JP6235226B2 - 接合構造体及び半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
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Description
この種の技術としては、例えば、セラミック基板の表面に、セラミック基板の外周に沿った形状の金属製の枠体(金具)を、ろう材を用いて接合した半導体素子収納用パッケージが知られている。
本第2態様では、金属部材の基部には、前記凹部と一体に構成された第1拡張凹部を備えているので、接合に十分なろう材を用いて、大きなフィレットを形成した場合でも、フィレットの先端側は、第1拡張凹部に収容され、従来のように、略コ字状に折れ曲がって伸びることはない。
(3)本発明では、第3態様として、前記基部は、前記メタライズ層の形成平面に対して垂直に見た場合に前記第1拡張凹部から前記基部の前記延出部が形成されていない部分側に凹むとともに前記第1拡張凹部と一体に形成された第2拡張凹部を有することを特徴とする。
本第4態様では、金属部材は、メタライズ層上に立設される基部と、基部からメタライズ層に対して所定間隔をあけて(例えばメタライズ層に平行に)延出される延出部とを備えている。更に、基部の先端部は、ろう材層によってメタライズ層に接合され、基部の側部は、基部の周囲のメタライズ層上に形成されたフィレットによって基部の周囲のメタライズ層に接合されている。しかも、延出部には、フィレットが形成されたメタライズ層と対向する位置に、凹部が形成されている。
従って、金属部材とセラミック部材と(詳しくは金属部材の基部とセラミック部材上のメタライズ層と)をろう材によって接合する場合に、その接合部分に、良好な接合を行うために十分なろう材を配置したときでも、ろう材は、メタライズ層の表面と金属部材の基部の側面との間に、断面が略三角形状の十分な大きさのフィレットを形成できる。つまり、十分な大きさのフィレットによって、メタライズ層と金属部材の基部とを接合する際に、フィレットの先端が延出部側に大きく伸びるような場合でも、そのフィレットの先端側のろう材は、凹部の内部に収容され、従来のように、略コ字状に折れ曲がって形成されることはない。
そのため、ろう材の収縮時(冷却時)に、ろう材に自身の収縮による応力が加わった場合でも、メタライズ層を剥がす方向の応力が小さいので、メタライズ層に剥がれ(メタライズ剥がれ)が発生することを抑制できる。
また、本第4態様では、上述のように、メタライズ層を剥がす方向の応力が小さいので、メタライズ剥がれを予防するために、ろう材のボリューム(量)を減らす必要がない。よって、ろう材が不足しないので、ろう付けの強度の低下やろう付けの信頼性の低下を防止することができる。
さらに、本第4態様では、金属部材の基部には、前記凹部と一体に構成された第1拡張凹部を備えているので、接合に十分なろう材を用いて、大きなフィレットを形成した場合でも、フィレットの先端側は、第1拡張凹部に収容され、従来のように、略コ字状に折れ曲がって伸びることはない。
(5)本発明では、第5態様として、前記セラミック部材は、板状のセラミック基板であり、前記金属部材は、前記セラミック部材の外縁部に沿って配置された枠状部材であることを特徴とする。
本第6態様は、上述した接合構造体を備えた半導体素子収納用パッケージを例示したものである。
図1に示す様に、本実施例1の半導体素子収納用パッケージ1は、(平面形状が)正方形の板状のセラミック部材(セラミック基板)3の一方の表面に、セラミック基板3の外縁部に沿って配置された四角枠状の金属部材5が、ろう材7によって接合(ろう付け接合)されたものである。
このうち、前記セラミック基板3は、例えばアルミナ(Al2O3)からなる複数のセラミック層からなり、例えばセラミックグリーンシートを積層して一体に焼成されたものである。なお、このセラミック基板3の材料としては、アルミナ以外に、ムライト、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)、ベリリヤ等が挙げられる。
また、同図に示す様に、前記金属部材5は、(平面形状が)正方形の枠体である基部11と、基部11の上部(図1(b)の上方)より側方に延びる延出部13とから構成されている。
このメタライズ層21の材料としては、タングステン以外に、タングステンとモリブデンの混合材等を採用できる。また、メタライズ層21の表面には、必要に応じて、ろう材7との濡れ性に優れる金属、例えば厚さ1.0〜2.5μm程度のニッケル(Ni)層がめっき法により形成される。ニッケル(Ni)層上に、更に厚さ2〜3μm程度の金(Au)層をめっき法により形成してもよい。
<延出部13の基部11の枠に沿った方向の中間位置における構成>
本実施例では、前記図4に示す様に、金属部材5は、メタライズ層21上に立設される基部11と、基部11からメタライズ層21(詳しくは外側メタライズ層21b)に対して所定間隔をあけて、メタライズ層21に平行に延出される延出部13とを備えており、しかも、延出部13には、外側メタライズ層21bと対向する位置(同図上方)に、凹部23が形成されている。ここで、延出部13のうち凹部23よりも外周側の部分は、メタライズ層21の表面に沿って形成される平面に対して、0.50mmの間隔をあけて形成されている。
なお、図5に示す様に、使用されるろう材7の量が少ない場合には、外側フィレット17bの先端は凹部23には達しないことがある。
また、図6に示す様に、延出部13が基部11から延出される根元部分の構成、詳しくは、延出部13の(基部11の長手方向における)端部25の根元部分及びその周囲の構成は、前記図2に示した部分とは異なっている。即ち、延出部13が基部11の長手方向に沿って延びる中央部分26(端部25ではない部分)の根元部分の構成とは異なっている。
c)次に、本実施例1の半導体素子収納用パッケージ1の製造方法について簡単に説明する。
例えば、セラミック基板3は、アルミナを材料とするセラミックグリーンシートを積層し、焼成して一体化して作製することができる。このとき、タングステンペーストを所定の位置に印刷しセラミックグリーンシートと同時に焼成することで、メタライズ層21を形成することができる。
d)次に、本実施例1の効果を説明する。
本実施例1では、基部11から延出部13が延出する構成の金属部材5において、延出部13の下面(詳しくは外側メタライズ層21bと対向する部分)に、断面形状が長方形の凹部23を備えている。
図9(a)に示す様に、本実施例2の半導体素子収納用パッケージ31は、前記実施例1と同様に、セラミック基板33上にメタライズ層35が形成され、そのメタライズ層35上に、ろう材37によって金属部材39が接合されたものである。
つまり、本実施例2では、凹部43の断面(基部45の長手方向と垂直の断面)の形状が、三角形である。詳しくは、延出部41の(同図の)下面側が基部45の外周側の側面に沿って(同図の)上方に向かって切り欠かれており、その側面の切り欠き部分を1辺とするように三角形の断面が構成されている。
なお、凹部43の断面形状としては、外側フィレット47bの先端が、外側メタライズ層35bの上方に対応する位置まで達しないように構成する限りは、特に限定はない。
図9(b)に示す様に、本実施例3の半導体素子収納用パッケージ51は、前記実施例1と同様に、セラミック基板53上にメタライズ層55が形成され、そのメタライズ層55上に、ろう材57によって金属部材59が接合されたものである。
図10に示す様に、本実施例4の半導体素子収納用パッケージ71は、前記実施例1と同様に、セラミック基板73上にメタライズ層75が形成され、そのメタライズ層75上に、ろう材77によって金属部材79が接合されたものである。
尚、本発明は前記実施例や変形例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
3、33、53、73…セラミック基板
5、39、59、79…金属部材
7、37、57、77…ろう材
11、45、65、81…基部
13、41、61、83、85…延出部
17、17a、17b、47b、69b、91a、91b…フィレット
21、21a、21b、21c、35、55、75…メタライズ層
23…凹部
27…第1拡張凹部
29…第2拡張凹部
Claims (6)
- セラミック部材と、
該セラミック部材の表面に形成されたメタライズ層と、
該メタライズ層にろう材を介して接合された金属部材と、
を備えた接合構造体において、
前記金属部材は、前記メタライズ層上に立設される基部と、該基部から前記メタライズ層に対して所定間隔をあけて延出される延出部と、を備えるとともに、
前記延出部は、前記セラミック部材の表面と平行に突出し、
前記基部の先端部は、前記ろう材からなるろう材層によって前記メタライズ層に接合され、且つ、前記基部の側部は、該基部の周囲の前記メタライズ層上に形成された前記ろう材からなるフィレットによって当該周囲のメタライズ層に接合され、
更に、前記延出部には、前記フィレットが形成された前記メタライズ層と対向する位置に、凹部を有し、
前記凹部は、前記基部の前記フィレットが形成された側面に沿って、所定幅で且つ所定深さで切り欠かれた形状を有することを特徴とする接合構造体。 - 前記基部は、前記延出部側から前記基部側に凹むとともに前記凹部と一体に構成された第1拡張凹部を有することを特徴とする請求項1に記載の接合構造体。
- 前記基部は、前記メタライズ層の形成平面に対して垂直に見た場合に前記第1拡張凹部から前記基部の前記延出部が形成されていない部分側に凹むとともに前記第1拡張凹部と一体に形成された第2拡張凹部を有することを特徴とする請求項2に記載の接合構造体。
- セラミック部材と、
該セラミック部材の表面に形成されたメタライズ層と、
該メタライズ層にろう材を介して接合された金属部材と、
を備えた接合構造体において、
前記金属部材は、前記メタライズ層上に立設される基部と、該基部から前記メタライズ層に対して所定間隔をあけて延出される延出部と、を備えるとともに、
前記基部の先端部は、前記ろう材からなるろう材層によって前記メタライズ層に接合され、且つ、前記基部の側部は、該基部の周囲の前記メタライズ層上に形成された前記ろう材からなるフィレットによって当該周囲のメタライズ層に接合され、
更に、前記延出部には、前記フィレットが形成された前記メタライズ層と対向する位置に、凹部を有し、
前記基部は、前記延出部側から前記基部側に凹むとともに前記凹部と一体に構成された第1拡張凹部を有することを特徴とする接合構造体。 - 前記セラミック部材は、板状のセラミック基板であり、前記金属部材は、前記セラミック部材の外縁部に沿って配置された枠状部材であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の接合構造体。
- 前記請求項1〜5のいずれか1項に記載の接合構造体を備えたことを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
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