JPH0424948A - 半導体用セラミックスパッケージ - Google Patents
半導体用セラミックスパッケージInfo
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
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。
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〉
本発明は半導体用セラミックスパッケージ、詳しくはＡ
ＩＮまたはＳｊＣの半導体素子搭載部材とセラミックス
枠体とを、アルミニウム合金系ろう材を介挿して接合し
たセラミックスパッケージの製造技術に間する。
ＩＮまたはＳｊＣの半導体素子搭載部材とセラミックス
枠体とを、アルミニウム合金系ろう材を介挿して接合し
たセラミックスパッケージの製造技術に間する。
〈従来の技術〉
従来の半導体用セラミックスパッケージとしては、以下
のものが知られている。
のものが知られている。
例えば第３図に示すように、アルミナのパッケージ３１
にキャビティ３２を形成し、このキャビティ３２の底面
にシリコンチップ３３をダイ゛ボンディングしたもので
ある。更に、ワイヤボンディングによりチップ３３とリ
ードとを接続し、蓋材３４によって封止したものである
。
にキャビティ３２を形成し、このキャビティ３２の底面
にシリコンチップ３３をダイ゛ボンディングしたもので
ある。更に、ワイヤボンディングによりチップ３３とリ
ードとを接続し、蓋材３４によって封止したものである
。
しかしながら、このアルミナセラミックスパッケージ３
１は放熱性に劣るため、高出力用のパワーＩＣチップの
搭載パッケージとしては使用することができないもので
あった。
１は放熱性に劣るため、高出力用のパワーＩＣチップの
搭載パッケージとしては使用することができないもので
あった。
この放熱性を改良したセラミックスパッケージとして、
第４図に示すように、アルミナの枠体４ｌと、ＩＣチッ
プ４２の搭載基板４３と、を別々に形成したものがある
。搭載基板４３は金属、例えばコバール合金、タングス
テン−銅合金等によって形成され、ＩＣチップ４２から
の放熱性を改良したものである。
第４図に示すように、アルミナの枠体４ｌと、ＩＣチッ
プ４２の搭載基板４３と、を別々に形成したものがある
。搭載基板４３は金属、例えばコバール合金、タングス
テン−銅合金等によって形成され、ＩＣチップ４２から
の放熱性を改良したものである。
この場合、セラミックス（アルミナ）枠体４１の接合面
部分をメタライズ（Ｍｏ−Ｍｎコーティング）４４し、
ニッケルメッキ４５し、このＮｉメツキ層４５と金属基
板４３とをＡｇ−Ｃｕ合金系ろう材４６によりろう付け
することにより、これらを接合している。
部分をメタライズ（Ｍｏ−Ｍｎコーティング）４４し、
ニッケルメッキ４５し、このＮｉメツキ層４５と金属基
板４３とをＡｇ−Ｃｕ合金系ろう材４６によりろう付け
することにより、これらを接合している。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、このような従来の半導体用セラミックス
パッケージにあっては、金属基板とセラミックス枠体と
はそれらの熱膨依係数の差が大きく、それらの接合部で
セラミックス枠体に割れ等の変形が生じ易い。特に、Ａ
ｇ−Ｃｕ合金系ろう材によるろう付は時にあっては接合
温度が８２０〜８５０℃と高いため、それらの熱変形が
顕著である。また、金属基板を使用している結果、全体
として重量が大きいという課題があった。
パッケージにあっては、金属基板とセラミックス枠体と
はそれらの熱膨依係数の差が大きく、それらの接合部で
セラミックス枠体に割れ等の変形が生じ易い。特に、Ａ
ｇ−Ｃｕ合金系ろう材によるろう付は時にあっては接合
温度が８２０〜８５０℃と高いため、それらの熱変形が
顕著である。また、金属基板を使用している結果、全体
として重量が大きいという課題があった。
そこで、本発明は、放熱性に優れ、搭載部材に変形等が
生じず、枠体との接合強度の高い、しかも、軽量化を達
成した半導体用セラミックスパッケージを提供すること
を、その目的としている。
生じず、枠体との接合強度の高い、しかも、軽量化を達
成した半導体用セラミックスパッケージを提供すること
を、その目的としている。
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、半導体素子が搭載される素子搭載部材と、こ
の半導体素子を取り囲むようにしてこの素子搭載部材に
接合される枠体と、この半導体素子を封止する蓋体と、
を有する半導体用セラミックスパッケージにおいて、上
記素子搭載部材を窒化アルミニウムまたは炭化珪素で、
上記枠体をセラミックスによってそれぞれ形成するとと
もに、これらをアルミニウム合金系のろう材を介して接
合した半導体用セラミックスパッケージである。
の半導体素子を取り囲むようにしてこの素子搭載部材に
接合される枠体と、この半導体素子を封止する蓋体と、
を有する半導体用セラミックスパッケージにおいて、上
記素子搭載部材を窒化アルミニウムまたは炭化珪素で、
上記枠体をセラミックスによってそれぞれ形成するとと
もに、これらをアルミニウム合金系のろう材を介して接
合した半導体用セラミックスパッケージである。
く作用〉
本発明に係る半導体用セラミックスパッケージにあって
は、素子搭載部材として窒化アルミニウムまたは炭化珪
素を用いているため、放熱性に優れている。そして、枠
体と素子搭載部材との接合は、アルミニウム合金系のろ
う材を介して行っているため、これらの接合強度は充分
に高められているとともに、熱応力によるひずみは緩和
、吸収される。
は、素子搭載部材として窒化アルミニウムまたは炭化珪
素を用いているため、放熱性に優れている。そして、枠
体と素子搭載部材との接合は、アルミニウム合金系のろ
う材を介して行っているため、これらの接合強度は充分
に高められているとともに、熱応力によるひずみは緩和
、吸収される。
更に、素子搭載部材をセラミックスで、接合部分をアル
ミニウム合金系のろう材で、形成したため、半導体用セ
ラミックスパッケージとしては、全体として軽量化を達
成することができた。
ミニウム合金系のろう材で、形成したため、半導体用セ
ラミックスパッケージとしては、全体として軽量化を達
成することができた。
表１は、この素子搭載部材としてのセラミックス板と金
属板との重量を比較するものである。
属板との重量を比較するものである。
（以下、余白）
表１
〈実施例〉
以下、
本発明の実施例を図面を参照して説明す第１図は本発明
の一実施例に係る半導体用セラミックスパッケージを示
す断面図である。
の一実施例に係る半導体用セラミックスパッケージを示
す断面図である。
この図において、１１は半導体素子搭載部材である炭化
珪素の絶縁基板（Ｓ ｉ Ｃ基板）であって、この基板
１１上には半導体素子（ＩＣチップ）１２が搭載されて
いる。
珪素の絶縁基板（Ｓ ｉ Ｃ基板）であって、この基板
１１上には半導体素子（ＩＣチップ）１２が搭載されて
いる。
この基板１１の端部はアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）の枠体１
３に接合されており、このアルミナ製の枠体１３によっ
て上記ＩＣチップ１２は取り囲まれている。そして、こ
のＩＣチップ１２と、枠体１３に設けられたリードと、
はボンディングワイヤ１４によって接続されている。
３に接合されており、このアルミナ製の枠体１３によっ
て上記ＩＣチップ１２は取り囲まれている。そして、こ
のＩＣチップ１２と、枠体１３に設けられたリードと、
はボンディングワイヤ１４によって接続されている。
１５はこの枠体１３の上面に接着された蓋体てあって、
ＩＣチップ１２をこのパッケージ中に封止している。こ
の蓋体】５は例えば金属板によって形成されている。
ＩＣチップ１２をこのパッケージ中に封止している。こ
の蓋体】５は例えば金属板によって形成されている。
ここで、上記基板１１と枠体１３との接合部は、例えは
アルミニウム合金系のろう材１６によって構成されてい
る。このろう材１６としては、例えばＡｌ−５ｉ、Ａｌ
−Ｇｅ、Ａｌ−Ｃｕ合金糸のもの等が使用される。
アルミニウム合金系のろう材１６によって構成されてい
る。このろう材１６としては、例えばＡｌ−５ｉ、Ａｌ
−Ｇｅ、Ａｌ−Ｃｕ合金糸のもの等が使用される。
そして、このようなセラミックスパッケージにあって、
まず、アルミナの枠体１３に基板１１が接合される。
まず、アルミナの枠体１３に基板１１が接合される。
このとき、Ａｌ−５ｉ系のろう材１６では５８０〜６２
０℃の温度で接合され、Ａｌ−Ｇｅ系の場合は４４０〜
５００°Ｃてあり、Ａｌ−Ｃｕ系の場合は５６０〜６０
０℃である。したがって、接合時の熱ひずみは低減され
るため、基板】１に加わる熱ひずみも低減される。
０℃の温度で接合され、Ａｌ−Ｇｅ系の場合は４４０〜
５００°Ｃてあり、Ａｌ−Ｃｕ系の場合は５６０〜６０
０℃である。したがって、接合時の熱ひずみは低減され
るため、基板】１に加わる熱ひずみも低減される。
次いて、ＩＣチップ１２が基板１１上に搭載される。
更に、ワイヤボンディング後、蓋体１５を接合すること
により、ＩＣチップ１２を封止したセラミックスパッケ
ージが形成される。
により、ＩＣチップ１２を封止したセラミックスパッケ
ージが形成される。
第２図は本発明の他の実施例を示している。
この実施例では、放熱性を改善するためにＡＩＮ（窒化
アルミニウム）基板２１を使用したものである。この場
合、ＡＩＮ基板２１はその表面を酸化してアルミナＦｉ
２２を形成しである。これはチップのダイホンディング
性等の接着性を改善するものである。また、ＡＩＮ基板
２１の使用により高周波数特性も改善されている。
アルミニウム）基板２１を使用したものである。この場
合、ＡＩＮ基板２１はその表面を酸化してアルミナＦｉ
２２を形成しである。これはチップのダイホンディング
性等の接着性を改善するものである。また、ＡＩＮ基板
２１の使用により高周波数特性も改善されている。
そして、枠体２３もＡＩＮを使用すると、それらの熱膨
張係数が同じであるため、接合部の熱ひずみ等の変形は
ほぼ抑止されることとなる。接合部にはアルミニウム合
金系のろう材２４を用いるものとする。なお、ろう材と
してＡｌ−Ｃｕ系のものを用いる場合には表面処理を行
う必要がある。
張係数が同じであるため、接合部の熱ひずみ等の変形は
ほぼ抑止されることとなる。接合部にはアルミニウム合
金系のろう材２４を用いるものとする。なお、ろう材と
してＡｌ−Ｃｕ系のものを用いる場合には表面処理を行
う必要がある。
また、窒化アルミニウムを枠体として使用する場合には
、接合部について表面酸化処理を行うことが接着強度を
増加することとなる。
、接合部について表面酸化処理を行うことが接着強度を
増加することとなる。
第５図は本発明のさらに他の実施例を示している。
二の図において、５１は炭化ケイ素基板であり、その上
にはＩＣチップ５２がはんだ層５３を介して搭載されて
いる。アルミナの枠体５４とこの基板５１とは、アルミ
ニウム５７とこれを上下から挟むアルミニウム合金系（
ＡＩ−５ｉ＞のろう材５８Ａ、５８Ｂとの積層体によっ
て接合されている。
にはＩＣチップ５２がはんだ層５３を介して搭載されて
いる。アルミナの枠体５４とこの基板５１とは、アルミ
ニウム５７とこれを上下から挟むアルミニウム合金系（
ＡＩ−５ｉ＞のろう材５８Ａ、５８Ｂとの積層体によっ
て接合されている。
また、δ５はボンディングワイヤ、５６は蓋体を示して
いる。
いる。
このようにセラミックス基板５１とセラミックス枠体５
４とを積層体（５７，５８Ａ、５８Ｂ）からなるクラッ
トろう材により接合することもてきる。
４とを積層体（５７，５８Ａ、５８Ｂ）からなるクラッ
トろう材により接合することもてきる。
〈効果〉
以上説明してきたように、本発明に係る半導体用セラミ
ックスパッケージによれは、放熱性に優れ、接合強度が
高く、熱応力等によるひずみ、変形が生しることがなく
、しかも、全体としての軽量化を達成することができる
。
ックスパッケージによれは、放熱性に優れ、接合強度が
高く、熱応力等によるひずみ、変形が生しることがなく
、しかも、全体としての軽量化を達成することができる
。
第１図は本発明の一実施例に係る半導体用セラミックス
パッケージの概略構造を示す断面図、第２図は本発明の
他の実施例を示すセラミックスパッケージの一部を示す
断面図、第３図は従来の半導体用セラミックスパッケー
ジをを示す断面図、第４図は別の従来例としての半導体
用セラミックスパッケージを示す断面図、第５図は本発
明のさらに他の実施例に係るすセラミックスパッケージ
の一部を示す断面図である。 １１・・・・・・・・・・炭化珪素基板（素子搭載部材
）、 １２・・・・・・・・・・ＩＣチップ、１３・・・・・
・・・・・アルミナ枠体、１５・・・・・・・・・・蓋
体、 １６・・・・・・・・・・ろう材。
パッケージの概略構造を示す断面図、第２図は本発明の
他の実施例を示すセラミックスパッケージの一部を示す
断面図、第３図は従来の半導体用セラミックスパッケー
ジをを示す断面図、第４図は別の従来例としての半導体
用セラミックスパッケージを示す断面図、第５図は本発
明のさらに他の実施例に係るすセラミックスパッケージ
の一部を示す断面図である。 １１・・・・・・・・・・炭化珪素基板（素子搭載部材
）、 １２・・・・・・・・・・ＩＣチップ、１３・・・・・
・・・・・アルミナ枠体、１５・・・・・・・・・・蓋
体、 １６・・・・・・・・・・ろう材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体素子が搭載される素子搭載部材と、 この半導体素子を取り囲むようにしてこの素子搭載部材
に接合される枠体と、 この半導体素子を封止する蓋体と、を有する半導体用セ
ラミックスパッケージにおいて、 上記素子搭載部材を窒化アルミニウムまたは炭化珪素で
、上記枠体をセラミックスによってそれぞれ形成すると
ともに、 これらをアルミニウム合金系のろう材を介して接合した
ことを特徴とする半導体用セラミックスパッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12521190A JP2687678B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 半導体用セラミックスパッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12521190A JP2687678B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 半導体用セラミックスパッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424948A true JPH0424948A (ja) | 1992-01-28 |
| JP2687678B2 JP2687678B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=14904630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12521190A Expired - Fee Related JP2687678B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 半導体用セラミックスパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687678B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109727924A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-07 | 江苏省宜兴电子器件总厂有限公司 | 一种带AlN和Si过渡片陶瓷外壳封装结构 |
-
1990
- 1990-05-15 JP JP12521190A patent/JP2687678B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109727924A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-07 | 江苏省宜兴电子器件总厂有限公司 | 一种带AlN和Si过渡片陶瓷外壳封装结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2687678B2 (ja) | 1997-12-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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