JPS62173743A - 半導体装置用セラミツク基板 - Google Patents

半導体装置用セラミツク基板

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JPS62173743A
JPS62173743A JP61016199A JP1619986A JPS62173743A JP S62173743 A JPS62173743 A JP S62173743A JP 61016199 A JP61016199 A JP 61016199A JP 1619986 A JP1619986 A JP 1619986A JP S62173743 A JPS62173743 A JP S62173743A
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glass
ceramic substrate
alloy
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substrate
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JP61016199A
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Takao Maeda
貴雄 前田
Kazuo Kanehiro
金廣 一雄
Tadashi Igarashi
五十嵐 廉
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置、特にガラス封止型半導体装置に用
いるセラミック基板に関する。
〔従来の技術〕
現在使用されている集積回路(以下10と略称する)の
パッケージ法は樹脂封止型、ガラス−セラミック封止型
及び積層セラミック型の3種類に分類される。これらの
パッケージ法は信頼性及び価格の点で長短があり、信頼
性に関しては積層セラミック型、ガラス−セラミック型
、樹脂封止型の順に優れ、一方価格の点ではこの逆の順
序となる。最近では、各パッケージ法の短所を克服すべ
く研究が進められているが、信頼性と価格において中間
的なガラス−セラミック封止型の改良が強く望まれてい
る。
第2図に従来のガラス−セラミック封止型半導体装置の
一例を示す。00 等の酸化物系のセラミンク基板1の
凹部に1C等の半導体素子2がAu等の接着層3により
チップボンディングされている。又、セラミック基板1
には多数の導電層となるリードフレーム5が低融点ガラ
ス4により固定され、半導体素子2の各電極とリードフ
レーム5の各インナーリード先端部とがAuまたはAt
のボンディングワイヤ6で各々結線されている。そして
、半導体素子2を気密封止すべく、セラミック基板1の
周縁のガラス封止部においてpbo等を主成分とする低
融点ガラス7により、Al □’ 等のセラミックまた
はフバール等の金属からなるキャップ8?セラミツク基
板1に固定しである。
一方、TCを中心とする半導体装置の小型化、高集積化
及び軽量化の傾向に伴ない、パッケージは小型になる反
面、半導体素子の発熱量は益々増大している。しかし、
従来使用されているAt 0に代表される酸化物系セラ
ミック基板は熱伝導率が小さいために、半導体素子で発
生した熱を効率よく放散することができず、熱の蓄積に
よって半導体装置の誤動作を招いたり、場合によっては
熱膨張係数の差から半導体素子に亀裂が発生することが
あった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の酸化物系セラミック基板に代わって、熱放散性に
擾れ、熱膨張係数が半導体素子のそれに近いセラミック
基板として、非酸化物系セラミック基板の開発が進めら
れている。しかし非酸化物系セラミックは酸化物系セラ
ミックに比べて封止用低融点ガラスとの封着性が劣ると
いう問題点がある。
半導体装置が小型化、高集積化及び軽量化するに伴なっ
てガラス封止面積は益々減少する傾向にあり、非酸化物
系セラミック基板はガラス封着性を改善しなければ実用
に供し得ない実状である。
本発明はかくる問題点を解決し、ガラス封着1が擾れた
非酸化物系セラミック基板を堤供することを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体用セラミック基板は、非酸化物系のセラ
ミックからなり、少なくともガラス封止されるべき部分
の表面にアルミニウム(Al)またはアルミニウム合金
からなる金属被覆層を有することを特徴とする。
金子被覆層は封止ガラスとの接着性、基板との密着性等
の品質面及びコスト面で有利なAiまたはAt合金を使
用し、好ましいA1合金の例としてはA4−3i、 A
Z−Mn+ Al−Cu、 t’hl−Mz、 Al−
Ti等が挙げられる。
非酸化物系セラミックとして(ま、熱放散性に優れ熱膨
張係数が半導体素子のそれに近い、窒化アルミニウム(
1!N) 、炭化ケイ素(31−C)または窒化ケイ素
(Si N )が好ましい。
AtまたはAt合金の被器層を非酸化物系七ラミック基
板の表面に形成する方法としては蒸着等の&面披田法が
ある。蒸着等の表面被覆法のなかで1、気化した原材料
をイオン化することによりセラミック基板との良好な密
着性を得ることができるイオンブレーティング法、スパ
ンタリング法及びプラズマCVD法が好ましい。しかし
、プラズマCVD法は成@速度が遅く、高温が必要であ
ること、反応生成物(HCl又はH○)による汚染によ
り半導体装置の信頼性を損なう可能性がある等の点で本
発明においては実用的ではない。
次に、ガラス−セラミック封止型半導体装置の一例とし
て7ラントーバソケージを示した第1図分用いて、本発
明の半導体装置用セラミック基板3更に説明する。本発
明の非酸化物系セラミック基板9は少なくともガラス封
止さねろべさ部分の表面にAIまた(jA1合金からな
る金寓被覆苦10シでワI−f? 六も で)、1  
− のit、 15;  Q  ルmぞバナー巾I友丁
記では従来と同様に、基板9の四部にXC等の半導体素
子2がAu等の接着層3によりチップボンディングされ
る。又、セラミック基板9の金属被覆層10上にはリー
ドフレーム5が低融点ガラス4により固定され、半導体
素子2の各電極とリードフレーム5の各インナーリード
先端部とがボンディングワイヤ6で各々結線される。最
後に、半導体素子2を気密封止すべく、セラミック基板
9の周縁のガラス封止部において低融点ガラス7により
セラミック又は金属からなるキャップ83セラミツク基
板9に固定してフラントーパッケージが構成される。
半導体素子2分非酸化物系セラミック基板9;こ固定す
るための接着層3は従来と同様にAuでも良いが、金属
被覆層10と同じAI又はA1合金で構成することが可
能であり、その場合接着層3と金属被覆層10を同時に
形成することができるので製造工程が少なくなる利点が
ある。
第1図ではフラントーパッケージの例■を示したが、本
発明の非酸化物系セラミック基板はガラス−セラミック
封止型パッケージ全般に適用することができる。従って
、リードフレームを用いずにセラミック基板上に多数の
金属配線層を形成する場合にも適用でき、その場合には
非酸化物系セラミック基板の金属配線層が存在しない外
周部にA。
またはA!合金の金属被覆層を形成することによって、
金属配線層との電気的絶縁を保持しながら充分なガラス
封止を達成できる。
〔作用〕
非酸化物系セラミック基板上のAlまたはAノ合金被N
層がガラス封着性を改善する理由は、Al又はAJ合金
中にガラス成分が拡散、浸透して強固な接着となるため
、及びkl並びにAt合金は延性に富むのでガラスと基
板の熱膨張係数の差に基ずく熱歪を緩和することができ
るためと考えられる。
〔実施例〕
特に記載した以外は従来の方法に従って下記2種類のQ
uad型フラット−パッケージ企試作した。
■第1図の構造を有し、基板はAINからなりガラス封
上部にAt層を備えたもの。At層は初期真空度2 X
 10  torr、基板温度200C及び成膜速度1
00χ/secのイオンブレーティング法で膜厚5μm
に形成した。
! ■第2図の構造を有し、基板はAJNからなるが金
属被覆層を備えていないもの。
これら2種類の試作品に気相での熱衝撃(1サイクル:
 −65tl:’XIO分! 25 CX 5分−+ 
150 CX 10分)を100サイクル与えた後、H
eリークテストを実施した。試作品■(本発明〕にはリ
ークが全く認められなかったが、試作品■(従来)には
リークが認められた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、熱放散性に優れ、熱膨張係数が半導体
素子のそれに近い非酸化物系セラミックの性質を損なう
ことなく、ガラス封着性が擾れた半導体装置用の非酸化
物系セラミック基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の非酸化物系セラミック基板を用いたガ
ラス封止型半導体装置の一例を示す断面図であり、第2
図は酸化物系セラミック基板を用いた従来のガラス封止
型半導体装置の一例を示す断面図である。 1・・酸化物系セラミック基板 2・・半導体素子4・
・低融点ガラス 5・・リードフレーム6・・ボンディ
ングワイヤ 7・・低融点ガラス8・・キャップ 9・
・非酸化物系セラミック基板10・・金属被覆層 ゛ニタ 第1図 第2図 ゛ン半導体装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)非酸化物系のセラミックからなり、少なくともガ
    ラス封止されるべき部分の表面にアルミニウムまたはア
    ルミニウム合金からなる金属被覆層を有することを特徴
    とする半導体装置用セラミック基板。
  2. (2)上記非酸化物系セラミックが窒化アルミニウム、
    炭化ケイ素または窒化ケイ素からなる、特許請求の範囲
    (1)項に記載の半導体装置用セラミック基板。
JP61016199A 1986-01-28 1986-01-28 半導体装置用セラミツク基板 Pending JPS62173743A (ja)

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