DE3442809C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbundstruktur eines ex
ternen Leitungsanschlusses gemäß dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs sowie ein Verfahren zur Herstellung einer
derartigen Verbundstruktur. Die Erfindung befaßt sich mit
einer Verbundstruktur eines externen Leitungsanschlusses
in einem elektronischen Bauteile.
In Fig. 1 ist ein herkömmliches Halbleitergehäuse zur Auf
nahme eines elektronischen Bauelements, wie eines Halbleiterelementes,
dargestellt. Das Gehäuse enthält ein
isolierendes Substrat 1, das aus einem elektrisch isolie
renden Material, wie Keramik oder Glas, besteht und das
auf seiner Oberseite und seinen Seitenbereichen eine me
tallisierte Schicht 2 trägt, die aus metallischen Ma
terialien, wie Molybdän (Mo) oder Wolfram (W) gebildet ist.
An die metallisierte Schicht 2 ist ein externer Lei
tungsanschluß 3 angelötet, der eine elektrische Verbindung
zwischen dem Halbleiter 5 und einem externen Schaltkreis
herstellt. Des weiteren enthält das Gehäuse einen Deckel
4. Das Halbleiterelement 5 ist im Inneren des Gehäuses an
geordnet, das luftdicht abgeschlossen ist, so daß auf diese
Weise eine Halbleiterbaugruppe gebildet wird.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des wesentlichen
Bereichs des herkömmlichen Gehäuses, bzw. der herkömmlichen
Baugruppe dargestellt. Um sicherzustellen, daß eine feste
Hartlotverbindung zwischen dem externen Leitungsanschluß 3
und der metallisierten Schicht 2 auf dem Substrat 1 besteht,
ist die äußere Oberfläche der metallisierten Schicht 2
normalerweise mit einer Unterbeschichtung 6 plattiert, die
aus einem Metall wie Nickel besteht, das eine gute Affi
nität oder Benetzbarkeit bezüglich eines Hartlotfüllmate
rials aufweist. Die äußeren Oberflächen des externen Leitungs
anschlusses 3 und einer Hartlotfüllmasseschicht 7,
mittels der der Leitungsanschluß 3 an die metallisierte
Schicht 2 gebunden wird, sind ebenfalls mit einer korro
sionsfesten Metallschicht 8 plattiert.
Da die zum Plattieren verwendete Lösung nicht ausreichend
zirkulieren kann und da eine schlechte Benetzung zwischen
Metallen und Keramiken besteht, bildet sich unvermeidlicher
weise ein Spalt A zwischen dem isolierten Substrat 1 und
der Metalloberbeschichtung 8 an jeder seitlichen Begren
zung der metallisierten Schicht 2. Dies bewirkt, daß jedes
Ende 7a der Hartlotschicht 7, das den seitlichen Begrenzungen
der metallisierten Schicht 2 gegenüberliegt, nicht voll
ständig mit der Metalloberschichtung 8 versehen ist. Wenn
Wasser oder Sauerstoff der Atmosphäre mit dem Ende 7a über
den Spalt A in Berührung kommt, erfolgt eine Oxidierung
des Kupfers in der Hartlotfüllmasse, wobei diese Oxidierung,
bzw. der entstehende Rost, eine Verschmutzung oder Ent
färbung der Hartlotfüllmasse hervorrufen.
Bei der Rostbildung entsteht Kupferoxyd, das elektrisch
leitend und hochgradig diffundierbar ist. Bei einer Halb
leiterbaugruppe mit einer Mehrzahl von externen Leitungs
anschlüssen, die eng benachbart zueinander durch Hartlot
verbindungen mit dem isolierenden Substrat verbunden sind,
erzeugt die sich ausbreitende Korrosion einen Kurzschluß
zwischen benachbarten Leitungsanschlüssen, was zu einer
Betriebsstörung der Halbleitervorrichtung führen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu
grunde, eine Verbundstruktur eines externen Leitungs
anschlusses der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,
bei der die zum Anlöten externer Leitungsanschlüsse an
eine metallisierte Schicht verwendete Hartlotfüllmasse
keiner Korrosion bzw. Farbveränderung unterliegt und bei
der kein elektrisch leitender Rost entstehen kann, der
eine ordnungsgemäße Funktion eines elektronischen Bau
elements nachteilig beeinflußt, an welches der Leitungs
anschluß befestigt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des Hauptanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Mit der Erfindung wird eine Verbundstruktur eines ex
ternen Leitungsanschlusses geschaffen, der mittels einer
Hartlotfüllmasse an eine metallisierte Schicht angelötet
ist, welche eine Metallunterbeschichtung auf ihrer äußeren
Oberfläche enthält, welche dadurch gekennzeichnet ist,
daß eine Metalloberbeschichtung an den äußeren Oberflä
chen des externen Leitungsanschlusses und einer von der
Hartlotfüllmasse gebildeten Schicht erzeugt ist, wobei die
Schicht aus der Hartlotfüllmasse vollständig von der Me
talloberbeschichtung und der Metallunterbeschichtung um
geben bzw. eingeschlossen ist.
Die beiliegenden Zeichnungen dienen der weiteren Erläute
rung der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt von einer Verbundstruktur
eines externen Leitungsanschlusses, wie sie bei einer
herkömmlichen Halbleiterbaugruppe verwendet wird.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des wesent
lichen Bereichs der in Fig. 1 gezeigten Anordnung.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des
wesentlichen Bereichs einer Verbundstruktur gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
Eine Verbundstruktur eines externen Leitungsanschlusses
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3
dargestellt, wobei diejenigen Elemente, die die gleichen
sind wie jene der herkömmlichen, in Fig. 1 gezeig
ten Struktur mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Das Bezugszeichen 1 betrifft daher ein isolierendes Sub
strat aus einem elektrisch-isolierenden Material wie Ke
ramik und Glas. Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine metalli
sierte Schicht bezeichnet, die aus metallischen Materia
lien wie Wolfram (W) oder Molybdän (Mo) besteht, die auf
dem isolierenden Substrat mittels einer bekannten Dick
filmbeschichtungstechnik gebildet ist.
Die äußere Oberfläche der metallisierten Schicht 2 ist mit
einer Unterbeschichtung 6 versehen, die aus einem Metall
wie Nickel oder Gold besteht, das ein hohes Benetzungsver
mögen bzw. eine gute Affinität zu einem Hartlotfüllstoff
aufweist, wobei diese Unterbeschichtung durch eine bekannte
Plattierungstechnik gebildet sein kann. Die primäre Funk
tion der Metallunterbeschichtung 6 beruht darin, eine
feste Adhäsion zwischen einer Schicht 7 aus Hartlotfüll
masse und der metallisierten Schicht 2 herzustellen.
Die metallisierte Schicht 2 mit der auf deren äußeren
Oberfläche gebildeten Metallunterbeschichtung 6 enthält
einen hierauf durch Hartlöten befestigten externen Lei
tungsanschluß 3, wobei die Hartlotverbindung mittels einer
Hartlotfüllmasse (brazing filler material) wie Silberlot
(72 Gew.-% AG-28 Gew.-% Cu) besteht. Der Leitungsan
schluß 3 besteht typischerweise aus Kovar oder 42 Alloy.
Die äußeren Oberflächen des externen Leitungsanschlusses
3 und der Schicht 7 aus Hartlotfüllmasse sind mit einer
Metalloberbeschichtung 9 überzogen. Die Metalloberbe
schichtung 9 isoliert den Leitungsanschluß 3 und die
Schicht 7 der Hartlotfüllmasse gegenüber der Atmosphäre,
so daß das Material der Hartlotfüllmasse nicht durch
Oxidation mit Wasser oder Sauerstoff in der Atmosphäre
korrodiert werden kann. Diese Metalloberbeschichtung 9
kann aus Nickel oder Gold mittels einer bekannten Plattie
rungstechnik gebildet werden.
Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß
die Schicht 7 aus Hartlotfüllmasse vollständig von der
Metallunterbeschichtung 6 und der Metalloberbeschichtung 9
umgeben ist. Zu diesem Zwecke ist die Schicht 7 aus Hart
lotfüllmasse wie in Fig. 3 gezeigt mit der Oberseitenfläche
der metallisierten Schicht 2 verbunden, nicht jedoch mit
den seitlichen Flächen, wo die Bildung der Metalloberflä
chenbeschichtung 9 schwierig ist. Wenn die Metallober
flächenbeschichtung 9 an der äußeren Oberfläche des ex
ternen Leitungsanschlusses 3 gebildet ist und an der äuße
ren Oberfläche der Schicht 7 aus Hartlotfüllmasse die
lediglich an die Oberseitenfläche der metallisierten
Schicht 2 gebunden ist, werden sowohl der externe Leitungs
anschluß 3 als auch die Schicht 7 der Hartlotfüllmasse
vollständig von der Metallunterbeschichtung 6 und der Me
talloberbeschichtung 9 umschlossen, so daß eine perfekte
Isolation der Bauelemente 3 und 7 gegenüber der Atmosphäre
entsteht, die Wasser und Sauerstoff enthält, wodurch die
Hartlotfüllmasse oxidieren könnte und auf diese Weise
eine farbige Verschmutzung (color stain) oder Korrosion
oder elektrisch leitenden Rost erzeugen könnte, welcher
zu einer Störung des Betriebes des elektronischen Bau
elementes führen könnte, an dem der externe Leitungsan
schluß befestigt ist. Es können verschiedene Verfahren
verwendet werden, um sicherzustellen, daß die Bildung der
Schicht aus Hartlotfüllmasse lediglich auf der Oberseite
der metallisierten Schicht erfolgt. Ein Verfahren be
steht darin, den Zyklus des Erhitzens und der Abkühlung
der Hartlotfüllmasse zu verkürzen, um das Überfließen der
geschmolzenen Hartlotfüllmasse minimal zu halten. Gemäß
einem anderen Verfahren wird zunächst eine Schicht aus
Hartlotfüllmasse sowohl an der Oberseite als auch an den
seitlichen Flächen der metallisierten Schicht gebildet,
wonach die unerwünschte Ablagerung der Hartlotfüllmasse
von den seitlichen Bereichen mittels einer wäßrigen Lö
sung von Enstrip S und Natriumcyanid und/oder einer wäßrigen
Lösung von Wasserstoffperoxid und Ammoniumhydrogen
fluorid oder ähnlichem weggeätzt wird.
Wie in dem vorstehenden beschrieben wurde, ist die Ver
bundstruktur eines externen Leitungsanschlusses gemäß der
vorliegenden Erfindung dadurch charakterisiert, daß die
Schicht der Hartlotfüllmasse vollständig von der Metall-
Unterbeschichtung und der Metalloberbeschichtung umgeben
ist. Aufgrund dieses Merkmales ist die Schicht der Hartlot
füllmasse vollständig gegenüber der Atmosphäre isoliert.
Dies bewirkt, daß in dem Material der Hartlotfüllmasse
keine korrosionsbedingte Farbveränderung auftritt und daß
das Material keinen elektrisch leitenden Rost bildet, was
unter Umständen zu einer fehlerhaften Funktion des elektro
nischen Bauelements führt, an welchem der externe Leitungs
anschluß befestigt ist. Die Verbundstruktur des externen
Leitungsanschlusses läßt sich nicht nur bei einer Halb
leiterbaugruppe bzw. einem Halbleitergehäuse gemäß Fig. 3
einsetzen, sondern auch bei einem Kondensator, Filter
oder einem anderen elektronischen Bauelement, das einen
an ihm angelöteten externen Leitungsanschluß enthält.
Claims (5)
1. Verbundstruktur eines externen Leitungsanschlusses
(3), der mittels einer Hartlot-Füllmasse (7) auf eine
metallisierte Schicht (2) aufgelötet ist, die eine Me
tallunterbeschichtung (6) auf ihrer äußeren Oberfläche
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Metalloberbeschichtung (9) auf den äußeren Ober
flächen des externen Leitungsanschlusses (3) und der aus
der Hartlot-Füllmasse (7) gebildeten Schicht ausgebildet
ist, und daß die aus der Hartlot-Füllmasse (7) gebildete
Schicht vollständig von der Metalloberbeschichtung (9)
und der Metallunterbeschichtung (6) eingeschlossen ist.
2. Verbundstruktur nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die metallisierte
Schicht (2) mit einem isolierendem Substrat (1) verbunden
bzw. verklebt ist, und daß das isolierende Substrat (1)
einen Deckelabschnitt (4) enthält, wobei diese derart aus
gebildet sind, daß ein Hohlraum in dem isolierten Substrat
(1) entsteht, und in dem Hohlraum ein Halbleiterelement (5)
eingebunden bzw. eingekittet ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur nach
einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hartlot-Füllmasse von
den Seitenflächen der metallisierten Schicht (2) abgeätzt
wird bevor die Metalloberbeschichtung aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Auflösung der als Lot
verwendeten Hartlot-Füllmasse diese mit einer wäßrigen
Lösung von Enstrip S und Natriumcyanid oder mit einer
wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid und Ammonium
hydrogenfluorid kontaktiert wird.
5. Verfahren zur Auflösung eines Hartlot-Füllmaterials,
das als Lot verwendet wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hartlot-Füllmasse mit einer
wäßrigen Lösung von Enstrip S und Natriumcyanid oder
mit einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid und
Ammoniumhydrogenfluorid in Berührung gebracht wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22178583A JPS60113450A (ja) | 1983-11-24 | 1983-11-24 | 外部リ−ド端子の接合構造 |
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DE3442809A1 DE3442809A1 (de) | 1985-06-05 |
DE3442809C2 true DE3442809C2 (de) | 1993-08-19 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|---|---|---|
JPH0763083B2 (ja) * | 1985-04-22 | 1995-07-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 端子接続構造およびその接続方法 |
-
1983
- 1983-11-24 JP JP22178583A patent/JPS60113450A/ja active Pending
-
1984
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Also Published As
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