JPH06283621A - 半導体装置実装用基板および半導体装置の実装構造 - Google Patents

半導体装置実装用基板および半導体装置の実装構造

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JPH06283621A JP5083987A JP8398793A JPH06283621A JP H06283621 A JPH06283621 A JP H06283621A JP 5083987 A JP5083987 A JP 5083987A JP 8398793 A JP8398793 A JP 8398793A JP H06283621 A JPH06283621 A JP H06283621A
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祐介 渡會
Naoki Kato
直樹 加藤
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  • Die Bonding (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱サイクル負荷に対するクラックを防止し、
ワイヤボンディング性が良好で、リードフレームの接合
も容易で、半導体装置の搭載も簡単な半導体装置の実装
構造および半導体装置実装用の基板を提供する。 【構成】 窒化アルミニウム基板11表面をメタライズ
12し、さらに、この上面をメッキ13する。メッキ層
13の略全面または一部に対して銀ろう17を被着す
る。銀ろう17の表面にはんだ14を介してICチップ
15を搭載する。また、銀ろう17の一部表面にリード
フレーム16を接合する。ICチップ15はワイヤ18
により銀ろう17表面にボンディングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば高周波トランジ
スタ等のICチップを搭載する半導体装置実装用の基
板、および、該ICチップが窒化アルミニウム基板上に
搭載された半導体装置の実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の実装構造としては、
例えば図2に示すようなものが知られている。この図に
示すように、窒化アルミニウム基板21の上面はメタラ
イズ層22(W,Mo等)により被覆され、このメタラ
イズ層22の上面はメッキ層23(Ni,Cu等)によ
り覆われている。そして、このメッキ層23の上には金
(または銀)メッキ29、はんだ24を介してICチッ
プ25(Si)が搭載されていた。また、このICチッ
プ25から所定距離だけ離間してリードフレーム26
(42アロイ,コバール合金等)の一端部が、ろう材2
7(Ag7285Cu2815等)によりメッキ層23上に
固着されていた。なお、このリードフレーム26上にも
金(または銀)メッキが施されていた。さらに、上記I
Cチップ25の端子はボンディングワイヤ28(Au
等)によりメッキ層23の上面の回路パターンの一部に
接合されている。
【0003】
【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ICチップの実装構造にあっては、窒化アル
ミニウム基板とリードフレームとの熱膨張係数差が大き
いため、リードフレームの銀ろう付時にリードフレーム
の下部に応力集中が生じる。この結果、当該部分のメタ
ライズ層、窒化アルミニウム基板にクラックが発生し、
リードフレームと窒化アルミニウム基板との間の密着強
度が低下するという課題があった。
【0004】また、ICチップを固着するはんだは表面
の粗いメタライズ層上の金(または銀)メッキ上に塗布
していたため、はんだのなじみが悪いという課題があっ
た。さらに、ワイヤをメッキ層表面に直接ボンディング
していたため、メタライズ層表面の凹凸(Ra値で3μ
m程度)によりメッキ層とボンディングワイヤとの間の
接合強度が低下してボンディング不良が発生するという
課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、セラミックス基体と、このセラミックス基体上に積
層されたメタライズ層と、このメタライズ層の上面に被
着されたメッキ層と、このメッキ層上面に被着され、リ
ードフレームの一端部がその上面に固着される第1のろ
う材層と、上記メッキ層の上面に被着され、その上に半
導体装置が搭載される第2のろう材層とを備えた半導体
装置実装用基板である。
【0006】また、請求項2に記載の半導体装置実装用
基板は、上記セラミックス基体は窒化アルミニウム焼結
体である請求項1に記載の半導体装置実装用基板であ
る。
【0007】さらに、請求項3に記載の半導体装置の実
装構造は、セラミックス基板と、このセラミックス基板
上に積層されたメタライズ層と、このメタライズ層の上
面に被着されたメッキ層と、このメッキ層の上面に被着
されたろう材層と、このろう材層の上面にはんだを介し
て搭載された半導体装置と、このろう材層の上面にその
一端部が固着されたリードフレームとを備えた半導体装
置の実装構造である。
【0008】また、請求項4に記載の半導体装置の実装
構造にあっては、上記セラミックス基板が窒化アルミニ
ウム基板である。
【0009】
【作用】請求項1、請求項2に記載の半導体装置実装用
基板にあっては、第2のろう材層の上にはんだを介して
半導体装置を搭載するため、はんだがろう材になじみ易
く半導体装置の搭載性が良好となる。また、第1のろう
材層と第2のろう材層とを一時に被着することができ、
このろう材層形成工程を簡素化することもできる。さら
に、窒化アルミニウム基体は放熱性が良好であって、基
板全体としての放熱効果を高めることができる。
【0010】請求項3に記載の半導体装置の実装構造に
よれば、リードフレームを接合するためのろう材の窒化
アルミニウム基板への接合面積が大幅に増大している。
この結果、ろう材がリードフレームと窒化アルミニウム
基板との間の応力を緩和し、クラックの発生を防止する
ことができる。また、表面が平坦であるろう材層に対し
てワイヤをボンディングすることができるため、そのボ
ンディング性が良好となる。すなわち、ボンディング不
良の発生率が減少する。また、その際の作業性が良好な
ものとなる。また、ろう材層の上にはんだを介して半導
体装置を搭載する構造であるため、はんだがなじみ易く
その搭載性が良好となる。また、ろう材をメッキ層の略
全面に対して被着するため、その一部に被着する従来の
場合に比較して、そのろう材被着の作業性も大幅に向上
する。さらに、全面に被着したろう材層に対してリード
フレームを接合するため、接合の作業性も従来に比して
大幅に向上する。
【0011】請求項4に記載の半導体装置の実装構造に
あっては、窒化アルミニウム基板に半導体装置を搭載し
たため、発熱量の大きい半導体装置、例えばパワートラ
ンジスタ等を搭載した場合でもその放熱をスムーズに行
うことができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る半導体装
置の実装構造および半導体装置実装用基板についての一
実施例を説明する。
【0013】図1に示すように、窒化アルミニウム基板
11は、その上面にメタライズ層12(WまたはMo)
が積層されている。このメタライズ層12の厚さは10
〜30μm程度である。メタライズ層12の上面全面に
はNiまたはCuからなるメッキ層13が例えば1〜8
μmの厚さに被着されている。
【0014】このように構成された窒化アルミニウム基
板11に対してその上面にはICチップ(Si)15お
よびリードフレーム16(42アロイ,コバール合金)
の一端部が搭載または接合されている。すなわち、上記
メッキ層13の上面全面に例えばAg85Cu15組成の銀
ろう17(第1および第2のろう材層を兼ねるもの)が
被着されている。この銀ろう17の厚さは例えば20μ
m程度としている。なお、ろう材としてはこの他にもA
7285Cu2815の範囲のものが好適であるが、これ
らに限られるものではなく、リードフレームの材質等に
より適宜選択するものとする。そして、この銀ろう17
の表面は平坦に(例えばRa値で1μm程度)形成され
ている。
【0015】また、この銀ろう17の上面にはリードフ
レーム16の一端部が固着、接合されている。さらに、
このリードフレーム16上面および銀ろう17の上面に
は金メッキ(または銀メッキ)層19が所定の厚さに施
されている。そして、このリードフレーム16の一端部
から所定間隔だけ離間して金メッキ層19の上面にはは
んだ14を介して上記ICチップ15が搭載されてい
る。このICチップ15表面の端子は金等のボンディン
グワイヤ18により金メッキ層19の表面に固着、接合
されている。また、リードフレーム16とICチップ1
5が同一ではない(異なる)メタライズ層上にそれぞれ
搭載されている場合もある。
【0016】以上の構成に係るICチップの基板への実
装構造にあっては、ICチップ15の発熱に対して窒化
アルミニウム基板11が放熱板として機能する。このと
き、リードフレーム16の接合部分にあって窒化アルミ
ニウム基板11等との熱膨張係数差による応力が付加さ
れても、従来に比して大面積、大容量の銀ろう17がこ
の応力を緩和する。この結果、窒化アルミニウム基板1
1等にクラック等が生じることはない。すなわち、リー
ドフレーム16の窒化アルミニウム基板11に対する接
合強度を大幅に増加させることができ、本構造の耐久性
を飛躍的に高めることができるものである。
【0017】また、このICチップ15、リードフレー
ム16の実装は、以下の手順によりなされる。すなわ
ち、窒化アルミニウム基板11表面のメタライズする
(ペースト塗布後焼成)。次に、メタライズ層12の上
面略全面をメッキする。さらに、メッキ層13上の略全
面に銀ろう17を塗布する。この場合、全面に対して塗
布するため銀ろう17の塗布作業がきわめて容易であ
る。次いで、銀ろう17の表面の所定位置にリードフレ
ーム16の一端部を配置してこれを加熱し、接合する。
さらに、リードフレーム16の上面および銀ろう17の
上面に対して金メッキ19を施す。そして、はんだ14
を金メッキ層19表面の所定位置に一定量だけ供給し、
ICチップ15をこのはんだ14上に載置する。このと
き、はんだ14は銀ろう17および金メッキ層19に対
してよくなじみICチップ15の搭載作業が良好とな
る。最後に、超音波ボンディングによりワイヤ18を接
続する。
【0018】なお、銀ろう17は必ずしもメッキ層13
の全面に被着しなくても、リードフレーム16の接合部
分およびはんだ14塗布部分について被着するものであ
ってもよい。この場合、リードフレーム16の接合部分
にあっては、リードフレーム16の接着部よりも例えば
1mm2以上の広さに銀ろう17を塗布するものとす
る。なお、本発明は窒化アルミニウム基板に限られず高
放熱性が要求される他のセラミックス基板についても適
用することができるものでもある。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、セラミックス基板等で
のクラックの発生を防止することができる。また、ボン
ディング不良の発生率が減少する。また、ワイヤボンデ
ィングの作業性が良好となる。また、はんだがなじみ易
く、半導体装置の搭載が容易である。また、従来に比較
して、ろう材被着の作業性が大幅に向上する。さらに、
リードフレーム接合の作業性も従来に比して大幅に向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の実装構造
を示す断面図である。
【図2】従来の半導体装置の実装構造を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
11 窒化アルミニウム基板 12 メタライズ層 13 メッキ層 14 はんだ 15 ICチップ 16 リードフレーム 17 銀ろう
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8719−4M H01L 23/12 K

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス基体と、 このセラミックス基体上に積層されたメタライズ層と、 このメタライズ層の上面に被着されたメッキ層と、 このメッキ層上面に被着され、リードフレームの一端部
    がその上面に固着される第1のろう材層と、 上記メッキ層の上面に被着され、その上に半導体装置が
    搭載される第2のろう材層とを備えたことを特徴とする
    半導体装置実装用基板。
  2. 【請求項2】 上記セラミックス基体は窒化アルミニウ
    ム焼結体である請求項1に記載の半導体装置実装用基
    板。
  3. 【請求項3】 セラミックス基板と、 このセラミックス基板上に積層されたメタライズ層と、 このメタライズ層の上面に被着されたメッキ層と、 このメッキ層の上面に被着されたろう材層と、 このろう材層の上面にはんだを介して搭載された半導体
    装置と、 このろう材層の上面にその一端部が固着されたリードフ
    レームとを備えたことを特徴とする半導体装置の実装構
    造。
  4. 【請求項4】 上記セラミックス基板は窒化アルミニウ
    ム基板である請求項3に記載の半導体装置の実装構造。
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