ％( 品名
ＢAg８）を用い、予め約20μm の厚さにＷがメタライズ
されているアルミナセラミックスよりなるパッケージの
表面にCu−Ｗ放熱基板を当接し、N2−H2混合ガス雰囲気
中で800 ℃に加熱して熔着した。
ＢAg８）を用い、予め約20μm の厚さにＷがメタライズ
されているアルミナセラミックスよりなるパッケージの
表面にCu−Ｗ放熱基板を当接し、N2−H2混合ガス雰囲気
中で800 ℃に加熱して熔着した。
【００２４】以後、従来と同様にNiメッキとAuメッキを
行い、半導体チップをステージに装着し、封着を行って
半導体装置が完成した後、450 ℃，５分加熱の出荷用の
耐熱試験を行ったが、従来のようにCuの拡散による変色
は生じなかった。
行い、半導体チップをステージに装着し、封着を行って
半導体装置が完成した後、450 ℃，５分加熱の出荷用の
耐熱試験を行ったが、従来のようにCuの拡散による変色
は生じなかった。
【００２５】
【発明の効果】本発明の実施により耐熱試験の際のメッ
キ面の変色障害をなくすることができ、これにより外観
不良をなくすることができた。
キ面の変色障害をなくすることができ、これにより外観
不良をなくすることができた。
【図１】QFP タイプ・セラミックパッケージの斜視図と
断面図である。
断面図である。
３ Cu−Ｗ放熱基板 ２ セラミックパッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広沢 雅仁 福島県会津若松市門田町工業団地４番地 株式会社富士通東北エレクトロニクス 内 (56)参考文献 特開 昭60−226149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−294843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−14445（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−56945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−137461（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−152658（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/34 - 23/473 C22C 38/22 C23C 18/32
Claims (1)
- 【請求項１】 銅・タングステン放熱基板をメタライズ
したセラミック基板上に鑞付けするのに先き立ち、該銅
・タングステン放熱基板の全面に燐系ニッケルの無電解
メッキを施した後、非酸化性雰囲気中で焼鈍する前処理
を行うことを特徴とする銅・タングステン放熱基板の処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11273991A JP2887937B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 銅・タングステン放熱基板の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11273991A JP2887937B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 銅・タングステン放熱基板の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340752A JPH04340752A (ja) | 1992-11-27 |
| JP2887937B2 true JP2887937B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=14594340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11273991A Expired - Lifetime JP2887937B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 銅・タングステン放熱基板の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2887937B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012222191A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Okuno Chem Ind Co Ltd | Ｌｅｄ照明ユニット |
| CN110648987B (zh) * | 2019-10-11 | 2022-09-06 | 宁波施捷电子有限公司 | 一种界面导热材料层及其用途 |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11273991A patent/JP2887937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04340752A (ja) | 1992-11-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990119 |