JPS6344751A - セラミック基板へ金属リードを接続する方法 - Google Patents
セラミック基板へ金属リードを接続する方法Info
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Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
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。
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ＧａＡｅ 、 Ｇｏ 、 ＳＬ等の半導体素子
を収納し、数ＧＨｚオーダーの高周波帯域で使用する超
高速用ＩＣパンケージ等セラミック基板における端子部
と金属リードとの接続方法に関するものである。
を収納し、数ＧＨｚオーダーの高周波帯域で使用する超
高速用ＩＣパンケージ等セラミック基板における端子部
と金属リードとの接続方法に関するものである。
（従来の技術）
ＱａＡａ 、 ０８等の半導体素子を収納する超高速用
ＩＣパッケージの基板には機械的強度、電気絶縁性、気
密性等高信頼性が要求されることから、従来その材質と
してアルミナ、ベリリヤ等のセラミックスが用いられ、
該基板の外表面に導出されて設けられた端子部と金属リ
ードとをＡｇろう又はＡｇ−Ｃｕ共晶ろうを用いて８０
０°Ｃ以上の高温でろう付は接合してなるものが知られ
ている。
ＩＣパッケージの基板には機械的強度、電気絶縁性、気
密性等高信頼性が要求されることから、従来その材質と
してアルミナ、ベリリヤ等のセラミックスが用いられ、
該基板の外表面に導出されて設けられた端子部と金属リ
ードとをＡｇろう又はＡｇ−Ｃｕ共晶ろうを用いて８０
０°Ｃ以上の高温でろう付は接合してなるものが知られ
ている。
しかし乍ら、この種誘電率の高いセラミックスを基板に
用いたＩＣパッケージは数ＧＨｚオーダーの高周波領域
で使用する場合、信号伝播速度に限界があり近時の使用
帯域の高周波傾向に適さない難点をもつことから、本出
願人は、特開昭５９−９２９４３号として開示されてい
る如く低い誘電率を有し、しかも易焼結性のＳｉｎ、
−Ａｌ、 Ｏ，−ＭｇＯ−ＺｎＯ系結晶化ガラス体を基
板に利用することを先に提案し、さらに結晶化ガラスが
アルミナ又はペリリヤのように機械的強度や耐熱性を有
していないことから１．その表面の端子部と金属リード
とのろう接に際しろう付は温度の高い銀ろう等を用いる
と接合時（二熱膨張差によりクラックを生じ信頼性に欠
ける難点があるため、これを改善するものとして本出願
人は上記端子部と金属リードとの接合に、ろう付は温度
の低い（４００°Ｃ以下）Ａｕ−３ｎ共晶ろう又はＡｕ
−８ｉ共晶ろうを用いろう接されてなるＩＣパッケージ
を実願昭６０−３０４５６号として既に提案している。
用いたＩＣパッケージは数ＧＨｚオーダーの高周波領域
で使用する場合、信号伝播速度に限界があり近時の使用
帯域の高周波傾向に適さない難点をもつことから、本出
願人は、特開昭５９−９２９４３号として開示されてい
る如く低い誘電率を有し、しかも易焼結性のＳｉｎ、
−Ａｌ、 Ｏ，−ＭｇＯ−ＺｎＯ系結晶化ガラス体を基
板に利用することを先に提案し、さらに結晶化ガラスが
アルミナ又はペリリヤのように機械的強度や耐熱性を有
していないことから１．その表面の端子部と金属リード
とのろう接に際しろう付は温度の高い銀ろう等を用いる
と接合時（二熱膨張差によりクラックを生じ信頼性に欠
ける難点があるため、これを改善するものとして本出願
人は上記端子部と金属リードとの接合に、ろう付は温度
の低い（４００°Ｃ以下）Ａｕ−３ｎ共晶ろう又はＡｕ
−８ｉ共晶ろうを用いろう接されてなるＩＣパッケージ
を実願昭６０−３０４５６号として既に提案している。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで上記せる如く、基板に誘電率の低い結晶化ガラ
ス等を用い、端子部と金属リードとをろう付は温度の低
い（４００℃以下）ろう材を用いろう接してなるＩＣパ
ッケージは、ろう接部がよく又高周波帯域において優れ
た性能を有する特長のものであるが、半導体素子の搭載
に際しての封止温度が４００°Ｃ〜５００°Ｃであるた
め、ろう接部の耐熱性が劣るという問題点がちった。
ス等を用い、端子部と金属リードとをろう付は温度の低
い（４００℃以下）ろう材を用いろう接してなるＩＣパ
ッケージは、ろう接部がよく又高周波帯域において優れ
た性能を有する特長のものであるが、半導体素子の搭載
に際しての封止温度が４００°Ｃ〜５００°Ｃであるた
め、ろう接部の耐熱性が劣るという問題点がちった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記せる如き問題点を解決するためになされた
もので、発明者等は、基板に結晶化ガラス等の低誘電率
で低熱膨張材料を用いたＩＣパッケージ等における端子
部と金属リードとの接合部の耐熱性を向上させるために
は、ろう付は温度の高いろう材を用いて接合することが
不可欠であり接合時に生ずる基板との熱膨張差にもとす
く応力歪をなんらかの手段で吸収させることに着目し鋭
意実験研究を重ねた結果、金属リードと接合する基板の
端子部表面にＣｕ 材を緩衝材として被着し、これを介
してろう接することにより安定した接合が可能となり、
耐熱性が向上した接続部が得られることを見出した（第
１の発明）。
もので、発明者等は、基板に結晶化ガラス等の低誘電率
で低熱膨張材料を用いたＩＣパッケージ等における端子
部と金属リードとの接合部の耐熱性を向上させるために
は、ろう付は温度の高いろう材を用いて接合することが
不可欠であり接合時に生ずる基板との熱膨張差にもとす
く応力歪をなんらかの手段で吸収させることに着目し鋭
意実験研究を重ねた結果、金属リードと接合する基板の
端子部表面にＣｕ 材を緩衝材として被着し、これを介
してろう接することにより安定した接合が可能となり、
耐熱性が向上した接続部が得られることを見出した（第
１の発明）。
そしてＮｉ 、 Ｐｄ 、 ＰｔのいずれかＡ１類以上
をバリヤー層として、前記緩衝材と併用すればＡｇを高
温（９７０″Ｃ〜１０５０°Ｃ）でろう付けするに際し
、Ａｇが基板端子部へ拡散することによる溶食をも防止
し得るものである（第２の発明）。
をバリヤー層として、前記緩衝材と併用すればＡｇを高
温（９７０″Ｃ〜１０５０°Ｃ）でろう付けするに際し
、Ａｇが基板端子部へ拡散することによる溶食をも防止
し得るものである（第２の発明）。
（作用）
本発明によれば優れた延性を有するＣｕ を緩衝材（＝
用いたことにより、ろう材自体がろう接待において、被
接合部材間の熱膨張差に基づく応力歪を吸収する緩衝作
用を発揮させるとともに、Ａｇをろう材として接続する
ことにより、ろう接待の被接合部材間の熱膨張差に基づ
く応力歪は、これ（：よっても吸収し得るようにしく第
１の発明）、かつＮ１． Ｐｄ 、 Ｐｔのいずれか１
種類以上からなるバリヤ１１を被着形成したことにより
、基板端子部表面で高温（９７０°Ｃ〜１０５０’Ｃ）
のろう付け（二際し、Ａｇ が基板端子部へ拡散するの
を防止し、それに基づく溶食を防止することができる。
用いたことにより、ろう材自体がろう接待において、被
接合部材間の熱膨張差に基づく応力歪を吸収する緩衝作
用を発揮させるとともに、Ａｇをろう材として接続する
ことにより、ろう接待の被接合部材間の熱膨張差に基づ
く応力歪は、これ（：よっても吸収し得るようにしく第
１の発明）、かつＮ１． Ｐｄ 、 Ｐｔのいずれか１
種類以上からなるバリヤ１１を被着形成したことにより
、基板端子部表面で高温（９７０°Ｃ〜１０５０’Ｃ）
のろう付け（二際し、Ａｇ が基板端子部へ拡散するの
を防止し、それに基づく溶食を防止することができる。
（第２の発明）。
以下本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する
。
。
（実施例）
第１図は本発明（二より金属リードが接続された結晶化
ガラスＩＣパッケージの一実施例の側面図で、第２図は
第１図の図中、円で囲んで示した接続部分の拡大断面図
、第３図は同部分の他の例を示した拡大断面図である。
ガラスＩＣパッケージの一実施例の側面図で、第２図は
第１図の図中、円で囲んで示した接続部分の拡大断面図
、第３図は同部分の他の例を示した拡大断面図である。
なお各図とも同一部分には同じ符号が付しである。
第１図及び第２図において２はＩＣパッケージ１の基板
で、結晶化ガラス成分を樹脂等と共に混線成形してなる
グリーンシートを温度９００〜１０００°Ｃで焼成して
得られ、その誘電率は５．５で、熱膨張係数は２７Ｘ１
０”’（ｒｔ〜４００°Ｃ）であり、その組成は重量基
準でＳｉｎ、 ５８％、Ａ１，０．２３壬、′Ｍｇｏ
１３％、ＺｎＯ４％よりなる主成分にＢ、０．１％及び
Ｐ＊Ｏｓ１％を添加してなるものである。３は基板２の
表面をメタライズした端子部で、基板２の表面に薄膜法
により’ｒｉ １０００ Ａ％Ｍｏ３０００Ａ。
で、結晶化ガラス成分を樹脂等と共に混線成形してなる
グリーンシートを温度９００〜１０００°Ｃで焼成して
得られ、その誘電率は５．５で、熱膨張係数は２７Ｘ１
０”’（ｒｔ〜４００°Ｃ）であり、その組成は重量基
準でＳｉｎ、 ５８％、Ａ１，０．２３壬、′Ｍｇｏ
１３％、ＺｎＯ４％よりなる主成分にＢ、０．１％及び
Ｐ＊Ｏｓ１％を添加してなるものである。３は基板２の
表面をメタライズした端子部で、基板２の表面に薄膜法
により’ｒｉ １０００ Ａ％Ｍｏ３０００Ａ。
Ｃｕ ５０００ Ａのメタライズ層を形成させるか、或
いは基板２の表面に薄膜法によりＴａ Ｉ Ｑ ＯＯ’
ｋ、Ｗ１００ＯＡ％Ｐｔ ２００ ＯＡのメタライズ層
を形成させた。
いは基板２の表面に薄膜法によりＴａ Ｉ Ｑ ＯＯ’
ｋ、Ｗ１００ＯＡ％Ｐｔ ２００ ＯＡのメタライズ層
を形成させた。
４は基板２にメタライズしてなる端子部３の表面に被着
させたＣｕ材（緩衝材）で、メタライズ面上に厚さ約１
５μのＣＬｌ メツキを施してなるものである。
させたＣｕ材（緩衝材）で、メタライズ面上に厚さ約１
５μのＣＬｌ メツキを施してなるものである。
５はＦｅ−ＭＬ金合金 ４２ Ａ１１ｏ７ ）よりなる
金属リードで、材料としてはこのほかＫｏｖａｒ 、
Ｗ 、 Ｍｏ 。
金属リードで、材料としてはこのほかＫｏｖａｒ 、
Ｗ 、 Ｍｏ 。
Ｃｕ−Ｗ合金等を用いることができる。
而して端子部３に金属リード５がＣｕ材４を介して通常
のＡｇろう（７２％Ａｇ ）を用いて８５０℃の高温で
ろう付け６されてなるものである。
のＡｇろう（７２％Ａｇ ）を用いて８５０℃の高温で
ろう付け６されてなるものである。
本実施例における接続部は試験の結果４５°の角度での
引張強度は約１．５ｋＱ／ａ”であった。
引張強度は約１．５ｋＱ／ａ”であった。
因みに、接合部に介在させるＣｕ メッキ厚を薄く（
１０μ以下）したもの及びＣｕ材を介在させないもの（
一ついての比較実験結果では、いづれも引張強度０．２
＃ ／ ｆｆ”以下と低く、基板の端子部における引
剥れ面にクラックの発生が認められた。
１０μ以下）したもの及びＣｕ材を介在させないもの（
一ついての比較実験結果では、いづれも引張強度０．２
＃ ／ ｆｆ”以下と低く、基板の端子部における引
剥れ面にクラックの発生が認められた。
従って接合部に介在させるＣｕ 材の厚みが１要因子で
Ｃｕ メッキ厚は少くとも１０μ以上が必要であること
が判った。
Ｃｕ メッキ厚は少くとも１０μ以上が必要であること
が判った。
これはＣｕ層の厚みが薄いと、ろう接待１：Ａｇろうと
Ｃｕが反応して基板端子部のメタライズ層にＡｇろうが
拡散しＣｕ材が熱膨張係数の差による応力歪の緩衝材と
しての役目を果さなくなるためである。
Ｃｕが反応して基板端子部のメタライズ層にＡｇろうが
拡散しＣｕ材が熱膨張係数の差による応力歪の緩衝材と
しての役目を果さなくなるためである。
なお、低誘電率、低熱膨張係数を有するセラミック基板
としては、本実施例に用いた結晶化ガラスのほか、アル
ミナとホウケイ酸系ガラスの複合材もしくはアルミナと
ホウケイ酸鉛系ガラスの複合材を用いることができる。
としては、本実施例に用いた結晶化ガラスのほか、アル
ミナとホウケイ酸系ガラスの複合材もしくはアルミナと
ホウケイ酸鉛系ガラスの複合材を用いることができる。
又基板の端子部としては、前記実施例（第２図）による
もののほか、第５図に示すように例えば４Ａ族（Ｔｉ
、 Ｚｒ 、 Ｈｆ ）、５Ａ族（Ｔ／ 、 Ｎｂ。
もののほか、第５図に示すように例えば４Ａ族（Ｔｉ
、 Ｚｒ 、 Ｈｆ ）、５Ａ族（Ｔ／ 、 Ｎｂ。
Ｔａ ）、６Ａ族（Ｃｒ 、 Ｍｏ 、 Ｗ ）、７Ａ
族（Ｍｎ ）及び８族（Ｎｉ 、 Ｐａ 、 Ｐｔ ）
などの金属及びそれらの化合物例えばＴａＮ 、 Ｃｒ
Ｎｉ 、 ＴａＡｌ 、 Ｔａ人ＩＮ。
族（Ｍｎ ）及び８族（Ｎｉ 、 Ｐａ 、 Ｐｔ ）
などの金属及びそれらの化合物例えばＴａＮ 、 Ｃｒ
Ｎｉ 、 ＴａＡｌ 、 Ｔａ人ＩＮ。
ＴａＳｉ 、 Ｃｒ５ｉＯ等を真空蒸着、スパッタリン
グ等の薄膜からなるパリ益漬６を設けた後にＣｕ 材４
を緩衝材として被着せしめればバリヤー層によりろう材
たるＡｇ の基板端子部におけるメタライズ層への拡散
を防止し、溶食発生を防止できる効果を併せて発揮する
ことができる。
グ等の薄膜からなるパリ益漬６を設けた後にＣｕ 材４
を緩衝材として被着せしめればバリヤー層によりろう材
たるＡｇ の基板端子部におけるメタライズ層への拡散
を防止し、溶食発生を防止できる効果を併せて発揮する
ことができる。
又、更に基板表面にＡｕ 、 （ｕ 、 Ａｇ及びＰａ
、Ｎｉ。
、Ｎｉ。
ｐｔ より選ばれる一種以上の金属を含むペーストを
厚膜印刷して端子部とするものや、Ａｕ 、 Ｃｕ 。
厚膜印刷して端子部とするものや、Ａｕ 、 Ｃｕ 。
Ａｇ等の低抵抗金属を同時焼成してなる低温焼成基板の
端子部であってもよい。
端子部であってもよい。
（発明の効果）
以上から理解されるように、本発明は、セラミック基板
端子部と金属リードとの間に、Ｃｕを介在させてろう付
けにより接合するものであるから、低誘電率、低熱膨張
係数を有するセラミック基板の端子部と金属リードとを
高温のろう材であるＡｇろう、Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう等Ａ
ｇ系ろう材を用いてろう接する際前記Ｃｕ材が熱膨張係
数の差ζ；より生ずる応力歪の緩衝材として働き、かつ
Ｎｉ 、 Ｐｄ。
端子部と金属リードとの間に、Ｃｕを介在させてろう付
けにより接合するものであるから、低誘電率、低熱膨張
係数を有するセラミック基板の端子部と金属リードとを
高温のろう材であるＡｇろう、Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう等Ａ
ｇ系ろう材を用いてろう接する際前記Ｃｕ材が熱膨張係
数の差ζ；より生ずる応力歪の緩衝材として働き、かつ
Ｎｉ 、 Ｐｄ。
ｐｔのいずれか１種をバリヤー層として被着させること
によって、Ａｇ 系ろう材が基板端子部のメタライズ層
への拡散を防止し溶食の発生をも防止できるという格別
の効果と奏するものである。
によって、Ａｇ 系ろう材が基板端子部のメタライズ層
への拡散を防止し溶食の発生をも防止できるという格別
の効果と奏するものである。
よって本発明によれば基板にクランクを生ずることなく
、アルミナやベリリヤ等よりなるセラミック基板（：お
ける場合と同様に強固な接続が可能となるものであって
、従来の問題点を解決し、耐熱性が向上し、信頼性の高
い端子部とリードとの接続部の緩衝材として働き、基板
にクラックを生ずることなく、アルミナやペリリヤ等よ
りなるセラミック基板における場合と同様に強固な接続
が可能となるものであって、従来の問題点を解決し、耐
熱性が向上し信頼性の高い接続部が得られる。
、アルミナやベリリヤ等よりなるセラミック基板（：お
ける場合と同様に強固な接続が可能となるものであって
、従来の問題点を解決し、耐熱性が向上し、信頼性の高
い端子部とリードとの接続部の緩衝材として働き、基板
にクラックを生ずることなく、アルミナやペリリヤ等よ
りなるセラミック基板における場合と同様に強固な接続
が可能となるものであって、従来の問題点を解決し、耐
熱性が向上し信頼性の高い接続部が得られる。
なお本発明の接続方法は実施例におけるＩＣパッケージ
のほか、例えば本出願人（二よる特願昭７５０−３７１
５７号記載の結晶化ガラス多層回路基板等における端子
部と金Ｆ４９−ドとの接続にも適用できる。
のほか、例えば本出願人（二よる特願昭７５０−３７１
５７号記載の結晶化ガラス多層回路基板等における端子
部と金Ｆ４９−ドとの接続にも適用できる。
第１図は本発明における実施例のＩＣパッケージの側面
図、第２図及び第３図は、本発明による接続部の要部を
示す拡大縦断面図である。 １ ： ＩＣパッケージ、２：基板、３：端子部、４
： Ｃｕ材、５：金属リード、６：ろう付け ７：バリ
ヤー層 代理人 弁理士 竹 内 守 第１ 図 弔２図 第 ３図
図、第２図及び第３図は、本発明による接続部の要部を
示す拡大縦断面図である。 １ ： ＩＣパッケージ、２：基板、３：端子部、４
： Ｃｕ材、５：金属リード、６：ろう付け ７：バリ
ヤー層 代理人 弁理士 竹 内 守 第１ 図 弔２図 第 ３図
Claims (2)
- （１）誘電率７．０以下、熱膨張係数５×１０＾−＾６
以下のセラミック基板又はＩＣパッケージの外表面に導
出されてなる端子部の接合面にＣｕ材を緩衝材として被
着させ金属リードをＡｇ系ろう材により接続することを
特徴とするセラミック基板における端子部と金属リード
との接続方法。 - （２）誘電率７．０以下、熱膨張係数５×１０＾−＾６
以下のセラミック基板又はＩＣパッケージの外表面に導
出されてなる端子部の接合面に、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔのい
ずれか１種類以上からなるバリヤー層を被着形成し、Ｃ
ｕ材を緩衝材として被着させ金属リードをＡｇ系ろう材
により接続することを特徴とするセラミック基板におけ
る端子部と金属リードとの接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/089,762 US4801067A (en) | 1986-08-29 | 1987-08-27 | Method of connecting metal conductor to ceramic substrate |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8812686 | 1986-04-18 | ||
| JP61-88126 | 1986-04-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344751A true JPS6344751A (ja) | 1988-02-25 |
| JPH0477467B2 JPH0477467B2 (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=13934218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22376386A Granted JPS6344751A (ja) | 1986-04-18 | 1986-09-24 | セラミック基板へ金属リードを接続する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6344751A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041342A (en) * | 1988-07-08 | 1991-08-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Multilayered ceramic substrate fireable in low temperature |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP22376386A patent/JPS6344751A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041342A (en) * | 1988-07-08 | 1991-08-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Multilayered ceramic substrate fireable in low temperature |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0477467B2 (ja) | 1992-12-08 |
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Legal Events
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