JPH11186423A - ハーメチックシールカバーおよびその製造方法 - Google Patents

ハーメチックシールカバーおよびその製造方法

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JPH11186423A
JPH11186423A JP9353173A JP35317397A JPH11186423A JP H11186423 A JPH11186423 A JP H11186423A JP 9353173 A JP9353173 A JP 9353173A JP 35317397 A JP35317397 A JP 35317397A JP H11186423 A JPH11186423 A JP H11186423A
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JP
Japan
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gold
brazing material
seal cover
layer
film
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JP9353173A
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English (en)
Inventor
Nobumoto Mori
伸幹 森
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のハーメチックシール工程ではロウ
材付きのシールカバーをメタライズ層に取り付ける際に
ボイドが発生し、その結果リーク不良が発生して収率の
低下を招いている。本発明はこの欠点を解消し、より信
頼性の高いハーメチックシールが可能なシールカバーの
提供とその製造方法、およびこのシールカバーを用いた
半導体装置の提供を課題とするものである。 【解決手段】 少なくともその方面に金皮膜が施された
所望形状の部材の、金メッキの上にロウ材が設けられ、
ロウ材の上に厚さ0.01〜1.0μmの酸化しがたい
金属層が設けてシールカバーを作成し、このシールカバ
ーを用いて半導体装置を組み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置のハーメ
チックシールに好適なシールカバーに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体素子のパッケージングの一種に図
1に示すようなセラミックパッケージがある。図1にお
いてセラミック基板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、その表面にリードパタ
ーンが形成され且つ中央部に開口部を有する中間板と、
リードパターンの内側先端リード部が露出する様なさら
に大きい開口部を有する上層板の3層の板が一体化され
た構造であり、セラミック基板長辺側部にはリードパタ
ーンの外側先端リード部と導通するように複数の金属リ
ード2が接合され、上記上層部表面の開口部周囲部には
カバー取り付け用のメタライズ層3が形成されている。
メタライズ層3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とには金
メッキが施されている。
【0003】このような基板1を用いる半導体素子は、
図2に示すように、まず半導体素子4をセラミック基板
1の中央くぼみに接合し、半導体素子4上の電極とリー
ドパターンの内側先端リード部とを細いコネクター線で
結合した後、メタライズ層3の上にロウ材5つきのシー
ルカバー6を載せ、ロウ材5の融点以上に加熱し、後冷
却してシールカバー6を融着させて組み立てられる。
【0004】通常、シールカバーの材質としては一般的
にコバール合金、銅、セラミックが用いられ、これらの
部材の少なくとも片面に金メッキが施され、その上にロ
ウ材が接合されている。ロウ材には一般的に金錫合金ロ
ウ、鉛錫合金ロウなどが用いられている。またロウ材と
シールカバーの接合には熱圧着法、溶融法、圧接法、ス
ポット溶接法が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記組立工
程(ハーメチックシール工程)においてロウ材付きのシ
ールカバー5をメタライズ層3に取り付ける際にボイド
が発生し、その結果リーク不良が発生して収率の低下を
招いている。
【0006】本発明はこの欠点を解消し、より信頼性の
高いハーメチックシールが可能なシールカバーの提供と
その製造方法、およびこのシールカバーを用いた半導体
装置の提供を課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく種々検討を重ねた結果、ロウ材表面に発生する
酸化物がボイド発生の原因であることを突き止め本発明
に至った。
【0008】すなわち、上記課題を解決するはこの目的
を達するためのシールカバーは、少なくともその片面に
金皮膜が施された所望形状の部材の、金メッキの上にロ
ウ材が設けられ、ロウ材の上に厚さ0.01〜1.0μ
mの酸化しがたい金属層が設けられたものであり、ロウ
材層と酸化しがたい金属層との界面に酸化物が実質的に
ないものである。
【0009】そして、シールカバーの材質としてはコバ
ール合金、銅、セラミックが用いられ、ロウ材としては
金錫合金ロウ、鉛錫合金ロウなどを用いる。ロウ材の上
に設ける酸化しがたい皮膜材料としては金、白金等、あ
るいはこれらの合金がある。また、金属層を層状に形成
し、金属層の大気側を金、白金等、あるいはこれらの合
金層とすることも可能であり、同様な効果が得られる。
【0010】そして、上記シールカバーを製造する本発
明の方法は、少なくともその片面に金皮膜が設けられた
所望部材の上にロウ材を接合し、次いでロウ材表面の酸
化皮膜を除去し、引き続きその上に酸化しがたい金属皮
膜を設ける。
【0011】ロウ材表面の酸化皮膜を除去する方法とし
てスパッタリング、プラズマトーチ等の乾式法や、化学
エッチング法、電解法等の湿式法を用いることができ
る。
【0012】また、酸化しがたい金属皮膜を設ける方法
としては蒸着、スパッタリング等の乾式法や電解メッキ
法や無電解メッキ法を用いることができる。好ましく
は、乾式法で酸化皮膜を除去する場合には乾式法で酸化
しがたい金属皮膜を設け、湿式法で酸化皮膜を除去する
場合には湿式法で酸化しがたい金属皮膜を設けることが
望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明のシールカバーでは、ロウ
材表面の酸化皮膜が除去された上に酸化しがたい金属皮
膜が設けられているため、セラミック基板と接合した際
にボイドの発生はない。その結果、ボイドによるリーク
不良は大幅に低減できる。
【0014】本発明において、酸化しがたい金属皮膜の
厚さは、用いる成膜方法、ロウ材と皮膜金属種との関係
で一律に限定できない。例えば、酸化しがたい皮膜の厚
さが同じであっても成膜方法が乾式法の場合、ピンホー
ルの発生割合が高く、事後の放置条件によってはロウ材
が酸化することもあり得るからである。しかし、一般的
には0.01μm以上とすればこれらの因子の差による
影響を最小限にすることができる。
【0015】一方、膜厚が厚すぎると、シール時の加熱
でロウ材と酸化しがたい金属皮膜とが溶け合わず、完全
にシールができなくなる。このことから用いる材質によ
り膜厚の上限は異なることになるが、一般的には1.0
μm以下とすればこれらの因子の差による影響は最小限
とすることができる。
【0016】以下図を用いて本発明を説明する。
【0017】図3は本発明のハーメチックシール用シー
ルカバー例の断面を示したものである。セラミック部材
の表面に金メッキが設けられ、その金メッキの上に金錫
合金ロウが設けられ、そのロウの表面に金メッキが施さ
れた例である。このシールカバーはセラミック部材をバ
レルメッキしてその表面に金メッキを施し、次いでこの
部材の片面の所望の位置に熱圧着して金錫ロウを設け、
次いでメッキ前処理工程にて金錫ロウ表面の酸化皮膜を
除去し、引き続き市販の金メッキ液を用いて金錫ロウ表
面に厚さ0.1μmの金皮膜を設けることにより製造さ
れる。本例では湿式メッキ法を採用したが、乾式法によ
り酸化層除去、金皮膜の形成を行っても支障はない。
【0018】シールカバーの材質として本例ではセラミ
ックスを用いたがコバール合金、銅を用いることができ
る。また、酸化しがたい金属として本例では金を用いた
が、他に白金を用いても支障はない。さらに、ロウ材と
して本例では金錫合金を用いたが、他に鉛錫合金を用い
ることも可能である。ロウ材を金メッキ皮膜上に接合す
る方法としては、上記従来法が適用できる。
【0019】図4は本発明のシールカバーを用いて組み
立てた本発明の半導体装置例の断面図である。
【0020】セラミック基板1は、従来のものそのまま
であり、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、その表面にリードパターンが形成され且
つ中央部に開口部を有する中間板と、リードパターンの
内側先端リード部が露出する様なさらに大きい開口部を
有する上層板の3層の板が一体化されたものであり、セ
ラミック基板長辺側部にはリードパターンの外側先端リ
ード部と導通するように複数の金属リード2が接合され
ている。そして、上記上層部表面の開口部周囲部にはカ
バー取り付け用のメタライズ層3が形成されていおり、
メタライズ層3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とには金
メッキが施されている。
【0021】そして、セラミック基板1の中央くぼみに
半導体素子が接合されており、半導体素子4上の電極と
リードパターンの内側先端リード部とが細いコネクター
線で結合されている。
【0022】本発明のシールカバーは、メタライズ層3
の上に金皮膜を設けられたロウ材5を下に向けて載せら
れ、ロウ材5の融点以上に加熱し、後冷却して融着させ
ている。
【0023】
【実施例】次に実施例を用いて本発明をさらに説明す
る。
【0024】(実施例1)10mm角、厚さ0.5mm
のセラミックス板の片面に1μm厚の金メッキを施し、
金錫ロウ材を金メッキ側外周部に溶融法で接合してシー
ルカバーを作成した。次に、該当シールカバーに湿式法
にて電解脱脂、酸洗浄、電解メッキによりロウ材表面の
酸化層を除去し、その上に0.1μmの金メッキを施し
た。
【0025】ロウ材表面をオージェ電子分光にて分析し
たところメッキ層表面およびメッキ層の下部であるロウ
材層に酸化物は存在しなかった。
【0026】このシールカバーを用いて図4に示すよう
な半導体装置を30個作成し、シール状態を検査した。
その結果、いずれにも異常は見られなかった。
【0027】(実施例2)ロウ材表面に設ける金メッキ
の厚さを0.01μmとした以外は、実施例1と同様に
してシール用カバーを作成した。ロウ材表面をオージェ
電子分光にて分析したところメッキ層表面およびメッキ
層の下部であるロウ材層に酸化物は存在しなかった。
【0028】このシールカバーを用いて半導体装置を3
0個組み立てた。得られた半導体装置を実施例1と同様
にシール状態を検査した。その結果、いずれにも異常は
見られなかった。
【0029】(実施例3)ロウ材表面に設ける金メッキ
の厚さを0.5μmとした以外は、実施例1と同様にし
てシール用カバーを作成した。ロウ材表面をオージェ電
子分光にて分析したところメッキ層表面およびメッキ層
の下部であるロウ材層に酸化物は存在しなかった。
【0030】このシールカバーを用いて半導体装置を3
0個組み立てた。得られた半導体装置を実施例1と同様
にシール状態を検査した。その結果、いずれにも異常は
見られなかった。
【0031】(実施例4)ロウ材表面に設ける金メッキ
の厚さを1.0μmとした以外は、実施例1と同様にし
てシール用カバーを作成した。ロウ材表面をオージェ電
子分光にて分析したところメッキ層表面およびメッキ層
の下部であるロウ材層に酸化物は存在しなかった。
【0032】このシールカバーを用いて半導体装置を3
0個組み立てた。得られた半導体装置を実施例1と同様
にシール状態を検査した。その結果、いずれにも異常は
見られなかった。
【0033】(従来例)10mm角、厚さ0.5mmの
セラミックス板の片面に1μm厚の金メッキを施し、金
錫ロウ材を金メッキ側外周部に溶融法で接合してシール
カバーを作成した。
【0034】ロウ材表面をオージェ電子分光にて分析し
たところ30オングストロームの厚さの酸化物層が確認
された。
【0035】このシールカバーを用いて図4に示すよう
な半導体装置を30個作成し、シール状態を検査した。
その結果、2個にボイドが発生しており、リーク異常を
生じていた。
【0036】(比較例1)ロウ材表面に設ける金メッキ
の厚さを0.008μmとした以外は、実施例1と同様
にしてシール用カバーを作成した。
【0037】ロウ材表面をオージェ電子分光にて分析し
たところメッキ層表面に酸化物層が検出された。これ
は、メッキのピンホール部に露出したロウ材が放置され
ることにより酸化皮膜を形成したものと推定できた。
【0038】このシールカバーを用いて半導体装置を3
0個組み立てた。得られた半導体装置を実施例1と同様
にシール状態を検査した。その結果、1個にボイドの発
生がみられ、リーク異常を生じていた。
【0039】(比較例2)ロウ材表面に設ける金メッキ
の厚さを1.2μmとした以外は、実施例1と同様にし
てシール用カバーを作成した。
【0040】ロウ材表面をオージェ電子分光にて分析し
たところメッキ層表面およびメッキ層の下部であるロウ
材層に酸化物は存在しなかった。
【0041】このシールカバーを用いて半導体装置を3
0個組み立てた。得られた半導体装置を実施例1と同様
にシール状態を検査した。その結果、いずれにもボイド
は発生していないものの、2個にリーク異常を生じてい
た。この2個を分解して調べたところ、ロウ材が均一に
溶解せず密着不良を生じていることがわかった。
【0042】
【発明の効果】本発明のハーメチックシール用シールカ
バーはロウ材の酸化皮膜を除去した上に酸化しがたい金
属皮膜を形成しているため、本発明のシールカバーを用
いれば、ハーメチックシールに際してボイドが生成せ
ず、確実にシールができる。
【0043】この結果本発明のシールカバーを用いて得
た半導体装置の信頼性は高く、収率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】セラミック基板を用いた半導体のパッケージの
断面図である。
【図2】従来のシールカバーを用いて組み立てた半導体
装置の断面図である。
【図3】本発明のシールカバー例の断面図である。
【図4】本発明の半導体装置例の断面図である。
【符号の説明】
1−−−セラミック基板 2−−−金属リード 3−−−メタライズ層 4−−−半導体素子 5−−−ロウ材 6−−−シールカバー 7−−−金メッキ 8−−−金錫合金ロウ 9−−−金メッキ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともその片面に金皮膜が施され
    た所望形状の部材の、金メッキの上にロウ材が設けら
    れ、ロウ材の上に厚さ0.01〜1.0μmの酸化しが
    たい金属層が設けられたものであり、ロウ材層と酸化し
    がたい金属層との界面に酸化物が実質的にないハーメチ
    ックシール用シールカバー。
  2. 【請求項2】 シールカバーの材質がコバール合金、
    銅、セラミックのいずれかであり、ロウ材が金錫合金ロ
    ウ、鉛錫合金ロウなどのいずれかであり、ロウ材の上に
    設ける酸化しがたい皮膜材料が金、白金の内の少なくと
    もいずれかを主成分とするものである請求項1記載のハ
    ーメチックシールカバー。
  3. 【請求項3】 少なくともその片面に金皮膜が設けら
    れた所望部材の上にロウ材を接合し、次いでロウ材表面
    の酸化皮膜を除去し、引き続きその上に酸化しがたい金
    属皮膜を設けることを特徴とするハーメチックシールカ
    バーの製造方法。
  4. 【請求項4】 ロウ材表面の酸化皮膜をスパッタリン
    グ法等の乾式法のいずれかを用い、酸化しがたい金属皮
    膜を蒸着法、スパッタリング法等の乾式法のいずれかを
    用いる請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 酸化皮膜を化学エッチング法、電解法
    等の湿式法のいずれかを用い、酸化しがたい金属皮膜を
    メッキ法を用いる請求項3記載の方法。
  6. 【請求項6】 請求項1または2記載のハーメチック
    シールカバーを用いたことを特徴とする半導体装置。
JP9353173A 1997-12-22 1997-12-22 ハーメチックシールカバーおよびその製造方法 Pending JPH11186423A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6607843B2 (en) 2000-02-02 2003-08-19 Quallion Llc Brazed ceramic seal for batteries with titanium-titanium-6A1-4V cases
US7041413B2 (en) 2000-02-02 2006-05-09 Quallion Llc Bipolar electronics package
JP2006147838A (ja) * 2004-11-19 2006-06-08 Tokuriki Honten Co Ltd 封止材料およびその製造方法
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Effective date: 20040330