JPH0924487A - ロウ材及びこれを用いた半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

ロウ材及びこれを用いた半導体素子収納用パッケージ

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JPH0924487A
JPH0924487A JP7174762A JP17476295A JPH0924487A JP H0924487 A JPH0924487 A JP H0924487A JP 7174762 A JP7174762 A JP 7174762A JP 17476295 A JP17476295 A JP 17476295A JP H0924487 A JPH0924487 A JP H0924487A
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JP
Japan
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weight
brazing material
package
metallized wiring
external lead
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JP7174762A
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English (en)
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Yasuhiro Otsuka
康浩 大塚
Kuninori Yokomine
国紀 横峯
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】加熱溶融によっても表面を平滑となすロウ材を
提供するとともに外観不良の発生がない半導体素子収納
用パッケージを提供する。 【構成】ロウ材を銀が50重量%乃至95重量%、銅が
5重量%乃至50重量%、リンが1×10-5重量%乃至
1重量%、ホウ素が1×10-5重量%乃至1重量%、テ
ルルが5×10-6重量%乃至1重量%で形成するととも
に該ロウ材を使用して外部リード端子7を所定のメタラ
イズ配線層5にロウ付け取着した半導体素子収納用パッ
ケージとなす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロウ材及び該ロウ材を使
用した半導体素子収納用パッケージに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、銀70重量%乃至90重量%、銅
10重量%乃至30重量%の合金から成る銀ロウ材は接
合部材にあまり制約を受けないこと及び使用温度範囲
(溶融温度範囲)が低いことから電子部品、例えば半導
体集積回路素子を収容する半導体素子収納用パッケージ
のおける外部リード端子のロウ付けに多用されている。
【0003】かかる銀ロウ材を使用した半導体素子収納
用パッケージは一般にアルミナセラミックス等の電気絶
縁材料から成り、その上面中央部に半導体集積回路素子
を収容するための凹部及び該凹部周辺から外周端にかけ
て導出されたタングステン、モリブデン等の高融点金属
粉末から成る複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基
体と、半導体集積回路素子を外部電気回路に電気的に接
続するために前記メタライズ配線層に銀ロウ材を介し取
着された外部リード端子と、蓋体とから構成されてお
り、絶縁基体の凹部底面に半導体集積回路素子をガラ
ス、樹脂等から成る接着剤を介して接着固定させ、半導
体集積回路素子の各電極とメタライズ配線層とをボンデ
ィングワイヤを介して電気的に接続させるとともに絶縁
基体上面に蓋体をガラス、樹脂等の封止材を介して接合
させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半導体集積
回路素子を気密に収容することによって製品としての半
導体装置となる。
【0004】尚、前記半導体素子収納用パッケージにお
いては外部リード端子を銀ロウ材を介してメタライズ配
線層にロウ付けする際、そのロウ付け強度を強くするた
めに通常、メタライズ配線層の表面にはロウ材と濡れ性
の良いニッケルがメッキ法により被着されている。
【0005】また前記半導体素子収納用パッケージにお
いてはメタライズ配線層に外部リード端子を銀ロウ材を
介してロウ付け取着した後、外部リード端子、メタライ
ズ配線層及び銀ロウ材の酸化腐食を有効に防止するため
各々の露出表面にニッケル、金等から成る耐蝕性に優れ
た金属がメッキ法により被着されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の銀ロウ材は加熱溶融させた際、内部に含有される銅
が偏析して表面に多数の凹凸やピンホール(貫通孔)が
発生し易い。そのためこの銀ロウ材を使用した半導体素
子収納用パッケージはメタライズ配線層に外部リード端
子を銀ロウ材を介してロウ付け取着した後、外部リード
端子、メタライズ配線層及び銀ロウ材の露出表面に耐蝕
性に優れる金属をメッキ法により被着させると銀ロウ材
の表面に形成されている凹凸やピンホール内にメッキ液
が侵入して残留し、これが銀ロウ材や外部リード端子に
錆を発生させたり、銀ロウ材表面のメッキ金属層に膨れ
を発生させて外観不良が生じるという欠点を有してい
た。
【0007】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は加熱溶融によっても表面を平滑となすロ
ウ材を提供するとともに外観不良の発生がない半導体素
子収納用パッケージを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のロウ材は銀が5
0重量%乃至95重量%、銅が5重量%乃至50重量
%、リンが1×10-5重量%乃至1重量%、ホウ素が1
×10-5重量%乃至1重量%、テルルが5×10-6重量
%乃至1重量%から成ることを特徴とするものである。
【0009】また本発明はセラミックス焼結体から成
り、複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、前
記メタライズ配線層にロウ材を介し取着される外部リー
ド端子と、蓋体とから構成され、絶縁基体と蓋体とから
成る容器内部に半導体素子を気密に収容する半導体素子
収納用パッケージであって、前記外部リード端子をメタ
ライズ配線層に取着するロウ材が、銀50重量%乃至9
5重量%、銅5重量%乃至50重量%、リン1×10-5
重量%乃至1重量%、ホウ素1×10-5重量%乃至1重
量%、テルル5×10-6重量%乃至1重量%から成るこ
とを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明のロウ材によれば、主成分としての銀に
銅を所定量含有させることからロウ材の融点を低くおさ
えることができ、またリン及びホウ素を所定量含有させ
ることからロウ材の被ロウ付け物に対する濡れ性が良好
となり、更にテルルを所定量含有させることから前記銅
の偏析が有効に防止されて加熱溶融後の表面を平滑とな
すことができる。
【0011】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば前記ロウ材を使用することからロウ材表面にメ
ッキ法によりメッキ金属を被着させてもロウ材表面にメ
ッキ液が残留することはなく、その結果、残留メッキ液
に起因する錆の発生やメッキ金属層の膨れはなく、外観
を極めて良好なものとなすことができる。
【0012】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1は本発明のロウ材及び該ロウ材を使用した半導
体素子収納用パッケージの一実施例を示し、1は絶縁基
体、2は蓋体である。この絶縁基体1と蓋体2とで半導
体集積回路素子3を収容するための容器4が構成され
る。
【0013】前記絶縁基体1はその上面中央部に半導体
集積回路素子3を収容するための空所を形成する凹部1
aが設けてあり、該凹部1a底面には半導体集積回路素
子3がガラス、樹脂等の接着剤を介して取着される。
【0014】前記絶縁基体1は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭
化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体で形
成されている場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、
酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当
な有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作る
とともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロ
ール法等によりシート状に成形してセラミックグリーン
シート(セラミック生シート)を得、しかる後、前記セ
ラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すと
ともにこれを複数枚積層し、約1600℃の高温で焼成
することによって製作される。
【0015】また前記絶縁基体1はその凹部1a周辺か
ら外周端にかけて複数個のメタライズ配線層5が被着形
成されており、該メタライズ配線層5のうち凹部1a周
辺部に位置する領域には半導体集積回路素子3の各電極
がボンディングワイヤ6を介して電気的に接続され、ま
た絶縁基体1の外周端に導出された部位には外部リード
端子7がロウ材8を介してロウ付け取着されている。
【0016】前記メタライズ配線層5は外部電気回路に
接続される外部リード端子7に半導体集積回路素子3の
各電極を電気的に接続させる作用を為し、例えばタング
ステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から
成り、該タングステン等の高融点金属粉末に適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを従来周知
のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用し、絶縁基体1
となるセラミックグリーンシートに予め印刷塗布してお
くことによって絶縁基体1の凹部1a周辺から外周端に
かけて被着形成される。
【0017】尚、前記メタライズ配線層5はその露出す
る表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と
濡れ性の良い金属をメッキ法により1μm乃至20μm
の厚みに層着させておくと、メタライズ配線層5の酸化
腐食を有効に防止することができるとともにメタライズ
配線層5とボンディングワイヤ6及び外部リード端子7
とのロウ付け接合を強固なものとなすことができる。従
って、前記メタライズ配線層5はその露出する表面にニ
ッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ性の良
い金属をメッキ法より1μm乃至20μmの厚みに層着
させておくことが好ましい。
【0018】また前記メタライズ配線層5にロウ付けさ
れる外部リード端子7は半導体集積回路素子3の各電極
を外部電気回路に電気的に接続する作用を為し、例えは
鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金
属材料から成り、鉄ーニッケルーコバルト合金等のイン
ゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周
知の金属加工法を施すことによって所定の板状に形成さ
れる。
【0019】更に前記メタライズ配線層5に外部リード
端子7をロウ付け取着するロウ材8は50重量%乃至9
5重量%の銀と、5重量%乃至50重量%の銅と、1×
10-5重量%乃至1重量%のリンと、1×10-5重量%
乃至1重量%のホウ素と、5×10-6重量%乃至1重量
%のテルルとから成り、メタライズ配線層5と外部リー
ド端子7との間に配置させるとともに約600℃〜90
0℃の温度で加熱溶融させることによって外部リード端
子7を所定のメタライズ配線層5にロウ付け取着され
る。この場合、ロウ材8は加熱溶融によっても表面を極
めて平滑なものになすことができる。
【0020】尚、前記ロウ材8は主成分としての銀に含
有される銅がロウ材8の融点を約600℃〜900℃に
低く抑えるとともにロウ材8に流動性を付与する作用を
為し、その含有量が5重量%未満であると上記性質は付
与されず、また50重量%を越えるとロウ材8の融点が
高いものとなってしまう。従って、前記銅はその含有量
が5重量%乃至50重量%の範囲に特定される。
【0021】また前記ロウ材8に含有されるリンは脱ガ
ス、脱酸素作用によってロウ材8の濡れ性を良好とする
作用を為し、その含有量が1×10-5重量%未満では上
記性質は付与されず、また1重量%を越えるとロウ材8
が脆いものとなり、メタライズ配線層5に外部リード端
子7をロウ材8を介してロウ付け取着した後、外部リー
ド鱈7等に外力が印加されるとロウ材8で破断して外部
リード端子7が剥がれてしまう。従って、前記リンはそ
の含有量が1×10-5重量%乃至1重量%の範囲に特定
される。
【0022】更に前記ロウ材8に含有されるホウ素はロ
ウ材8の濡れ性を改善する作用を為し、その含有量が1
×10-5重量%未満では上記性質は付与されず、また1
重量%を越えるとロウ材8の融点が高いものとなってし
まう。従って、前記ホウ素はその含有量が1×10-5
量%乃至1重量%の範囲に特定される。
【0023】また更に前記ロウ材8に含有されるテルル
は前記銅の偏析を防止するとともロウ材8に流動性を付
与する作用を為し、その含有量が5×10-6重量%未満
では上記性質は付与されず、また1重量%を越えるとロ
ウ材8の表面にメッキ金属層を被着させる際、そのメッ
キ金属層の被着強度が弱いものとなる。従って、前記テ
ルルはその含有量が5×10-6重量%乃至1重量%の範
囲に特定される。
【0024】更にまた前記メタライズ配線層5に外部リ
ード端子7をロウ材8を介してロウ付け取着した後、メ
タライズ配線層5、外部リード端子7及びメタライズ配
線層5に外部リード端子7をロウ付けするロウ材8の各
々の露出表面にニッケル、金等から成る耐蝕性に優れ、
且つ良導電性の金属がメッキ法により厚さ1μm乃至2
0μmに被着され、該メッキ金属層によってメタライズ
配線層5、外部リード端子7及びロウ材8の酸化腐食が
有効に防止されるようになっている。この場合ロウ材8
はその表面が平滑であることからロウ材8表面にメッキ
液が残留することはなく、その結果、残留メッキ液に起
因する錆の発生やメッキ金属層の膨れはなく、外観を極
めて良好なものとなすことができる。
【0025】かくして上述の半導体素子収納用パッケー
ジによれば絶縁基体1の凹部1a底面に半導体集積回路
素子3を接着剤を介して接着固定するとともに半導体集
積回路素子3の各電極をメタライズ配線層5にボンディ
ングワイヤ6を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁
基体1の上面に蓋体2をガラス、樹脂等から成る封止材
により接合させ、絶縁基体1と蓋体2とから成る容器3
内部に半導体集積回路素子3を気密に収容することによ
って製品としての半導体装置となる。
【0026】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明のロウ材によれば、主成分として
の銀に銅を所定量含有させることからロウ材の融点を低
くおさえることができ、またリン及びホウ素を所定量含
有させることからロウ材の被ロウ付け物に対する濡れ性
が良好となり、更にテルルを所定量含有させることから
前記銅の偏析が有効に防止されて加熱溶融後の表面を平
滑となすことができる。
【0028】また本発明の半導体素子収納用パッケージ
によれば前記ロウ材を使用することからロウ材表面にメ
ッキ法によりメッキ金属を被着させてもロウ材表面にメ
ッキ液が残留することはなく、その結果、残留メッキ液
に起因する錆の発生やメッキ金属層の膨れはなく、外観
を極めて良好なものとなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロウ材を使用した半導体素子収納用パ
ッケージの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・絶縁基体 1a・・・・・凹部 2・・・・・・蓋体 3・・・・・・半導体集積回路素子 4・・・・・・容器 5・・・・・・メタライズ配線層 7・・・・・・外部リード端子 8・・・・・・ロウ材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銀が50重量%乃至95重量%、銅が5重
    量%乃至50重量%、リンが1×10-5重量%乃至1重
    量%、ホウ素が1×10-5重量%乃至1重量%、テルル
    が5×10-6重量%乃至1重量%から成るロウ材。
  2. 【請求項2】セラミックス焼結体から成り、複数個のメ
    タライズ配線層を有する絶縁基体と、前記メタライズ配
    線層にロウ材を介し取着される外部リード端子と、蓋体
    とから構成され、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に
    半導体素子を気密に収容する半導体素子収納用パッケー
    ジであって、前記外部リード端子をメタライズ配線層に
    取着するロウ材が、銀50重量%乃至95重量%、銅5
    重量%乃至50重量%、リン1×10-5重量%乃至1重
    量%、ホウ素1×10-5重量%乃至1重量%、テルル5
    ×10-6重量%乃至1重量%から成ることを特徴とする
    半導体素子収納用パッケージ。
JP7174762A 1995-07-11 1995-07-11 ロウ材及びこれを用いた半導体素子収納用パッケージ Pending JPH0924487A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6602430B1 (en) * 2000-08-18 2003-08-05 Micron Technology, Inc. Methods for finishing microelectronic device packages
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