JPH02202041A - Compound type circuit device and bonding paste - Google Patents

Compound type circuit device and bonding paste

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JPH02202041A
JPH02202041A JP1982889A JP1982889A JPH02202041A JP H02202041 A JPH02202041 A JP H02202041A JP 1982889 A JP1982889 A JP 1982889A JP 1982889 A JP1982889 A JP 1982889A JP H02202041 A JPH02202041 A JP H02202041A
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circuit device
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substrates
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Kazuo Sunahara
一夫 砂原
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Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of a stress strain in joints and to prevent the generation of defects, such as a crack, peeling and the like, in the joints by a method wherein with the joints formed of a specified amount of a filler and an alloy, the amounts of titanium, silver and copper in the composition of the alloy are specified. CONSTITUTION:Joints 5 between ceramics substrates 2 and 3 and an Al nitride AlN substrate 1 are formed of 0.5 to 25wt.% of a filler and an alloy and the amounts of titanium, silver and copper in the composition of this alloy are respectively set at 0.1 to 10wt.%, 55 to 76wt.% and 15 to 33wt.% to the total amount of titanium, silver and copper in the composition of each joint 5. Owing to this, Ti in the Ag-Cu-Ti alloy is diffused in the substrates 1 and 2 at the time of heating for bonding to produce a firm bonding layer. In such a way, as the substrates 2 and 1 are directly bonded together without interposing a metal layer between them, the need of forming in advance the metal layer on the substrates 2 and 1 is eliminated and at the same time, a circuit board, which has no defect, such as peeling, a crack and the like, in the joints and has a superior airtightness, is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は複合型回路装置及び接合用ペーストに関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a composite circuit device and a bonding paste.

[従来の技術] 従来複合型回路装置としては窒化アルミニウム(AIN
)基板とアルミナ(A120*)基板等のセラミックス
基板の間に接着のための金属層と緩衝のための金属層を
設けたものが特開昭63−18687号公報によって報
告されているが、本質的に熱膨張係数の異なるAIN基
板とA1□0.基板を、接合しているため、加速信頼性
試験、例えば、+125℃〜−50℃、−周期30分1
000サイクルを実施した場合、接合部に、剥離、クラ
ック等の欠陥が発生し、気密性が低下するという欠点を
有していた。
[Prior art] As a conventional composite circuit device, aluminum nitride (AIN
) A method in which a metal layer for adhesion and a metal layer for buffering are provided between a substrate and a ceramic substrate such as an alumina (A120*) substrate has been reported in JP-A-63-18687, but the essence is AIN substrate and A1□0. have different coefficients of thermal expansion. Since the substrates are bonded, an accelerated reliability test, for example, +125°C to -50°C, -period 30 minutes 1
When 000 cycles were carried out, defects such as peeling and cracking occurred at the joint, resulting in a decrease in airtightness.

[発明の解決しようとする課題] 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり、従来知られていなかった複
合型回路装置及び接合用ペーストを新規に提供すること
を目的とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide a novel composite circuit device and bonding paste that have not been previously known. The purpose is to provide

[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、セラミックス基板と窒化アルミニウム基板とを接合し
てなる複合型回路装置において、接合部が0.5〜25
重量%のフィラーと合金からなり、該合金の組成は接合
部の総量に対してチタン0.1〜10重量%、銀55〜
76重量%、銅15〜33重量%からなることを特徴と
する複合型回路装置等を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a composite circuit device formed by joining a ceramic substrate and an aluminum nitride substrate. ~25
The composition of the alloy is 0.1-10% by weight of titanium and 55-55% of silver based on the total amount of the joint.
76% by weight of copper and 15-33% by weight of copper.

以下図面等に従って本発明の詳細な説明する。本発明は
AIN基板とセラミックス基板を銀(Ag)−銅(Cu
)−チタン(Ti)合金の粉末と低熱膨張率フィラー粉
末からなるものを使用し、接合して信頼性の高い複合型
回路装置等をつくることを目的とする。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings and the like. The present invention utilizes silver (Ag)-copper (Cu) for AIN substrates and ceramic substrates.
)-Titanium (Ti) alloy powder and low thermal expansion coefficient filler powder are used and bonded together to create a highly reliable composite circuit device.

第1図に本発明の複合型回路装置の代表的−例の断面図
を示す、第1図において1はAIN基板、2,3はセラ
ミックス基板、4は金(Au)層、5はAIN基板1と
セラミックス基板2の接合部、6はセラミックス基板2
の開口部、7はセラミックス基板2.3の側面、8はリ
ードフレーム、9は上蓋とセラミックス基板3の接合部
、IOはセラミックス基板3の開口部、11はICのベ
アーチップ、12はワイヤー、14はセラミックス製上
蓋、である。
FIG. 1 shows a sectional view of a typical example of the composite circuit device of the present invention. In FIG. 1, 1 is an AIN substrate, 2 and 3 are ceramic substrates, 4 is a gold (Au) layer, and 5 is an AIN substrate. 1 and the joint part of the ceramic substrate 2, 6 is the ceramic substrate 2
, 7 is the side surface of the ceramic substrate 2.3, 8 is the lead frame, 9 is the joint between the upper cover and the ceramic substrate 3, IO is the opening in the ceramic substrate 3, 11 is the bare chip of the IC, 12 is the wire, 14 is a ceramic top cover.

AIN基板1としては、このAIN基板1上に搭載する
ICのベアーチップ11の熱放散のために、熱伝導率が
100w/mK以上のものが望ましい、かかるAIN基
板1としては例えば市販の旭硝子■製AGN−1,AG
N−2(商品名)等が使用できる。
The AIN board 1 preferably has a thermal conductivity of 100 w/mK or more in order to dissipate the heat of the IC bare chip 11 mounted on the AIN board 1. As such an AIN board 1, for example, the commercially available Asahi Glass ■ Manufactured by AGN-1,AG
N-2 (product name) etc. can be used.

セラミックス基板2.3としては、アルミナ(AIJs
) 、ガラスセラミックス等の材質が使用でき、回路パ
ターンを形成する必要があるため例えば、次の特性をも
つものが望ましい。
As the ceramic substrate 2.3, alumina (AIJs
), glass ceramics, and other materials can be used, and since it is necessary to form a circuit pattern, it is desirable to use materials with the following characteristics, for example.

熱膨張係数  43〜63X 10−’℃−誘 電 率
  9.0未満 使用導体  Au、 Ag (銀)、Ag−Pd(パラ
ジウム)、Cu(銅) 更にセラミックス基板2.3は特に材質は限定されない
が、AIN基板基板熱膨張係数がほぼ同じものを使用す
ることが、クラック等の防止のために望ましい。
Thermal expansion coefficient 43 to 63X 10-'℃-Dielectric constant less than 9.0 Conductor used Au, Ag (silver), Ag-Pd (palladium), Cu (copper) Furthermore, the material of the ceramic substrate 2.3 is not particularly limited. However, it is desirable to use AIN substrates having substantially the same coefficient of thermal expansion to prevent cracks and the like.

一例をあげると前記した旭硝子■製のAIN基板AGN
−1,AGN−2は熱膨張係数がほぼ45X 10−’
℃−1なのでこれを使用する場合これらとほぼ同じ熱膨
張率のものとして以下の組成のものが望ましい。%は特
に記載しない限り重量%を意味する。
To give an example, the AIN board AGN manufactured by Asahi Glass ■ mentioned above.
-1, AGN-2 has a thermal expansion coefficient of approximately 45X 10-'
C.-1, so if this is used, it is desirable to have the following composition as having almost the same coefficient of thermal expansion as these. % means weight % unless otherwise specified.

Sin。Sin.

A1□0゜ gO aO aO rO B20゜ b0 38〜48% 1〜8% 0〜10% 18〜28% 1〜8% 0〜15% 0.5〜15% 0〜20% Zn0           10〜20%Ti0a+
Zr0z        (1〜 7%Li2O+Na
aO+に*0   0〜5%のガラスフリット30〜7
0%と耐火物フィラー28〜70%とCe0a等の酸化
剤からなり、該耐火物フィラーは アルミナ     20〜60% ジルコン      0〜40% コージェライト   0〜30% フォルステライト  0〜30% からなる。
A1□0゜gO aO aO rO B20゜b0 38~48% 1~8% 0~10% 18~28% 1~8% 0~15% 0.5~15% 0~20% Zn0 10~20% Ti0a+
Zr0z (1~7%Li2O+Na
aO+ *0 0-5% glass frit 30-7
The refractory filler consists of 20-60% alumina, 0-40% zircon, 0-30% cordierite, and 0-30% forsterite.

また他の一例としては ガラスフリット  25〜65% A1.0.粉末    0〜60% 2Mg0・SiO□粉末  5〜60%からなるセラミ
ックス基板用組成物から製造され、上記ガラスフリット
の組成は SL0□      40〜70% Al2O,4〜15% BJs       15〜35% BaOO,5〜15% からなるセラミックス基板等が使用できる。
Another example is glass frit 25-65% A1.0. It is manufactured from a ceramic substrate composition consisting of powder 0-60%, 2Mg0.SiO□ powder 5-60%, and the composition of the glass frit is SL0□ 40-70% Al2O, 4-15% BJs 15-35% BaOO, A ceramic substrate etc. consisting of 5 to 15% can be used.

尚必要な場合は、有機バインダーの除去のためのCeO
*等の酸化剤を上記組成に添加するものとする。
If necessary, use CeO to remove organic binder.
An oxidizing agent such as * shall be added to the above composition.

上記したAIN基板1とセラミックス基板2とを複合化
した場合、AIN基板基板熱膨張係数をβ、セラミック
ス基板2の熱膨張係数なαとすると、熱膨張係数差1α
−β1≦0〜20X 1G−’℃−1となって、クラッ
ク防止上望ましいが、1α−β1≦IOX 10−’℃
−1の材質等を選ぶことが更に信頼性の点でより望まし
い。
When the above-described AIN substrate 1 and ceramic substrate 2 are combined, the thermal expansion coefficient of the AIN substrate is β, and the thermal expansion coefficient of the ceramic substrate 2 is α, then the difference in the thermal expansion coefficient is 1 α
-β1≦0~20X 1G-'℃-1, which is desirable for crack prevention, but 1α-β1≦IOX 10-'℃
It is more desirable to select the material of -1 from the viewpoint of reliability.

本発明にかかる接合部5はAg−Cu−Ti合金と低熱
膨張フィラーからなるものであり、接合部の総量に対し
て以下の組成のものが使用できる。尚%は特に記載しな
い限り重量%を意味する。
The joint 5 according to the present invention is made of an Ag-Cu-Ti alloy and a low thermal expansion filler, and the following composition can be used based on the total amount of the joint. Note that % means weight % unless otherwise specified.

Ag               55 〜76%C
u              15〜33%Ti  
             O,1〜10%低熱膨張フ
ィラー 0.5〜25% 本発明にがかるAg、 Cuの組成範囲は、Ag−Cu
−Ti合金の融点がAgとCuの割合により影響される
ため、Cu15〜33%、Ag55〜76%の組成が好
ましい。合金の安定性を考慮すると共晶点であるCu 
 28%、Ag  72%の組成が融点も低く共晶点で
あるため特に望ましく、この付近のCu27〜29%、
Ag71〜73%程度が望ましい。
Ag 55-76%C
u 15-33%Ti
O, 1-10% low thermal expansion filler 0.5-25% The composition range of Ag and Cu according to the present invention is Ag-Cu
Since the melting point of the -Ti alloy is affected by the ratio of Ag and Cu, a composition of 15 to 33% Cu and 55 to 76% Ag is preferred. Considering the stability of the alloy, the eutectic point of Cu
A composition of 28% Cu, 72% Ag is particularly desirable because it has a low melting point and is the eutectic point;
Ag is preferably about 71 to 73%.

Ag−Cu−Ti合金中のTiは、接合の加熱時(70
0〜900℃)の際に、AIN基板1及びセラミックス
基板2中に拡散し、強固な接合層を生成する成分である
ため必須な成分であり、0.1%未満では効果に貧しく
好ましくなく、10%を越えると、接合層がもろくなる
ため好ましくない。望ましい範囲は、0.5〜5%であ
り、特に望ましくは、1〜3%である。
Ti in the Ag-Cu-Ti alloy increases during heating for joining (70
It is an essential component because it is a component that diffuses into the AIN substrate 1 and the ceramic substrate 2 and forms a strong bonding layer when the temperature is 0 to 900°C.If it is less than 0.1%, the effect is poor and undesirable. If it exceeds 10%, the bonding layer becomes brittle, which is not preferable. A desirable range is 0.5% to 5%, particularly preferably 1% to 3%.

低熱膨張率フィラー粉末は、Ag−Cu−Ti合金の熱
膨張率を低下させ、AIN基板1やセラミックス基板2
に近ずける働きをするものであって、必須の成分であり
、Ag−Cu−Ti合金と接合の加熱(700〜900
℃)の際に反応しない物質であることが望ましい。
The low coefficient of thermal expansion filler powder lowers the coefficient of thermal expansion of the Ag-Cu-Ti alloy and is suitable for the AIN substrate 1 and the ceramic substrate 2.
It is an essential component and has a function similar to that of Ag-Cu-Ti alloy.
It is desirable that the material be a substance that does not react at temperatures (°C).

通常、W、 Mo、Os、 LaBa、 TaBa、W
J、SiC,LC。
Usually, W, Mo, Os, LaBa, TaBa, W
J, SiC, LC.

WC,TaNから選ばれた少なくとも1種を低熱膨張フ
ィラーとして使用する。
At least one selected from WC and TaN is used as a low thermal expansion filler.

本発明にかかる低熱膨張フィラーは、添加量が0.5%
未満では、効果に貧しく、25%を越えると相対的にA
g−Cu−Ti合金の割合が低下し、接着力が低下する
とともに、もろ(なるので好ましくない。
The low thermal expansion filler according to the present invention has an additive amount of 0.5%.
If it is less than 25%, the effect is poor, and if it exceeds 25%, it is relatively A.
This is not preferable because the proportion of the g-Cu-Ti alloy decreases, resulting in a decrease in adhesive strength and brittleness.

好ましい範囲は、1〜15%であり、特に好ましくは3
〜lO%である。
The preferred range is 1 to 15%, particularly preferably 3%.
~10%.

尚、本発明にかかる低熱膨張フィラーは、上記W等の物
質に限定されず、上記作用を奏するものであればどんな
ものでも使用できる。
Note that the low thermal expansion filler according to the present invention is not limited to the above-mentioned substances such as W, but any substance can be used as long as it exhibits the above-mentioned effects.

開口部6.lOは、1箇所に限定されず、複数個所有す
る構造であっても良い。
Opening 6. IO is not limited to one location, and may have a structure in which it has multiple locations.

さらには、該セラミックス基板2.3の誘電率は信号伝
達速度の遅延を防止するため9.0未満であることが好
ましい。
Furthermore, the dielectric constant of the ceramic substrate 2.3 is preferably less than 9.0 in order to prevent delays in signal transmission speed.

リードフレーム8は、コバール(商標)、42−アロイ
(商標)等が材質として通常使用される。
The lead frame 8 is usually made of Kovar (trademark), 42-alloy (trademark), or the like.

上記の複合型回路装置のセラミックス基板2.3の配線
用導体は、通常、Au、 Ag、 Ag−Pd、 Cu
等が使用される。
The wiring conductor of the ceramic substrate 2.3 of the above composite circuit device is usually made of Au, Ag, Ag-Pd, Cu.
etc. are used.

以上説明した第1図に示す複合型回路装置は以下のよう
に製作される。
The composite circuit device shown in FIG. 1 described above is manufactured as follows.

第2図は、第1図に示す複合型回路装置の製作手順を示
す各部品の断面図である。第2図において13はシール
用ガラス、 15はリードフレーム8の上に形成された
金メツキである。
FIG. 2 is a sectional view of each component showing the manufacturing procedure of the composite circuit device shown in FIG. 1. In FIG. 2, 13 is a sealing glass, and 15 is gold plating formed on the lead frame 8.

まず、上記したようなAg−Cu−Ti合金粉末、低熱
膨張率フィラー粉末を上記の所定の割合で、混合し、印
刷性を付与するため、有機ビヒクルを加え混練し、接合
用ペーストを準備する。
First, the above-mentioned Ag-Cu-Ti alloy powder and low thermal expansion coefficient filler powder are mixed in the above-mentioned predetermined ratio, and in order to impart printability, an organic vehicle is added and kneaded to prepare a bonding paste. .

有機ビヒクルとしては特に限定されず、エチルセルロー
スやアクリル樹脂等の有機バインダーにアセトンやα−
テルピネオール等の溶剤を加えたものを用いることがで
きる。
The organic vehicle is not particularly limited, and organic binders such as ethyl cellulose and acrylic resin, acetone and α-
A solvent added with a solvent such as terpineol can be used.

次に前記したような材質を使用して開口部6を有するセ
ラミックス基板2とAIN基板1を準備し、AIN基板
1、セラミックス基板2上の少な(とも一方の接合部5
に、塗布等の方法により上記接合用ペーストを形成する
。その後セラミックス基板2,3とAIN基板1とを圧
着して焼成(700〜900℃)し、接合が完了する。
Next, prepare the ceramic substrate 2 having the opening 6 and the AIN substrate 1 using the materials described above,
Next, the bonding paste is formed by a method such as coating. Thereafter, the ceramic substrates 2 and 3 and the AIN substrate 1 are pressure bonded and fired (700 to 900° C.) to complete the bonding.

次にAIN基板1上にベアーチップ11搭載用の金層4
用のAuペーストを印刷等により形成し、焼成する。
Next, a gold layer 4 for mounting the bare chip 11 is placed on the AIN board 1.
An Au paste is formed by printing or the like and fired.

尚、このAuペーストのAIN基板基板上形成と焼成は
、上記したAIN基板1とセラミックス基板2,3との
接合の焼成前に行なってもよく、またこのAuペースト
の焼成と上記AIN基板1とセラミックス基板2,3と
の接合の焼成を同時に行うこともできる。
The formation and firing of this Au paste on the AIN substrate may be performed before the firing of the bonding between the AIN substrate 1 and the ceramic substrates 2 and 3 described above, or the firing of this Au paste and the firing of the AIN substrate 1 and the ceramic substrate 2 and 3 may be performed. The firing of the bonding with the ceramic substrates 2 and 3 can also be performed at the same time.

このようにして接合されたAIN基板1とセラミックス
基板2及び開口部10を有するセラミックス基板3を製
作し、該セラミックス基板3の下面とセラミックス基板
2の上面にシール用ガラスペーストを印刷等の手段によ
り形成し、リードフレーム8をセラミックス基板2.3
の間に挟んで加熱する。このようにしてセラミックス基
板2.3をそれらの間に金メツキ部15を有したリード
フレーム8を挾んで接合する。次にリードフレーム8を
折り曲げ第1図に示すようにする。次に第1図に示すご
と(開口部6の中にベアーチップ11を入れ、金層4上
に搭載させて接合させ、シリコンと金の共晶を生じさせ
て接合させ、金等のワイヤー12でボンディングを行な
う。最後にシール用ガラスペーストを上蓋14とセラミ
ックス基板3の接合部9の少なくとも一方に塗布、印刷
等の方法で形成し、加熱して接合する。
A ceramic substrate 3 having an AIN substrate 1 and a ceramic substrate 2 and an opening 10 bonded in this manner is manufactured, and a glass paste for sealing is applied to the lower surface of the ceramic substrate 3 and the upper surface of the ceramic substrate 2 by means such as printing. The lead frame 8 is formed on the ceramic substrate 2.3.
Heat it between the two. In this way, the ceramic substrates 2.3 are bonded with the lead frame 8 having the gold-plated portion 15 sandwiched between them. Next, the lead frame 8 is bent as shown in FIG. Next, as shown in FIG. Bonding is performed.Finally, a sealing glass paste is applied to at least one of the joint portions 9 of the upper lid 14 and the ceramic substrate 3 by a method such as coating or printing, and the paste is heated and bonded.

また、別のタイプの複合型回路装置について断面図を第
3図に示し、どのようにして製作されるかについて説明
する。
Further, a sectional view of another type of composite circuit device is shown in FIG. 3, and how it is manufactured will be explained.

開口部を有する2枚のガラスセラミックス基板のグリー
ンシートにCuペースト、Agペースト、Ag−Pdペ
ースト、Auペースト等を所定の回路に印刷等により形
成した後、積層して加圧し圧着する。更にコバール製等
の外部端子ビン16を接合するため、上記2枚のグリー
ンシートの側面7に上記Cuペースト等のサイド印刷等
により形成し、焼成した後、外部端子ビン16を銀ロー
、半田等を使用し加熱して接合する。ワイヤー12は上
記したCuペースト等からできたガラスセラミックス基
板上の導体上に形成された金メツキ部17等上に接続す
る。他のAIN基板基板上ラミックス基板の接合等につ
いては第1図に示した複合型回路装置と同じである。
After forming a predetermined circuit with Cu paste, Ag paste, Ag-Pd paste, Au paste, etc. on two glass-ceramic substrate green sheets having openings by printing or the like, they are laminated and pressed together. Furthermore, in order to join the external terminal pin 16 made of Kovar or the like, the side surface 7 of the two green sheets is formed by side printing with the above-mentioned Cu paste, etc., and after baking, the external terminal pin 16 is bonded with silver solder, solder, etc. Use heat to join. The wire 12 is connected to a gold-plated portion 17 formed on a conductor on a glass ceramic substrate made of the above-mentioned Cu paste or the like. The other connections between the AIN substrate and the Lamix substrate are the same as in the composite circuit device shown in FIG.

このようにして製作した複合型回路装置は、上記外部端
子ビン16が2枚のセラミックス基板の間に挟持されて
いない構造となる。尚、本発明の複合型回路装置は第1
図、第3図に示した構造に限定されず、セラミックス基
板2とAIN基板1とが接合されている構造を有するも
のはすべて含まれるものとする。
The composite circuit device manufactured in this manner has a structure in which the external terminal pin 16 is not sandwiched between two ceramic substrates. Incidentally, the composite circuit device of the present invention has a first
The present invention is not limited to the structures shown in the figures and FIG. 3, but includes all structures in which the ceramic substrate 2 and the AIN substrate 1 are bonded.

なお、本発明にかかる接合用ペーストはMg。Note that the bonding paste according to the present invention is Mg.

Ca、 Sr、 Ba、 Na、 K、 Fe、 Cu
、 Zn、 Ni、 Zr、 Ti、 Sn、 Sb、
 Al。
Ca, Sr, Ba, Na, K, Fe, Cu
, Zn, Ni, Zr, Ti, Sn, Sb,
Al.

SL等を酸化物換算で0.2%程度含有していてもよい
It may contain about 0.2% of SL etc. in terms of oxide.

[作用] 本発明におけるAg−Cu−Ti合金の接合作用は、必
ずしも明確ではないが、合金中のTiが、接合の際の加
熱温度700〜900℃においてセラミックス基板及び
AIN基板中に拡散し、強固な接合層を形成するものと
考えられる。
[Function] Although the bonding effect of the Ag-Cu-Ti alloy in the present invention is not necessarily clear, Ti in the alloy diffuses into the ceramic substrate and the AIN substrate at a heating temperature of 700 to 900°C during bonding. It is thought that it forms a strong bonding layer.

さらには、低熱膨張率フィラーは、Ag−Cu−Ti合
金の熱膨張率を低下させ、接合部の応力歪の発生を防止
し、接合部のクラック、剥離等の欠陥の発生を防止する
作用を示すものと考えられる。
Furthermore, the low coefficient of thermal expansion filler has the effect of lowering the coefficient of thermal expansion of the Ag-Cu-Ti alloy, preventing the occurrence of stress strain in the joint, and preventing the occurrence of defects such as cracks and peeling in the joint. This is considered to be an indication.

[実施例] 実施例I A1.03粉末10%、2Mg0・SiO□粉末50%
、ガラスフリット粉末40%に溶剤、分散剤、バインダ
ー、可塑剤を添加して混線、成型して厚さ1 、2mm
のグリーンシートを作製した。用いたガラスフリット粉
末の組成は、SiO□:45%、Altos:10%、
Btus:35%、BaO:10%から成っていた。こ
のグリーンシートを外寸30ma+角で、中心部に20
mm+角の窓孔部を有する形状と、中心部に25mm角
の開口部を有する形状に打ち抜き、各々、空気中にて1
050℃、4hr焼成して、第1図に示した様な開口部
6.10を有するセラミックス基板2.3を得た。この
セラミックス基板の熱膨張係数は62X 10−’℃−
であった。
[Example] Example I A1.03 powder 10%, 2Mg0.SiO□ powder 50%
, add a solvent, dispersant, binder, and plasticizer to 40% glass frit powder, cross-wire, and mold to a thickness of 1 to 2 mm.
A green sheet was prepared. The composition of the glass frit powder used was: SiO□: 45%, Altos: 10%,
It consisted of Btus: 35% and BaO: 10%. This green sheet has an outer size of 30 m + square, and a center area of 20 m
A shape with a window hole of mm + square and a shape with a 25 mm square opening in the center were punched, and each was punched in air for 1 hour.
The ceramic substrate 2.3 having an opening 6.10 as shown in FIG. 1 was obtained by firing at 0.050° C. for 4 hours. The thermal expansion coefficient of this ceramic substrate is 62X 10-'℃-
Met.

これとは別に市販AIN基板(旭硝子■製AGN−2、
外寸: 25X 25x 1.Otmm、熱伝導率20
0W/mK、熱膨張係数45X 10−’℃−1)に金
M(第1図4)を形成した。
In addition to this, commercially available AIN boards (AGN-2 manufactured by Asahi Glass,
External dimensions: 25x 25x 1. Otmm, thermal conductivity 20
Gold M (FIG. 1, 4) was formed at 0 W/mK and a thermal expansion coefficient of 45×10° C.−1.

次いで、Ag−Cu−Ti合金粉末と低膨張フィラー粉
末、有機ビヒクルをアルミナ磁性乳鉢中で混練し、三本
ロールを通してペースト状に調整し、接合用ペーストを
作製した。
Next, the Ag-Cu-Ti alloy powder, low-expansion filler powder, and organic vehicle were kneaded in an alumina magnetic mortar, and passed through three rolls to prepare a paste.

ここで用いたAg−Cu−Ti合金、低膨張フィラーの
組成は[表−1]の上段に示した。
The compositions of the Ag-Cu-Ti alloy and low expansion filler used here are shown in the upper row of [Table 1].

また、有機ビヒクル組成は、エチルセルロース樹脂5%
、α−テルピネオール95%より成っていた。
In addition, the organic vehicle composition was 5% ethyl cellulose resin.
, 95% α-terpineol.

そして、この接合用ペーストを上記AIN基板上にスク
リーン印刷し、開口部を有する上記積層されたセラミッ
クス基板2と圧着し、空気中850℃にて10分間焼成
して接合を行った。
Then, this bonding paste was screen printed on the AIN substrate, pressure bonded to the laminated ceramic substrate 2 having an opening, and bonded by firing in air at 850° C. for 10 minutes.

次に開口部を有するセラミックス基板2の上面と開口部
を有するセラミックス基板3の下面にシール用ガラスペ
ーストを印刷し、コバール製リードフレームを間にはさ
んで、680℃にて10分間加熱することにより、セラ
ミックス基板2.3を接合した。次いで、コバール製リ
ードフレームを折り曲げ、第1図に示すバーケージ構成
物を得た。なお、用いたコバール製リードフレームの先
端には、あらかじめAuメツキが施されていた。
Next, sealing glass paste is printed on the upper surface of the ceramic substrate 2 having an opening and the lower surface of the ceramic substrate 3 having an opening, and a Kovar lead frame is sandwiched between the two and heated at 680° C. for 10 minutes. The ceramic substrates 2.3 were bonded together. Next, the Kovar lead frame was bent to obtain the bar cage structure shown in FIG. Note that the tip of the Kovar lead frame used had been plated with Au in advance.

次に第1図に示す如く、開ロ部6内部にICのベアーチ
ップを430℃でグイボンドし、その後、金のワイヤー
で、ボンディングを行なった。
Next, as shown in FIG. 1, a bare IC chip was bonded inside the opening 6 at 430° C., and then bonding was performed with a gold wire.

そして、上蓋をシール用ガラスペーストを用いて、38
0℃で10分間加熱することにより接合し、第1図に示
した如き、複合型回路装置を得た。
Then, use sealing glass paste to seal the top lid.
They were bonded by heating at 0° C. for 10 minutes, and a composite circuit device as shown in FIG. 1 was obtained.

この複合型回路装置について一50℃−十125℃のヒ
ートサイクル試験1分間1000サイクルを行ない、接
合部の剥離、クラック等の欠陥の有無について評価する
と共にHeリーク量の測定を行ない、気密性について評
価を行なった。
This composite circuit device was subjected to a heat cycle test of 150°C to 1125°C for 1000 cycles for 1 minute, and the presence or absence of defects such as peeling and cracks at the joints was evaluated, as well as the amount of He leakage was measured, and the airtightness was evaluated. We conducted an evaluation.

評価結果を表=1の下段に示した。The evaluation results are shown in the lower part of Table 1.

[表−1]の試料番号1−10は、実施例であり、本発
明の接合用ペーストを用いてセラミックス基板とAIN
基板を接合したサンプルの評価結果であるが、クラック
、剥離等の欠陥は発生せず、Heリーク量もI X 1
0−”cc/see以下と優れた気密性を示した。
Sample No. 1-10 in [Table 1] is an example, in which a ceramic substrate and AIN were bonded using the bonding paste of the present invention.
The evaluation results of the sample with the substrates bonded show that no defects such as cracks or peeling occurred, and the amount of He leakage was IX1.
It showed excellent airtightness of 0-''cc/see or less.

[表−1]の試料番号11〜16は、比較例であり、本
発明の組成以外の接合用ペーストを用いて接合したサン
プルの評価結果であるが、クラック、剥離等の欠陥が発
生し、Heリーク量も大きく、気密性に乏しいものであ
った。
Sample numbers 11 to 16 in [Table 1] are comparative examples, and are the evaluation results of samples bonded using a bonding paste other than the composition of the present invention, but defects such as cracks and peeling occurred. The amount of He leaked was large, and the airtightness was poor.

−2′ン 実施例2 AlzOz粉末96%、スピネル2%、タルク2%に溶
剤、分散剤、バインダー、可塑剤を添加して混線、成型
して厚さ1.2mmのグリーンシートを作製した。
-2' Example 2 A green sheet with a thickness of 1.2 mm was prepared by adding a solvent, a dispersant, a binder, and a plasticizer to 96% AlzOz powder, 2% spinel, and 2% talc, and mixing and molding the mixture.

このグリーンシートを用いて、実施例1と同様に第1図
に示した如き複合型回路装置を得た。
Using this green sheet, a composite circuit device as shown in FIG. 1 was obtained in the same manner as in Example 1.

なお、このA1□0,96%グリーンシートの焼成条件
は、1600℃、168時間、N、−H,(5%)中の
焼成であった。
The firing conditions for this A1□0.96% green sheet were firing in N, -H, (5%) at 1600°C for 168 hours.

この複合型回路装置について、−50℃−十125℃の
ヒートサイクル試験1分間1000サイクルを行ない、
接合部の剥離、クラック等の欠陥の有無について評価す
ると共にHeリーク量の測定を行ない、気密性について
評価を行なった。
This composite circuit device was subjected to a heat cycle test of -50℃ to 1125℃ for 1000 cycles for 1 minute.
The presence or absence of defects such as peeling and cracks in the joints was evaluated, and the amount of He leakage was also measured to evaluate airtightness.

評価結果を[表−21の下段に示した。The evaluation results are shown in the lower part of Table 21.

[表−2]の1〜lOは、本発明の接合用ペーストを用
いて、ガラスセラミックス基板とAIN基板を接合した
サンプルの評価結果であるが、クラック、剥離等の欠陥
は発生せず、Heリーク量も5 x 10−”cc/s
ec以下と優れた気密性を示した。
1 to 1O in [Table 2] are the evaluation results of samples in which a glass ceramic substrate and an AIN substrate were bonded using the bonding paste of the present invention, and no defects such as cracks or peeling occurred, and He Leak rate is also 5 x 10-”cc/s
It showed excellent airtightness of less than ec.

[表−2]の11〜17は、本発明の組成以外の接合用
ペーストを用いて接合したサンプルの評価結果であるが
、クラック、剥離等の欠陥が発生し、Heリーク量も太
き(、気密性に乏しいものであった。
11 to 17 in [Table 2] are the evaluation results of samples bonded using a bonding paste other than the composition of the present invention, but defects such as cracks and peeling occurred, and the amount of He leakage was also large ( , the airtightness was poor.

[発明の効果] 本発明においては、セラミックス基板と^IN基板をA
g−Cu−Ti合金によって、金属層を介さず、直接接
合するため、セラミックス基板、AIN基板にあらかじ
め金属層を形成する必要がな(、工程を簡略化できると
いう利点を有すると共に、接合部に剥離・クラック等の
欠陥のない、気密性に優れた回路基板を新規に提供する
ものであり、その工業的価値は多大である。
[Effect of the invention] In the present invention, the ceramic substrate and the ^IN substrate are
Because the g-Cu-Ti alloy allows direct bonding without using a metal layer, there is no need to form a metal layer on the ceramic substrate or AIN substrate in advance (this has the advantage of simplifying the process, as well as making it easier to bond the bonded area). This provides a new circuit board with excellent airtightness that is free from defects such as peeling and cracking, and has great industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図二本発明の複合型回路装置の代表的−例の断面図
。 第2図:第1図に示す複合型回路装置の製作手順を示す
各部品の断面図。 第3図:第1図とは別のタイプの複合型回路装置の断面
図。 1:AIN基板 2.3:セラミックス基板 5二接合部
FIG. 1 is a cross-sectional view of a typical example of the composite circuit device of the present invention. FIG. 2: A cross-sectional view of each component showing the manufacturing procedure of the composite circuit device shown in FIG. 1. FIG. 3: A sectional view of a composite circuit device of a different type from that shown in FIG. 1: AIN board 2.3: Ceramic board 5 two joints

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)セラミックス基板と窒化アルミニウム基板とを接合
してなる複合型回路装置において、接合部が0.5〜2
5重量%のフィラーと合金からなり、該合金の組成は接
合部の総量に対してチタン0.1〜10重量%、銀55
〜76重量%、銅15〜33重量%からなることを特徴
とする複合型回路装置。 2)フィラー粉末と合金粉末と有機ビヒクルからなり、
該フィラー粉末と該合金粉末の総量に対して固形分が フィラー0.5〜25重量% チタン0.1〜10重量% 銀55〜76重量% 銅15〜33重量% からなることを特徴とするセラミックス用 接合ペースト。
[Claims] 1) A composite circuit device formed by bonding a ceramic substrate and an aluminum nitride substrate, in which the bonded portion is 0.5 to 2.
The composition of the alloy is 0.1 to 10% by weight of titanium and 55% of silver based on the total amount of the joint.
76% by weight and 15 to 33% by weight of copper. 2) Consisting of filler powder, alloy powder and organic vehicle,
The solid content of the filler powder and the alloy powder is 0.5 to 25% by weight of filler, 0.1 to 10% by weight of titanium, 55 to 76% by weight of silver, and 15 to 33% by weight of copper. Bonding paste for ceramics.
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