JPH0467784B2 - - Google Patents
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- JPH0467784B2 JPH0467784B2 JP8414186A JP8414186A JPH0467784B2 JP H0467784 B2 JPH0467784 B2 JP H0467784B2 JP 8414186 A JP8414186 A JP 8414186A JP 8414186 A JP8414186 A JP 8414186A JP H0467784 B2 JPH0467784 B2 JP H0467784B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体パツケージに係り、特に、その
構造部材の一部分に高熱伝導・電気絶縁性SiC
（シリコンカーバイド）セラミツクスを採用して
熱放散特性を改善したことを特徴とする半導体用
セラミツクスパツケージの構造に関する。
構造部材の一部分に高熱伝導・電気絶縁性SiC
（シリコンカーバイド）セラミツクスを採用して
熱放散特性を改善したことを特徴とする半導体用
セラミツクスパツケージの構造に関する。
少量のBeOを含有するホツトプレス焼結SiC
（シリコンカーバイド）セラミツクスの優れた熱
伝導性および電気絶縁性に着目して、これを半導
体パツケージの構成材料に採用することは既に公
知の技術である。半導体、特に高集積密度LSIか
らの放熱を促進し、半導体中のpn接合の温度を
一定値以下に保持するため、既にさまざまな冷却
方式が提案されているが、特開昭60−126853号公
報に示す半導体パツケージでは主要部材に上記
SiCセラミツクスが使用されている。しかし、
SiCセラミツクスと金属材料あるいはSiCセラミ
ツクスとAl2O3セラミツクスとを、半導体パツケ
ージに十分使用実績があり安定して信頼性の高い
通常の市販の銀ろう材を用いてろう付する技術は
未開発であり、上記公報の中には明示されていな
い。一方特開昭60−127270号公報には、セラミツ
クスとセラミツクスあるいはセラミツクスと金属
とをカーボン膜を介してろう付する技術が明示さ
れている。しかし、この技術で使用可能なろう材
は、例えばCu−35重量％MnろうやTi含有銀ろう
のごとく必らずしも一般に広く市販されているも
のでもなければ、BAg8ろう材のように既に市販
の半導体パツケージや一般のアルミナセラミツク
スと金属の接合に広く実用化され、その実績が十
分明らかなものでもない。
（シリコンカーバイド）セラミツクスの優れた熱
伝導性および電気絶縁性に着目して、これを半導
体パツケージの構成材料に採用することは既に公
知の技術である。半導体、特に高集積密度LSIか
らの放熱を促進し、半導体中のpn接合の温度を
一定値以下に保持するため、既にさまざまな冷却
方式が提案されているが、特開昭60−126853号公
報に示す半導体パツケージでは主要部材に上記
SiCセラミツクスが使用されている。しかし、
SiCセラミツクスと金属材料あるいはSiCセラミ
ツクスとAl2O3セラミツクスとを、半導体パツケ
ージに十分使用実績があり安定して信頼性の高い
通常の市販の銀ろう材を用いてろう付する技術は
未開発であり、上記公報の中には明示されていな
い。一方特開昭60−127270号公報には、セラミツ
クスとセラミツクスあるいはセラミツクスと金属
とをカーボン膜を介してろう付する技術が明示さ
れている。しかし、この技術で使用可能なろう材
は、例えばCu−35重量％MnろうやTi含有銀ろう
のごとく必らずしも一般に広く市販されているも
のでもなければ、BAg8ろう材のように既に市販
の半導体パツケージや一般のアルミナセラミツク
スと金属の接合に広く実用化され、その実績が十
分明らかなものでもない。
上記従来例では、SiCセラミツクスと金属ある
いはSiCセラミツクスと他のセラミツクスとを十
分実績のある市販の銀ろう材でろう付する技術が
未確立であつたため、高熱伝導・電気絶縁性SiC
セラミツクスの特性を十分活用するように半導体
パツケージの構造を自由に選択できない、という
欠点があつた。
いはSiCセラミツクスと他のセラミツクスとを十
分実績のある市販の銀ろう材でろう付する技術が
未確立であつたため、高熱伝導・電気絶縁性SiC
セラミツクスの特性を十分活用するように半導体
パツケージの構造を自由に選択できない、という
欠点があつた。
本発明は新たに開発したSiCセラミツクスの表
面メタライゼーシヨン（金属化）技術を用いるこ
とにより、SiCセラミツクスを利用する構造の選
定が大幅に自由なつた半導体用セラミツクスパツ
ケージを提供することを目的とする。
面メタライゼーシヨン（金属化）技術を用いるこ
とにより、SiCセラミツクスを利用する構造の選
定が大幅に自由なつた半導体用セラミツクスパツ
ケージを提供することを目的とする。
本発明は、回路基板上に半導体チツプを有し、
該チツプを外気から密閉する封止部材を有する半
導体パツケージにおいて、前記回路基板と前記封
止部材の少なくとも一方の少なくとも一部を電気
絶縁性非酸化物系セラミツクス焼結体により構成
し、該焼結体の隣接部材との接合面に所定のメタ
ライゼーシヨン層を形成して銀ろう付したもので
ある。
該チツプを外気から密閉する封止部材を有する半
導体パツケージにおいて、前記回路基板と前記封
止部材の少なくとも一方の少なくとも一部を電気
絶縁性非酸化物系セラミツクス焼結体により構成
し、該焼結体の隣接部材との接合面に所定のメタ
ライゼーシヨン層を形成して銀ろう付したもので
ある。
前述の所定のメタライゼーシヨン層は、クロム
珪化物とクロム炭化物の混合物からなるクロム反
応層とニツケルと銅の少なくとも１つよりなるめ
つき層との二層を有する。銀ろう付面側にニツケ
ルと銅の少なくとも１つよりなるめつき層が存在
するように形成する。
珪化物とクロム炭化物の混合物からなるクロム反
応層とニツケルと銅の少なくとも１つよりなるめ
つき層との二層を有する。銀ろう付面側にニツケ
ルと銅の少なくとも１つよりなるめつき層が存在
するように形成する。
前記非酸化物系セラミツクス焼結体は、炭化珪
素系セラミツクス焼結体よりなることが好まし
く、該炭化珪素系セラミツクス焼結体はベリリウ
ム酸化物を１〜２重量％含み、熱伝導率240〜
270W／ｍ・°Ｋ、電気抵抗率1010〜1013Ω・cm
を有する炭化珪素系セラミツクス焼結体よりなる
ことが好ましい。
素系セラミツクス焼結体よりなることが好まし
く、該炭化珪素系セラミツクス焼結体はベリリウ
ム酸化物を１〜２重量％含み、熱伝導率240〜
270W／ｍ・°Ｋ、電気抵抗率1010〜1013Ω・cm
を有する炭化珪素系セラミツクス焼結体よりなる
ことが好ましい。
ペースト状Cr粉末を用いてSiCセラミツクス上
に形成したCr反応層は熱的に安定でSiCと強固に
接合されており、かつ導電性を有するので、その
上にNiめつきあるいはCuめつきなどを容易に施
すことにより金属化することができる。
に形成したCr反応層は熱的に安定でSiCと強固に
接合されており、かつ導電性を有するので、その
上にNiめつきあるいはCuめつきなどを容易に施
すことにより金属化することができる。
NiめつきあるいはCuめつき面は、既に半導体
パツケージなどに広く用いられていて信頼性など
が十分に把握されている市販の銀ろう材によつて
容易に銀ろう付を行なうことができる。この基本
構成を用いることにより、半導体パツケージの構
造を従来よりはるかに自由に構成することが可能
となる。
パツケージなどに広く用いられていて信頼性など
が十分に把握されている市販の銀ろう材によつて
容易に銀ろう付を行なうことができる。この基本
構成を用いることにより、半導体パツケージの構
造を従来よりはるかに自由に構成することが可能
となる。
以下、本発明の実施例について説明する。
第１〜３図は本発明の代表的一実施例を示す。
１はアルミナセラミツクスまたはムライトよりな
り、印刷焼成プロセスにより製造され多層回路基
板である。２は高集積密度のLSIチツプ（Siチツ
プ）で、例えば95重量％Pb−５重量％Snといつ
た組成を有するハンダボール３（複数）を介して
多層回路基板１に接続されている。７はSiチツプ
の背面上に接続された高熱伝導・電気絶縁性SiC
セラミツクス製フイン（下フイン）で、Siチツプ
２中に発生した熱は下フイン７を通り同材質の
SiCキヤツプ５に一体的に形成されている上フイ
ン６へと伝達される構造である。フレーム４は常
圧焼結SiCセラミツクス、または超硬合金（WC
粉末とコバルト粉末との焼結合金）である。第２
図は第１図のＡ部拡大図であり、この図に示すご
とく、SiCセラミツクス製のフレーム４の上部端
面には、まずペースト状のCr粉末を厚さ50μmに
塗布し次にこれを1050℃のAr中で30分間焼成し
た。この焼成によりSiCとCr粉末との界面にはCr
とSiCとの反応層８が厚さ約5μmで形成され残り
のCr粉末はその上にSiCと全く反応していない未
反応Cr層となつた。この未反応Cr層は一部クロ
ム酸化物を含み、焼成・冷却後、ピンセツトによ
り簡単に除去できた。
１はアルミナセラミツクスまたはムライトよりな
り、印刷焼成プロセスにより製造され多層回路基
板である。２は高集積密度のLSIチツプ（Siチツ
プ）で、例えば95重量％Pb−５重量％Snといつ
た組成を有するハンダボール３（複数）を介して
多層回路基板１に接続されている。７はSiチツプ
の背面上に接続された高熱伝導・電気絶縁性SiC
セラミツクス製フイン（下フイン）で、Siチツプ
２中に発生した熱は下フイン７を通り同材質の
SiCキヤツプ５に一体的に形成されている上フイ
ン６へと伝達される構造である。フレーム４は常
圧焼結SiCセラミツクス、または超硬合金（WC
粉末とコバルト粉末との焼結合金）である。第２
図は第１図のＡ部拡大図であり、この図に示すご
とく、SiCセラミツクス製のフレーム４の上部端
面には、まずペースト状のCr粉末を厚さ50μmに
塗布し次にこれを1050℃のAr中で30分間焼成し
た。この焼成によりSiCとCr粉末との界面にはCr
とSiCとの反応層８が厚さ約5μmで形成され残り
のCr粉末はその上にSiCと全く反応していない未
反応Cr層となつた。この未反応Cr層は一部クロ
ム酸化物を含み、焼成・冷却後、ピンセツトによ
り簡単に除去できた。
一方、SiCとCr粉末との界面に形成されたCr反
応層８は大部分がクロム珪化物層とクロム炭化物
層との混合層であり、金属Cr層はわずかに一部
分であつた。すなわち、該Cr反応層８はほとん
どが化合物層であり、金属化されていないため、
該Cr反応層の部分に電気めつきにより厚さ約
5μmのNiめつき膜９を施してはじめて金属化さ
れ、ろう付またははんだ付が可能になつた。
応層８は大部分がクロム珪化物層とクロム炭化物
層との混合層であり、金属Cr層はわずかに一部
分であつた。すなわち、該Cr反応層８はほとん
どが化合物層であり、金属化されていないため、
該Cr反応層の部分に電気めつきにより厚さ約
5μmのNiめつき膜９を施してはじめて金属化さ
れ、ろう付またははんだ付が可能になつた。
なお、該Cr反応層８はSiC表面に塗布したCr粉
末の厚さには影響されず、焼成条件によつてのみ
影響される点が従来のメタライズ方法と異なる点
である。
末の厚さには影響されず、焼成条件によつてのみ
影響される点が従来のメタライズ方法と異なる点
である。
なお、超硬合金製のフレームにはNiを直接め
つきすることができ、その後、ろう付けを行つ
た。
つきすることができ、その後、ろう付けを行つ
た。
更にSiCフレーム４の下端面ならびにSiCキヤ
ツプ５の外周にも同様にしてCr反応層８とNiめ
つき９とが形成されている。超硬合金フレームに
はNiめつきが施された。
ツプ５の外周にも同様にしてCr反応層８とNiめ
つき９とが形成されている。超硬合金フレームに
はNiめつきが施された。
次に、このようにしてCr反応層ならびにNiめ
つきの完了したフレーム４とSiCキヤツプ５とを
ろう付治具中で組立てる。その時Niめつき９同
士の間に厚さ30μmの市販の銀ろう材（BAg−
８）の箔をはさんだ。この治具を電気炉中にセツ
トし、Arガス中で800℃に加熱して銀ろう付１０
を行なつた。ほとんど同じ線膨張係数を有する
SiC同士の銀ろう付であるため、ろうのぬれ性は
極めて良好でかつ熱歪は極めて少なく、Heガス
１３のリークの恐れ等のない極めて健全な部材が
えられた。
つきの完了したフレーム４とSiCキヤツプ５とを
ろう付治具中で組立てる。その時Niめつき９同
士の間に厚さ30μmの市販の銀ろう材（BAg−
８）の箔をはさんだ。この治具を電気炉中にセツ
トし、Arガス中で800℃に加熱して銀ろう付１０
を行なつた。ほとんど同じ線膨張係数を有する
SiC同士の銀ろう付であるため、ろうのぬれ性は
極めて良好でかつ熱歪は極めて少なく、Heガス
１３のリークの恐れ等のない極めて健全な部材が
えられた。
一方、多層回路基板１上には、ハンダボール３
を介して複数個のSiチツプ２を接続した、なおこ
の多層回路基板の外周部には、第３図（第１図の
Ｂ部拡大図）に示すようにはんだ付用メタライゼ
ーシヨン層１１が形成されている。このアルミナ
基板と上に述べた銀ろう付された部材とを組合せ
Heガス中で、ハンダボール３の再溶融しない温
度で溶融する別種のはんだ（例えば60重量％Sn
−40重量％Pbはんだ）を用いてはんだ付１２を
行なつた。銀ろう付部はこのはんだ付によつて全
く影響されず、従つて健全な接合部を有する冷却
特性の優れた半導体パツケージを得ることができ
た。
を介して複数個のSiチツプ２を接続した、なおこ
の多層回路基板の外周部には、第３図（第１図の
Ｂ部拡大図）に示すようにはんだ付用メタライゼ
ーシヨン層１１が形成されている。このアルミナ
基板と上に述べた銀ろう付された部材とを組合せ
Heガス中で、ハンダボール３の再溶融しない温
度で溶融する別種のはんだ（例えば60重量％Sn
−40重量％Pbはんだ）を用いてはんだ付１２を
行なつた。銀ろう付部はこのはんだ付によつて全
く影響されず、従つて健全な接合部を有する冷却
特性の優れた半導体パツケージを得ることができ
た。
第４〜６図は本発明の他の実施例を示す。第５
図は第４図のＡ部拡大図、第６図は第４図のＢ部
拡大図である。１４は高熱伝導・電気絶縁性の
SiCセラミツクスの上に電気回路が形成されてい
る基板である。１８は金属（例えばCuにNiめつ
きを施したもの）製のフレームである。実施例１
と同じ要領で、まずSiC回路基板の外周にCr反応
層２０を形成し、ついで、金属ペースト印刷の手
法によりAuペーストでSiCセラミツクス上に電気
回路を形成した。この処理でCr反応層２０の表
面が酸化するのでそれを除去し、Cr反応層の上
にNiめつき２１を施した。
図は第４図のＡ部拡大図、第６図は第４図のＢ部
拡大図である。１４は高熱伝導・電気絶縁性の
SiCセラミツクスの上に電気回路が形成されてい
る基板である。１８は金属（例えばCuにNiめつ
きを施したもの）製のフレームである。実施例１
と同じ要領で、まずSiC回路基板の外周にCr反応
層２０を形成し、ついで、金属ペースト印刷の手
法によりAuペーストでSiCセラミツクス上に電気
回路を形成した。この処理でCr反応層２０の表
面が酸化するのでそれを除去し、Cr反応層の上
にNiめつき２１を施した。
このSiC回路基板１４とフレーム１８との間に
市販の銀ろう材（BAg−７）の箔をはさんで組
立て、Arガス中で700℃で銀ろう付２３を行なつ
た。
市販の銀ろう材（BAg−７）の箔をはさんで組
立て、Arガス中で700℃で銀ろう付２３を行なつ
た。
次に、回路基板１４のAuパツド上にAu−Si共
晶はんだ付の手法を用いてSi（LSI）チツプ１９
をはんだ付し、LSI上のパツド（複数）と回路基
板上のパツド（複数）の間をAuワイヤを用いて
ワイヤボンデイング１６を行なつた。その後、
N2＋Heガス１７中で低温はんだを用いて、キヤ
ツプ１５をはんだ付２２した。
晶はんだ付の手法を用いてSi（LSI）チツプ１９
をはんだ付し、LSI上のパツド（複数）と回路基
板上のパツド（複数）の間をAuワイヤを用いて
ワイヤボンデイング１６を行なつた。その後、
N2＋Heガス１７中で低温はんだを用いて、キヤ
ツプ１５をはんだ付２２した。
このような構造を採用することにより、Siチツ
プ１９からの熱除去性能の極めて優れたワイヤボ
ンデイング用半導体パツケージをうることができ
た。
プ１９からの熱除去性能の極めて優れたワイヤボ
ンデイング用半導体パツケージをうることができ
た。
第７〜８図は第１図に示した実施例をやや変形
した他の実施例を示す。第８図は第７図のＡ部拡
大図である。
した他の実施例を示す。第８図は第７図のＡ部拡
大図である。
２５は高熱伝導・電気絶縁性SiCセラミツクス
製のキヤツプで、２４は同じ材質のSiCで独立に
加工された上フインである。
製のキヤツプで、２４は同じ材質のSiCで独立に
加工された上フインである。
キヤツプ２５の外周に第１図の要領でCr反応
層ならびにNiめつき層を形成するに当り、キヤ
ツプ２５上の上フイン２４が取付けられるべき位
置の表面と上フインの取付け面にも同様にCr反
応層２７とNiめつき層２８とが形成された。そ
して、フレーム（４あるいは１８）をろう付する
のと同じ工程で上フインをろう付２６するもので
ある。
層ならびにNiめつき層を形成するに当り、キヤ
ツプ２５上の上フイン２４が取付けられるべき位
置の表面と上フインの取付け面にも同様にCr反
応層２７とNiめつき層２８とが形成された。そ
して、フレーム（４あるいは１８）をろう付する
のと同じ工程で上フインをろう付２６するもので
ある。
このような工程を採用することにより、極めて
硬くて切削加工の困難なSiCセラミツクス製のフ
インを容易に別途加工することができるので、構
造設計が自由になるばかりでなく、半導体パツケ
ージの製造コストを引下げる効果が大きい。
硬くて切削加工の困難なSiCセラミツクス製のフ
インを容易に別途加工することができるので、構
造設計が自由になるばかりでなく、半導体パツケ
ージの製造コストを引下げる効果が大きい。
第９，１０図は第１図に示した実施例と第７，
８図に示した実施例とを更に変更した他の実施例
を示す。第１０図は第９図のＡ部拡大図である。
８図に示した実施例とを更に変更した他の実施例
を示す。第１０図は第９図のＡ部拡大図である。
２９は高熱伝導・電気絶縁性SiCセラミツクス
製のカバー、上フイン３０は20重量％Cuと80重
量％Ｗとの粉末焼結合金でNiめつきを施してあ
る。第７，８図の実施例のような要領で前記カバ
ー２９の接合面にはCr反応層３２とNiめつき膜
３３とが予め形成された。そして、カバー２９と
上フイン３０とは市販の銀ろう材（BAg−７）
を用いて容易にろう付３１を行なうことができ
た。
製のカバー、上フイン３０は20重量％Cuと80重
量％Ｗとの粉末焼結合金でNiめつきを施してあ
る。第７，８図の実施例のような要領で前記カバ
ー２９の接合面にはCr反応層３２とNiめつき膜
３３とが予め形成された。そして、カバー２９と
上フイン３０とは市販の銀ろう材（BAg−７）
を用いて容易にろう付３１を行なうことができ
た。
本実施例のように、銅とタングステンとの粉末
合金製の上フインを採用すれば溝加工が極めて容
易なので量産性に優れ、なおかつ熱伝導性に優れ
たSiCセラミツクスの特性を発揮することのでき
る半導体パツケージを提供することができる。
合金製の上フインを採用すれば溝加工が極めて容
易なので量産性に優れ、なおかつ熱伝導性に優れ
たSiCセラミツクスの特性を発揮することのでき
る半導体パツケージを提供することができる。
第１１〜１３図は第２図に示した実施例を変形
した他の実施例を示す。第１２図は第１１図のＡ
部拡大図、第１３図は第１１図のＢ部拡大図であ
る。
した他の実施例を示す。第１２図は第１１図のＡ
部拡大図、第１３図は第１１図のＢ部拡大図であ
る。
３５はアルミナセラミツクス製多層回路基板、
３６は３５の中にはめ込まれた高熱伝導・電気絶
縁性SiCセラミツクス製小プレート、３４はFe−
42wt％Ni合金にNiめつきを施した金属製のカバ
ーである。
３６は３５の中にはめ込まれた高熱伝導・電気絶
縁性SiCセラミツクス製小プレート、３４はFe−
42wt％Ni合金にNiめつきを施した金属製のカバ
ーである。
アルミナセラミツクス製多層回路基板３５上の
Siペレツト３９が搭載されるべき場所は予め空枠
を設けておき、その内周部全周には予め従来技術
によつて銀ろう付用メタライゼーシヨン層４１が
形成されている。又、３５の外周部分にも同様の
メタライゼーシヨン層４１を作つた。一方。上記
空枠に対応する寸法に予め加工されついで表面に
Auメタライズ層が形成されSiCセラミツクス製小
プレート３６の外周全部にはCr反応層３８およ
びNiめつき層３９を施した。そして、３５と３
６を組立て、市販の銀ろう材（BAg−８）４０
を用いてAr雰囲気中で炉中ろう付を行なつた。
このようにして空枠部のなくなつた回路基板の
SiC小プレート３６の上に、Siチツプ３７を従来
からのAu−Si共晶ペツト付法によつて接合し、
Siチツプ上の回路とアルミ基板３５上の回路とを
ワイヤボンデイングにより接続し、最後にN2＋
H2ガス雰囲気中で金属製カバー３４とアルミナ
多層回路基板の外周部とをはんだ付４２して半導
体パツケージを完成した。
Siペレツト３９が搭載されるべき場所は予め空枠
を設けておき、その内周部全周には予め従来技術
によつて銀ろう付用メタライゼーシヨン層４１が
形成されている。又、３５の外周部分にも同様の
メタライゼーシヨン層４１を作つた。一方。上記
空枠に対応する寸法に予め加工されついで表面に
Auメタライズ層が形成されSiCセラミツクス製小
プレート３６の外周全部にはCr反応層３８およ
びNiめつき層３９を施した。そして、３５と３
６を組立て、市販の銀ろう材（BAg−８）４０
を用いてAr雰囲気中で炉中ろう付を行なつた。
このようにして空枠部のなくなつた回路基板の
SiC小プレート３６の上に、Siチツプ３７を従来
からのAu−Si共晶ペツト付法によつて接合し、
Siチツプ上の回路とアルミ基板３５上の回路とを
ワイヤボンデイングにより接続し、最後にN2＋
H2ガス雰囲気中で金属製カバー３４とアルミナ
多層回路基板の外周部とをはんだ付４２して半導
体パツケージを完成した。
本実施例のような構造ならびに製造プロセスを
採用すれば、従来から確立され信頼性の高いアル
ミナ多層回路基板の技術と高熱伝導・電気絶縁性
SiCセラミツクスとの特性を効果的に組合せ、健
全で冷却特性の優れた半導体パツケージをうるこ
とができる。
採用すれば、従来から確立され信頼性の高いアル
ミナ多層回路基板の技術と高熱伝導・電気絶縁性
SiCセラミツクスとの特性を効果的に組合せ、健
全で冷却特性の優れた半導体パツケージをうるこ
とができる。
第１４図は銀ろう付部の他の実施例を示す。
４７は高熱伝導・電気絶縁性SiCセラミツクス
回路基板の端部のSiC部分を示したもの、４４は
４７の上に形成されたCr反応層、４５は４４の
上に施こされたNiめつき層、４８は４５の上に
施こされた第２のメツキ層、４３は金属製フレー
ム材、４６は銀ろう付部である。
回路基板の端部のSiC部分を示したもの、４４は
４７の上に形成されたCr反応層、４５は４４の
上に施こされたNiめつき層、４８は４５の上に
施こされた第２のメツキ層、４３は金属製フレー
ム材、４６は銀ろう付部である。
まず、SiCセラミツクスの上にペースト状Cr粉
末を塗布して焼成してCr反応層４４を形成し、
ついでこのCr反応層４４の上に電気めつき法に
より5μm厚さのNiめつき層４５が形成された。
（なお、電気めつきでなく化学Niめつき法を用い
ても、その効果に変りはない。）さらに、このNi
めつき層の上の電気めつき法により5μm厚さの
Cuめつき層４８が形成された。（なお、電気めつ
きでなく化学Cuめつき法、スパツタ蒸着法など
を用いてもその効果に変りはない。）その後Cuフ
レーム材４３と上記Cuめつき４８の間に市販の
BAg−８銀ろう材の箔をはさみ、真空炉中で800
℃に加熱して銀ろう付４６を行なつた。
末を塗布して焼成してCr反応層４４を形成し、
ついでこのCr反応層４４の上に電気めつき法に
より5μm厚さのNiめつき層４５が形成された。
（なお、電気めつきでなく化学Niめつき法を用い
ても、その効果に変りはない。）さらに、このNi
めつき層の上の電気めつき法により5μm厚さの
Cuめつき層４８が形成された。（なお、電気めつ
きでなく化学Cuめつき法、スパツタ蒸着法など
を用いてもその効果に変りはない。）その後Cuフ
レーム材４３と上記Cuめつき４８の間に市販の
BAg−８銀ろう材の箔をはさみ、真空炉中で800
℃に加熱して銀ろう付４６を行なつた。
半導体パツケージの構造上必要であれば、上記
実施例のようにCuめつき層を追加しても本発明
の効果に変化はない。また、上記実施例では、
Niめつきを施した上にCuめつきを施しているが、
Crメタライゼーシヨン層の上に直接Cuめつき層
を形成してもその効果には変化がない。また市販
の銀ろう材の代りに他のろう材やはんだ材を用い
てもその効果に変りはない。
実施例のようにCuめつき層を追加しても本発明
の効果に変化はない。また、上記実施例では、
Niめつきを施した上にCuめつきを施しているが、
Crメタライゼーシヨン層の上に直接Cuめつき層
を形成してもその効果には変化がない。また市販
の銀ろう材の代りに他のろう材やはんだ材を用い
てもその効果に変りはない。
第１５図は第１４図の実施例を変形した他の実
施例を示す。
施例を示す。
第１４図との主な相違点は、Crメタライゼー
シヨン層５１、Niめつき５２が施されたSiCセラ
ミツクス５３と金属製フレーム４９との間に中間
材５４が配置され、そのためにAgろう付部５０
が２層となつていることである。
シヨン層５１、Niめつき５２が施されたSiCセラ
ミツクス５３と金属製フレーム４９との間に中間
材５４が配置され、そのためにAgろう付部５０
が２層となつていることである。
本実施例においては、中間材５４として500μm
の厚さの純Agの箔を用い、ろう材としては市販
のBAg−７ろう材の箔を用いてAr雰囲気中で銀
ろう付を行なつた。
の厚さの純Agの箔を用い、ろう材としては市販
のBAg−７ろう材の箔を用いてAr雰囲気中で銀
ろう付を行なつた。
このような構成を採用することにより、ろう付
時にSiCセラミツクスとフレームとの材質差・寸
法差からひき起される大きな熱応力と熱歪とを吸
収し健全なろう付を行なうことができるので、半
導体パツケージの構造や構成材料の選定の自由度
を高め、かつろう付の歩留りを高めることにより
生産コストの引下げに貢献することができる。
時にSiCセラミツクスとフレームとの材質差・寸
法差からひき起される大きな熱応力と熱歪とを吸
収し健全なろう付を行なうことができるので、半
導体パツケージの構造や構成材料の選定の自由度
を高め、かつろう付の歩留りを高めることにより
生産コストの引下げに貢献することができる。
本発明により、炭化珪素系セラミツクス焼結体
を用いた半導体パツケージの構造の選定が大幅に
自由になり、冷却特性の良い半導体パツケージを
設計できる等、該セラミツクスの特性を十分活用
できるようになる。
を用いた半導体パツケージの構造の選定が大幅に
自由になり、冷却特性の良い半導体パツケージを
設計できる等、該セラミツクスの特性を十分活用
できるようになる。
第１〜３図はフレームに常圧焼結SiCまたはタ
ングステンカーバイドを用い冷却フインを有する
半導体パツケージの断面図、第４〜６図はフレー
ムに金属を用いた半導体パツケージの断面図、第
７，８図は別途加工したSiC製冷却フインがSiC
冷却基板上に接合されている半導体パツケージの
断面部、第９，１０図は別途加工したSiC製冷却
フインがCu製冷却基板上に接合されている半導
体パツケージの断面部、第１１〜１３図はSiC製
冷却基板がアルミナ多層回路基板に組み込まれて
いる半導体パツケージの断面図、第１４図は２層
のめつきを施した銀ろう付部近傍の断面図、第１
５図は中間材を用いた銀ろう付部近傍の断面図で
ある。 １……多層回路基板、２……Siチツプ、３……
はんだボール、４……フレーム、５……SiCキヤ
ツプ、６……上フイン、７……下フイン、８……
クロム反応層、９……めつき、１０……銀ろう
付、１１……アルミナ基板メタライゼーシヨン、
１２……はんだ付、１４……SiC回路基板、３５
……アルミナ多層回路基板、３６……SiC小プレ
ート、４７……SiC回路基板、５３……SiC回路
基板、５４……中間材。
ングステンカーバイドを用い冷却フインを有する
半導体パツケージの断面図、第４〜６図はフレー
ムに金属を用いた半導体パツケージの断面図、第
７，８図は別途加工したSiC製冷却フインがSiC
冷却基板上に接合されている半導体パツケージの
断面部、第９，１０図は別途加工したSiC製冷却
フインがCu製冷却基板上に接合されている半導
体パツケージの断面部、第１１〜１３図はSiC製
冷却基板がアルミナ多層回路基板に組み込まれて
いる半導体パツケージの断面図、第１４図は２層
のめつきを施した銀ろう付部近傍の断面図、第１
５図は中間材を用いた銀ろう付部近傍の断面図で
ある。 １……多層回路基板、２……Siチツプ、３……
はんだボール、４……フレーム、５……SiCキヤ
ツプ、６……上フイン、７……下フイン、８……
クロム反応層、９……めつき、１０……銀ろう
付、１１……アルミナ基板メタライゼーシヨン、
１２……はんだ付、１４……SiC回路基板、３５
……アルミナ多層回路基板、３６……SiC小プレ
ート、４７……SiC回路基板、５３……SiC回路
基板、５４……中間材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 回路基板上に半導体チツプを有し、該チツプ
を外気から密閉する封止部材を有する半導体パツ
ケージにおいて、前記回路基板と前記封止部材の
少なくとも一方の少なくとも一部が電気絶縁性非
酸化物系セラミツクス焼結体により構成され、該
焼結体とその隣接部材との接触面の焼結体側に順
次にクロム珪化物とクロム炭化物を含む混合物か
らなるクロム反応層、ニツケルと銅の少なくとも
１つよりなるめつき層を有し、該めつき層を介し
て前記焼結体とその隣接部材とが銀ろう付されて
いることを特徴とする半導体パツケージ。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記焼結体
が高熱伝導性電気絶縁性炭化珪素系セラミツクス
焼結体よりなることを特徴とする半導体パツケー
ジ。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記封止部
材の一部に前記半導体チツプの放熱フインを有
し、該放熱フインが高熱伝導性電気絶縁性炭化珪
素系セラミツクス焼結体よりなることを特徴とす
る半導体パツケージ。 ４ 特許請求の範囲第３項において、前記封止部
材の残り部分がコバール又は超硬合金により構成
され、且つ前記焼結体と接合される面に銀ろう付
用メタライゼーシヨン層を有することを特徴とす
る半導体パツケージ。 ５ 特許請求の範囲第４項において、前記メタラ
イゼーシヨン層の材料がニツケル、銀、銅の１つ
以上よりなることを特徴とする半導体パツケー
ジ。 ６ 特許請求の範囲第１項において、前記回路基
板の前記半導体チツプを搭載した部分が高熱伝導
性電気絶縁性炭化珪素系セラミツクス焼結体によ
り構成され、残りの部分がアルミナ系セラミツク
ス焼結体により構成されていることを特徴とする
半導体パツケージ。 ７ 特許請求の範囲第６項において、前記アルミ
ナ系セラミツクス焼結体が前記炭化珪素系セラミ
ツクス焼結体に接合される面に銀ろう付用メタラ
イゼーシヨン層を有することを特徴とする半導体
パツケージ。 ８ 特許請求の範囲第６項において、前記高熱伝
導性電気絶縁性セラミツクス焼結体が、ベリリウ
ム酸化物を１〜２重量％含み、熱伝導率240〜
270W／ｍ・°Ｋ、電気抵抗率1010〜1013Ω・cm
を有する炭化珪素系セラミツクス焼結体よりなる
ことを特徴とする半導体パツケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8414186A JPS62241356A (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 半導体パツケ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8414186A JPS62241356A (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 半導体パツケ−ジ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62241356A JPS62241356A (ja) | 1987-10-22 |
| JPH0467784B2 true JPH0467784B2 (ja) | 1992-10-29 |
Family
ID=13822216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8414186A Granted JPS62241356A (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 半導体パツケ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62241356A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02281747A (ja) * | 1989-04-24 | 1990-11-19 | Hitachi Ltd | マルチチツプモジユールの封止冷却機構 |
| FR2667981A1 (fr) * | 1990-10-12 | 1992-04-17 | Thomson Csf | Procede d'assemblage de deux couches constituees de materiaux differents et son application a l'encapsulation hermetique de circuits hybrides. |
-
1986
- 1986-04-14 JP JP8414186A patent/JPS62241356A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62241356A (ja) | 1987-10-22 |
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