JPH0380349B2 - - Google Patents
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- JPH0380349B2 JPH0380349B2 JP7316685A JP7316685A JPH0380349B2 JP H0380349 B2 JPH0380349 B2 JP H0380349B2 JP 7316685 A JP7316685 A JP 7316685A JP 7316685 A JP7316685 A JP 7316685A JP H0380349 B2 JPH0380349 B2 JP H0380349B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は特に半導体装置のハーメチツクシール
に好適のシールカバーに関するものである。
に好適のシールカバーに関するものである。
半導体素子のパツケージングの一種に第３図に
示すようなセラミツクパツケージがある。第３図
においてセラミツク基板１は、中央部に半導体素
子接合用のメタライズ層を有する下層板と、リー
ドパターンが形成され且つ中央部に開口を有する
中間板と、リードパターンの内側先端が露出する
ような更に大きい開口を有する上層板、の３層が
一体化された構造であり、長辺側部には上記リー
ドパターンの外側先端と導通するように複数の金
属リード２が接合され、上記上層板の開口周囲に
はカバー取付用のメタライズ層３が形成されてい
る。メタライズ層及びリードパターンは通常Mo
−Mn系の導電ペーストで形成され、これらとリ
ード２には金メツキが施されている。このような
基板１を用いるパツケージングは、先ず半導体素
子４を基板１の中央窪みに接合し、該素子４上の
電極とリードパターンの内側先端を細いコネクタ
ー線（図示せず）で結合した後、メタライズ層３
の上に第３図に示すようなシールリング５と金属
製カバー６を載せ、シールリング５の融点以上に
加熱し、後冷却してカバー６を取付ける諸工程か
らなる。このカバー６の取付け工程を一般にハー
メチツクシールと称し、シールリング５には、半
導体素子４の接合に用いるAu−Si合金ろうより
低い融点を有するAu−Sn合金ろう、Pb−Sn合金
ろう等が用いられ、金属製（通常コバール製）カ
バー６の少なくともシールリング５が当接する周
縁部にはろう付け性の良好な金、ニツケル等のメ
ツキからなる被膜が施されているのが通常であ
る。
示すようなセラミツクパツケージがある。第３図
においてセラミツク基板１は、中央部に半導体素
子接合用のメタライズ層を有する下層板と、リー
ドパターンが形成され且つ中央部に開口を有する
中間板と、リードパターンの内側先端が露出する
ような更に大きい開口を有する上層板、の３層が
一体化された構造であり、長辺側部には上記リー
ドパターンの外側先端と導通するように複数の金
属リード２が接合され、上記上層板の開口周囲に
はカバー取付用のメタライズ層３が形成されてい
る。メタライズ層及びリードパターンは通常Mo
−Mn系の導電ペーストで形成され、これらとリ
ード２には金メツキが施されている。このような
基板１を用いるパツケージングは、先ず半導体素
子４を基板１の中央窪みに接合し、該素子４上の
電極とリードパターンの内側先端を細いコネクタ
ー線（図示せず）で結合した後、メタライズ層３
の上に第３図に示すようなシールリング５と金属
製カバー６を載せ、シールリング５の融点以上に
加熱し、後冷却してカバー６を取付ける諸工程か
らなる。このカバー６の取付け工程を一般にハー
メチツクシールと称し、シールリング５には、半
導体素子４の接合に用いるAu−Si合金ろうより
低い融点を有するAu−Sn合金ろう、Pb−Sn合金
ろう等が用いられ、金属製（通常コバール製）カ
バー６の少なくともシールリング５が当接する周
縁部にはろう付け性の良好な金、ニツケル等のメ
ツキからなる被膜が施されているのが通常であ
る。
このハーメチツクシール工程において、シール
リング５とカバー６をメタライズ層３の上にそれ
ぞれの周縁がほぼ一致するように重ね合わせる必
要があるが、シールリング５が50μm程度の厚さ
で極めて扱いにくい上、わずかの振動で位置ズレ
を生じるため、重ね合わせの作業が難かしく、ハ
ーメチツクシール後においてカバー６が位置ズレ
を生じている欠陥も時々起る。このような欠点は
第１図に示すようにシールリング５をカバー６に
予め取付けておくことができれば解消し得ること
であり、このような観点からシールリング５をカ
バー６に複数個所のスポツト熔接により仮付けす
る方法が提案されている（例えば特公昭56−
36577号公報）。しかしながらこの方法によるハー
メチツクシールカバーにはいくつかの欠点がなお
存在する。即ち、シールリング５はカバー６に局
部的に熔接されているのであるが、この熔接個所
において合金ろうが一旦熔融されるのでカバー６
の被膜７の金属が混入して組成が変わり、その部
分の融点が高くなることである。これはハーメチ
ツクシール工程においてシールリング５の均一な
融解を妨げる。又、上記熔接個所においてシール
リング５にスポツト熔接の電極跡が窪みとして残
り、この窪みがハーメチツクシールの際ボイドの
原因になり易い。
リング５とカバー６をメタライズ層３の上にそれ
ぞれの周縁がほぼ一致するように重ね合わせる必
要があるが、シールリング５が50μm程度の厚さ
で極めて扱いにくい上、わずかの振動で位置ズレ
を生じるため、重ね合わせの作業が難かしく、ハ
ーメチツクシール後においてカバー６が位置ズレ
を生じている欠陥も時々起る。このような欠点は
第１図に示すようにシールリング５をカバー６に
予め取付けておくことができれば解消し得ること
であり、このような観点からシールリング５をカ
バー６に複数個所のスポツト熔接により仮付けす
る方法が提案されている（例えば特公昭56−
36577号公報）。しかしながらこの方法によるハー
メチツクシールカバーにはいくつかの欠点がなお
存在する。即ち、シールリング５はカバー６に局
部的に熔接されているのであるが、この熔接個所
において合金ろうが一旦熔融されるのでカバー６
の被膜７の金属が混入して組成が変わり、その部
分の融点が高くなることである。これはハーメチ
ツクシール工程においてシールリング５の均一な
融解を妨げる。又、上記熔接個所においてシール
リング５にスポツト熔接の電極跡が窪みとして残
り、この窪みがハーメチツクシールの際ボイドの
原因になり易い。
本発明の目的は上記従来の欠点を解消し、より
信頼性の高いハーメチツクシールカバーを得るこ
とにある。
信頼性の高いハーメチツクシールカバーを得るこ
とにある。
この目的を達成するためには熔接の手段に依ら
ないでシールリングを仮付けすることが必要であ
り、これを実現する手段として本発明者は、シー
ルリング５が軟質の低融点合金ろう材であれば加
圧によつて接合可能ではないかと考え、種々実験
の結果これを確認して本発明に到達した。
ないでシールリングを仮付けすることが必要であ
り、これを実現する手段として本発明者は、シー
ルリング５が軟質の低融点合金ろう材であれば加
圧によつて接合可能ではないかと考え、種々実験
の結果これを確認して本発明に到達した。
即ち、本発明のハーメチツクシールカバーは、
少なくともシールリングが当接する周縁部にろう
付性の良好な被膜を有する金属製カバーの該周縁
部に、鉛、錫、インジウム等を主成分とする低融
点合金ろう材製のシールリングが全周に亘つて接
合されている点に特徴があり、このカバーとシー
ルリングとの接合は、カバーとシールリングとを
非酸化性雰囲気中で該シールリングの融点よりも
低い温度に加熱すると共に上記周縁部全周に亘つ
て加圧して接合することにある。
少なくともシールリングが当接する周縁部にろう
付性の良好な被膜を有する金属製カバーの該周縁
部に、鉛、錫、インジウム等を主成分とする低融
点合金ろう材製のシールリングが全周に亘つて接
合されている点に特徴があり、このカバーとシー
ルリングとの接合は、カバーとシールリングとを
非酸化性雰囲気中で該シールリングの融点よりも
低い温度に加熱すると共に上記周縁部全周に亘つ
て加圧して接合することにある。
第１図は本発明のハーメチツクシールカバーの
一例を断面図で示してある。第１図においてカバ
ー６は全面にニツケルメツキからなる被膜７が施
されており、シールリング５は該カバー６に周縁
をほぼ一致させて接合されている。カバー６へ被
膜７を施すのはろう付性を良性ならしめるためで
あるから、この被膜は少なくともシールリング５
が当接する周縁部に施されていれば良く、カバー
６の素地と良く密着し、且つろう材との濡れが良
く、しかもろう材中に溶解してろう材の信頼性を
低下させないものであれば何れの金属、合金であ
つても差支えない。シールリング５の材質は、例
えばPb／10Sn（10重量％のSnと残部Pbの合金、
以下同様）Pb／5Sn／2.5Ag、Pb／5In／2.5Ag、
Sn／38.1Pb、Sn／10Ag、Sn／3.5Ag、In／
48Sn、In／30Sn等、鉛、錫、インジウム等を主
成分とする低融点合金ろう材であればすべて適用
できる。
一例を断面図で示してある。第１図においてカバ
ー６は全面にニツケルメツキからなる被膜７が施
されており、シールリング５は該カバー６に周縁
をほぼ一致させて接合されている。カバー６へ被
膜７を施すのはろう付性を良性ならしめるためで
あるから、この被膜は少なくともシールリング５
が当接する周縁部に施されていれば良く、カバー
６の素地と良く密着し、且つろう材との濡れが良
く、しかもろう材中に溶解してろう材の信頼性を
低下させないものであれば何れの金属、合金であ
つても差支えない。シールリング５の材質は、例
えばPb／10Sn（10重量％のSnと残部Pbの合金、
以下同様）Pb／5Sn／2.5Ag、Pb／5In／2.5Ag、
Sn／38.1Pb、Sn／10Ag、Sn／3.5Ag、In／
48Sn、In／30Sn等、鉛、錫、インジウム等を主
成分とする低融点合金ろう材であればすべて適用
できる。
このシールリング５のカバー６への接合は、非
酸化性雰囲気中で該シールリング５の融点より低
い温度に加熱すると共にシールリング５とカバー
６の周縁部を全周に亘つて均一に加圧することで
達成される。この接合時の雰囲気を非酸化性とす
るのは、鉛、錫、インジウム等は酸化し易く、表
面に酸化被膜が生成するとカバーと接合しないか
らである。この接合に必要な加圧力及び温度は合
金の種類によつて変わるので一概に決められず、
実験によつて求める必要がある。この接合の機構
はまだ充分解明されていないが、加圧によつてシ
ールリング５のカバー６との当接面の温度が上昇
し、局部的に半熔融の状態になるからであろうと
推測される。例えば状態図における固相線近くま
で加熱された状態を考えれば加圧によつて容易に
固液相領域に到達して接合可能となることが理解
されよう。共晶合金の場合は局部的に熔融状態に
なると考えられる。加圧力が増せばより低い温度
で接合でき、又、加圧力に超音波振動を併用すれ
ば更に低い温度で接合できる。
酸化性雰囲気中で該シールリング５の融点より低
い温度に加熱すると共にシールリング５とカバー
６の周縁部を全周に亘つて均一に加圧することで
達成される。この接合時の雰囲気を非酸化性とす
るのは、鉛、錫、インジウム等は酸化し易く、表
面に酸化被膜が生成するとカバーと接合しないか
らである。この接合に必要な加圧力及び温度は合
金の種類によつて変わるので一概に決められず、
実験によつて求める必要がある。この接合の機構
はまだ充分解明されていないが、加圧によつてシ
ールリング５のカバー６との当接面の温度が上昇
し、局部的に半熔融の状態になるからであろうと
推測される。例えば状態図における固相線近くま
で加熱された状態を考えれば加圧によつて容易に
固液相領域に到達して接合可能となることが理解
されよう。共晶合金の場合は局部的に熔融状態に
なると考えられる。加圧力が増せばより低い温度
で接合でき、又、加圧力に超音波振動を併用すれ
ば更に低い温度で接合できる。
このような接合は例えば第２図に示すような装
置でできる。
置でできる。
第２図の装置はヒーター８を内蔵したヒートブ
ロツク９と加圧部材１０から成り、該ヒートブロ
ツク９にはカバー６を挿入できる窪みと該窪みに
中性又は還元性ガスを導入する通気孔１１が設け
られている。ヒートブロツク９を所定の温度と
し、非酸化性のガスを流しながら、該窪みにカバ
ー６を置き、カバー６の上にシールリング５を周
縁がほぼ一致するように重ね、シールリング５の
上にステンレススチール、セラミツクス、テフロ
ンのようなろう材が付着しにくい材質の押え板１
２を載せ、前記加圧部材１０によつて所定時間加
圧すればシールリング５はカバー６に接合され
る。この加圧時間も実験により求めることができ
る。
ロツク９と加圧部材１０から成り、該ヒートブロ
ツク９にはカバー６を挿入できる窪みと該窪みに
中性又は還元性ガスを導入する通気孔１１が設け
られている。ヒートブロツク９を所定の温度と
し、非酸化性のガスを流しながら、該窪みにカバ
ー６を置き、カバー６の上にシールリング５を周
縁がほぼ一致するように重ね、シールリング５の
上にステンレススチール、セラミツクス、テフロ
ンのようなろう材が付着しにくい材質の押え板１
２を載せ、前記加圧部材１０によつて所定時間加
圧すればシールリング５はカバー６に接合され
る。この加圧時間も実験により求めることができ
る。
押え板１２はコバール、ニツケル等の圧延材で
あればろう材とのなじみが悪いので使用できる。
あればろう材とのなじみが悪いので使用できる。
本発明においてカバー６の素地材質は何ら特定
されず、形状も平板状に限定されるものではな
い。
されず、形状も平板状に限定されるものではな
い。
又、本発明のハーメチツクシールカバーは半導
体装置以外の種々の物品にも適用し得るものであ
る。
体装置以外の種々の物品にも適用し得るものであ
る。
実施例 １
13mm角、厚さ0.25mmのコバール板の全面に厚さ
2μmのニツケルメツキの被膜を施したカバーと、
11mm角の開口を有する13mm角のPb／10Sn（Sn10
重量％、残部Pb）製シールリングを接合し、剥
離試験に供した。接合には、第２図に示すような
装置を用いた。該装置は通気孔１１から水素10容
量％含有窒素ガスを流入すると共にヒートブロツ
ク９を270℃に昇温してある。このヒートブロツ
ク上に上記カバーを置き、該カバー上に上記シー
ルリングを周縁がほぼ一致するように重ね、該リ
ングの上にステンレススチール板を押え板として
置き、該押え板に2.5Kgの荷重を20秒間加えた。
2μmのニツケルメツキの被膜を施したカバーと、
11mm角の開口を有する13mm角のPb／10Sn（Sn10
重量％、残部Pb）製シールリングを接合し、剥
離試験に供した。接合には、第２図に示すような
装置を用いた。該装置は通気孔１１から水素10容
量％含有窒素ガスを流入すると共にヒートブロツ
ク９を270℃に昇温してある。このヒートブロツ
ク上に上記カバーを置き、該カバー上に上記シー
ルリングを周縁がほぼ一致するように重ね、該リ
ングの上にステンレススチール板を押え板として
置き、該押え板に2.5Kgの荷重を20秒間加えた。
剥離試験は、接合されたシールリングに粘着テ
ープを貼り付け、該テープを垂直上方へ引張るピ
ーリングテストで行なつた。テストの結果、シー
ルリングは全周に亘つてカバーと充分接合してい
ることが確かめられた。
ープを貼り付け、該テープを垂直上方へ引張るピ
ーリングテストで行なつた。テストの結果、シー
ルリングは全周に亘つてカバーと充分接合してい
ることが確かめられた。
実施例 ２
13mm角、厚さ0.25mmのコバール板の全面に厚さ
2μmの金メツキの被膜を施したカバーと、11mmの
角の開口を有する13mm角のIn／48Sn（Sn48重量
％、残部In）製シールリングを実施例１と同様に
して接合した。但し、ヒートブロツクの温度は
100℃とした。
2μmの金メツキの被膜を施したカバーと、11mmの
角の開口を有する13mm角のIn／48Sn（Sn48重量
％、残部In）製シールリングを実施例１と同様に
して接合した。但し、ヒートブロツクの温度は
100℃とした。
剥離試験の結果も良好で共晶合金製シールリン
グでも接合できることが確かめられた。
グでも接合できることが確かめられた。
本発明のハーメチツクシールカバーは、シール
リングがカバーの周縁部に全周に亘つて接合され
ているが、シールリング自体は大部分未熔融のま
まであるから、ハーメチツクシールに際してリン
グの熔融が全周に亘つて均等に起こり、ポイドも
生成せず、シールの信頼性を向上することができ
る。
リングがカバーの周縁部に全周に亘つて接合され
ているが、シールリング自体は大部分未熔融のま
まであるから、ハーメチツクシールに際してリン
グの熔融が全周に亘つて均等に起こり、ポイドも
生成せず、シールの信頼性を向上することができ
る。
第１図は本発明によるハーメチツクシールカバ
ーの断面図、第２図は本発明方法を実施するに用
いる加圧加熱装置の一例の断面図、第３図は一般
の半導体素子のセラミツクパツケージングの分解
斜視図である。 １……セラミツク基板、２……金属リード、３
……メタライズ層、４……半導体素子、５……シ
ールリング、６……金属製カバー、７……被膜、
８……ヒーター、９……ヒートブロツク、１０…
…加圧部材、１１……通気孔、１２……押え板。
ーの断面図、第２図は本発明方法を実施するに用
いる加圧加熱装置の一例の断面図、第３図は一般
の半導体素子のセラミツクパツケージングの分解
斜視図である。 １……セラミツク基板、２……金属リード、３
……メタライズ層、４……半導体素子、５……シ
ールリング、６……金属製カバー、７……被膜、
８……ヒーター、９……ヒートブロツク、１０…
…加圧部材、１１……通気孔、１２……押え板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくともシールリングが当接する周縁部に
ろう付け性の良好な被膜を有する金属製カバーの
該周縁部に、鉛、錫、インジウム等を主成分とす
る低融点合金ろう材製のシールリングが全周に亘
つて接合されていることを特徴とするハーメチツ
クシールカバー。 ２ 少なくともシールリングが当接する周縁部に
ろう付け性の良好な被膜を有する金属製カバー
に、鉛、錫、インジウム、カドミウム等を主成分
とする低融点合金ろう材製のシールリングを、周
縁がほぼ一致するように重ね合わせ、非酸化性雰
囲気中で該シールリングの融点よりも低い温度に
加熱すると共に上記周縁部全周に亘つて加圧して
カバーとシールリングを接合することを特徴とす
るハーメチツクシールカバーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316685A JPS61231740A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | ハーメチックシールカバーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316685A JPS61231740A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | ハーメチックシールカバーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61231740A JPS61231740A (ja) | 1986-10-16 |
| JPH0380349B2 true JPH0380349B2 (ja) | 1991-12-24 |
Family
ID=13510300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7316685A Granted JPS61231740A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | ハーメチックシールカバーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61231740A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63184356A (ja) * | 1987-01-26 | 1988-07-29 | Mitsubishi Metal Corp | 半導体パツケ−ジ用窓枠状ろう材付封着板 |
| JP4037470B2 (ja) * | 1994-06-28 | 2008-01-23 | エルピーダメモリ株式会社 | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7316685A patent/JPS61231740A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61231740A (ja) | 1986-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |