JP3214638B2 - Ceramic lid for semiconductor package and method of manufacturing the same - Google Patents

Ceramic lid for semiconductor package and method of manufacturing the same

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JP3214638B2
JP3214638B2 JP04219493A JP4219493A JP3214638B2 JP 3214638 B2 JP3214638 B2 JP 3214638B2 JP 04219493 A JP04219493 A JP 04219493A JP 4219493 A JP4219493 A JP 4219493A JP 3214638 B2 JP3214638 B2 JP 3214638B2
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solder layer
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    • H01L2924/161Cap
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    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

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  • Die Bonding (AREA)

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、半導体パッケージ用の
セラミック製リッドに関し、詳しくは、半導体素子をパ
ッケージ本体の内部に収容した後、その本体に被せては
んだ付けにより接合し、内部に収容した半導体素子を密
封するためのセラミック製のリッド(蓋)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic lid for a semiconductor package, and more particularly, to a semiconductor device in which a semiconductor element is housed in a package body, and then covered by the body and joined by soldering. The present invention relates to a ceramic lid for sealing a semiconductor element.

【従来の技術】[Prior art]

【0002】この種のセラミック製リッド(以下、単に
「リッド」ともいう)としては、特開昭57−1601
47号や特公平3−76784号の公報に開示されてい
る技術が知られている。これらの技術においては、図4
(A)に示すように、リッド51は、パッケージ本体5
2に対面する側の面の周縁に、メタライズ層53を介し
てはんだ層54を平坦に形成したものであり、密封は、
同図に示すように、はんだ層54がパッケージ本体52
のメタライズ層55に密着するようにして被せ、その下
で、所定の温度に加熱することで溶解し、はんだ付け
(封着)するようにしたものである。
[0002] This type of ceramic lid (hereinafter simply referred to as "lid") is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-1601.
The technology disclosed in Japanese Patent Publication No. 47-76 and Japanese Patent Publication No. 3-76784 is known. In these technologies , FIG.
As shown in (A) , the lid 51 is provided with the package body 5.
A solder layer 54 is formed flatly on the periphery of the surface facing the surface 2 with a metallized layer 53 interposed therebetween.
As shown in FIG.
And is melted by heating to a predetermined temperature and soldered (sealed).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、はんだは、
加熱されると固相線温度で溶けはじめて半溶融状とな
り、液相線温度を超えると完全に溶解する。したがっ
て、上記の従来技術における封着は、液相線温度より幾
分高めに設定された温度(以下、「はんだ付け温度」又
は「封着温度」ともいう)条件下で行われる。この場
合、パッケージ本体52にセットされたリッド51のは
んだ54が固相線温度を超えて溶けはじめると、そのは
んだが同時にシール(密閉材)の作用を果たすために、
その段階でパッケージの内部は、ほぼ気密状態となって
しまう。そして、パッケージはその状態の下で封着温度
までさらに加熱される。
By the way, the solder is
When heated, it begins to melt at the solidus temperature and becomes semi-molten, and when it exceeds the liquidus temperature, it completely dissolves. Therefore, the sealing in the above-mentioned conventional technology is performed under a condition set at a temperature slightly higher than the liquidus temperature (hereinafter, also referred to as “soldering temperature” or “sealing temperature”). In this case, when the solder 54 of the lid 51 set in the package body 52 begins to melt above the solidus temperature, the solder simultaneously acts as a seal (sealing material).
At that stage, the inside of the package becomes almost airtight. The package is then further heated to the sealing temperature under that condition.

【0004】このために封着温度においてパッケージの
内部は、ガスの熱膨張によって相対的に著しい高圧とな
り、半溶融ないし溶融状態のはんだが、外方(パッケー
ジの外側)に押しやられ、量の多少はあるものの外部に
飛散し、図4(B)に示すように、一部56,56が外
側のリード57等に付着してしまうといった問題があっ
た。つまり、上記従来のリッド51を使用した場合に
は、はんだ付け工程において、外観不良や、絶縁に支障
が生じてパッケージに要求される機能が満たされないと
いった重大な欠陥をもつ不良品が発生しがちで、結果的
に製造単価の上昇を招いているといった問題があった。
因みに、大型のパッケージにおいては、こうしたことが
歩留まりに及ぼす影響が大きいために、セラミック製の
リッドはあまり使用されず、一般には、コバール板に金
鍍金を施し、封着材として、Au−Snプリフォームを
溶接して構成した高価なものを使用せざるをえないとい
ったのが実情であった。本発明は、こうした点に鑑みて
案出したものであって、はんだ付け工程において、溶融
したはんだの飛散を防止し得るリッドを提供することを
目的とする。
[0004] For this reason, at the sealing temperature, the inside of the package becomes relatively remarkably high pressure due to the thermal expansion of the gas, and the semi-molten or molten solder is pushed outward (outside the package), and the amount of the solder is slightly increased. However, as shown in FIG. 4B, there is a problem in that the particles 56, 56 are scattered outside, and a part 56, 56 adheres to the outer leads 57 and the like. In other words, when the above-described conventional lid 51 is used, in the soldering process, a defective product having a serious defect such as a poor appearance or a problem with the insulation and a required function of the package is not satisfied is likely to occur. As a result, there has been a problem that the production unit price has been increased.
Incidentally, in the case of a large package, since this has a large effect on the yield, ceramic lids are not often used. In fact, it was necessary to use expensive parts constructed by welding reforms. The present invention has been devised in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a lid which can prevent the molten solder from scattering in a soldering process.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1に記載の半導体パッケージ用の
セラミック製リッドは、半導体を収容したパッケージ本
体をはんだ付けによって密封するためのセラミック製の
リッドであって、前記パッケージ本体に対面する側のリ
ッド基板の面に環状に設けられたメタライズ層と、該メ
タライズ層上に形成されたはんだ層とを一体的に備えて
なるものにおいて、該リッド基板の前記メタライズ層が
設けられた面は平坦に形成され、前記はんだ層に対し
て、前記リッドが前記パッケージ本体に被せられたとき
に、パッケージの内外にガスの流通が保持される凹部を
設けると共に、該凹部はその溝底にもはんだ層が存在
し、該はんだ層が環状に連続して設けられていることを
特徴とする。
According to the present invention , there is provided a semiconductor package for a semiconductor package according to the present invention .
Ceramic lid is a ceramic lid for sealing by soldering the package body containing a semiconductor, Li on the side facing said package body
A metallized layer provided annularly on the surface of a pad substrate;
A metallized layer of the lid substrate, wherein the metallized layer is integrally provided with a solder layer formed on the tallized layer.
The provided surface is formed flat, and the solder layer is provided with a concave portion in which gas flow is held inside and outside of the package when the lid is covered on the package body.
In addition to the above, the recess has a solder layer at the bottom of the groove.
The solder layer is provided continuously in a ring shape .

【0006】[0006]

【作用】上記の構成により、本発明に係るリッドを使用
した場合においては、リッドをパッケージ本体に被せ、
リフロー炉内で加熱が進んで固相線温度にいたり、そし
て、はんだが溶けはじめて半溶融状態になった段階にお
いても、はんだ層に設けられた凹部により、ただちにパ
ッケージの内部が密閉されてしまうことがない。したが
つて、この段階では、ガスが内外に流通する状態にあ
り、内部で膨脹したガスは外部に放出される。つまり、
従来のように、はんだの固相線温度になると同時にパッ
ケージの内部が密閉されてしまうといったことがなく、
内外のガスが流通状態にある温度をよりはんだの液相線
温度に近付けることができる。したがって、その分、内
部の高圧化が緩和ないし防止される。
According to the above structure, when the lid according to the present invention is used, the lid is put on the package body,
The inside of the package is immediately sealed by the recesses in the solder layer, even when the heating progresses in the reflow furnace to reach the solidus temperature, and even when the solder begins to melt and becomes a semi-molten state, the recess provided in the solder layer There is no. Therefore, at this stage, the gas is in a state of flowing in and out, and the gas expanded inside is released to the outside. That is,
Unlike the conventional case, the inside of the package is not sealed at the same time as the solidus temperature of the solder,
The temperature at which the gas inside and outside is flowing can be closer to the liquidus temperature of the solder. Therefore, the internal pressure is reduced or prevented accordingly.

【0007】一方、さらに加熱が進み、封着温度の付近
ではんだが完全に溶融すると、その流動により、凹部が
平坦(均一)化されて内部が気密の状態におかれる。そ
して以後は封着温度にいたって封着される。このよう
に、本発明においてはパッケージの内部のガスが従来の
ように外部に相対して高圧とはならないために、はんだ
付け工程におけるはんだの飛散及びそれに起因する前記
の不良の発生が防止される。加えて、本発明では、凹部
はその溝底にもはんだ層が存在し、はんだ層が環状に連
続して設けられている。すなわち、環状のはんだ層にお
いて凹部の部分でもはんだが連続してあることから、溶
融後に凹部を埋め戻すように容易に流れ込み、凹部形成
箇所でのはんだの流れ込み不良の発生が防止される。
らに、本発明では、セラミック製のリッド基板の前記メ
タライズ層が設けられた面は平坦に形成され、はんだ層
の厚みに部分的に差を設けることで凹部を形成してい
る。つまり本発明における凹部は、はんだ層にのみ設け
られたものであり、したがって、リッド基板に凹部を設
ける工程を要しない。このため、例えばセラミック製の
リッド基板に凹部を設けることで、はんだ層に凹部を設
ける技術に比べると、セラミック製のリッド基板に凹部
を設ける工程を要しない分、大幅なコスト低減が図られ
る。また、本発明では、リッド基板の前記メタライズ層
が設けられた面は、平坦に形成されているので、リッド
基板に凹部がある構造と比べると、リッドを半導体パッ
ケージに密封した後に気密性を極めて良好に保つことが
可能となる。 本発明の請求項2に記載の半導体パッケー
ジ用のセラミック製リッドの製造方法は、請求項1に記
載の半導体パッケージ用のセラミック製リッドにおける
前記はんだ層に前記凹部を設けるにあたり、 前記メタラ
イズ層が設けられたセラミック製のリッド基板の該メタ
ライズ層上にのみ選択的にはんだの基層を形成し、その
基層の上に、前記凹部を設ける形で、該凹部をなす部位
を除いてはんだペーストをスクリーン印刷し、該はんだ
ペーストを、凹部形状を保持させたままリフローさせ、
そのまま凝固させることで前記凹部を設けることを特徴
とする。 そして、本発明の請求項3に記載の半導体パッ
ケージ用のセラミック製リッドの製造方法は、請求項1
に記載の半導体パッケージ用のセラミック製リッドにお
ける前記はんだ層に前記凹部を設けるにあたり、 前記メ
タライズ層が設けられたセラミック製のリッド基板の該
メタライズ層上にはんだ層を平坦に形成し、その後、該
はんだ層の一部を、切削加工することで前記凹部を設け
ることを特徴とする。 また、本発明の請求項4に記載の
半導体パッケージ用のセラミック製リッドの製造方法
は、請求項1に記載の半導体パッケージ用のセラミック
製リッドにおける前記はんだ層に前記凹部を設けるにあ
たり、前記メタライズ層が設けられたセラミック製のリ
ッド基板の該メタライズ層上にはんだ層を平坦に形成
し、その後、該はんだ層の一部を、プレスすることで前
記凹部を設けることを特徴とする。 さらに、本発明の請
求項5に記載の半導体パッケージ用のセラミック製リッ
ドの製造方法は、請求項1に記載の半導体パッケージ用
のセラミック製リッドにおける前記はんだ層に前記凹部
を設けるにあたり、前記メタライズ層が設けられたセラ
ミック製のリッド基板の該メタライズ層上にはんだ層を
平坦に形成し、その後、該はんだ層の上に、棒をのせて
リフローし、その棒をはんだに食い込ませることで前記
凹部を設けることを特徴とする。 このような本発明の請
求項2〜5に記載の半導体パッケージ用のセラミック製
リッドの製造方法によると、上記した請求項1に記載の
半導体パッケージ用のセラミック製リッドを容易に製造
できる。
On the other hand, when the heating further proceeds and the solder is completely melted in the vicinity of the sealing temperature , the concave portion is formed by the flow.
It is flattened (uniform) and the inside is kept airtight. Thereafter, sealing is performed at the sealing temperature. As described above, in the present invention, since the gas inside the package does not have a high pressure relative to the outside as in the related art, the scattering of solder in the soldering process and the occurrence of the above-described defects caused by the solder are prevented. . In addition, in the present invention, the recess
Has a solder layer also at the bottom of the groove, and the solder layer
It is provided continuously. In other words, the annular solder layer
And the solder is continuous even in the concave part,
Easily flows to fill the recess after melting and forms the recess
Poor solder inflow at locations is prevented. Sa
Further, in the present invention, the above-described method of forming the ceramic lid substrate is performed.
The surface on which the tally layer is provided is formed flat, and the solder layer
The recess is formed by providing a partial difference in the thickness of
You. In other words, the recess in the present invention is provided only in the solder layer.
Therefore, a concave portion is provided in the lid substrate.
It does not require the step of cutting. For this reason, for example, ceramic
By providing a recess in the lid substrate, a recess is provided in the solder layer.
Recessed on the ceramic lid substrate
The cost is greatly reduced because the process of providing
You. Also, in the present invention, the metallized layer of the lid substrate
Since the surface provided with is formed flat, the lid
Compared to a structure with a recess in the substrate, the lid is
Very good airtightness after sealing in cage
It becomes possible. The semiconductor package according to claim 2 of the present invention.
The method for manufacturing a ceramic lid for a die is described in claim 1.
On the ceramic lid for the semiconductor package
Upon providing the recesses in the solder layer, the Metara
Of the ceramic lid substrate provided with the
A solder base layer is selectively formed only on the rise layer,
A portion forming the concave portion in a form in which the concave portion is provided on the base layer.
Screen printing of the solder paste except for the solder paste
Reflow the paste while keeping the concave shape,
It is characterized in that the recess is provided by solidifying as it is
And The semiconductor package according to claim 3 of the present invention.
A method for manufacturing a ceramic lid for a cage is described in claim 1.
The ceramic lid for the semiconductor package described in
Upon kick providing the recesses in the solder layer, the main
Of a ceramic lid substrate provided with a
A solder layer is formed flat on the metallized layer, and then
A part of the solder layer is provided with the recess by cutting.
It is characterized by that. Further, according to claim 4 of the present invention.
Method of manufacturing ceramic lid for semiconductor package
Is a ceramic for a semiconductor package according to claim 1.
To provide the recess in the solder layer of the lid made of
Or a ceramic resource provided with the metallized layer.
A solder layer is formed flat on the metallized layer of a printed circuit board.
Then, a part of the solder layer is pressed to
It is characterized in that the concave portion is provided. Further, the contract of the present invention
A ceramic package for a semiconductor package according to claim 5.
The method for manufacturing a semiconductor package according to claim 1, wherein
The recess in the solder layer in the ceramic lid of
In providing the ceramic, the ceramic having the metallized layer is provided.
A solder layer on the metallized layer of the lid substrate made by Mick
Form flat, then put a bar on the solder layer
Reflow and insert the bar into the solder
It is characterized by providing a concave portion. Such a contract of the present invention
6. A ceramic package for a semiconductor package according to claim 2.
According to the method for manufacturing a lid,
Easy production of ceramic lids for semiconductor packages
it can.

【0008】[0008]

【実施例】次に本発明を具体化した第1実施例につい
て、図1ないし図3を参照して詳細に説明する。本例の
セラミック製リッド1は、略正方形に形成されたセラミ
ック製の基板2(一辺;約20mm、厚さ;約1mm
平坦な板)の片面の外寄り周縁に沿って、環状に、所定
のメタライズ層3を設け、その上にはんだ層4を形成
し、そして、はんだ層4のリッドの各辺に沿う中央部位
に対して、それを内外に横断する形で、断面矩形の凹部
5,5が4か所切欠様に形成されてなるものである。こ
こで、はんだ層4における凹部5の溝の溝底5aまでの
深さD及び幅Wは、少なくとも、その固相線温度の付近
での半融解状態では、凹部5が埋まらないだけの大きさ
が必要であり、本例では、次のように設定されている。
すなわち、はんだ層4は厚さTが150μmであり、溝
の深さDは50〜75μm、幅Wは1mmとされてい
る。なお、はんだ層4の幅は約1.5mmである。また
本例のリッド1は公知の手段によるプレス成形により9
0%アルミナを焼成したものであって、メタライズ層3
は、Ag−Pdペーストをスクリーン印刷し、その後、
焼成して形成したものである。
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The ceramic lid 1 of this example is a ceramic substrate 2 (one side: about 20 mm, thickness: about 1 mm) formed in a substantially square shape .
A predetermined metallized layer 3 is provided in an annular shape along the outer peripheral edge of one surface of the flat plate ), a solder layer 4 is formed thereon, and a central portion along each side of the lid of the solder layer 4 is formed. On the other hand, recesses 5 and 5 each having a rectangular cross section are formed in four notches so as to cross the inside and outside. Here, the depth of the groove of the concave portion 5 in the solder layer 4 up to the groove bottom 5a is
The depth D and the width W need to be large enough not to fill the recess 5 at least in a semi-molten state near the solidus temperature. In this example, they are set as follows. .
That is, the solder layer 4 has a thickness T of 150 μm, a groove depth D of 50 to 75 μm, and a width W of 1 mm. The width of the solder layer 4 is about 1.5 mm. Further, the lid 1 of this example is press-formed by a known means.
0% alumina is fired, and the metallized layer 3
Screen-prints the Ag-Pd paste and then
It is formed by firing.

【0009】一方、はんだ層4は、溶融はんだ中に基板
2を浸漬し、メタライズ層3上にのみ選択的にはんだの
基層を形成し、その基層の上に、凹部5,5を設ける形
で、その部位を除いてはんだペーストを数回(2回)ス
クリーン印刷し、これを所定温度に制御されたリフロー
炉内に通し、凹部形状を保持させたままリフローさせ、
そのまま凝固(固化)させることで凹部5,5を備えた
はんだ層4としたものである。因みに、リフロー温度
は、液相線温度以上で、同温度プラス10℃以下の範囲
とするとよい。但し、本例で使用したはんだは、その組
成がPbが85w%,Snが5w%,Biが7w%,残
部がAg,Inからなるもので、固相線温度は240
℃、液相線温度は280℃である。
On the other hand, the solder layer 4 is formed by immersing the substrate 2 in molten solder, selectively forming a solder base layer only on the metallized layer 3, and providing recesses 5 and 5 on the base layer. , Screen printing of the solder paste several times (two times) excluding that part, passing this through a reflow furnace controlled to a predetermined temperature, and reflowing while maintaining the concave shape,
The solder layer 4 having the concave portions 5 and 5 is solidified (solidified) as it is. Incidentally, the reflow temperature is preferably in the range from the liquidus temperature to the same temperature plus 10 ° C. or less. However, the solder used in this example has a composition of 85% by weight of Pb, 5% by weight of Sn, 7% by weight of Bi, and the balance of Ag and In.
° C and the liquidus temperature is 280 ° C.

【0010】さて、次に上記の構成による本例リッド1
の作用等について説明する。図2に示すように、はんだ
層4が、パッケージ本体11に形成されたメタライズ層
12に合致するように位置決め密接した下で、図示しな
いリフロー炉内で所定の温度(本例では300℃)に加
熱するのであるが、この場合、リッド1をパッケージ本
体11にセットしたもとでは、はんだ層4とパッケージ
本体11のメタライズ層12との間(接合面部)には、
凹部5によって、パッケージ内外のガスが流通するトン
ネル(逃げ道)が形成される。これにより、パッケージ
内で膨脹するガスは、図2中に矢印で示すように、この
凹部5を通って外側に出る。この状態は、本例において
は液相線温度になる前まで、凹部の連通孔すなわちガス
の流路面積が少しづつ狭小化していくものの、保持され
る。つまり、はんだ層4に設けられた凹部5は、ほぼ液
相線温度になって、流動、平坦化されるように設定され
ており、したがって、それまでは、パッケージの内部が
密閉されず、膨脹したガスは外部に放出される。
Next, the lid 1 according to the present embodiment having the above configuration will be described.
The operation and the like will be described. As shown in FIG. 2, the solder layer 4 is brought into a predetermined temperature (300 ° C. in this example) in a reflow furnace (not shown) while the solder layer 4 is positioned and closely contacted so as to match the metallized layer 12 formed on the package body 11. In this case, when the lid 1 is set on the package main body 11, in this case, between the solder layer 4 and the metallized layer 12 of the package main body 11 (joining surface portion),
The recess 5 forms a tunnel through which gas inside and outside the package flows. As a result, the gas expanding in the package exits through the recess 5 as shown by an arrow in FIG. In this example, this state is maintained until the liquidus temperature is reached, though the communication hole of the concave portion, that is, the gas flow path area gradually narrows. In other words, the concave portion 5 provided in the solder layer 4 is set so as to be almost at the liquidus temperature and to be flowed and flattened. The released gas is released to the outside.

【0011】かくして、液相線温度を超えるとはんだが
完全に融解し、凹部5,5を塞ぐから、封着温度(30
0℃)では、内部の圧力上昇を低く止めることができ
る。以後は、はんだの冷却、凝固後において、所望とす
る半導体パッケージを得ることができる。このように、
本例においては、従来のリッドのようにはんだの溶け始
めとほぼ同時に密閉が始まることによる内圧の異常な上
昇がなく、はんだの飛散が防止される。さらに、はんだ
層4が環状に連続して設けられており、同はんだ層4の
凹部5でもはんだが連続してあることから、凹部5を埋
め戻すように溶融はんだが容易に流れ込むため、凹部形
成箇所でのはんだの流れ込み不良の発生が防止される。
しかも、リッド基板2の前記メタライズ層3が設けられ
た面は平坦に形成され、はんだ層4の厚みに部分的に差
を設けることで凹部5を形成しているため、リッド基板
2はセラミック製の一定厚さの略正方形の平板でよい。
すなわち、セラミック製のリッド基板2の製造工程の複
雑化を招かないから、例えば、この基板に凹部を設ける
ことで、はんだ層に凹部を設ける技術に比べると、基板
に凹部を設ける工程を要しない分、大幅なコスト低減が
図られる。また、リッド基板2のメタライズ層3が設け
られた面は平坦であるから、リッド基板に凹部がある構
造と比べると、リッド1を半導体パッケージに密封した
後の気密性の向上にも有効である。
Thus, when the temperature exceeds the liquidus temperature, the solder is completely melted and closes the concave portions 5 and 5, so that the sealing temperature (30 ° C.)
At 0 ° C.), the internal pressure rise can be kept low. Thereafter, after cooling and solidification of the solder, a desired semiconductor package can be obtained. in this way,
In this example, there is no abnormal increase in internal pressure due to the start of sealing almost simultaneously with the start of melting of the solder as in the conventional lid, and the scattering of the solder is prevented. In addition, solder
The layer 4 is provided continuously in a ring shape, and the solder layer 4
Since the solder is also continuous in the recess 5, the recess 5 is filled.
Since the molten solder easily flows back in,
The occurrence of solder inflow failure at the formation point is prevented.
Moreover, the metallized layer 3 of the lid substrate 2 is provided.
The surface of the solder layer 4 is formed flat, and the thickness of the solder layer 4 partially differs.
The recess 5 is formed by providing
Reference numeral 2 may be a substantially square flat plate having a certain thickness made of ceramic.
That is, the manufacturing process of the ceramic lid substrate 2 is duplicated.
For example, a concave portion is provided in this substrate because it does not cause complication.
Therefore, compared to the technology of providing recesses in the solder layer,
Dramatic cost reduction as no process of providing recesses is required
It is planned. Also, a metallized layer 3 of the lid substrate 2 is provided.
Is flat, so that the lid substrate has a concave
Lid 1 sealed in a semiconductor package
It is also effective for improving the airtightness later.

【0012】本例におけるはんだの飛散防止の具体的効
果を表1中に示す。表1は、凹部5の断面形状の大きさ
を変化させた試料を用い、溝の深さDとはんだの飛散と
の関係について試験した結果を示すものである。ただ
し、はんだは同一組成のものであり、はんだ層4の厚さ
Tは150μmで、凹部の溝の幅Wは1mm(一定)と
した(図3参照)。表1に示す結果の通り、凹部(凹
溝)なしの比較例では、60%の試料においてはんだの
飛散がみられたが、凹部を設けたものにあっては、それ
を0〜20%に減少し得た。これらのことは、とりもな
おさず本発明の効果を実証するものである。
Table 1 shows the specific effects of preventing the scattering of solder in this embodiment. Table 1 shows the results of tests on the relationship between the depth D of the groove and the scattering of the solder, using a sample in which the size of the cross-sectional shape of the concave portion 5 was changed. However, the solder had the same composition, the thickness T of the solder layer 4 was 150 μm, and the width W of the groove of the concave portion was 1 mm (constant) (see FIG. 3). As shown in Table 1, the concave portions (concave portions)
In the comparative example without the groove , the solder was scattered in 60% of the samples. However , in the case of the concave portion, the scattering could be reduced to 0 to 20%. These things demonstrate the effects of the present invention.

【表1】 [Table 1]

【0013】また、凹部5について、はんだ層4の厚さ
Tを150μmとし、溝の深さDを50〜75μmとし
た下で、凹部の幅Wを変えてはんだの飛散との関係を試
験してみた。結果は表2の通りである。
Further, the concave portion 5, the thickness T of the solder layer 4 and 150 [mu] m, the depth D of the groove under which the 50~75Myuemu, testing the relationship between the solder scattering by changing the width W of the recess I tried. Table 2 shows the results.

【表2】 この結果から、溝幅Wが、1.0mm以上の範囲で飛散
がないことが解るが、10.0mmの場合には、メニス
カスが小さくなる外観不良の発生が見受けられた。相対
的なはんだのボリューム不足に起因する思われる。な
お、表1,2より、本例のはんだ層においては、凹部の
深さが50〜75μmで、幅が1.0〜5mmの範囲で
あるとよいことが解る。
[Table 2] From this result, it can be seen that there is no scattering when the groove width W is in the range of 1.0 mm or more. However, when the groove width W is 10.0 mm, the appearance defect in which the meniscus becomes small was observed. It seems to be due to the relative lack of solder volume. From Tables 1 and 2, it can be seen that in the solder layer of this example ,
It is understood that the depth should be 50 to 75 μm and the width should be in the range of 1.0 to 5 mm.

【0014】本発明においては、凹部の溝幅は、リッド
(パッケージ本体)の種類やはんだの組成に応じて適宜
に設定すればよい。固相線温度と液相線温度の差が大き
い組成のはんだの場合には、凹部をなるべく大きくする
と効果的である一方、その温度差の小さい組成のはんだ
ほど凹部の深さや幅を小さく設定できるが、なるべく液
相線温度の近くで密封が生じるように設定する。なお、
リッドに形成するはんだ層としては、上記のPb−Sn
系のはんだの他、Au−Sn系の金はんだ(金系低温ろ
う材)など、リッド(パッケージ本体)の種類などに応
じて、適宜のものを使用すればよい。
In the present invention, the groove width of the concave portion may be appropriately set according to the type of the lid (package body) and the composition of the solder. In the case of solder composition difference solidus temperature and the liquidus temperature is high, while a <br/> and effective as large as possible a recess, the solder of small composition of the temperature difference
The depth and width of the concave portion can be set smaller as the concave portion becomes smaller, but it is set so that the sealing is generated as close to the liquidus temperature as possible. In addition,
As the solder layer formed on the lid, the above-mentioned Pb-Sn
In addition to the system solder, an appropriate solder may be used according to the type of the lid (package body), such as an Au-Sn system gold solder (gold system low-temperature brazing material).

【0015】また、本発明においては、凹部の断面形状
や数、或いは、配置箇所も適宜に設定することができ
る。一方、はんだ層に設けられる凹部(溝)の断面形状
としては、円弧状断面、V字断面とし得るなど、矩形断
面とした上記のものに限定されるものではない。なお、
本発明に係るリッドは、当然のことながら種々のパッケ
ージに適用できる。
Further, in the present invention, the cross-sectional shape and the number of the concave portions , or the locations of the concave portions can be appropriately set. On the other hand, the cross-sectional shape of the recess (groove) provided in the solder layer
However, the present invention is not limited to the above-described rectangular cross-section, such as an arc-shaped cross-section or a V-shaped cross-section . In addition,
The lid according to the present invention can of course be used in various packages.
Page.

【0016】リッドのはんだ層に凹部を設ける技術とし
ては、上記したものの他に、種々の技術を挙げられる。
例えば、平坦に形成したはんだ層の一部を、次工程で切
削(溝)加工又はプレスすることでも設けることができ
る。また、ディップ又は印刷で平坦に設けられたはんだ
層の上に、ステンレス又はセラミックの棒をのせてリフ
ローし、その棒をはんだに食い込ませることでもできる
し、これと上下(天地)を逆にした状態でリフローする
ことでもできる。また、はんだ層の一部をホットナイフ
で溶解させることでも設けることができる。
A technique for providing a concave portion in the solder layer of the lid is provided.
Te, in addition to those described above, and a variety of techniques.
For example, a part of the flat solder layer can be provided by cutting (groove) processing or pressing in the next step. Alternatively, a stainless steel or ceramic rod may be placed on a solder layer provided flat by dip or printing and reflowed, and the rod may be cut into the solder, or the top and bottom may be reversed. It is also possible to reflow in the state. Alternatively, it can be provided by dissolving a part of the solder layer with a hot knife .

【0017】[0017]

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
に係るリッドによってパッケージ本体を封着する場合に
おいては、はんだ層に設けられた凹部により、従来のよ
うに、はんだが固相線温度に加熱され半溶融状態になる
と同時にパッケージの内部が密閉されてしまうといった
ことがなく、内外のガスが流通状態にある温度をより液
相線温度に近付けることができる。したがって、その
分、内部の高圧化の防止に有効であり、溶融したはんだ
の飛散及びそれに起因する不良の発生防止に有効であ
る。加えて、本発明では、凹部はその溝底にもはんだ層
が存在し、はんだ層が環状に連続して設けられているこ
とから、溶融後に凹部を埋め戻すように容易に流れ込
み、凹部形成箇所でのはんだの流れ込み不良の発生が防
止される。すなわち、本発明のリッドによれば、パッケ
ージの外観不良や電気的な絶縁不良の発生が低減され、
品質の向上および製造コストの低減を図ることができ
る。なお、こうした効果により、従来不向きとされてい
た大型パッケージのリッドにもセラミック化が適するこ
ととなるために、その製造コストについては、大幅な低
減が期待される。
As is apparent from the above description, when the package body is sealed with the lid according to the present invention , the conventional structure is provided by the concave portion provided in the solder layer .
As described above, the solder is heated to the solidus temperature and becomes a semi-molten state, and at the same time, the inside of the package is not sealed, and the temperature at which the gas inside and outside is flowing can be closer to the liquidus temperature. . Therefore, it is effective to prevent the internal pressure from being increased, and is effective to prevent the scattering of the molten solder and the occurrence of defects due to the scattering. In addition, in the present invention, the concave portion is also provided with a solder layer at the bottom of the groove.
Is present and the solder layer is provided continuously in a ring.
And easily flows to fill back the recess after melting
And prevents inflow of solder at the recess
Is stopped. That is, according to the lid of the present invention, occurrence of poor appearance of the package and poor electrical insulation is reduced,
It is possible to improve quality and reduce manufacturing cost. Because of such an effect, ceramicization is also suitable for a lid of a large package that has been unsuitable in the past, so that a significant reduction in manufacturing cost is expected.

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

【図1】本発明に係る半導体パッケージ用のセラミック
製リッドを具体化した第1実施例を示すもので、はんだ
層(底面)側から見た斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a ceramic lid for a semiconductor package according to the present invention, as viewed from a solder layer (bottom surface) side.

【図2】第1実施例のリッドをパッケージ本体に被せた
状態の部分破断面図である。
FIG. 2 is a partially broken sectional view showing a state where the lid of the first embodiment is put on a package body.

【図3】第1実施例のリッドの凹部の部分正面図であ
る。
FIG. 3 is a partial front view of a concave portion of the lid of the first embodiment.

【図4】従来のリッドを説明するもので、(A)は、リ
ッドをパッケージ本体に被せた状態を示す部分破断面図
であり、(B)は、はんだ付けによりパッケージを封着
した後のはんだの飛散状態を説明する部分破断面図であ
る。
4A and 4B are views illustrating a conventional lid, in which FIG. 4A is a partially broken cross-sectional view showing a state in which the lid is placed on a package body, and FIG. 4B is a view after the package is sealed by soldering. FIG. 3 is a partially broken cross-sectional view illustrating a state in which solder is scattered.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 リッド 2,22 リッドのセラミック製基板 3,23 メタライズ層 4,24 はんだ層 5 はんだ層の凹部5a 凹部の溝底 11 パッケージ本体 25 はんだ層の凸部1, 21 lid 2, 22 lid ceramic substrate 3, 23 metallization layer 4, 24 solder layer 5 solder layer recess 5a recess groove bottom 11 package body 25 solder layer protrusion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 幸裕 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−156842(JP,A) 特開 平3−145747(JP,A) 特開 平6−132413(JP,A) 実開 昭63−15052(JP,U) 実開 昭63−84956(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/02 - 23/10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yukihiro Aoyama 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya Japan Special Ceramic Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-61-156842 (JP, A) 3-145747 (JP, A) JP-A-6-132413 (JP, A) JP-A-63-15052 (JP, U) JP-A-63-84956 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 23/02-23/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体を収容したパッケージ本体をはん
だ付けによって密封するためのセラミック製のリッドで
あって、前記パッケージ本体に対面する側のリッド基板
の面に環状に設けられたメタライズ層と、該メタライズ
層上に形成されたはんだ層とを一体的に備えてなるもの
において、該リッド基板の前記メタライズ層が設けられた面は平坦
に形成され、 前記はんだ層に対して、前記リッドが前記パッケージ本
体に被せられたときに、パッケージの内外にガスの流通
が保持される凹部を設けると共に、該凹部はその溝底に
もはんだ層が存在し、該はんだ層が環状に連続して設け
られていることを特徴とする、半導体パッケージ用のセ
ラミック製リッド。
1. A lid made of ceramic for sealing a package body containing a semiconductor by soldering , the lid substrate facing the package body.
Metallized layer provided annularly on the surface of
In made integrally includes a solder layer formed on the layer, surface on which the metallized layer is provided in the lid substrate flat
And a recess for holding a gas flow inside and outside the package when the lid is placed on the package body with respect to the solder layer, and the recess is formed at the bottom of the groove.
There is also a solder layer, and this solder layer is provided continuously in an annular
It is characterized in that is, ceramic lid for a semiconductor package.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体パッケージ用の
セラミック製リッドにおける前記はんだ層に前記凹部を
設けるにあたり、 前記メタライズ層が設けられたセラミック製のリッド基
板の該メタライズ層上にのみ選択的にはんだの基層を形
成し、その基層の上に、前記凹部を設ける形で、該凹部
をなす部位を除いてはんだペーストをスクリーン印刷
し、該はんだペーストを、凹部形状を保持させたままリ
フローさせ、そのまま凝固させることで前記凹部を設け
ることを特徴とする、半導体パッケージ用のセラミック
製リッドの製造方法。
2. The semiconductor package according to claim 1, wherein
The concave portion is formed in the solder layer of the ceramic lid.
In providing, the ceramic lid base provided with the metallized layer is provided.
Selectively form a solder base layer only on the metallized layer of the plate
And forming the recess on the base layer.
Screen printing of solder paste except for parts that make up
Then, the solder paste is removed while maintaining the concave shape.
The concave portion is provided by allowing it to flow and solidifying as it is.
Ceramic for semiconductor packages characterized by the following:
Method of manufacturing lid made of.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体パッケージ用の
セラミック製リッドにおける前記はんだ層に前記凹部を
設けるにあたり、 前記メタライズ層が設けられたセラミック製のリッド基
板の該メタライズ層上にはんだ層を平坦に形成し、その
後、該はんだ層の一部を、切削加工することで前記凹部
を設けることを特徴とする、半導体パッケージ用のセラ
ミック製リッドの製造方法。
3. The semiconductor package according to claim 1, wherein
The concave portion is formed in the solder layer of the ceramic lid.
In providing, the ceramic lid base provided with the metallized layer is provided.
Forming a solder layer flat on the metallized layer of the plate,
Thereafter, a part of the solder layer is cut to form the concave portion.
Characterized by providing a ceramic package for a semiconductor package.
Method of manufacturing Mick lid.
【請求項4】 請求項1に記載の半導体パッケージ用の
セラミック製リッドにおける前記はんだ層に前記凹部を
設けるにあたり、 前記メタライズ層が設けられたセラミック製のリッド基
板の該メタライズ層上にはんだ層を平坦に形成し、その
後、該はんだ層の一部を、プレスすることで前記凹部を
設けることを特徴とする、半導体パッケージ用のセラミ
ック製リッドの 製造方法。
4. The semiconductor package according to claim 1, wherein
The concave portion is formed in the solder layer of the ceramic lid.
In providing, the ceramic lid base provided with the metallized layer is provided.
Forming a solder layer flat on the metallized layer of the plate,
Then, the recess is formed by pressing a part of the solder layer.
A ceramic for a semiconductor package characterized by being provided.
Method of manufacturing a lid made of a plastic lid .
【請求項5】 請求項1に記載の半導体パッケージ用の
セラミック製リッドにおける前記はんだ層に前記凹部を
設けるにあたり、 前記メタライズ層が設けられたセラミック製のリッド基
板の該メタライズ層上にはんだ層を平坦に形成し、その
後、該はんだ層の上に、棒をのせてリフローし、その棒
をはんだに食い込ませることで前記凹部を設けることを
特徴とする、半導体パッケージ用のセラミック製リッド
の製造方法。
5. The semiconductor package according to claim 1, wherein
The concave portion is formed in the solder layer of the ceramic lid.
In providing, the ceramic lid base provided with the metallized layer is provided.
Forming a solder layer flat on the metallized layer of the plate,
After that, a bar is placed on the solder layer and reflowed.
That the recesses are provided by making the solder bite into the solder.
Characteristic ceramic lid for semiconductor package
Manufacturing method.
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