JP2000323622A - セラミック配線基板 - Google Patents
セラミック配線基板Info
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/1517—Multilayer substrate
- H01L2924/15172—Fan-out arrangement of the internal vias
- H01L2924/15174—Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】貫通導体層にめっき層を強固に被着させること
ができない。 【解決手段】絶縁基体１と、該絶縁基体１内に形成さ
れ、一端が絶縁基体１の表面に露出し、露出面に半導体
素子３の電極が電気的接続手段８を介して接続される貫
通導体層５とから成るセラミック配線基板であって、前
記絶縁基体１はムライト質焼結体から成り、かつ前記貫
通導体層５はモリブデンを主成分とする金属材で形成さ
れているとともに露出面がタングステンから成る被覆層
５ａで被覆されている。
ができない。 【解決手段】絶縁基体１と、該絶縁基体１内に形成さ
れ、一端が絶縁基体１の表面に露出し、露出面に半導体
素子３の電極が電気的接続手段８を介して接続される貫
通導体層５とから成るセラミック配線基板であって、前
記絶縁基体１はムライト質焼結体から成り、かつ前記貫
通導体層５はモリブデンを主成分とする金属材で形成さ
れているとともに露出面がタングステンから成る被覆層
５ａで被覆されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子を収容す
るための半導体素子収納用パッケージや混成集積回路基
板等に用いられるセラミック配線基板に関し、より詳細
には半導体素子がフリップチップ方式により搭載接続さ
れるセラミック配線基板に関するものである。
るための半導体素子収納用パッケージや混成集積回路基
板等に用いられるセラミック配線基板に関し、より詳細
には半導体素子がフリップチップ方式により搭載接続さ
れるセラミック配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子収納用パッケージや混
成集積回路基板等に用いられるセラミック配線基板への
半導体素子の搭載方法としては、半導体素子等の電子部
品の高密度化、小型化に対応するためセラミック配線基
板の表面に露出する貫通導体層に半導体素子の電極を半
田等の電気的接続手段を介し直接接続する、所謂、フリ
ップチップ方式のボンディングが多用されつつある。
成集積回路基板等に用いられるセラミック配線基板への
半導体素子の搭載方法としては、半導体素子等の電子部
品の高密度化、小型化に対応するためセラミック配線基
板の表面に露出する貫通導体層に半導体素子の電極を半
田等の電気的接続手段を介し直接接続する、所謂、フリ
ップチップ方式のボンディングが多用されつつある。
【０００３】このフリップチップ方式のボンディングが
採用される半導体素子収納用パッケージや混成集積回路
基板等に用いられるセラミック配線基板は、一般に酸化
アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体と、該絶縁基体
内に形成され、一端が絶縁基体の表面に露出するタング
ステン、モリブデン等の高融点金属から成る貫通導体層
とから構成されており、貫通導体層の絶縁基体表面に露
出する露出面に半導体素子等の電子部品の電極を半田ボ
ール等から成る電気的接続手段を介し取着接続させるこ
とによって半導体素子等の電子部品はセラミック配線基
板上に搭載されるとともに電子部品の各電極が貫通導体
層に接続される。
採用される半導体素子収納用パッケージや混成集積回路
基板等に用いられるセラミック配線基板は、一般に酸化
アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体と、該絶縁基体
内に形成され、一端が絶縁基体の表面に露出するタング
ステン、モリブデン等の高融点金属から成る貫通導体層
とから構成されており、貫通導体層の絶縁基体表面に露
出する露出面に半導体素子等の電子部品の電極を半田ボ
ール等から成る電気的接続手段を介し取着接続させるこ
とによって半導体素子等の電子部品はセラミック配線基
板上に搭載されるとともに電子部品の各電極が貫通導体
層に接続される。
【０００４】なお、前記貫通導体層の露出面には、通
常、その酸化腐食を防ぐとともに半田ボール等から成る
電気的接続手段に対する濡れ性を良好なものとするため
に、ニッケル、金等の耐食性に優れ、且つ半田等のろう
材に対して濡れ性の良い金属層がめっき法により被着さ
れている。
常、その酸化腐食を防ぐとともに半田ボール等から成る
電気的接続手段に対する濡れ性を良好なものとするため
に、ニッケル、金等の耐食性に優れ、且つ半田等のろう
材に対して濡れ性の良い金属層がめっき法により被着さ
れている。
【０００５】またかかるセラミック配線基板は、一般
に、セラミックスの積層技術及びスクリーン印刷等の厚
膜形成技術を採用することによって製作されており、具
体的には以下の方法によって製作される。
に、セラミックスの積層技術及びスクリーン印刷等の厚
膜形成技術を採用することによって製作されており、具
体的には以下の方法によって製作される。
【０００６】即ち、 （１）まず、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化珪
素（ＳｉＯ2 ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カル
シウム（ＣａＯ）等から成るセラミックス原料粉末に有
機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作り、次にこれを
従来周知の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複数枚のセラミックグリーン
シート（セラミック生シート）を形成するとともに所定
位置に打ち抜き加工等により貫通孔を形成する。
素（ＳｉＯ2 ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カル
シウム（ＣａＯ）等から成るセラミックス原料粉末に有
機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作り、次にこれを
従来周知の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複数枚のセラミックグリーン
シート（セラミック生シート）を形成するとともに所定
位置に打ち抜き加工等により貫通孔を形成する。
【０００７】（２）次に、前記貫通孔内に、タングステ
ン、モリブデン等の金属の粉末に有機溶剤、溶媒を添加
混合して得た導電ペーストをスクリーン印刷法等により
印刷充填する。
ン、モリブデン等の金属の粉末に有機溶剤、溶媒を添加
混合して得た導電ペーストをスクリーン印刷法等により
印刷充填する。
【０００８】（３）そして最後に、これらのセラミック
グリーンシートを、前記貫通孔に印刷充填した導電ペー
ストの一端が露出するようにして上下に積層するととも
に、還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成し、セラ
ミックグリーンシートと導電ペーストとを焼結一体化す
ることによってセラミック配線基板が完成する。
グリーンシートを、前記貫通孔に印刷充填した導電ペー
ストの一端が露出するようにして上下に積層するととも
に、還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成し、セラ
ミックグリーンシートと導電ペーストとを焼結一体化す
ることによってセラミック配線基板が完成する。
【０００９】この場合、セラミックグリーンシートと導
電ペーストの焼結開始温度が相違すると焼結に伴なう収
縮の開始時期がセラミックグリーンシートと導電ペース
トとの間で相違して絶縁基体と貫通導体層との間に応力
が発生し、絶縁基体にクラック等が生じてしまうため導
電ペーストは、通常、その焼結開始温度がセラミックグ
リーンシートの焼結開始温度に近似したものが用いられ
る。
電ペーストの焼結開始温度が相違すると焼結に伴なう収
縮の開始時期がセラミックグリーンシートと導電ペース
トとの間で相違して絶縁基体と貫通導体層との間に応力
が発生し、絶縁基体にクラック等が生じてしまうため導
電ペーストは、通常、その焼結開始温度がセラミックグ
リーンシートの焼結開始温度に近似したものが用いられ
る。
【００１０】しかしながら、近時、半導体素子の大型
化、信号の伝播速度の高速化が急激に進み、該半導体素
子を上記従来のセラミック配線基板に搭載した場合、以
下に述べる欠点を有したものとなる。
化、信号の伝播速度の高速化が急激に進み、該半導体素
子を上記従来のセラミック配線基板に搭載した場合、以
下に述べる欠点を有したものとなる。
【００１１】即ち、 （１）半導体素子を構成するシリコンと絶縁基体を構成
する酸化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数がそれぞれ
３．０×１０-6／℃〜３．５×１０-6／℃、６．０×１
０-6／℃〜７．５×１０-6／℃であり、大きく相違する
ことから両者に半導体素子を作動させた際等に発生する
熱が印加されると両者間に大きな熱応力が発生し、該熱
応力によって半田ボール等の電気的接続手段や半導体素
子が破損したり、絶縁基体より剥離して半導体装置とし
ての機能を喪失させてしまう。
する酸化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数がそれぞれ
３．０×１０-6／℃〜３．５×１０-6／℃、６．０×１
０-6／℃〜７．５×１０-6／℃であり、大きく相違する
ことから両者に半導体素子を作動させた際等に発生する
熱が印加されると両者間に大きな熱応力が発生し、該熱
応力によって半田ボール等の電気的接続手段や半導体素
子が破損したり、絶縁基体より剥離して半導体装置とし
ての機能を喪失させてしまう。
【００１２】（２）絶縁基体を構成する酸化アルミニウ
ム質焼結体はその誘電率が９〜１０（室温１ＭＨｚ）と
高いため、絶縁基体に設けた貫通導体層を伝わる信号の
伝播速度が遅く、そのため信号の高速伝播を要求する半
導体素子はその搭載が不可となる。
ム質焼結体はその誘電率が９〜１０（室温１ＭＨｚ）と
高いため、絶縁基体に設けた貫通導体層を伝わる信号の
伝播速度が遅く、そのため信号の高速伝播を要求する半
導体素子はその搭載が不可となる。
【００１３】そこで上記欠点を解消するために、絶縁基
体を酸化アルミニウム質焼結体に代えて半導体素子を構
成するシリコンの熱膨張係数（３．０×１０-6／℃〜
３．５×１０-6／℃）と近似した熱膨張係数４．０×１
０-6／℃〜４．５×１０-6／℃を有し、且つ誘電率が
６．３と低いムライト質焼結体で形成することが考えら
れる。
体を酸化アルミニウム質焼結体に代えて半導体素子を構
成するシリコンの熱膨張係数（３．０×１０-6／℃〜
３．５×１０-6／℃）と近似した熱膨張係数４．０×１
０-6／℃〜４．５×１０-6／℃を有し、且つ誘電率が
６．３と低いムライト質焼結体で形成することが考えら
れる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁基
体をムライト質焼結体で形成した場合、貫通導体層とな
る導電ペーストは、その焼結開始温度をムライト質焼結
体となるセラミックグリーンシートと近似させるために
モリブデンを主成分とする金属粉末を用いる必要があ
り、このモリブデンで貫通導体層を形成した場合、該モ
リブデンは酸化されやすい金属であり、露出表面に酸化
物が極めて容易に形成されてしまい、貫通導体層の露出
表面に酸化物が形成されると貫通導体層の露出表面にニ
ッケル等のめっき層を密着性良く形成することができな
くなり、その結果、貫通導体層に電子部品の各電極を半
田ボール等からなる電気的接続手段を介して強固に電気
的に接続させることができないという欠点を有してい
た。
体をムライト質焼結体で形成した場合、貫通導体層とな
る導電ペーストは、その焼結開始温度をムライト質焼結
体となるセラミックグリーンシートと近似させるために
モリブデンを主成分とする金属粉末を用いる必要があ
り、このモリブデンで貫通導体層を形成した場合、該モ
リブデンは酸化されやすい金属であり、露出表面に酸化
物が極めて容易に形成されてしまい、貫通導体層の露出
表面に酸化物が形成されると貫通導体層の露出表面にニ
ッケル等のめっき層を密着性良く形成することができな
くなり、その結果、貫通導体層に電子部品の各電極を半
田ボール等からなる電気的接続手段を介して強固に電気
的に接続させることができないという欠点を有してい
た。
【００１５】本発明は、上記問題に鑑み案出されたもの
で、その目的は、絶縁基体がムライト質焼結体で形成さ
れ、かつ貫通導体層の露出面にめっき層を密着性良く形
成することができるセラミック配線基板を提供すること
にある。
で、その目的は、絶縁基体がムライト質焼結体で形成さ
れ、かつ貫通導体層の露出面にめっき層を密着性良く形
成することができるセラミック配線基板を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基体と、
該絶縁基体内に形成され、一端が絶縁基体の表面に露出
し、露出面に半導体素子の電極が電気的接続手段を介し
て接続される貫通導体層とから成るセラミック配線基板
であって、前記絶縁基体はムライト質焼結体から成り、
かつ前記貫通導体層はモリブデンを主成分とする金属材
で形成されているとともに露出面がタングステンから成
る被覆層で被覆されていることを特徴とするものであ
る。
該絶縁基体内に形成され、一端が絶縁基体の表面に露出
し、露出面に半導体素子の電極が電気的接続手段を介し
て接続される貫通導体層とから成るセラミック配線基板
であって、前記絶縁基体はムライト質焼結体から成り、
かつ前記貫通導体層はモリブデンを主成分とする金属材
で形成されているとともに露出面がタングステンから成
る被覆層で被覆されていることを特徴とするものであ
る。
【００１７】本発明のセラミック配線基板によれば、貫
通導体層の露出面を酸化し難いタングステンから成る被
覆層で被覆したことから、貫通導体層の露出表面に半田
等のろう材に対して濡れ性が良いニッケル等のめっき層
を確実、強固に被着させることができ、その結果、貫通
導体層に電子部品の各電極を半田ボール等からなる電機
的接続手段を介して強固に電気的に接続させることがで
きる。
通導体層の露出面を酸化し難いタングステンから成る被
覆層で被覆したことから、貫通導体層の露出表面に半田
等のろう材に対して濡れ性が良いニッケル等のめっき層
を確実、強固に被着させることができ、その結果、貫通
導体層に電子部品の各電極を半田ボール等からなる電機
的接続手段を介して強固に電気的に接続させることがで
きる。
【００１８】また本発明のセラミック配線基板によれ
ば、貫通導体層の全領域を、焼結開始温度が絶縁基体と
なるセラミックグリーンシートの焼結開始温度に近似す
るモリブデンを主成分とする金属材で形成したことか
ら、絶縁基体と貫通導体層との間に大きな応力が発生す
ることはなく、該応力によって絶縁基体にクラック等が
発生することもない。
ば、貫通導体層の全領域を、焼結開始温度が絶縁基体と
なるセラミックグリーンシートの焼結開始温度に近似す
るモリブデンを主成分とする金属材で形成したことか
ら、絶縁基体と貫通導体層との間に大きな応力が発生す
ることはなく、該応力によって絶縁基体にクラック等が
発生することもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基付き詳
細に説明する。図１及び図２は本発明のセラミック配線
基板を半導体素子収納用パッケージの絶縁基体に適用し
た場合の一実施例を示し、図中、１はセラミック配線基
板からなる絶縁基体、２は蓋体である。この絶縁基体１
と蓋体２とで半導体素子を収容するための容器４が構成
される。
細に説明する。図１及び図２は本発明のセラミック配線
基板を半導体素子収納用パッケージの絶縁基体に適用し
た場合の一実施例を示し、図中、１はセラミック配線基
板からなる絶縁基体、２は蓋体である。この絶縁基体１
と蓋体２とで半導体素子を収容するための容器４が構成
される。
【００２０】前記絶縁基体１は半導体素子３を支持する
支持部材として作用し、上面の略中央部に半導体素子３
が搭載実装される。
支持部材として作用し、上面の略中央部に半導体素子３
が搭載実装される。
【００２１】前記絶縁基体１はムライト質焼結体から成
り、該ムライト質焼結体は熱膨張係数が４．０×１０-6
／℃〜４．５×１０-6／℃であり、半導体素子３を構成
するシリコンの熱膨張係数（３．０×１０-6／℃〜３．
５×１０-6／℃）に近似することから、絶縁基体１上に
半導体素子３を搭載実装した後、両者に半導体素子３を
作動させた際等に発生する熱が印加されたとしても両者
間には大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力に
よって半導体素子３が破損したり、半導体素子３が絶縁
基体１より剥離したりすることはない。
り、該ムライト質焼結体は熱膨張係数が４．０×１０-6
／℃〜４．５×１０-6／℃であり、半導体素子３を構成
するシリコンの熱膨張係数（３．０×１０-6／℃〜３．
５×１０-6／℃）に近似することから、絶縁基体１上に
半導体素子３を搭載実装した後、両者に半導体素子３を
作動させた際等に発生する熱が印加されたとしても両者
間には大きな熱応力が発生することはなく、該熱応力に
よって半導体素子３が破損したり、半導体素子３が絶縁
基体１より剥離したりすることはない。
【００２２】前記ムライト質焼結体から成る絶縁基体１
は、例えば、ムライト、酸化カルシウム、酸化マグネシ
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）と成
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これを複数枚積層し、約１
６００℃の温度で焼成することによって製作される。
は、例えば、ムライト、酸化カルシウム、酸化マグネシ
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）と成
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これを複数枚積層し、約１
６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２３】また前記絶縁基体１はその上面で半導体素
子３が搭載実装される領域から内部及び側面を介し底面
にかけて複数の貫通導体層５が形成されており、該貫通
導体層５のうち絶縁基体１の上面に露出する領域には半
導体素子３の各電極が半田ボール等の電気的接続手段８
を介して接続され、また絶縁基体１の下面に導出する部
位には外部リード端子７が銀ロウ等のロウ材を介してロ
ウ付けされている。
子３が搭載実装される領域から内部及び側面を介し底面
にかけて複数の貫通導体層５が形成されており、該貫通
導体層５のうち絶縁基体１の上面に露出する領域には半
導体素子３の各電極が半田ボール等の電気的接続手段８
を介して接続され、また絶縁基体１の下面に導出する部
位には外部リード端子７が銀ロウ等のロウ材を介してロ
ウ付けされている。
【００２４】前記貫通導体層５は、半導体素子３の各電
極を外部電気回路に接続される外部リード端子７に接続
するための導電路として作用し、半導体素子３の各電極
を絶縁基体１の上面に露出する貫通導体層５の露出表面
に半田ボール等の電気的接続手段８を介して接続すれば
半導体素子３の各電極は貫通導体層５を介して絶縁基体
１の下面において貫通導体層５にロウ付けされている外
部リード端子７に電気的に接続され、外部リード端子７
を外部電気回路に接続すれば半導体素子３の各電極は貫
通導体層５及び外部リード端子７を介して外部電気回路
に電気的に接続されることとなる。
極を外部電気回路に接続される外部リード端子７に接続
するための導電路として作用し、半導体素子３の各電極
を絶縁基体１の上面に露出する貫通導体層５の露出表面
に半田ボール等の電気的接続手段８を介して接続すれば
半導体素子３の各電極は貫通導体層５を介して絶縁基体
１の下面において貫通導体層５にロウ付けされている外
部リード端子７に電気的に接続され、外部リード端子７
を外部電気回路に接続すれば半導体素子３の各電極は貫
通導体層５及び外部リード端子７を介して外部電気回路
に電気的に接続されることとなる。
【００２５】なお、前記貫通導体層５は絶縁基体１を形
成するムライト質焼結体の誘電率が６．３（室温１ＭＨ
ｚ）と低いため、貫通導体層５における電気信号の伝播
速度を速いものとなすことができ、これによって貫通導
体層５を介して半導体素子３と外部電気回路との間で電
気信号を高速で出し入れすることが可能となる。
成するムライト質焼結体の誘電率が６．３（室温１ＭＨ
ｚ）と低いため、貫通導体層５における電気信号の伝播
速度を速いものとなすことができ、これによって貫通導
体層５を介して半導体素子３と外部電気回路との間で電
気信号を高速で出し入れすることが可能となる。
【００２６】また前記貫通導体層５はモリブデンを主成
分とする金属材で形成されているとともに露出面がタン
グステンから成る被覆層５ａで被覆されており、かかる
貫通導体層５及び被覆層５ａは、例えば、まず、同じ位
置に貫通孔が形成された焼成により絶縁基体１となる複
数枚のセラミックグリーンシートを準備し、次に前記複
数枚のセラミックグリーンシートの各貫通孔内に、モリ
ブデン粉末を主成分とし、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム等の粉末及び有機溶剤、溶媒を添加混合して得
たモリブデンを主成分とする導電ペーストを印刷充填す
るとともに、これらのセラミックグリーンシートを上下
に積層し、最後に貫通孔に印刷充填したモリブデンを主
成分とする導電ペーストの露出面に、タングステン粉末
に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た導電ペーストをス
クリーン印刷法により印刷塗布して被覆するとともにこ
れを高温で焼成することによって製作される。
分とする金属材で形成されているとともに露出面がタン
グステンから成る被覆層５ａで被覆されており、かかる
貫通導体層５及び被覆層５ａは、例えば、まず、同じ位
置に貫通孔が形成された焼成により絶縁基体１となる複
数枚のセラミックグリーンシートを準備し、次に前記複
数枚のセラミックグリーンシートの各貫通孔内に、モリ
ブデン粉末を主成分とし、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム等の粉末及び有機溶剤、溶媒を添加混合して得
たモリブデンを主成分とする導電ペーストを印刷充填す
るとともに、これらのセラミックグリーンシートを上下
に積層し、最後に貫通孔に印刷充填したモリブデンを主
成分とする導電ペーストの露出面に、タングステン粉末
に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た導電ペーストをス
クリーン印刷法により印刷塗布して被覆するとともにこ
れを高温で焼成することによって製作される。
【００２７】前記貫通導体層５はまたモリブデンを主成
分とする金属材で形成されているとともに露出面が酸化
し難いタングステンから成る被覆層５ａで被覆されてい
るため貫通導体層５及び被覆層５ａの露出面に酸化物が
形成されることはなく、被覆層５ａの表面に後述する半
田等のろう材に対して濡れ性が良いニッケルや金等のめ
っき層を確実、強固に被着させることができる。
分とする金属材で形成されているとともに露出面が酸化
し難いタングステンから成る被覆層５ａで被覆されてい
るため貫通導体層５及び被覆層５ａの露出面に酸化物が
形成されることはなく、被覆層５ａの表面に後述する半
田等のろう材に対して濡れ性が良いニッケルや金等のめ
っき層を確実、強固に被着させることができる。
【００２８】更に前記貫通導体層５は、その全領域が、
絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの焼結開始
温度に近似した焼結開始温度を有するモリブデンを主成
分とする金属材で形成されていることから絶縁基体１と
貫通導体層５との間に大きな応力が発生することはな
く、該応力によって絶縁基体１にクラック等が発生する
こともない。
絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの焼結開始
温度に近似した焼結開始温度を有するモリブデンを主成
分とする金属材で形成されていることから絶縁基体１と
貫通導体層５との間に大きな応力が発生することはな
く、該応力によって絶縁基体１にクラック等が発生する
こともない。
【００２９】なお前記被覆層５ａは、その厚さが１００
０μｍを超える厚いものとなると、タングステン粉末の
焼結体が硬く脆いことからカケやハガレ等の欠損を生じ
易くなる傾向があり、また５０μｍ未満の薄いものとな
ると被覆層５ａ内のピンホール（空孔）を介して貫通導
体層５の露出表面が酸化しやすくなる傾向がある。従っ
て、前記被覆層５ａは、その厚みを５０μｍ〜１０００
μｍの範囲としておくことが好ましい。
０μｍを超える厚いものとなると、タングステン粉末の
焼結体が硬く脆いことからカケやハガレ等の欠損を生じ
易くなる傾向があり、また５０μｍ未満の薄いものとな
ると被覆層５ａ内のピンホール（空孔）を介して貫通導
体層５の露出表面が酸化しやすくなる傾向がある。従っ
て、前記被覆層５ａは、その厚みを５０μｍ〜１０００
μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００３０】更に前記被覆層５ａは、その断面形状を中
央部が厚く周辺部が薄い、所謂、カマボコ状としておく
と、熱応力等の応力が周辺部、特に外周端部に集中する
ことがなく、貫通導体層５に対する接合強度をより一層
強いものとすることができる。従って、前記被覆層５ａ
は、その断面形状をカマボコ状としておくことが好まし
い。
央部が厚く周辺部が薄い、所謂、カマボコ状としておく
と、熱応力等の応力が周辺部、特に外周端部に集中する
ことがなく、貫通導体層５に対する接合強度をより一層
強いものとすることができる。従って、前記被覆層５ａ
は、その断面形状をカマボコ状としておくことが好まし
い。
【００３１】前記貫通導体層５の露出面を被覆している
被覆層５ａは更に図２に示す如く、その露出する表面に
ニッケルめっき層９や金めっき層１０が被着されてお
り、該ニッケルめっき層９や金めっき層１０は半田ボー
ル等から成る電気的接続手段８の貫通導体層５に対する
濡れ性を改善し、貫通導体層５に半田ボール等から成る
電気的接続手段８を強固に被着させる作用をなす。
被覆層５ａは更に図２に示す如く、その露出する表面に
ニッケルめっき層９や金めっき層１０が被着されてお
り、該ニッケルめっき層９や金めっき層１０は半田ボー
ル等から成る電気的接続手段８の貫通導体層５に対する
濡れ性を改善し、貫通導体層５に半田ボール等から成る
電気的接続手段８を強固に被着させる作用をなす。
【００３２】前記ニッケルめっき層９は、例えば、無電
解めっき法によって形成され、具体的には、硫酸ニッケ
ル２０〜４０グラム／リットル、コハク酸ナトリウム４
０〜６０グラム／リットル、ホウ酸２５〜３５グラム／
リットル、塩化アンモニウム２５〜３５グラム／リット
ル、ジメチルアミンボラン２．５〜４．５グラム／リッ
トル等から成る無電解ニッケルめっき液を準備するとと
もに、貫通導体層５の露出面を脱脂、酸処理した後、触
媒剤を含有する溶液に浸漬して活性処理をし、しかる
後、貫通導体層５の露出面を６０〜６５℃に設定された
前記無電解ニッケルめっき液中に３０〜６０分間浸漬さ
せることによって貫通導体層５の露出面に所定厚み（２
μｍ〜８μｍ）に被着され、また金めっき層１０は、例
えば、水酸化カリウム２０〜４０グラム／リットル、エ
チレンジアミン四酢酸３０〜５０グラム／リットル、リ
ン酸二水素カリウム１５〜４５グラム／リットル、シア
ン化カリウム０．０１〜０．１グラム／リットル、シア
ン化金カリウム１〜４グラム／リットル等から成る金め
っき液（液温：８５〜９５℃）を準備し、これに前記表
面にニッケルめっき層９が被着されている貫通導体層５
の露出面を５〜１５分間浸漬させることによってニッケ
ルめっき層９上に所定厚み（０．０２μｍ〜０．３μ
ｍ）に被着される。
解めっき法によって形成され、具体的には、硫酸ニッケ
ル２０〜４０グラム／リットル、コハク酸ナトリウム４
０〜６０グラム／リットル、ホウ酸２５〜３５グラム／
リットル、塩化アンモニウム２５〜３５グラム／リット
ル、ジメチルアミンボラン２．５〜４．５グラム／リッ
トル等から成る無電解ニッケルめっき液を準備するとと
もに、貫通導体層５の露出面を脱脂、酸処理した後、触
媒剤を含有する溶液に浸漬して活性処理をし、しかる
後、貫通導体層５の露出面を６０〜６５℃に設定された
前記無電解ニッケルめっき液中に３０〜６０分間浸漬さ
せることによって貫通導体層５の露出面に所定厚み（２
μｍ〜８μｍ）に被着され、また金めっき層１０は、例
えば、水酸化カリウム２０〜４０グラム／リットル、エ
チレンジアミン四酢酸３０〜５０グラム／リットル、リ
ン酸二水素カリウム１５〜４５グラム／リットル、シア
ン化カリウム０．０１〜０．１グラム／リットル、シア
ン化金カリウム１〜４グラム／リットル等から成る金め
っき液（液温：８５〜９５℃）を準備し、これに前記表
面にニッケルめっき層９が被着されている貫通導体層５
の露出面を５〜１５分間浸漬させることによってニッケ
ルめっき層９上に所定厚み（０．０２μｍ〜０．３μ
ｍ）に被着される。
【００３３】前記ニッケルめっき層９はその厚みが２μ
ｍ未満となると貫通導体層５の露出面に金めっき層１０
を強固に被着させるのが困難となる傾向にあり、また８
μｍを越えるとニッケルめっき層９を形成する際に大き
な応力が発生するとともにこれがニッケルめっき層９の
内部に内在し、該内在応力によって貫通導体層５の露出
面とニッケルめっき層９との密着の信頼性が低下してし
まう危険性がある。従って、前記ニッケルめっき層９は
その厚みを２μｍ〜８μｍの範囲としておくことが好ま
しい。
ｍ未満となると貫通導体層５の露出面に金めっき層１０
を強固に被着させるのが困難となる傾向にあり、また８
μｍを越えるとニッケルめっき層９を形成する際に大き
な応力が発生するとともにこれがニッケルめっき層９の
内部に内在し、該内在応力によって貫通導体層５の露出
面とニッケルめっき層９との密着の信頼性が低下してし
まう危険性がある。従って、前記ニッケルめっき層９は
その厚みを２μｍ〜８μｍの範囲としておくことが好ま
しい。
【００３４】また前記金めっき層１０はその厚みが０．
０２μｍ未満となると下地のニッケルめっき層９を完全
に被覆することができず、半田ボール等から成る電気的
接続手段８の貫通導体層５に対する接合強度が低下して
しまう危険性があり、また０．３μｍを超えると金めっ
き層１０の一部が半田ボール等から成る電気的接続手段
８の内部に拡散して電気的接続手段８の機械的強度を低
下させてしまう危険性がある。従って、前記金めっき層
１０はその厚みを０．０２μｍ〜０．３μｍの範囲とし
ておくことが好ましい。
０２μｍ未満となると下地のニッケルめっき層９を完全
に被覆することができず、半田ボール等から成る電気的
接続手段８の貫通導体層５に対する接合強度が低下して
しまう危険性があり、また０．３μｍを超えると金めっ
き層１０の一部が半田ボール等から成る電気的接続手段
８の内部に拡散して電気的接続手段８の機械的強度を低
下させてしまう危険性がある。従って、前記金めっき層
１０はその厚みを０．０２μｍ〜０．３μｍの範囲とし
ておくことが好ましい。
【００３５】更に前記ニッケルめっき層９はその表面の
粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ≦Ｒａ≦
１．５μｍの範囲とし、表面を適度に粗しておくとニッ
ケルめっき層９と金めっき層１０との密着面積が広いも
のとして両者の密着強度を極めて強いものとなすことが
できる。従って、前記ニッケルめっき層９はその表面の
粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ≦Ｒａ≦
１．５μｍの範囲に粗しておくことが好ましい。
粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ≦Ｒａ≦
１．５μｍの範囲とし、表面を適度に粗しておくとニッ
ケルめっき層９と金めっき層１０との密着面積が広いも
のとして両者の密着強度を極めて強いものとなすことが
できる。従って、前記ニッケルめっき層９はその表面の
粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ≦Ｒａ≦
１．５μｍの範囲に粗しておくことが好ましい。
【００３６】前記ニッケルめっき層９の表面を中心線平
均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ≦Ｒａ≦１．５μｍの範囲
に粗す方法としては、ニッケルめっき層９の表面に＃１
５００程度のメディアを２．０ｋｇ／ｃｍ2 〜４．０ｋ
ｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けする、所謂、ブラスト処理
を施すことによって行われる。
均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ≦Ｒａ≦１．５μｍの範囲
に粗す方法としては、ニッケルめっき層９の表面に＃１
５００程度のメディアを２．０ｋｇ／ｃｍ2 〜４．０ｋ
ｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けする、所謂、ブラスト処理
を施すことによって行われる。
【００３７】また一方、前記絶縁基体１の下面に導出さ
れている貫通導体層５には外部リード端子７が銀ロウ等
のロウ材を介して取着されており、該外部リード端子７
は半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続
させる作用をなす。
れている貫通導体層５には外部リード端子７が銀ロウ等
のロウ材を介して取着されており、該外部リード端子７
は半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続
させる作用をなす。
【００３８】前記外部リード端子７は鉄−ニッケル−コ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合
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形
状に形成される。
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合
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形
状に形成される。
【００３９】また前記外部リード端子７はその露出する
表面に良導電性で、かつ耐食性に優れるニッケル、金等
の金属をめっき法により１μｍ〜２０μｍの厚みに被着
させておくと、外部リード端子７の酸化腐食を有効に防
止することができるとともに外部電気回路との接続を良
好となすことができる。従って、前記外部リード端子７
はその露出する表面にニッケル、金等をめっき法により
１μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好まし
い。
表面に良導電性で、かつ耐食性に優れるニッケル、金等
の金属をめっき法により１μｍ〜２０μｍの厚みに被着
させておくと、外部リード端子７の酸化腐食を有効に防
止することができるとともに外部電気回路との接続を良
好となすことができる。従って、前記外部リード端子７
はその露出する表面にニッケル、金等をめっき法により
１μｍ〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好まし
い。
【００４０】更に前記外部リード端子７が取着された絶
縁基体１はその上面外周部に椀状をなす蓋体２がガラ
ス、樹脂、ロウ材等から成る封止材を介して接合され、
これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内部
に半導体素子３が気密に封止される。
縁基体１はその上面外周部に椀状をなす蓋体２がガラ
ス、樹脂、ロウ材等から成る封止材を介して接合され、
これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内部
に半導体素子３が気密に封止される。
【００４１】前記蓋体２は容器４の内部に半導体素子３
を気密に収容する作用をなし、銅や鉄−ニッケル−コバ
ルト合金や鉄−ニッケル−合金等の金属材料、あるいは
酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックス焼結体で形
成されている。
を気密に収容する作用をなし、銅や鉄−ニッケル−コバ
ルト合金や鉄−ニッケル−合金等の金属材料、あるいは
酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックス焼結体で形
成されている。
【００４２】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上面に半導体素子３を、該半導
体素子３の各電極を被覆層５ａの表面に半田ボール等か
ら成る電気的接続手段８を介して接続させることによっ
て搭載実装し、しかる後、前記絶縁基体１の上面に椀状
の蓋体２をガラス、樹脂、ロウ材等から成る封止材を介
して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内
部に半導体素子３を気密に収容することによって最終製
品としての半導体装置となる。
ジによれば、絶縁基体１上面に半導体素子３を、該半導
体素子３の各電極を被覆層５ａの表面に半田ボール等か
ら成る電気的接続手段８を介して接続させることによっ
て搭載実装し、しかる後、前記絶縁基体１の上面に椀状
の蓋体２をガラス、樹脂、ロウ材等から成る封止材を介
して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内
部に半導体素子３を気密に収容することによって最終製
品としての半導体装置となる。
【００４３】なお、本発明は上述した実施例に限定され
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り、例えば、上述の実施例では
本発明のセラミック配線基板を半導体素子を収容する半
導体素子収納用パッケージに適用した場合を例に挙げて
説明したが、これを半導体素子が搭載される混成集積回
路基板に適用した場合であってもよい。
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り、例えば、上述の実施例では
本発明のセラミック配線基板を半導体素子を収容する半
導体素子収納用パッケージに適用した場合を例に挙げて
説明したが、これを半導体素子が搭載される混成集積回
路基板に適用した場合であってもよい。
【００４４】
【発明の効果】本発明のセラミック配線基板によれば、
絶縁基体をムライト質焼結体で形成したことから、半導
体素子と絶縁基体との熱膨張係数が近似し、両者の熱膨
張係数の差に起因する熱応力を小さく抑えて半導体装置
としての機能を長期にわたって維持することが可能とな
り、かつ、絶縁基体の誘電率を約６．３と低いものとし
て信号の高速伝播を要求する半導体素子の搭載が可能と
なった。
絶縁基体をムライト質焼結体で形成したことから、半導
体素子と絶縁基体との熱膨張係数が近似し、両者の熱膨
張係数の差に起因する熱応力を小さく抑えて半導体装置
としての機能を長期にわたって維持することが可能とな
り、かつ、絶縁基体の誘電率を約６．３と低いものとし
て信号の高速伝播を要求する半導体素子の搭載が可能と
なった。
【００４５】また、本発明のセラミック配線基板によれ
ば、貫通導体層をモリブデンを主成分とする金属材で形
成するとともに露出面を酸化し難いタングステンから成
る被覆層で被覆したことから、貫通導体層を被覆する被
覆層の表面に、半田等のろう材に対して濡れ性が良いニ
ッケル等のめっき層を確実、強固に被着させることがで
き、その結果、貫通導体層に電子部品の各電極を半田ボ
ール等から成る電気的接続手段を介して強固に電気的に
接続させることが可能となった。
ば、貫通導体層をモリブデンを主成分とする金属材で形
成するとともに露出面を酸化し難いタングステンから成
る被覆層で被覆したことから、貫通導体層を被覆する被
覆層の表面に、半田等のろう材に対して濡れ性が良いニ
ッケル等のめっき層を確実、強固に被着させることがで
き、その結果、貫通導体層に電子部品の各電極を半田ボ
ール等から成る電気的接続手段を介して強固に電気的に
接続させることが可能となった。
【００４６】更にまた、本発明のセラミック配線基板に
よれば、貫通導体層の全領域を、焼結開始温度が絶縁基
体となるセラミックグリーンシートの焼結開始温度に近
似するモリブデンを主成分とする金属材で形成したこと
から絶縁基体と貫通導体層との間に大きな応力が発生す
ることはなく、該応力によって絶縁基体にクラック等が
発生することもない。
よれば、貫通導体層の全領域を、焼結開始温度が絶縁基
体となるセラミックグリーンシートの焼結開始温度に近
似するモリブデンを主成分とする金属材で形成したこと
から絶縁基体と貫通導体層との間に大きな応力が発生す
ることはなく、該応力によって絶縁基体にクラック等が
発生することもない。
【図１】本発明のセラミック配線基板を半導体素子収納
用パッケージの絶縁基体に適用した場合の一実施例を示
す断面図である。
用パッケージの絶縁基体に適用した場合の一実施例を示
す断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
１・・・絶縁基体 ２・・・蓋体 ３・・・半導体素子 ５・・・貫通導体層 ５ａ・・被覆層 ７・・・外部リード端子 ８・・・電気的接続手段 ９・・・ニッケルめっき層 １０・・金めっき層
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁基体と、該絶縁基体内に形成され、一
端が絶縁基体の表面に露出し、露出面に半導体素子の電
極が電気的接続手段を介して接続される貫通導体層とか
ら成るセラミック配線基板であって、前記絶縁基体はム
ライト質焼結体から成り、かつ前記貫通導体層はモリブ
デンを主成分とする金属材で形成されているとともに露
出面がタングステンから成る被覆層で被覆されているこ
とを特徴とするセラミック配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13478299A JP3645744B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | セラミック配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13478299A JP3645744B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | セラミック配線基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323622A true JP2000323622A (ja) | 2000-11-24 |
| JP3645744B2 JP3645744B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=15136437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13478299A Expired - Fee Related JP3645744B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | セラミック配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3645744B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7001876B2 (ja) | 2019-12-26 | 2022-01-20 | Ｎｇｋエレクトロデバイス株式会社 | 配線基板 |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP13478299A patent/JP3645744B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7001876B2 (ja) | 2019-12-26 | 2022-01-20 | Ｎｇｋエレクトロデバイス株式会社 | 配線基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3645744B2 (ja) | 2005-05-11 |
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Legal Events
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