JPH02146746A - セラミックパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

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］ この発明は半導体搭載用の高放熱に適したセラミックパ
ッケージおよびその製造方法に関する。

「従来の技術］ ＩＣやＬＳＩの高集積化とともに部品の実装密度も増大
してきたために、広くパッケージ材料として用いられて
きたアルミナセラミックでは熱伝導率が０．０５ｃａｌ
／ｃｍ−ｓｅｃ・℃と小さいため放熱性が悪い、また従
来、リードフレーム用材料として熱膨張係数がＳｉチッ
プに近く、高強度である等の特性に優れている４２合金
やコバールが主流であったが、それらは熱伝導率が小さ
く（４２合金は００３ｃａｔ／ｃｍ−ｓｅｃ・℃）、放
熱用リードフレームには適しない。　そのため、タイア
タッチ部にセラミックの代わりに放熱用リードフレーム
をロー付する等の方法による放熱性に優れたパッケージ
か求められている。

放熱性に優れていて、集積密度の増大と表面実装化に適
した材料として銅系リードフレームか用いられるように
なってきている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、４２合金やコバール用のＡｇロー（７２
％Ａｇ共晶Ａｇロー）による８３０℃高温ロー材では、
セラミックと銅系リードフレーム間の熱膨張率差が大き
いなめ、残留応力によりセラミック側にクラックが生じ
たり、リードフレームの軟化が起こりハンドリング性が
悪くなる等のために、その優れた材料が活用できなかっ
た。

この発明は、熱伝導性に劣るセラミックパッケージのダ
イアタッチ部に放熱用リードフレームとして、熱伝導性
に優れた材料を用いて放熱性を一段と向上させたセラミ
ックパッケージおよびそのセラミックパッケージの製造
方法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の第１の発明はセラ
ミックパッケージにおいて、リードフレームは硬質銅系
リードフレームであり、ロー材は鉛を主成分とする軟質
低温ロー材を備えたことを特徴とするセラミックパッケ
ージである。

第２の発明は第１の発明の製造方法であって、前記硬質
銅系リードフレームを３００〜４５０℃の温度でロー付
することを特徴とするセラミックパッケージの製造方法
である。

［作用］ 上述の構成において、第１の発明の硬質銅系リードフレ
ームは熱伝導率に優れ（４２合金の０．０３ｃａ１／ｃ
ｍｓｅｃ℃に対して１０〜３０倍）、またロー材による
熱処理後のハンドリング性のよい特質生かすため、鉛を
主成分とする軟質低温ロー材（ブリネル硬度２０以下）
とすることで、セラミックとリードフレームの熱膨張差
による残留応力を小さくしかつロー材層で残留応力を吸
収してセラミックパッケージとしての品質上の信頼性を
保ち、またリードフレームのロー付温度をＡｇローより
は低温にする。

［実施例］ 実施例について説明する。

アルミナ粉末とフラックスとの粉砕混合物に有機バイン
ダー、可塑剤、溶剤を加えて混合してスラリーとし、ド
クターブレード法等のセラミックグリンシート成形法に
より成形したセラミックグリンシートに所定の穴明けし
てスルホール等とし、所望寸法に切断加工を行い、さら
にセラミックグリンシート上面およびスルホールにメタ
ライズするためタングステン、モリブデン粉末等の高融
点金属を主成分とするペーストにより電気配線を印刷し
複数枚を重ね合わせて通常の熱圧着法で積層した後、同
時焼結して電気配線を有するセラミック積層品を得る。

この後、電気配線面にＮｉメッキ、必要に応じてＡｕメ
ッキを施した後、低温ロー材として第１表に示す実施例
および比較例（鉛を含有しない硬質ロー材）のそれぞれ
を選んで還元性雰囲気（例えば、■２３０％、Ｎ２７０
％の雰囲気）で最高温度３５０℃、２５分保持してロー
材を付着させた。この後、放熱用リードフレーム材とし
て、第２表に示す実施例および比較例のそれぞれを用い
て還元性雰囲気（例えば、Ｈ２２０〜４０％、Ｎ２６０
〜８０％の雰囲気）で温度３００〜４５０℃１１０〜３
０分保持して加熱してロー材した。ただし、上述のロー
材の付着のための加熱を省略して放熱用リードフレーム
材の加熱と同時に行うこともできる。

なお、実施例は全て硬質銅系リードフレームで、比較例
の無酸素銅（ＯＦＩ（Ｃ）は軟質銅系リードフレームで
ある。また、放熱用リードフレームのロー付熱処理前後
のビッカース硬度によりハンドリング性の良否を判断し
た。すなわち、実施例の硬質銅系リードフレームは従来
の４２合金の値に比してやや低いが、ハンドリング上は
良好である。

しかし、軟質銅系リードフレームはロー付後では軟らか
くなり過ぎてハンドリングは不可であった。

こうして得た放熱用セラミックパッケージを第１図の（
ａ）平面図および（ｂ）底面図に示した。また、第２図
に要部の断面図、その０部分を詳細に拡大した断面図を
第３図に示した。

さらに、これらの気密性およびクラックの有無を調べて
第１表に示した。実施例はすべてよい結果であった。比
較例の鉛を含有しない低温ロー材はブリネル硬度が高く
、気密不良であった。ただし、ハンドリング性の欠陥が
ある軟質銅系リードフレームでは気密性はよくまたクラ
ックは生じなかった。

なお、これらの放熱用セラミックパッケージの寸法は１
片の長さが約５ｍｍ以上の方形であり、５ｍｌ１１未満
であれば、セラミックにクラックは生しない （以下余白） 第２表 ［発明の効果］ 本発明は、以上の説明のように、熱伝導がよく、ロー付
後の硬度も十分に保っていて、ハンドリング性のよい硬
質銅系リードフレームを軟質低温ロー材でロー付するこ
とにより高集積化、部品の実装密度増大の要求を満たす
、放熱性に優れたセラミックパッケージとその製造方法
を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）および（ｂ）は本実施例のセラミックパ
ッケージの平面図（ａ）および底面図（ｂ）である。 第２図は本実施例のセラミックパッケージの要部の断面
図である。 第３図は第２図の０部分を詳細に拡大した断面図である
。 １・・・リードフレーム、２・・・アルミナセラミック
、３・・・ロー材、４・・・メタライズ層、５・・・Ｎ
ｉメッキおよび／またはＡｕメッキ、６・・・スルホー
ル部、７・・バット部、８・・・ワイヤーボンディング
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミックグリーンシート面およびスルホールに高
   融点金属で電気配線を印刷しこれを複数枚積層した後、
   同時焼結して積層品を形成し、該積層品の電気配線面と
   リードフレームとをロー付するために備えたＮｉメッキ
   および／またはＡｕメッキの面を介してロー材を備えた
   セラミックパッケージにおいて、前記リードフレームは
   Ｎｉメッキおよび／またはＡｕメッキを施された放熱用
   硬質リードフレームであり、前記ロー材は鉛を主成分と
   する軟質低温ロー材を備えたことを特徴とするセラミッ
   クパッケージ。 ２、セラミックグリーンシート面およびスルホールに高
   融点金属ペーストで所望の電気配線を印刷し、これを複
   数枚積層し同時焼結して積層品とする工程、該積層品の
   電気配線面にＮｉおよび／またはＡｕメッキをする工程
   、該積層品の電気配線面のメッキ面に所望の低温ロー材
   を加熱付着させる工程、該付着面にＮｉおよび／または
   Ａｕメッキを施したリードフレームをロー付する工程に
   より製造するセラミックパッケージの製造方法において
   、請求項１記載の硬質銅系リードフレームを３００〜４
   ５０℃の温度でロー付することを特徴とするセラミック
   パッケージの製造方法。