JP3105355B2 - セラミック回路基板及び半導体装置 - Google Patents
セラミック回路基板及び半導体装置Info
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Description
接続性及び信頼性に優れ,かつ小型化された,セラミッ
ク回路基板及び半導体装置に関する。
置8に使用されるセラミック回路基板7は,セラミック
基板70と,その上に形成されボンディングワイヤ3を
電気的に接続するための厚膜導体71と,半導体素子4
を搭載するための配線導体膜72とを有する。また,半
導体装置8は,セラミック回路基板7とハウジング83
とからなる。
末と有機バインダーを混合した導体ペーストを印刷し,
焼成することにより形成されたものである。上記金属粒
子90としては,図10に示すごとく,例えば銀粉91
とパラジウム粉92とを混合したものが一般に用いられ
ている。
電気的に接続するに当たっては,ボンディングワイヤ3
を超音波により圧接接合する超音波ボンディング法が用
いられている。該超音波ボンディング法においては,ボ
ンディングワイヤ3の接続性を向上させるために,例え
ばエッチングにより上記厚膜導体71の表面ガラス層を
除去する方法が提案されている(例えば,特開平2−5
2443号公報)。
には,次の問題点がある。即ち,上記厚膜導体71を形
成するにあたり,前記焼成の初期段階(例えば焼成温度
が700℃前後の低温時)においては,比較的低融点の
銀粒子91同士の焼結を生じる。そのため,焼成される
厚膜導体の組成が不均一になる。また,銀粉が微小粒子
化したり,蒸発する場合を生じる。
パラジウムとの拡散が不均一に進行する。そのため,図
11に示すごとく,焼成後における合金粒子93には,
多数のポアー(気孔)930を生じる場合がある。その
結果,上記厚膜導体71においては,被膜表面が凹凸状
態になる。それ故,かかる厚膜導体71に対してボンデ
ィングワイヤ3を直接接続しても,充分な接合力が得ら
れず,著しく半導体装置8の信頼性が失われることにな
る。
いては,厚膜導体に気孔が多数存在するため,ボンディ
ングワイヤの接続性が充分でない。そこで,かかる問題
点を解消すべく,図9に示すごとく,上記厚膜導体71
上に金属パッド89を接合し,該金属パッド89上にボ
ンディングワイヤ3を接合している。
は,上記金属パッド89を用いているため,セラミック
回路基板7及び装置全体が大型化し,コスト高となる。
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で,ボンディングワイヤの接続性及び信頼性に優れ,か
つ小型化されて安価な,セラミック回路基板及び半導体
装置を提供しようとするものである。
ラミック基板上に形成されボンディングワイヤを電気的
に接続するための厚膜導体と,半導体素子を搭載するた
めの配線導体膜とを有するセラミック回路基板におい
て,上記ボンディングワイヤを接続するための厚膜導体
は,銀粉の表面にパラジウムをコーティングしてなるパ
ラジウム被覆銀粉を焼成してなり,かつ,上記銀粉は
0.1〜2μmの平均粒径を有し,また上記パラジウム
量は銀粉に対して5〜100%(重量比)とされている
ことを特徴とするセラミック回路基板にある。
膜導体は銀粉の表面にパラジウムをコーテイングしてな
るパラジウム被覆銀粉を用い,該銀粉は0.1〜2μm
の平均粒径を有し,上記パラジウム量は銀粉100%に
対して5〜100%(重量比,以下同じ)であることに
ある。上記パラジウム被覆銀粉は,例えば実施例に示す
方法により得られる。
ものを用いる。その理由は,導体ペーストが0.1μm
未満では,焼成時の収縮により,被膜に「ちぢれ」現象
を生じ易く,一方2μmを越えると焼成後の膜厚が厚く
なり過ぎて経済的に不利となる。また,上記銀粉は,略
球形状であることが好ましい。その理由は,比表面積を
出来るだけ小さくして,厚膜導体を形成するための導体
ペースト中のビヒクル吸着量を減らし導電性物質,例え
ば銀粉の含有率を高めるためである。
た,上記パラジウムは,銀粉に対して重量比で5〜10
0%を用いてある。5%未満では銀粉表面がパラジウム
で完全にコーティングされない場合があり,一方100
%を越えると厚膜導体の焼成時の焼成温度が高くなり過
ぎ,銀粒子の焼結が不充分となり,気孔が残存し易くな
る(図11参照)。そのため,厚膜導体のボンディング
ワイヤ接続性が低下することになる。
セルロースのターピネオール溶液をビヒクルとして用
い,導体ペーストにする。そして,該導体ペーストを,
セラミック基板上に,例えばスクリーン印刷によりパタ
ーンを形成する。その後,例えばピーク温度が約850
℃の比較的低温のベルト炉内で焼成する。これにより,
厚膜導体が得られる。上記厚膜導体をセラミック基板上
に形成するに当たり,密着力を向上させるために,厚膜
導体を形成するための導体ペースト中にガラス粉末,無
機酸化物粉末を若干含有させることが好ましい。
等上にボンディングワイヤを電気的に接続するための厚
膜導体を形成する場合には,上記ガラス粉末,無機酸化
物粉末を含有させる必要はない。焼成時において,金属
同士の融着により密着力が向上するからである。また,
上記セラミック回路基板の配線導体膜上には,半導体素
子を搭載し,この半導体素子あるいは他の端子と厚膜導
体との間をボンディングワイヤにより電気的に接続した
半導体装置を構成する。
しては,例えば超音波ボンディング法,熱圧着法,サー
モソニックボンディング法を用いる。上記ボンディング
ワイヤとしては,例えばアルミニウム,金などのワイヤ
(細線)を用いる。そして,半導体素子としての半導体
チップを,配線導体膜上に搭載し,ボンディングワイヤ
を介して上記厚膜導体と電気的に接続する。
は,厚膜導体はパラジウム被覆銀粉を焼成することによ
り形成される。そして,パラジウム粉は,比較的高融点
の金属(融点1552℃)であり,銀粉(融点960.
5℃)の表面をコーティングしているものである。その
ため,厚膜導体形成用の上記焼成時,初期の段階におい
ては,銀粉粒子同士の焼結は阻害され,銀粉とパラジウ
ムとの拡散が均一に起こり,まず銀とパラジウムが合金
化する。さらに,焼成時の高温時において,銀−パラジ
ウム合金は,その融着部を介して互いに焼結し,均一に
合金化した粒子からなる厚膜導体が得られる(図2
(B)参照)。
生じにくく,緻密な厚膜導体が形成される。また,その
ため,厚膜導体の表面には,凹凸を生じない。したがっ
て,厚膜導体とボンディングワイヤとの結合力が向上
し,その接続性に優れることになる。また,銀粉はパラ
ジウムによりコーティングされているため,銀粉の部分
的な分解,蒸発を防止できる。
膜上に半導体素子を搭載し,ボンディングワイヤにより
電気的に接続してなる半導体装置においては,従来例の
ごとく,厚膜導体上に金属パッド(図9の符号89)を
接合する必要がない。そのため,セラミック回路基板及
び半導体装置が小型化し,安価になる。それ故,本発明
によれば,ボンディングワイヤの接続性及び信頼性に優
れ,かつ小型化されて安価な,セラミック回路基板及び
半導体装置を提供することができる。
1〜図3を用いて説明する。本例のセラミック回路基板
は,図1に示すごとく,セラミック基板21と,この上
に形成されボンディングワイヤ3を電気的に接続するた
めの厚膜導体1と,半導体素子4を搭載するための配線
導体膜5とを有する。上記ボンディングワイヤを電気的
に接続するための厚膜導体1は,図2,図3に示すごと
く,銀粉11の表面にパラジウム12をコーティングし
てなるパラジウム被覆銀粉10をセラミック基板21上
に印刷塗布し,焼成することにより形成してある。
mのものを用いる。上記パラジウム12は,銀粉11が
100%に対して,5〜100%コーティングしてあ
る。上記パラジウム被覆銀粉10は,例えば次の方法に
より得られる。即ち,まず純水1リットル中に,80g
の銀粉11に相当するクロロジアミン銀を溶解する。次
に,この溶液を約50℃に加温し,37%のホルマリン
溶液120gを添加する。これにより,銀粒子を析出さ
せる。
二酸化チオ尿素10gと純水を加える。そして,全体の
液量を3リットルにした後,50℃に加温し,このスラ
リー溶液に約50℃に加温されたジクロロアミンパラジ
ウムの溶液を適量添加する。次いで,約10分間溶液を
攪拌した後,沈澱物を得る。そして,この沈澱物を濾過
し乾燥して,図3に示すごときパラジウム被覆銀粉10
を得る。
状に形成されている。これにより,銀粉11の比表面積
が小さくなり,後述の導体ペースト中のビヒクル吸着量
が減少して導電性物質である銀粉の含有率が高くなる。
上記パラジウム12は,銀粉11に対して,30重量%
がコーティングしてある。
いて厚膜導体1を形成する方法につき述べる。まず,パ
ラジウム被覆銀粉10にヒビクルとしてエチルセルロー
スのターピネオール溶液を混合して,導体ペーストを作
製する。次に,該導体ペーストをセラミック基板21上
に,スクリーン印刷により塗布する。そして,該セラミ
ック基板を焼成する。
トをスクリーン印刷により所定のパターンを形成する。
その後,上記セラミック基板21をピーク温度が約85
0℃のベルト炉内で焼成して,厚膜導体1を得る。
ごとく,厚膜導体1のほかに,半導体素子4を搭載する
ための配線導体膜5を形成する。該配線導体膜は,金,
銀,パラジウム,白金等の組成物からなる導体ペースト
を焼成してなる。次に,同図に示すごとく,上記配線導
体膜5上に半導体素子4を,半田41により接合し固定
する。また,半導体素子4は,ボンディングワイヤ3を
介して,上記厚膜導体1に電気的に接続する。
が約300μmのアルミニウムワイヤを用いる。また,
その接続方法としては,超音波ボンディング法を用い
る。その他は,従来と同様である。
ラミック回路基板2においては,図2に示すごとく,厚
膜導体1はパラジウム被覆銀粉10を焼成して形成して
ある。即ち,比較的高融点の金属であるパラジウム12
(融点1552℃)が銀粉11(融点960.5℃)の
表面をコーティングしてある。
害され,粒子内における銀粉11とパラジウム12との
拡散が均一に起こる。そのため,パラジウム被覆銀粉1
0は,高温において,図2(B)に示すごとく,融着部
131を介して均一に合金化した粒子が焼結する。その
結果,合金粒子13にはポアー(気孔)を生じることが
少なく,緻密な厚膜導体1が形成される。そのため,該
厚膜導体1の表面には,凹凸を生じにくい。
イヤ3との結合力が向上し,ボンディングワイヤ3の接
続性に優れることになる。また,銀粉11は上述のごと
く,パラジウム12によりコーティングされているため
銀粉11の部分的な分解,蒸発を防止することができ
る。また,銀粉11に対しパラジウム11の使用量が従
来よりも少なくできる。そのため,低温焼成が可能とな
る。
ては,従来例のごとく,厚膜導体1上に金属パッド(図
9の符号89)を接合する必要がない。そのため,セラ
ミック回路基板2及び半導体装置1Aが小型化し,安価
になる。
たセラミック回路基板2の配線導体膜5上に半導体素子
4を搭載し,両者をワイヤボンディングして,半導体装
置1Aを構成し,その接続性及び信頼性を測定したもの
である。その他は,実施例1と同様である。半導体装置
1Aは,図4に示すごとく,セラミック回路基板2と,
該セラミック回路基板2を囲むハウジング22とよりな
る。
21と,この上に形成されボンディングワイヤ3を電気
的に接続するための厚膜導体1と,半導体素子4を搭載
するための配線導体膜5と,回路素子40とを有する。
ここで,図5は,本発明装置におけるボンディングワイ
ヤ3の接続性及び信頼性と,厚膜導体の気孔率の測定結
果を示したグラフである。即ち,図5に示すごとく,本
発明の厚膜導体の気孔率は5%以下であった。これに対
し,比較例としての,従来のセラミック回路基板7(図
9参照)の厚膜導体71は,気孔率が約20%であっ
た。
に対して,気孔の面積が占める割合を示したものであ
る。一方,本発明の厚膜導体1に対するボンディングワ
イヤ3の接続性及び信頼性は,図5に示すごとく,10
0%であった。これに対し,比較例は約60%であっ
た。ここに接続性,信頼性とは,ワイヤピール試験によ
る接合部ワイヤ剥離の有無を基準にして評価した値をい
う。図5より知られるごとく,本発明によれば,ボンデ
ィングワイヤの接続性及び信頼性に優れたセラミック回
路基板及び半導体装置を得ることができる。
導体膜5上に厚膜導体1を形成したものである。その他
は,実施例1と同様である。上記厚膜導体1は,図6に
示すごとく,ボンディングワイヤ3を電気的に接続する
ために最低限必要な部分のみに,比較的小さな面積を有
する。また,厚膜導体1は配線導体膜5上に形成してあ
る。そのため,上記厚膜導体1は,比較的容易に,かつ
安価に形成することができる。
ング性に優れた,厚膜導体1を有するセラミック回路基
板22を得ることができる。なお,本例においては,上
記厚膜導体1を形成するための導体ペースト中に,ガラ
ス粉末や無機酸化物を混入していない。その理由は,上
記厚膜導体1を配線導体膜5上に直接形成することによ
る。その他,実施例1と同様の効果を得ることができ
る。
導体膜5と電気的に接続した厚膜導体1を基板上に直接
形成したものである。その他は,実施例1と同様であ
る。上記厚膜導体1は,図7に示すごとく,端部におい
て配線導体膜5と電気的に接続するための接続部101
を有する。また,厚膜導体1は,実施例1における厚膜
導体1よりも小さくしてある。そのため,上記厚膜導体
1は,比較的安価に形成することができる。また,上記
厚膜導体1は,上記接続部101を介して配線導体膜5
と電気的に接続した導通構造にしてある。その他,実施
例1と同様の効果を得ることができる。
導体1と配線導体膜5との間に,第2厚膜導体16を形
成したものである。その他は,実施例3と同様である。
上記第2厚膜導体16は,従来例に示した銀粉91とパ
ラジウム粉92(図10参照)との混合物を用いて形成
したものである。
的容易に,かつ安価に形成することができる。その結
果,上記厚膜導体1は,実施例3と同様にワイヤボンデ
ィング性に優れている。その他,実施例3と同様の効果
を得ることができる。
図。
粒子を示す説明図。
明図。
性及び信頼性,厚膜導体の気孔率を示すグラフ。
図。
図。
図。
説明図。
ー発生状態を示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 セラミック基板と,該セラミック基板上
に形成されボンディングワイヤを電気的に接続するため
の厚膜導体と,半導体素子を搭載するための配線導体膜
とを有するセラミック回路基板において, 上記ボンディングワイヤを接続するための厚膜導体は,
銀粉の表面にパラジウムをコーティングしてなるパラジ
ウム被覆銀粉を焼成してなり, かつ,上記銀粉は0.1〜2μmの平均粒径を有し,ま
た上記パラジウム量は銀粉に対して5〜100%(重量
比)とされていることを特徴とするセラミック回路基
板。 - 【請求項2】 請求項1に示したセラミック回路基板の
配線導体膜上に半導体素子を搭載してなることを特徴と
する半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04176222A JP3105355B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | セラミック回路基板及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04176222A JP3105355B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | セラミック回路基板及び半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05343561A JPH05343561A (ja) | 1993-12-24 |
JP3105355B2 true JP3105355B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=16009766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04176222A Expired - Lifetime JP3105355B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | セラミック回路基板及び半導体装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3105355B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP5075222B2 (ja) * | 2010-05-11 | 2012-11-21 | Tdk株式会社 | 電子部品及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-06-10 JP JP04176222A patent/JP3105355B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH05343561A (ja) | 1993-12-24 |
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