JP2963549B2 - 半導体パッケージ - Google Patents
半導体パッケージInfo
- Publication number
- JP2963549B2 JP2963549B2 JP3077892A JP7789291A JP2963549B2 JP 2963549 B2 JP2963549 B2 JP 2963549B2 JP 3077892 A JP3077892 A JP 3077892A JP 7789291 A JP7789291 A JP 7789291A JP 2963549 B2 JP2963549 B2 JP 2963549B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- metal layer
- semiconductor package
- substrate
- brazing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
ラミックス製部材をろう付けするとともに、半導体チッ
プを搭載する半導体パッケージに関する。
を効率よく逃がすために、半導体チップの収納容器とし
て使用されるセラミックス製のパッケージ(半導体パッ
ケージ)に、セラミックス製のヒートシンク基板を接合
していた。
るアルミナ製の基板に、底板として熱伝導率の大きい窒
化アルミニウム製のヒートシンク基板をろう付けしてお
り、このろう付けの際には、予め窒化アルミニウム製基
板の表面に、印刷焼付,蒸着等によって金属の層を形成
し、この金属層に銀ろうを用いて接合していた。そし
て、アルミナ製基板の枠内面と窒化アルミニウム製基板
の主面とでキャビティ部を形成していた。
に示す(尚、本図は要部を拡大して示している)。この
半導体パッケージにおいては、まず、窒化アルミニウム
製のヒートシンク基板P1の表面に、例えばスパッタリ
ングによってTi等のメタライズ層P2を形成し、この
メタライズ層の表面に蒸着,電解メッキ等によってNi
やCuの金属層P3を形成し、次に、金属層P3の表面
に銀ろうP4を使用して枠状のアルミナ製の基板P5を
接合していた。その後、金属層P3の表面の中央部分
(即ち枠の中央の空間)に、Au−Si合金等のろう材
P6を用いて半導体チップP7を接合していた。
な半導体パッケージでは、良好に半導体チップP7を接
合できないという問題があった。
にろう付けする際に、加熱によって銀ろうP4が溶融す
ると、銀ろうP4は金属層P3との濡れ性が良いため
に、金属層P3の中央部分、即ち、半導体チップP7を
接合する部分に流れ込んでしまうので、金属層P3の表
面に凹凸ができてしまうという問題があった。
導体チップP7をろう付けする場合に、ろう材P6が接
合部分にうまく広がらず、ボイド(空孔)等の接合不良
が生ずるという問題があり、その結果、半導体の信頼性
が低下することがあった。
のろう材の流れ込みを防止して、半導体チップの接合性
を向上させる半導体パッケージを提供することを目的と
する。
の請求項1の発明は、ヒートシンク基板の表面に形成さ
れ、ろう材と反応してろう材の凝固点を上昇させる反応
成分が含まれた金属層の一部に、ろう材によってセラミ
ックス製部材をろう付けした半導体パッケージであっ
て、上記金属層のうち上記セラミックス製部材がろう付
けされていない部分に半導体チップを搭載することを特
徴とする半導体パッケージを要旨とする。
板の表面に形成され、リン成分が0.5〜15重量%の
範囲で含まれた金属層の一部に、銀ろうによってセラミ
ックス製部材をろう付けした半導体パッケージであっ
て、上記金属層のうち上記セラミックス製部材がろう付
けされていない部分に半導体チップを搭載することを特
徴とする半導体パッケージを要旨とする。
基板の材料として、窒化アルミニウム(AlN),炭化
珪素(SiC)等を使用することができる。
イズ層上に表面金属層を設けた構成を採用できる。ま
た、メタライズ層も、一層ではなく複数の層としてもよ
い。このメタライズ層の成分としては、例えばTi,P
t,Ni,Mo,Cu,W,Mn等を使用できる。そし
て、このメタライズ層を形成するには、スパッタリング
や蒸着、或はメタライズペーストを塗布した後に焼成す
る方法を採用できる。
メッキ層が形成されるが、このメッキ層としては、Ni
メッキによって形成されたNi層が好適である。尚、上
記メタライズ層を含む金属層としては、例えば上記メタ
ライズ層の表面にメッキ層が形成されたものが挙げられ
る。
半導体パッケージの側枠を構成するアルミナ製の基板が
挙げられ、このセラミックス製部材を接合するろう材と
して、銀ろうや金ろう等を使用することができる。
合金を使用でき、このうちPの含有率が0.5〜15重
量%が好適である。即ち、合金成分のうちP成分が上記
銀ろうと反応して銀ろうの凝固点を上昇させるが、この
Pの含有率が0.5重量%未満であると、銀ろうの凝固
点を上昇させる能力(流れを制御する能力)が低く、1
5重量%を超えると表面金属層のメタライズ層に対する
密着力が低下するからである。
が好適であるが、これは、厚さが0.1μm以上である
と、ろう材の拡散を防止するための絶対量が確保される
からである。
は、無電解メッキが好適であるが、それ以外にも、蒸着
等を採用することができる。
シンク基板の表面に、ろう材と反応してろう材の凝固点
を上昇させる反応成分が含まれた金属層が形成され、こ
の金属層の一部に、ろう材によってセラミックス製部材
がろう付けされている。それとともに、金属層のうち、
セラミックス製部材がろう付けされていない部分に、半
導体チップが搭載されている。
には、上記ろう材と反応してろう材の凝固点を上昇させ
る反応成分が含まれているので、セラミックス製部材を
接合する際に、加熱によってろう材を溶融させると、ろ
う材の凝固点は速やかに上昇して凝固し、ろう材自身が
周囲に広がることが防止される。それによって、ヒート
シンク基板の表面、即ち金属層の上面にろう材が流れ込
むことを防ぐことができるので、ろう材によって金属層
の表面に凹凸が形成されることが防止される。
では、上記金属層にリン成分を0.5〜15重量%の範
囲で含むので、凝固点の上昇が速やかであり、ろう材の
流れ込みを防止する能力が向上する。
を、図に基づいて説明する。 図1に示す様に、本実施
例の半導体パッケージでは、放熱用のヒートシンク基板
として用いられるセラミックス複合体基板1上に、アル
ミナ製のセラミックス基板2が、銀ろう3によってろう
付けされている。そして、このセラミックス基板2で囲
まれた基板1の表面に、Au−Si合金からなるろう材
4によって、半導体チップ5がろう付けされている。
板1を拡大した図2に示す様に、厚さ1.0mmの窒化ア
ルミニウム製の板状の基板7の表面に、メタライズ層9
として、窒化アルミニウム基板7側から順番に、厚さ
0.2μmのTi層10,厚さ0.3μmのMo層11,厚
さ0.5μmのCu層12が形成されており、更に、この
メタライズ層9の表面に、Niからなる厚さ1.0μmの
メッキ層13が形成されている。
1.0〜1.5μmのNi/P合金からなる合金メッキ層
14が形成されている。この合金メッキ層14に含まれ
るPの含有率は、0.5〜15重量%の範囲の例えば7.
0重量%である。
基板2は、側壁となる4角形の内側が開けられた枠状の
部材であり、内周側に合金メッキ層14と接合される段
部16が形成されている。
の重量比で含まれたろう材であり、その凝固点は780
℃である。尚、この凝固点は、ろう付けの際に合金メッ
キ層14中のPと銀ろう3中のAgとの反応によって、
約20℃程度上昇する。
方法について説明する。まず、窒化アルミニウム基板
7の表面に、スパッタリングによって、順番にTi層1
0,Mo層11,Cu層12を形成する。
常のメッキの前処理である酸・アルカリ工程による処理
を行った後に、通常の電解メッキによってNiのメッキ
層13を形成する。
記と同様な酸・アルカリの前処理を行った後に、無電
解メッキによってNi/Pの合金メッキ層14を形成す
る。この無電解メッキに使用されるメッキ液は、例えば
ブルーシューマ(商品名:日本カニゼン(株)製)やニ
ムデン78S(商品名:上村工業(株)製)等を使用で
きる。
メッキ用のメッキ液を付着させた状態で、温度90℃に
て3分間無電解メッキの処理を行なう。それによって、
1.0〜1.5μmの膜厚の合金メッキ層14が形成され
る。
れたセラミックス複合体基板1の表面に、枠状のセラミ
ックス基板2を配置し、更にセラミックス基板2の段部
16の近傍に銀ろう3を配置する。
で、そのまま炉内に入れ、820℃で30分間加熱し
て、銀ろう3の温度を790℃にして溶融させる。この
加熱によって、銀ろう3は凝固点が780℃であるので
一旦溶融するが、溶融すると合金メッキ層14中のPと
反応して凝固点が約20℃上昇するので、銀ろう3は周
囲に広がることなく合金メッキ層14との接触部分から
速やかに凝固する。また、銀ろう3の溶融後は加熱温度
が低減されるので、それにともなって銀ろう3全体の温
度が低下して全体が凝固する。
間、即ち、合金メッキ層14の表面に、Au−Si合金
のろう材4を使用して半導体チップ5をろう付けする。
この様に、本実施例では、セラミックス複合体基板1の
表面に、Ni/Pの合金メッキ層14を形成してあるの
で、銀ろう3によるセラミックス基板2のろう付けの際
に、この合金メッキ層14中のPが銀ろう3と反応し
て、銀ろう3の凝固点を上昇させる。それによって、ろ
う付け時の銀ろう3の周囲への広がりが防止されるの
で、合金メッキ層14の中央部分に銀ろう3が流れ込む
ことなく、表面は滑らかなままである。その結果、半導
体チップ5は合金メッキ層14の表面にしっかりとろう
付けされ、ボイド等の接合不調が発生することがなく、
信頼性高い半導体を製造することができる。
となく、種々の態様で実施できることは勿論である。例
えば、上記メタライズ層9は、上述した金属以外の各種
のメタライズ金属(例えばTi/Pt/Niの三層構
造)を使用できる。また、このメタライズ層9は、例え
ばタングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン
(Mn)等の各種の高融点金属粉末を使用して、周知の
スクリーン印刷によって被着形成してもよい。
ートシンク基板の表面に、ろう材と反応してろう材の凝
固点を上昇させる反応成分を含む金属層を形成したの
で、セラミックス製部材を接合する際に、ろう材が金属
層の表面に広がることを防止することができ、それによ
って、その表面を滑らかな状態に保つことができる。そ
の結果、半導体チップ等の接合に際して、ボイド等が発
生することなく好適に接合を行なうことができるので、
半導体パッケージの信頼性が向上する。
5〜15重量%の範囲で含む場合には、ろう材の流れ込
みを防止する能力が高く好適である。
図である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ヒートシンク基板の表面に形成され、ろ
う材と反応してろう材の凝固点を上昇させる反応成分が
含まれた金属層の一部に、ろう材によってセラミックス
製部材をろう付けした半導体パッケージであって、 上記金属層のうち上記セラミックス製部材がろう付けさ
れていない部分に半導体チップを搭載することを特徴と
する半導体パッケージ。 - 【請求項2】 ヒートシンク基板の表面に形成され、リ
ン成分が0.5〜15重量%の範囲で含まれた金属層の
一部に、銀ろうによってセラミックス製部材をろう付け
した半導体パッケージであって、 上記金属層のうち上記セラミックス製部材がろう付けさ
れていない部分に半導体チップを搭載することを特徴と
する半導体パッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3077892A JP2963549B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 半導体パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3077892A JP2963549B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 半導体パッケージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04313259A JPH04313259A (ja) | 1992-11-05 |
JP2963549B2 true JP2963549B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=13646731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3077892A Expired - Lifetime JP2963549B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 半導体パッケージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2963549B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3693300B2 (ja) * | 1993-09-03 | 2005-09-07 | 日本特殊陶業株式会社 | 半導体パッケージの外部接続端子及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0791610B2 (ja) * | 1985-06-17 | 1995-10-04 | 日本電装株式会社 | 非酸化物セラミックヒータ用金属ロー材 |
-
1991
- 1991-04-10 JP JP3077892A patent/JP2963549B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04313259A (ja) | 1992-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7187083B2 (en) | Thermal interface material and solder preforms | |
US7663242B2 (en) | Thermal interface material and solder preforms | |
US7485495B2 (en) | Integrated heat spreader with intermetallic layer and method for making | |
JP5363789B2 (ja) | 光半導体装置 | |
US5188985A (en) | Surface mount device with high thermal conductivity | |
EP0577731A1 (en) | Surface mount device with high thermal conductivity | |
EP0365275B1 (en) | A composite material heat-dissipating member for a semiconductor element and method of its fabrication | |
JP2963549B2 (ja) | 半導体パッケージ | |
JPH11170083A (ja) | 金メッキされた半田材料及び半田を用いたフラックスレスの半田付け方法 | |
JP7406417B2 (ja) | 電極構造および当該電極構造を備えた接合構造体 | |
JP3231984B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージ及びその製造方法 | |
JP3850313B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP3036291B2 (ja) | 半導体装置の実装構造 | |
JP3463790B2 (ja) | 配線基板 | |
JP2809799B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2567442B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH0786444A (ja) | 半導体用複合放熱基板の製造方法 | |
JPS6370545A (ja) | 半導体パツケ−ジ | |
JPH0736429B2 (ja) | セラミックス配線基板の製造方法 | |
JPH05267529A (ja) | 電子部品用セラミックスパッケージに使用される外部導出用端子 | |
JP2522738B2 (ja) | 半導体装置用セラミックスパッケ―ジ及び半導体装置 | |
JP2001148568A (ja) | セラミック回路基板の製造方法 | |
JPH08125098A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH06105722B2 (ja) | セラミック接合方法及びセラミックパッケージの製法及びセラミックパッケージ | |
JP2001085807A (ja) | 配線基板 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806 Year of fee payment: 12 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806 Year of fee payment: 12 |