JPH05243420A - 厚膜回路基板およびこれを用いた半導体装置 - Google Patents

厚膜回路基板およびこれを用いた半導体装置

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JPH05243420A
JPH05243420A JP4043051A JP4305192A JPH05243420A JP H05243420 A JPH05243420 A JP H05243420A JP 4043051 A JP4043051 A JP 4043051A JP 4305192 A JP4305192 A JP 4305192A JP H05243420 A JPH05243420 A JP H05243420A
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thick film
bonding
substrate
circuit board
semiconductor device
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Yoshitaka Nagayama
義高 永山
Rikiya Kamimura
力也 上村
Michihiro Masuda
道広 増田
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明はアルミニウムワイヤの接合強度を向
上させるようにした厚膜回路基板およびこれを用いた半
導体装置を提供するにある。 【構成】セラミックによって構成された絶縁性の基板11
の表面に、Ａg またはＡg ・Ｐt 導体によって構成した
厚膜導体12が形成され、この厚膜導体12に電気的に接続
されるようにして、Ａg ・Ｐd 導体によって構成したボ
ンディングランド131 、132 、…を印刷、焼成によって
形成する。そして、このボンディグランド131 、132 、
…に対してアルミニウムワイヤ141 、142 、…が超音波
ボンディングによって接合され、この接合時にアルミニ
ウム内にＰd が拡散されるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コンデンサ、半導体
素子等の回路素子が接続設定される印刷等によって形成
した厚膜導体の導出構造を改良した厚膜回路基板および
これを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体等の回路素子は、例えばセラミッ
ク等の絶縁材料によって構成された基板上に形成した厚
膜導体に接続された状態で、前記基板上に搭載される。
この場合、厚膜導体はアルミニウム等によって構成した
導出ワイヤを介して、回路素子または基板外に設定され
る外部回路に接続されるもので、この導出ワイヤは厚膜
導体に直接またはアルミニウム等のパッドを介して超音
波溶接等の手段によって接続される。
【０００３】図４はその一例を示すもので、基板31上の
厚膜導体32とワイヤ33とを、アルミニウム製のパッド34
を介して接合し、端子部35から図示しない回路素子また
は外部回路に対して接続するようにしている。
【０００４】しかし、Ａg ・Ｐt の金属粒子によって構
成された厚膜導体に対して、アルミニウムワイヤ等を直
接ボンディング接続すると、湿潤環境下においてその接
合強度が著しく劣化されるという問題を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に基板上に形成された厚
膜導体とアルミニウムによって構成された導出ワイヤと
の直接ボンディング接続の信頼性が得られるようにした
厚膜回路基板およびこれを用いた半導体装置を提供しよ
うとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る厚膜回路
基板およびこれを用いた半導体装置は、セラミック等の
絶縁性基板の表面上にＡg またはＡg ・Ｐt の金属粒子
を含む導電材料によって厚膜導体を形成するものであ
り、さらに前記基板上にＡg ・Ｐd の金属粒子を含む導
電材料によって、前記厚膜導体に接続設定されるボンデ
ィングランドを形成する。そして、このボンディングラ
ンドにアルミニウムを含む導電材料によって構成された
導出ワイヤを直接ボンティング接続する。
【０００７】
【作用】この様に構成される厚膜回路基板およびこれを
用いた半導体装置にあっては、ボンディングランド部分
のみをＡg ・Ｐd の金属粒子によって構成した導体によ
って構成し、このボンディングランドに対してアルミニ
ウムワイヤをボンディング接続するようにしている。し
たがって、アルミニウムワイヤをボンディングランドに
対して超音波接合したときに、接合部の近傍のワイヤの
アルミニウム内にボンディングランドのＰd が拡散する
ようになり、その電位が上げられるようになるものであ
るため、ワイヤを構成するアルミニウムの腐食が効果的
に軽減されるようになり、信頼性の高い厚膜導体と導出
ワイヤの直接の接続構造が実現される。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は半導体装置10内部のアルミナ等のセラ
ミック材料によって構成された絶縁性の基板11の表面部
の構成を示すもので、この基板11の表面には、Ａg また
はＡg ・Ｐt の金属粒子とガラス粉末、有機物バインダ
等を混合した導電性ペーストを印刷等によって形成し、
焼成することによって構成した厚膜導体12が形成されて
いる。
【０００９】またこの絶縁性基板11の表面には、厚膜導
体12に電気的に接続されるようにしてボンディングラン
ド131 、132 、…が形成されるもので、このボンディン
グランド131 、132 、…には導出ワイヤを構成するアル
ミニウムワイヤ141 、142 、…がボンディング接続され
る。
【００１０】ここで、ボンディングランド131 、132 、
…は、Ａg ・Ｐd の金属粒子等によって構成した導体ペ
ーストを基板11上に印刷し焼成して形成されるもので、
このボンディングランド13に対してアルミニウムワイヤ
141 、142 、…が超音波ボンディング法によって接合さ
れている。
【００１１】基板11上の厚膜導体12には、コンデンサ、
トランジスタ等の回路素子15が接続搭載されているもの
で、この回路素子15ははんだによって厚膜導体12に機械
的に且つ電気的に接合される。そして、この回路素子15
は厚膜導体12を介してアルミニウムワイヤ141 、142 に
電気的に接続され、アルミニウムワイヤ141 、142 を介
して外部装置の端子部16に接続されるようにする。
【００１２】図２は１つのボンディングランド13部分を
取り出し拡大して示すもので、基板11の表面上に厚膜導
体12が形成され、この厚膜導体12の端部の一部に重なる
ようにしてボンディングランド13が形成される。そし
て、このボンディングランド13の表面上にアルミニウム
ワイヤ14が超音波ボンディングによって接合される。
【００１３】この様な厚膜回路基板およびこれを用いた
半導体装置においては、厚膜導体12を構成する導体の必
要条件の１つとして、搭載素子をはんだ付けした際に、
このはんだ付け部分の信頼性が確実に確保されることに
ある。Ａg またはＡg ・Ｐt導体は、この様な信頼性に
対して優れた特性を有するものであり、また必要とする
材料費が比較的廉価である利点を有する。
【００１４】しかし、この様な導電材料によって基板11
上に厚膜導体とボンディングランドを一括して形成し、
アルミニウムワイヤをボンディング接続した場合、湿潤
環境の下ではワイヤとボンディングランドとの接合強度
が著しく劣化する。これは、電位の高い貴な金属である
Ａg またはＡg ・Ｐt の導体と、卑な金属であるアルミ
ニウムとの組み合わせによる接合部近傍において、アル
ミニウムが腐食されることに起因する。
【００１５】上記実施例に示した厚膜回路基板およびこ
れを用いた半導体装置にあっては、ボンディングランド
13部分のみを、Ａg ・Ｐd 導体によって構成するように
したので、このボンディングランド13に直接アルミニウ
ムワイヤ14を超音波ボンディング接合したときに、この
接合部近傍のアルミニウム内にボンディングランド13の
Ｐd が拡散してその電位を上げるようになる。したがっ
て、湿潤環境下においてもアルミニウムの腐食の進行が
抑制され、結果としてアルミニウムワイヤ14のボンディ
ング接合部の信頼性が向上されるものである。
【００１６】表１はボンデグランド13を、各種混合比の
Ａg ・Ｐd 導体によって構成した場合と、厚膜導体12と
同じＡg またはＡg ・Ｐt 導体で構成した場合の、アル
ミニウムワイヤとの接合部の接合強度を比較試験した結
果を示す。
【００１７】
【表１】 Ａg ・Ｐt 導体はアルミニウムワイヤとの初期的な接合
性は良好であるが、前に述べたように湿潤環境下で著し
く劣化する。一方Ａg またはＡg ・Ｐd 導体では、Ｐd
の含有量を１０％以上とすることで、湿潤環境下でもワ
イヤとの接合強度は安定している。しかし、Ｐd の含有
量が５０％より多くなると、導体表面の凹凸が大きくな
って、ワイヤとの初期的な接合性が悪化する。そこで、
ボンディングランド13をＡg とＰd の混合比が５０：５
０〜９０：１０であるＡg ・Ｐd導体によってボンディ
ングランド13を構成することによって、初期的な接合性
および湿潤環境下での強度においても安定していること
が確認された。
【００１８】図３はアルミニウムワイヤ14の接合部の構
成の他の例を示すもので、この例にあっては、基板11の
表面にアルミニウムワイヤ14との接合部分まで延長して
厚膜導体12を形成する。そして、この厚膜導体12に重ね
るようにして、Ａg ・Ｐd 導体によるボンディングラン
ド13を形成するようにしている。
【００１９】図４で示した従来例にあっては、厚膜導体
32とワイヤ33とを、導体32上にはんだ付けされたアルミ
ニウム製パッド34を介して接合しているものであるが、
これと実施例に示した装置とを比較するとワイヤボンデ
ィングランド13の面積が、パッドに比較して３０〜５０
％縮小できるものであり、したがって半導体装置自体の
大幅な小型化が可能とされる。
【００２０】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る厚膜回路基
板およびこれを用いた半導体装置によれば、特に厚膜導
体に接続されているボンディングランドにおいて、アル
ミニウムによって構成した導出ワイヤとの超音波ボンデ
ィング接合強度が向上されるものであり、この種の装置
の信頼性が充分に向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る厚膜回路基板および
これを用いた半導体装置を説明する斜視図。
【図２】上記厚膜回路基板のワイヤ接合部を拡大して示
す断面図。
【図３】厚膜回路装置のワイヤ接合部の他の例を拡大し
て示す断面図。
【図４】従来のこの種装置の例を示す図。
【符号の説明】
10…半導体装置、11…基板、12…厚膜導体、13、131 、
132 、…ボンディングランド、14、141 、…アルミニウ
ムワイヤ、15…回路素子、16…端子部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁性の基板と、 この基板の表面上にＡg またはＡg ・Ｐt の金属粒子を
    含む導電材料によって形成され、回路素子が接続設定さ
    れる厚膜導体と、 前記基板上にＡg ・Ｐd の金属粒子を含む導電材料によ
    って形成され、前記厚膜導体に接続設定される導出端子
    を構成するボンディングランドと、 このボンディングランドにボンディング接続されるアル
    ミニウムを含む導電材料によって構成された導出ワイヤ
    とを具備し、 この導出ワイヤを介して前記厚膜導体が半導体素子等の
    回路素子または外部端子に接続されるようにしたことを
    特徴とする厚膜回路基板およびこれを用いた半導体装
    置。
  2. 【請求項２】 前記ボンディングランドを構成するＡg
    およびＰd の混合比が、５０：５０〜９０：１０である
    ことを特徴とする厚膜回路基板およびこれを用いた半導
    体装置。
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