JPH01205555A - 半導体装置用基板材料 - Google Patents

半導体装置用基板材料

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JPH01205555A
JPH01205555A JP3020388A JP3020388A JPH01205555A JP H01205555 A JPH01205555 A JP H01205555A JP 3020388 A JP3020388 A JP 3020388A JP 3020388 A JP3020388 A JP 3020388A JP H01205555 A JPH01205555 A JP H01205555A
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alloy
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semiconductor device
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JP3020388A
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Masazumi Hanada
正澄 花田
Yoshinobu Takeda
義信 武田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置用基板材料に関する。
〔従来の技術〕
従来から半導体装置用の基板材料には、耐食性及び半田
付は性を改善する目的で、金(Au)メッキが施される
ことが多い。
一方、ザーヴイソプ型パッケージを始め、基板材料の材
質はセラミックが一般的であった。しかし、セラミック
は金属に比較して熱伝導度が小さいため熱放散性が悪く
、集積度が高く消費電力の大きな半導体装置では、放熱
フィンを取付ける等の対策を講じなりればならないとい
う不都合が生じていた。熱伝導度が良いセラミックとし
てAINが脚光をあびているが、密度が3.26 g7
’onb と大さく、大型化しつつある半導体装置の重
量が重くなる欠点があった。
更に、AlN等のセラミックは蓮根やキャビティ程度の
加工は可能であるが、例えばタップ加工等により複雑な
形状とすることが困難で、パンケージ等としての形状に
制限があった。
この様な問題を解決するため、軽量て熱膨張差Gこよる
歪が少なく、熱放散性にも優れたA7−31合金からな
る基板ないしパッケージが提案されている(特開昭61
.−87843号及び特開昭61−281.541号参
照)。しかし、このl−S:l−合金からなる基板材料
に、耐食性及び半Ell (1け性を改善するためA、
uメッキを施すには困難な点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
この人l −S ]−合金からなる基板材料はA4をベ
ースとするので、メタライズ処理なしにAuメッキを施
すことができるが、基板材料表面に直接Auメンキを形
成すると、半田付番づ時やガラス封止時の熱によりAu
と合金中の81が反応し、液相を形成して合金化するの
で、脆くなったり、変色したり、耐食性が低下するとい
う問題があった。
本発明はかかる事情に鑑み、軽量で熱膨張差による歪が
少なく熱放散性にも優れたA4−3i合金を基体とし、
その表面にAuメッキ層を具え耐食性と半田付は性に優
れた半導体装置用基板材料を提供することを目的とする
〔課題を解決するだめの手段〕 本発明の半導体装置用基板材料は、珪素とアルミニウム
の合金からなる基体と、基体の表面上に形成した金属表
面層とがらなり、該金属表面層が基体表面Gこ接する厚
さ0.1〜2μmの化学メッキ層と、その上の厚さ0.
5〜3μmの電気メッキ層と、最上層の厚さ0.1〜3
μmの金メッキ層とからなることを特徴とするものであ
る。
基体となるAI!、−8i合金は、ガスアトマイズ法等
の噴霧法により溶湯を平均冷却速度]、 020YJs
 e c以上で凝固させてA7!−3i合金粉末を形成
し、42メソシユ以下のこの合金粉末を熱間ての押出や
鍛造などの方法で塑性加工することにより、ノマッケー
ジ等の所望の形状に固化成形することができる。
基体となるAl−5i合金は通常30〜80重量%のS
lを含むこと(こよって、第1表に示すようGこ熱伝導
度を半導体装置用として適当な値に保ちながら、密度及
び熱膨張係数を小さくすることができ、優れた半導体装
置用基板材料となる。
第  1  表 Al−30S上2.58 1.3.]、  0035A
I! −403i 2.53 12.0 0+30Al
 −50Si 2.50 11.2 0.27hl −
60Si 2.4.3 9.8 0.25A! −70
Sl 2.40 8.7 0.23Al −80Si 
2.38 6.5 0.20S1濃度が30重量%未満
では密度が高くなる為充分な軽量化が図れず、また熱膨
張係数も大きくなりパンケージとした場合にガラス封止
が困難になる。逆にSi濃度が80重量%を超えると、
SlとA、lの界面での接合が不充分になって界面での
熱抵抗が大きくなるので、熱伝導度が小さくなり放熱性
が低下する。更に、硬度も高くなって被削性が著しく低
下し、加工性が悪くなる。
又、同−Si。濃度であっても、Si初晶の粒径が太さ
いと工具の摩耗が激しり、シかも複雑な形状の加工が困
難で寸法精度が低下するので、合金粉末生成時の冷却速
度を速くして、S1初晶の粒径を50μm以下とするの
が好ましい。
尚、本発明における基板材料とは、所謂半導体基板を構
成する材料のみではなく、各種形状のパッケージを構成
する材料も含むものである。
〔作用〕
前記したように、基体であるAl−3i合金の表面に直
接Auメッキを形成すると、半田付は時やガラス封止時
の熱によりAuと合金中の81が反応し、合金化して脆
くなったり耐食性が低下する等の問題があることが判明
していた。
そこで、基体であるAA−3i合金とAuメッキとの間
に中間層を形成することが検削された。
しかし、中間層としてN1等を化学メッキ(無電解メッ
キ〕すると、Au−3i共晶半田付は時やガラス封止時
の加熱で化学メッキ層が結晶化してスルーホールが形成
される。この中間層に形成されたスルーホールを通して
上層のAuメッキと基体中のSi−が反応し、やはり脆
くなったり耐食性が低下する等の欠点が現われる。又、
中間層として電気メッキを施すと、基体のA/!−3i
合金にはSlがマトリックス中に固溶する以外に初晶S
1として晶出しているので、この初晶S1上には電気メ
ッキが充分にのらずピンホールが形成されやすい。
その結果、上層のAuメッキと基体中の81が反応し、
やはり同様の欠点があられれる。
本発明では、基体のAl−3i合金表面Gこまず化学メ
ンキして全体的に均一な金属層を形成し、その上に電気
メッキを施した後、最後にAuメッキを形成する。その
結果、電気メッキ層は化学メッキ層上Gこピンホール等
なく形成されしかも電気メッキ層は加熱してもスルーホ
ールが発生しないので加熱時に化学メッキ層にスルーポ
ールが形成されたとしても、上層のAuメッキと基体中
の81との反応を防ぐことができる。
化学メッキ層及び電気メッキ層としては、N1以外にN
1−PXNi−B等を使用できる。
又、化学メッキ層の厚さを001〜2μmとする理由は
0.1μm以下では十分に下地のSJの部分を覆うこと
が出来ず、2μm以上にするとコストが高くなるからで
ある。
電気メッキ層の厚さを0.5〜3μmとするり山は下地
の拡散を抑える為には0.5μm以上必要であり、3μ
m以上施すとメッキ粒子が粗くなりその上に形成される
Auメッキも粒子が粗くなって、両者の間で相互拡散を
生じるためである。
Auメッキ層の厚さを001〜3μmとする理由は0、
1. l1m以下では下地との間で相互拡散を生じ、3
1im以」−にすると寸法精度が悪くなりコスト的にも
かなり高価になるためである。
〔実施例〕
ガスアトマイズ法Gこより溶湯を平均冷却速度1020
に/s ’e c以上で凝固させ、60重量%のslを
含有する1−8i合金粉末を製造した。A4−8i合金
中の初晶S1の粒径は50μm以下であった。次に、こ
のA/!−3i合金粉末を500Cの温度及び5 t 
o n/D/M2の圧力て加圧焼結し、Al−3:1合
金からなる基体を製造した。この基体の密度は2゜4.
2 g汐b3、熱膨張係数は9.5 X 1.0−’/
T、及び熱伝導度は0.25 cal/sec。Cてあ
った。
この基体上に、第2表に示す組合せで化学メッキ層、電
気メッキ層及びAuメッキ層をIffa番に形成した。
第  2  表 1   Nコ、 2 /jm    なし    2μ
m2   なし   Ni 2μm   2μm3  
Ni0.5μmNi2μm2μm各サンプルを大気中G
こおいて450Cて1o分間加熱した後、外観を観察し
SEMによる表面観察及びEDX&こよる断面観察を行
なった。観察結果を第3表に示した。
第  3  表 A6  外観観察 表面観察 断面観察] 多少黒色 
変化なし 合金化 2 灰白色  合金化  合金化 3 変化なし 変化なし 変化なし 次Gこ、第2表に示した同様の各サンプルを用いて、2
50Cで半田付けした後、65 C−+ 150 C(
7)熱サイクルK]、OOサイクル施し、夫々外観を観
察したところ、サンプル届1及び扁2は茶色に変色した
が、本発明のサンプル/f(z 3には何ら変化が無か
った。更に、各サンプルをEDXで断面観察したどころ
、サンプルj61及び蔦2は基体中の81が化学メッキ
層又は電気メッキ層に拡散してA、uメッキ層と合金化
していたが、サンプル蔦3てはS工が化学メッキ層Gこ
拡散しているもののその上の電気メンキ層には拡散して
おらず、Auメッキ層との合金化が防止でさた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、軽量で熱膨張差による歪が少なく且つ
熱放散性にも優れたAt−8i−合金を基体とし、その
表面に加熱時に合金化しないAuメッキ層を具えること
によって、耐食性及び半田付は性に優れた半導体装置用
基板材料を提供できる。
出願人  住友電気工業株式会社 同 山本正1.緒 (ζこ−レ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)珪素とアルミニウムの合金からなる基体と、基体
    の表面上に形成した金属表面層とからなり、該金属表面
    層が基体表面に接する厚さ0.1〜2μmの化学メッキ
    層と、その上の厚さ0.5〜3μmの電気メッキ層と、
    最上層の厚さ0.1〜3μmの金メッキ層とからなるこ
    とを特徴とする半導体装置用基板材料。
  2. (2)含有される珪素の初晶の粒径が50μm以下であ
    る請求項(1)記載の半導体装置用基板材料。
JP3020388A 1988-02-12 1988-02-12 半導体装置用基板材料 Expired - Lifetime JP2514684B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0713250A3 (en) * 1994-11-15 1997-05-14 Sumitomo Electric Industries Material for semiconductor substrate, its manufacture and product from this substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0713250A3 (en) * 1994-11-15 1997-05-14 Sumitomo Electric Industries Material for semiconductor substrate, its manufacture and product from this substrate

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