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JP2831182B2 - 金の導電層を有する電子部品 - Google Patents
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JP2831182B2 - 金の導電層を有する電子部品 - Google Patents

金の導電層を有する電子部品

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JP2831182B2
JP2831182B2 JP27072291A JP27072291A JP2831182B2 JP 2831182 B2 JP2831182 B2 JP 2831182B2 JP 27072291 A JP27072291 A JP 27072291A JP 27072291 A JP27072291 A JP 27072291A JP 2831182 B2 JP2831182 B2 JP 2831182B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属面上に金の導電層を
有する電子部品に関し、より詳細には半導体集積回路素
子を収容する半導体素子収納用パッケージや多層配線基
板等の電子部品における金の導電層の下地金属層の改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子部品、例えば半導体集積回路
素子を収容するための半導体素子収納用パッケージは、
アルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成り、上面
に半導体素子を載置収容するための凹部及び該凹部周辺
から外部にかけて導出されたタングステン、モリブデ
ン、マンガン等の高融点金属粉末から成るメタライズ配
線層を有する絶縁基体と、半導体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の一部に
銀ロウ等の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
体素子をガラスから成る接着剤を間に挟んで載置し、次
に前記絶縁基体全体を約450 ℃に加熱し、接着剤を加熱
溶融させて半導体素子を絶縁基体の凹部底面に取着させ
るとともに半導体素子の各電極をボンディングワイヤを
介してメタライズ配線層に電気的に接続させ、最後に絶
縁基体の上面に蓋体を封止材を介して接合し、絶縁基体
の凹部内に半導体素子を気密に封止することによって最
終製品としての半導体装置となる。
【0003】尚、前記従来の半導体素子収納用パッケー
ジは絶縁基体に被着させたメタライズ配線層の露出表面
及び外部リード端子の表面に、ボンディグワイヤや外部
電気回路との電気的接続を良好とするとともに酸化腐食
を有効に防止するための金から成る導電層が下地にニッ
ケルメッキ層を配して電解メッキ法等により層着されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体素子収納用パッケージにおいては、電解メッ
キ法により層着される金の導電層の結晶が柱状であるた
め、絶縁基体の凹部底面に半導体素子を取着する際、或
いは半導体素子収納用パッケージを気密封止する際等に
おいて熱が印加されると下地のニッケルが金の導電層を
容易に拡散していき、その結果、金の導電層表面にニッ
ケルが露出するとともにこれが酸化物や水酸化物を生成
して外部リード端子を外部電気回路に良好に電気的接続
することが困難となったり、メタライズ配線層にボンデ
ィングワイヤを強固に接合させることが困難となった
り、外観不良の原因となる変色を発生したりするという
欠点を有していた。
【0005】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は高温が印加されても金の導電層中に下地
のニッケルが拡散するのを有効に阻止し、外部電気回路
との電気的接続を良好とし、ボンディングワイヤ等との
強固な接合を可能とするとともに外観不良となる変色の
発生を皆無とした金の導電層を有する電子部品を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は金属面上に金の
導電層を有する電子部品において、該金の導電層の下地
として、ニッケルメッキ層と金 ニッケル合金メッキ層
もしくは金 コバルト合金メッキ層の2 層構造の金属層
を設けたことを特徴とするものである。
【0007】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。
【0008】図1 は本発明の金の導電層を有する電子部
品として半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケ
ージを例にとって示す断面図であり、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、炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶
縁基体、2 は蓋体である。この絶縁基体1 と蓋体2 とで
半導体素子3 を収容するための容器4 が構成される。
【0009】前記絶縁基体1 はその上面中央部に半導体
素子3 を収容するための空所を形成す凹部1aが設けてあ
り、該凹部1a底面には半導体素子3 がガラス等から成る
接着剤5 を介し取着固定される。
【0010】前記絶縁基体1 は例えば、酸化アルミニウ
ム質焼結体から成る場合、アルミナ(Al 2 O 3 ) 、シリ
カ(SiO2 ) 、マグネシア(MgO) 、カルシア(CaO) 等のセ
ラミック原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合し
て泥漿状となすとともにこれをドクターブレード法やカ
レンダーロール法等を採用することによってセラミック
グリーンシート( セラミック生シート) を形成し、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複数枚積層し、高温( 約1600℃) で
焼成することによって製作される。
【0011】また前記絶縁基体1 には凹部1a周辺から容
器4の外部に導出するメタライズ配線層6 が被着形成さ
れており、該メタライズ配線層6 の凹部1a周辺部には半
導体素子3 の各電極がボンディングワイヤ7 を介して電
気的に接続され、また容器4の外部に導出された部位に
は外部電気回路と接続される外部リード端子8 が銀ロウ
等のロウ材を介し取着される。
【0012】前記メタライズ配線層6 はタングステン
(W) 、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)等の高融点金
属粉末から成り、該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被着させておくこと
によって絶縁基体1 の凹部1a周辺から容器4 の外部に導
出するように被着形成される。
【0013】更に前記メタライズ配線層6 にロウ付けさ
れる外部リード端子8 は内部に収容する半導体素子3 を
外部電気回路に接続する作用を為し、外部リード端子8
を外部電気回路に接続することによって内部に収容され
る半導体素子3 はメタライズ配線層6 及び外部リード端
子8 を介し外部電気回路と電気的に接続されることとな
る。
【0014】前記外部リード端子8 はコバール金属(Fe-
Ni-Co 合金) や42アロイ(Fe-Ni合金) 等の金属から成
り、コバール金属等のインゴット( 塊) を圧延加工法や
打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を採用するこ
とによって所定の板状に形成される。
【0015】前記メタライズ配線層6 及び外部リード端
子8 はまたその露出する表面にニッケルメッキ層9 と、
金 ニッケル合金もしくは金 コバルト合金から成る合
金メッキ層10を下地として金の導電層11が層着されてお
り、該金の導電層11はメタライズ配線層6 へのボンディ
ングワイヤ7 の接合強度を向上させるとともに外部リー
ド端子8 の外部電気回路への電気的接続を良好なものと
し、且つメタライズ配線層6 及び外部リード端子8 の酸
化腐食を有効に防止する作用を為す。
【0016】尚、前記金の導電層11は従来周知の電解メ
ッキ法により厚さ0.5 乃至5.0 μmの範囲に層着され
る。
【0017】また前記金の導電層11の下地として層着さ
れるニッケルメッキ層9 はメタライズ配線層6 及び外部
リード端子8 の表面に金の導電層11を強固に被着させる
作用を為し、従来周知の電解メッキ法によってメタライ
ズ配線層6 及び外部リード端子8 の表面に厚さ0.5 乃至
5.0 μm に層着される。
【0018】更に前記金の導電層11の下地として層着さ
れる金 ニッケル合金もしくは金コバルト合金から成る
合金メッキ層10はニッケルメッキ層9 に金の導電層11を
強固に層着させるととも下地のニッケルメッキ層9 が金
の導電層11に拡散するのを有効に防止する作用を為し、
これによって絶縁基体1 の凹部1a底面に半導体素子3 を
接着剤5 を介して取着固定する際、或いは半導体素子収
納用パッケージを気密封止する際等おいて高温が印加さ
れたとしても下地のニッケルメッキ層9 は前記合金メッ
キ層10によって金の導電層11に拡散することは一切無
く、その結果、金の導電層11にニッケルメッキ層9 の一
部が拡散露出することに起因した変色の発生が皆無とな
るとともに外部リード端子8と外部電気回路との電気的
接続及びメタライズ配線層6 とボンディングワイヤ7 と
の電気的接続が良好、且つ確実となすことができる。
【0019】前記合金メッキ層10は従来周知の電解メッ
キ法によってニッケルメッキ層9 と金の導電層11との間
に層着され、その厚みは0.1 乃至1.0 μm の範囲に、よ
り好適には0.25乃至0.5 μm の範囲に層着される。
【0020】尚、前記金 ニッケル合金もしくは金 コ
バルト合金から成る合金メッキ層10は、金にニッケルも
しくはコバルトを3.0 乃至20.0重量%含有させた合金で
形成するとニッケルメッキ層9 の金の導電層11への拡散
が極めて有効に阻止され、金の導電層11に変色等の発生
が皆無となる。従って、合金メッキ層10は金にニッケル
もしくはコバルトを3.0 乃至20.0重量%、好適には7.0
乃至15.0重量%含有させたもので形成することが好まし
い。
【0021】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底面に半導体素子3 を接
着剤5 を介して取着固定するとともに半導体素子3 の各
電極をメタライズ配線層6 にボンディングワイヤ7 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 を封止材を介して接合させ、容器4 の内部に半導体
素子3 を気密に封入することによって最終製品としての
半導体装置となる。
【0022】( 実験例)次に本発明の作用効果を以下の
実験例に基づき説明する。まず酸化アルミニウム質焼結
体から成る基板の表面にタングステンのメタライズ配線
層を被着させるとともにその表面に厚さ2.0 μm のニッ
ケルメッキ層と、表1 に示す金 ニッケル合金もしくは
金 コバルト合金から成る合金メッキ層と、厚さ1.5 μ
m の金の導電層を順次電解メッキ法により層着させた試
料を各々、20個準備する。
【0023】次に前記各試料を表面温度が450 ℃に制御
された熱板上に15分間載置し、載置後の変色の発生を顕
微鏡にて調べ、変色が発生していないものの個数を数え
て良品率を求めた。
【0024】また前記各試料を表面温度が450 ℃に制御
された熱板上に15分間載置した後、メタライズ配線層上
に線径30.0μm の金から成るボンディングワイヤを超音
波ボンダーで35本ずつ接合させ、しかる後、接合させた
各ボンディングワイヤを10gの力で引っ張り、ボンディ
ングワイヤがメタライズ配線層より剥がれたものの個数
を数えてボンディングワイヤの接合強度の評価とした。
【0025】尚、試料番号15は本発明品と比較するた
めの比較試料であり、メタライズ配線層上にニッケルメ
ッキ層と金の導電層を順次層着したものである。
【0026】上記の結果を表1 に示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1から判るように従来のニッケルメッキ
層上に金の導電層を直接層着したものは熱が印加される
とニッケルメッキ層の一部が金の導電層に拡散してい
き、10%の変色が発生するとともにボンディングワイヤ
も35本のうち20本が剥がれ接合強度が低下しているのに
対し、本発明品ではニッケルメッキ層の拡散に起因した
変色は殆どなく良品率が95%以上で、ボンディングワイ
ヤの剥がれも殆ど無く極めて接合強度が強いことが判
る。
【0029】
【発明の効果】かくして本発明の金の導電層を有する電
子部品によれば金の導電層の下地として、ニッケルメッ
キ層と金 ニッケル合金メッキ層もしくは金コバルト合
金メッキ層の2 層構造の金属層を設けたことから半導体
素子収納用パッケージに半導体素子を接着剤を介して取
着固定する際、或いは半導体素子収納用パッケージを気
密封止する際等おいて高温が印加されても下地のニッケ
ルメッキ層は合金メッキ層によって金の導電層に拡散す
ることは殆どなく、その結果、金の導電層に外観不良の
原因となる変色の発生を極小として、且つ外部リード端
子と外部電気回路との電気的接続及びメタライズ配線層
とボンディングワイヤとの電気的接続を良好、且つ確実
となすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金の導電層を有する電子部品として半
導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージを例に
とって示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁基体 2・・・・・蓋体 3・・・・・半導体素子 6・・・・・メタライズ配線層 8・・・・・外部リード端子 9・・・・・ニッケルメッキ層 10・・・・・合金メッキ層 11・・・・・金の導電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−96098(JP,A) 特開 昭62−56597(JP,A) 特開 平2−174253(JP,A) 特開 昭61−195991(JP,A) 特開 昭55−34692(JP,A) 特開 昭64−4479(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 5/00 - 7/12 C23C 28/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属面上に金の導電層を有する電子部品に
    おいて、該金の導電層の下地として、ニッケルメッキ層
    と金 ニッケル合金メッキ層もしくは金 コバルト合金
    メッキ層の2 層構造の金属層を設けたことを特徴とする
    金の導電層を有する電子部品。
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