JPH02281642A - セラミックパッケージ - Google Patents

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） 本発明はパッケージ本体にヒートシンクを接合して成る
セラミックパッケージに関する。

（従来の技ｍ） セラミックパッケージではチップからの熱放散性を高め
る目的でヒートシンクを備えたものが多く提供されてい
る。ところで、チップとパッケージ本体であるセラミッ
クとはかなり熱膨張係数が異なるので、熱膨張係数の相
違による熱応力を緩和するため、チップを搭載するステ
ージ部にはチップの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有
するモリブデン板等の金属板を用い、ヒートシンク材に
はセラミックの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する
材料を用いて熱膨張係数のマツチングを図″っている。

モリブデン板の上下両面に銅材をクラッドした複合材も
熱膨張係数の差による熱応力を吸収するヒートシンクと
して多用されているものである。

このヒートシンク材は熱膨張係数の比較的小さなモリブ
デン板の表面を材質的に軟らかな全屈である銅材でクラ
ッドすることにより、全体としてセラミックと同等の熱
膨張係数に合わせると同時に、銅材のクツション性によ
る緩衝効果によって熱応力を吸収している。モリブデン
板の上下両面に銅材をクラッドしているのは、片面のみ
に銅材をりラッドした場合は、銅とモリブデンとの熱膨
張係数の差によってバイメタル効果による反りなどが生
じることを防止するためである。

（発明が解決しようとする課題） 上記の銅−モリブデンー銅から成る複合材をパッケージ
本体に接合する際は、銀ろう付げによっているが、この
銀ろう付けの際、ろう材に含まれる銀が銅材のなかへ拡
散し、その結果、銅の硬度が上がって、銅によるクツシ
ョン効果が減じるという問題点がある。サーマルショッ
ク特性試験によると、胴中に銀が拡散することにより、
パッケージ本体にクラックが発生するという不良が発生
している。

最近は、半導体チップがますます大型化しているため、
ヒートシンク材のわずかな特性の変化もセラミックパッ
ケージの信頼性に影響を与えるようになっており、銅材
中への銀の拡散も軽視することができないものとなって
いる。

そこで、本発明は上記問題点を解消すべくなさ九たもの
であり、その目的とするところは、モリブデン板の両表
面に銅材をクラッドして成る複合材をヒートシンクとし
て用いて、銀ろう付けの際に銅材中へ銀が拡散すること
を効果的に防止でき、熱膨張係数の差によって生じる熱
応力を効果的に吸収することのできるセラミックパッケ
ージを提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の携成をそなえる。

すなおち、モリブデン板の上下両面に銅材をクラッドし
た複合材をヒートシンクとし、パッケージ本体下面にヒ
ートシンクを銀ろうによって接合したセラミックパッケ
ージにおいて、前記ヒートシンクの銀ろう接合面に、銀
ろう付けの際に銀が前記銅材中に拡散することを防止す
るめっき皮膜をあらかじめ形成したことを特徴とする。

また、前記めっき皮膜としては電解ニッケルめっきが効
果的に用いられる。

（発明の概要） 本発明に係るセラミックパッケージは、モリブデン板を
芯材とし銅材をモリブデン板の両表面にクラッドしたも
のに、銅材中に銀が拡散することを防止するめっき皮膜
を形成したヒートシンクをパッケージ本体に銀ろう付け
して成るものである。

銀が銅材中に拡散することを防止するめっき皮膜として
は、無電解ニッケルーボロンめっき、無電解ニッケルー
りんめっき、電解ニッケルめっき、コバルトめっき等が
用いられる。

これらのめっき皮膜は、銅材表面において銀ろうに対し
てバリアとして作用し、銀が銅材中に拡散することを防
止する。

上記、めっき皮膜のうちでは、電解ニッケルめっき皮膜
が、銀ろうの流れ性でもっとも優れており、実際の使用
でも電解ニッケルめっき皮膜がもっとも効果的であった
。

なお、めっき厚は１〜３μｍのものが最適であった・ （実施例） 第１図は上記ヒートシンクを接合したセラミックパッケ
ージの一実施例を示す。図″ｔ−１０はヒートシンク、
１２はヒートシンクの芯材であるモリブデン板、１４は
モリブデン板１２の上面および下面にクラッドした銅材
である。ヒートシンク１０にはあらかじめ電解ニッケル
めっきを施し、ヒートシンク１０の表面に電解ニッケル
めっき皮膜１５を形成して、銀ろう１６によりパッケー
ジ本体１８およびステージ部２０を接合している。２２
はチップである。ステージ部２０にはモリブデン板を用
いた。

この実施例のセラミックパッケージでは、電解ニッケル
めっき皮膜１５を形成したことによってヒートシンク１
０の銅材１４に銀ろう中の銀が拡散せず、サーマルショ
ック特性試験でも良好な結果が得られた。

表１に銅−モリブデンー銅の複合材にあらかじめ電解ニ
ッケルめっきを施したものをセラミックのパッケージ本
体に銀ろう付けしたもの、および、従来の銅−モリブデ
ンー銅の複合材でめっき処理を施していないものをセラ
ミックのパッケージ本体に銀ろう付けしたものについて
、サーマルショツク特性試験を行った試験結果を示す。

サンプルとしてはめっきを施していないものと。

めっきを施したものをそれぞれ１５個ずつ用意し、高温
槽および低温槽にくりかえし投入する操作を行って、パ
ッケージ本体にクラックが発生するかどうかを試験した
。

表１ 上表からｂかるように、銅材にめっき処理を施したもの
では、６００回目のサイクルではじめて１個のサンプル
にクラックが発生しただけである。

これに対し、めっき処理を施していないものでは。

３００回のサイクルからクラックが発生し、５００回目
のサイクルまでで合計７個のサンプルにクラックが発生
した。

この試験結果は、銅−モリブデンー銅の複合材にあらか
じめ電解ニッケルめっき皮膜を形成することによって銅
のクツション効果が好適に維持でき、熱膨張係数の差に
よる熱応力がヒートシンクによって好適に吸収できるこ
とを示している。

なお、銀ろう付は温度を高くすると、銅−モリブデンー
銅の複合材を用いた場合、銅材中への銀の拡散の度合い
が大きくなるため、従来は８００℃〜８２０℃程度でろ
う付けを行っているが、上記のようにめっき皮膜を形成
したヒートシンク材を用いた場合は、銀ろう付は温度を
さらに２０℃〜３０℃程度高温にしても、銅材中に銀を
拡散させずにろう付けすることができる。このように、
銀ろう付は温度を高くすることができると、ヒートシン
クのろう付けと同時に行うリードの銀ろう付けの際にリ
ード間の銀ろうが良好に溶融してリード間にブリッジが
発生することを防止することができる。

また、チップの大型化とともにヒートシンクも大型化し
ており、このため銀ろう付けの際に銀ろうの流れ性が問
題となるが、銀ろう付は温度を高くすることによって銀
ろうの流れ不足が解消できるという利点がある。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明し
たが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく
１発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得
るのはもちろんのことである。

（発明の効果） 本発明に係るセラミックパッケージでは、銅−モリブデ
ンー銅の複合材からなるヒートシンクを用いて、銅材の
クツション性を低下させることなくパッケージ本体に接
合することができ、好適な熱放散性を有するとともに、
熱膨張係数の相違に起因する熱応力を効果的に吸収する
ことができ、パッケージ本体にクラックが発生すること
を防止できる。この結果、より大型のチップも容易に搭
載できる信頼性の高いセラミックパッケージを得ること
かできるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセラミックパッケージの一実施例
を示す断面図である。 １０・・・ヒートシンク、　　１２・・・モリブデン板
、　１４・・・銅材、　１５・・・電解ニッケルめっき
皮膜、　　１６・・・銀ろう、１８・・・パッケージ本
体、　２０・・・ステージ部、　２２・・・チップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モリブデン板の上下両面に銅材をクラッドした複合
   材をヒートシンクとし、パッケージ本体下面にヒートシ
   ンクを銀ろうによって接合したセラミックパッケージに
   おいて、 前記ヒートシンクの銀ろう接合面に、銀ろ う付けの際に銀が前記銅材中に拡散することを防止する
   めっき皮膜をあらかじめ形成したことを特徴とするセラ
   ミックパッケージ。 ２、前記めっき皮膜が電解ニッケルめっきによって形成
   された請求項１記載のセラミックパッケージ。