JP2010080679A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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俊昭 高木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device having a high dimensional accuracy, which reduces man-hour of work to inexpensively manufacture the semiconductor device and effectively eliminating voids. <P>SOLUTION: The first glass ceramic green sheets 11 to 13 without through-holes 5 for cavity formation, first glass ceramic green sheets 14 and 15 with through-holes 5 for cavity formation, the second glass ceramic green sheets 21 to 23 without through-holes 5 for cavity formation which start sintering shrinkage at a temperature higher than a temperature of the end of sintering shrinkage temperature of the first glass ceramic green sheets, and the second glass ceramic green sheet 24 with through-holes 5 for cavity formation are combined to produce a glass ceramic green sheet laminate 6, and a heat radiating plate 7 having a greater mass than a multilayer wiring board 60 is laminated on a top surface of the glass ceramic green sheet laminate 6 and is sintered, and then a semiconductor element 9 is mounted in a cavity of the multilayer wiring board 60. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、キャビティ内に半導体素子が実装された多層配線基板に放熱板が接合されている寸法精度の高い半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device with high dimensional accuracy in which a heat sink is joined to a multilayer wiring board having a semiconductor element mounted in a cavity.

半導体装置として、複数の絶縁層を積層した絶縁基体の内部に配線層や貫通導体を設けてこれらを相互に接続してなる多層配線基板の上に、半導体素子および放熱板を搭載したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。   As a semiconductor device, a semiconductor device and a heat sink are mounted on a multilayer wiring board in which wiring layers and through conductors are provided inside an insulating substrate in which a plurality of insulating layers are stacked and connected to each other. (For example, see Patent Document 1).

ここで、半導体装置に用いられる多層配線基板として、焼成時の平面方向の収縮が抑制された寸法精度（主面に形成された端子の間隔の精度）の高いものを用いることができる。   Here, as the multilayer wiring board used in the semiconductor device, one having high dimensional accuracy (accuracy of the interval between terminals formed on the main surface) in which shrinkage in the planar direction during firing is suppressed can be used.

具体的な多層配線基板の製造方法としては、第１のガラスセラミックグリーンシートと、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとを用意し、それぞれのガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともにそれぞれのガラスセラミックグリーンシートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布し、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとを組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製し、ガラスセラミックグリーンシート積層体を第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度で焼成するという方法が挙げられる（例えば、特許文献２を参照。）。   As a specific method for producing a multilayer wiring board, there are a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrink end temperature of the first glass ceramic green sheet. And forming a through hole in each glass ceramic green sheet and filling with a paste for through conductor, and applying a conductor paste for wiring layer to one main surface of each glass ceramic green sheet, A method of producing a glass ceramic green sheet laminate by combining a ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet, and firing the glass ceramic green sheet laminate at a temperature at which the second glass ceramic green sheet is fired and contracted. (For example, patents See Document 2.).

このような製造方法によれば、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際は、焼成収縮を開始していない状態の第２のガラスセラミックグリーンシートによって平面方向の収縮が抑制される。一方、第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際は、すでに焼成収縮を終了した状態の第１のガラスセラミックグリーンシートによって平面方向の収縮が抑制される。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。以上のようなメカニズムにより、多層配線基板（ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態）の寸法精度（主面に形成された端子の間隔の精度）が高くなる。   According to such a manufacturing method, when the first glass ceramic green sheet is fired and shrunk, the shrinkage in the planar direction is suppressed by the second glass ceramic green sheet that has not started firing shrinkage. On the other hand, when the second glass ceramic green sheet is fired and shrunk, shrinkage in the planar direction is suppressed by the first glass ceramic green sheet in a state where the firing shrinkage has already been completed. Note that the shrinkage in the stacking direction increases as the shrinkage in the planar direction is suppressed. With the mechanism as described above, the dimensional accuracy (accuracy of the distance between the terminals formed on the main surface) of the multilayer wiring board (the state after firing the glass ceramic green sheet laminate) is increased.

しかしながら、この多層配線基板の製造方法によれば、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を終了した後に第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するため、例えば第２のガラスセラミックグリーンシートにホウ素等の高温にてガス化する無機組成物が多く含まれ、ボイドが発生しやすい状態のときに、第２のガラスセラミックグリーンシートで発生したボイドが第１の絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態）によってその行き場を塞がれて外部に排出されず、第１の絶縁層との境界付近に溜まってしまい、絶縁信頼性が低下したり、層間剥離が生じたりするという問題があった。   However, according to this method for manufacturing a multilayer wiring board, since the second glass ceramic green sheet starts firing shrinkage after the first glass ceramic green sheet finishes firing shrinkage, for example, the second glass ceramic green sheet In the state where many inorganic compositions gasifying at a high temperature such as boron are included and voids are likely to be generated, voids generated in the second glass ceramic green sheet are formed in the first insulating layer (first glass). The state after the firing shrinkage of the ceramic green sheet) is blocked and is not discharged to the outside, and is accumulated in the vicinity of the boundary with the first insulating layer, resulting in a decrease in insulation reliability or delamination. There was a problem that occurred.

一方、加圧機構を用いてガラスセラミックグリーンシート積層体を上下から加圧しながら焼成することで、ボイドを効果的に排出しつつ、寸法精度のよい多層配線基板を製造する方法が提案されている（特許文献３を参照。）。
特開２００１−２４４３６２号公報 特開２００１−１５８７５号公報 特許第３３６３２２７号公報 On the other hand, a method of manufacturing a multilayer wiring board with good dimensional accuracy while firing effectively by firing the glass ceramic green sheet laminate from above and below using a pressure mechanism has been proposed. (See Patent Document 3).
JP 2001-244362 A JP 2001-15875 A Japanese Patent No. 3363227

しかしながら、特許文献３に記載された方法によれば、加圧焼成用の特別な設備を必要とし、設備コストの点で問題がある。   However, according to the method described in Patent Document 3, special equipment for pressure firing is required, which is problematic in terms of equipment cost.

また、特許文献３に記載された方法により得られる多層配線基板を用いて半導体装置を製造する際には、半導体素子実装後に放熱部材を接合しなければならず、作業工数の低減が図れなかった。   Moreover, when manufacturing a semiconductor device using a multilayer wiring board obtained by the method described in Patent Document 3, it is necessary to join a heat radiating member after mounting the semiconductor element, and the number of work steps cannot be reduced. .

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、作業工数を減らし、安価に製造できるとともにボイドを効果的に排出できる寸法精度の高い半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device with high dimensional accuracy that can reduce the number of work steps, can be manufactured at low cost, and can effectively discharge voids. .

本発明は、多層配線基板の一方主面側に設けられたキャビティに半導体素子が搭載されるとともに前記多層配線基板の一方主面に前記半導体素子と電気的に接続された端子電極が形成され、前記多層配線基板の他方主面に放熱板が接合された半導体装置の製造方法において、第１のガラスセラミックグリーンシートと、該第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとをそれぞれ複数作製する工程と、一部の前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填し、貫通孔に貫通導体用ペーストが充填された第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを用意する工程と、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填された前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートのうちの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、一部の前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填された前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートにキャビティ形成用貫通孔を形成し、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填され、かつ前記キャビティ形成用貫通孔が形成された第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを用意する工程と、前記貫通孔が形成されていない前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートのうちの少なくとも一方を上部に配置し、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填され、かつ前記キャビティ形成用貫通孔が形成されていない前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートを複数積層して中部に配置し、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填され、かつ前記キャビティ形成用貫通孔が形成された前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートを複数積層して下部に配置して、下面側にキャビティが設けられるとともに下面に端子電極となる配線層用導体ペーストが形成されたガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、前記多層配線基板よりも大きな質量であって前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面を覆うような大きさの放熱板を、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面に接合材を介して積層する工程と、前記放熱板が積層された前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を、前記第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度であって前記放熱板が溶融しない温度で焼成して、上面に前記放熱板が接合され、下面側に前記キャビティが設けられるとともに下面に前記端子電極が形成された前記多層配線基板を作製する工程と、該多層配線基板の前記キャビティに前記半導体素子を実装する工程とを有することを特徴とするものである。   In the present invention, a semiconductor element is mounted in a cavity provided on one main surface side of the multilayer wiring board, and a terminal electrode electrically connected to the semiconductor element is formed on one main surface of the multilayer wiring board, In the method of manufacturing a semiconductor device in which a heat sink is bonded to the other main surface of the multilayer wiring board, firing is performed at a temperature higher than a first glass ceramic green sheet and a firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheet. A step of producing a plurality of second glass ceramic green sheets each starting shrinkage, and forming through holes in some of the first glass ceramic green sheets and the second glass ceramic green sheets for through conductors A first glass ceramic green sheet filled with a paste, and a through hole filled with a paste for a through conductor; A step of preparing a glass ceramic green sheet; and at least one main surface of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet in which the through hole is filled with the paste for through conductors A step of applying a wiring layer conductor paste, and a through hole for forming a cavity in the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet in which a part of the through hole is filled with the paste for through conductor Forming a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet in which the through-hole paste is filled in the through-hole and the cavity-forming through-hole is formed; The first glass ceramic group in which no through hole is formed At least one of the first sheet and the second glass ceramic green sheet, the first through-hole is filled with the through-conductor paste, and the first through-hole for forming the cavity is not formed. A plurality of glass ceramic green sheets and a plurality of second glass ceramic green sheets are laminated and arranged in the middle, the first through hole is filled with the through conductor paste, and the through hole for forming a cavity is formed. Glass ceramic green sheet and a plurality of the second glass ceramic green sheets are laminated and arranged in the lower part, and a cavity is provided on the lower surface side, and a conductor paste for wiring layer serving as a terminal electrode is formed on the lower surface Step of producing a green sheet laminate and the multilayer wiring board A step of laminating a heat dissipation plate having a larger mass and covering the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate with a bonding material on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate; The glass ceramic green sheet laminate laminated with the above is fired at a temperature at which the second glass ceramic green sheet is fired and shrunk and the heat sink does not melt, and the heat sink is bonded to the upper surface, A step of fabricating the multilayer wiring board in which the cavity is provided on the lower surface side and the terminal electrode is formed on the lower surface; and a step of mounting the semiconductor element in the cavity of the multilayer wiring substrate. To do.

ここで、前記キャビティ形成用貫通孔が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートに、放熱用貫通孔を形成して放熱用導体ペーストを充填する工程をさらに有するのが好ましい。   Here, the method further includes the step of forming a heat radiating through hole and filling the heat radiating conductor paste in the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet in which the cavity forming through hole is not formed. Is preferred.

本発明によれば、第１のガラスセラミックグリーンシートとこの第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとを組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製し、焼成するので、平面方向の収縮が抑制され、半導体装置を構成する多層配線基板の寸法精度を高くすることができる。   According to the present invention, a glass ceramic is produced by combining a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrink end temperature of the first glass ceramic green sheet. Since the green sheet laminate is produced and fired, the shrinkage in the planar direction is suppressed, and the dimensional accuracy of the multilayer wiring board constituting the semiconductor device can be increased.

また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の平面方向の収縮が抑制されることから、第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも溶融温度が高く、多層配線基板（ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態）よりも大きな質量の放熱板を、ガラスセラミックグリーンシート積層体に接合材を介して積層した状態で焼成しても、多層配線基板から放熱板がとれたり、接合材にクラックが生じたりするおそれが少ない。したがって、ガラスセラミックグリーンシート積層体に放熱板を積層して、放熱板による荷重をかけながら焼成することができ、このようにして焼成することにより、第２のガラスセラミックグリーンシートで発生し、第１の絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態）との境界付近に溜まってしまったボイドを、中央から周縁に向かって押し出すようにして効果的に排出することができるため、層間剥離を抑制し、絶縁信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。   Further, since the shrinkage in the planar direction of the glass ceramic green sheet laminate is suppressed, the melting temperature is higher than the firing shrinkage end temperature of the second glass ceramic green sheet, and the multilayer wiring board (of the glass ceramic green sheet laminate) Even if a heat sink with a larger mass than the state after firing) is fired in a state of being laminated on the glass ceramic green sheet laminate with a bonding material, the heat sink can be removed from the multilayer wiring board, or cracks can be found in the bonding material. There is little possibility to occur. Therefore, a heat sink can be laminated on the glass ceramic green sheet laminate and fired while applying a load by the heat sink. By firing in this way, the second glass ceramic green sheet is generated, The void accumulated in the vicinity of the boundary with the first insulating layer (the state after completion of the firing shrinkage of the first glass ceramic green sheet) can be effectively discharged by extruding from the center toward the periphery. Therefore, delamination can be suppressed and a semiconductor device with excellent insulation reliability can be obtained.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明は、多層配線基板の一方主面側に設けられたキャビティに半導体素子が搭載されるとともに、前記多層配線基板の一方主面に前記半導体素子と電気的に接続された端子電極が形成され、前記多層配線基板の他方主面に放熱板が接合された半導体装置の製造方法であって、図１は本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態の説明図であり、半導体素子を実装する前の状態を示している。また、図２（ａ）は図１に示す多層配線基板に半導体素子を実装した状態を示す概略断面図であり、図２（ｂ）は図１に示す多層配線基板に半導体素子を実装した状態を示す底面図である。また、図３は本発明の半導体装置の製造方法の他の実施形態の説明図であり、図１に示すガラスセラミックグリーンシート積層体に放熱用貫通孔を形成して放熱用導体ペーストを充填した状態を示している。   According to the present invention, a semiconductor element is mounted in a cavity provided on one main surface side of a multilayer wiring board, and a terminal electrode electrically connected to the semiconductor element is formed on one main surface of the multilayer wiring board. 1 is a method for manufacturing a semiconductor device in which a heat sink is bonded to the other main surface of the multilayer wiring board, and FIG. 1 is an explanatory view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. It shows the state before doing. 2A is a schematic cross-sectional view showing a state in which a semiconductor element is mounted on the multilayer wiring board shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a state in which the semiconductor element is mounted on the multilayer wiring board shown in FIG. FIG. FIG. 3 is an explanatory view of another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. The glass ceramic green sheet laminate shown in FIG. 1 is formed with a heat radiating through hole and filled with a heat radiating conductor paste. Indicates the state.

まず、図１に示す第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とをそれぞれ複数作製する。   First, at a temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 shown in FIG. A plurality of second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 that start firing shrinkage are produced.

ここで、それぞれのグリーンシートがガラスセラミックグリーンシートであるのは、焼成温度を低くすることができ、後述の貫通導体用ペースト３および配線層用導体ペースト４として銀、銅または金等の低融点で低抵抗の金属を主成分として用いることができ、信号の高速化、高周波化に十分に対応できるからである。   Here, each green sheet is a glass ceramic green sheet because the firing temperature can be lowered, and a low melting point such as silver, copper or gold is used as a through-conductor paste 3 and a wiring layer conductor paste 4 described later. This is because a low-resistance metal can be used as a main component, and can sufficiently cope with high-speed and high-frequency signals.

第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とは、焼成時の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なっていて、具体的には、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の焼成収縮開始温度が、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮終了温度よりも高くなっている。例えば、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４に含まれるガラスの軟化点が、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５に含まれるガラスの結晶化点よりも高くなるように調整することで、このように第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の焼成収縮開始温度を第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮終了温度よりも高くすることができる。なお、ここでいう焼成収縮開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、０．５％体積収縮したときの温度をいう。また、焼成収縮終了温度とは、焼成前の状態から焼成終了後の状態までの収縮量に対し９０％以上体積収縮したときの温度をいう。体積収縮はＴＭＡ（熱機械分析）の線収縮から体積収縮に換算して決定される。   The first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, and 15 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 have different firing shrinkage start temperatures and firing shrinkage end temperatures. Specifically, the firing shrinkage start temperature of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 is higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15. It is high. For example, the softening point of the glass contained in the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 is greater than the crystallization point of the glass contained in the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15. In this way, the firing shrinkage start temperature of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 is set to be higher than that of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15. It can be higher than the firing shrinkage end temperature. Note that the firing shrinkage start temperature here refers to the temperature at which volume shrinkage of 0.5% occurs when the target material is fired alone. The term “firing shrinkage end temperature” refers to a temperature at which volume shrinkage of 90% or more is achieved with respect to the amount of shrinkage from the state before firing to the state after finish of firing. Volume shrinkage is determined by converting from linear shrinkage of TMA (thermomechanical analysis) to volume shrinkage.

第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４を作製するための原料としては、１０００℃未満の低温で焼成収縮させることができるように、例えば以下に示すガラス粉末およびセラミック粉末を用いることができる。   As a raw material for producing the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24, firing shrinkage is performed at a low temperature of less than 1000 ° C. For example, the following glass powder and ceramic powder can be used.

ガラス粉末としては、ＳｉＯ２を含み、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＭＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ｂａ系ガラス、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。これらのガラスとしては、例えば、焼成後にリチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、エンスタタイト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種類析出する結晶性ガラスが挙げられ、セラミック粉末の配合量との関係で、焼成後に結晶を析出しない非結晶性ガラスを用いてもよい。 The glass powder contains SiO 2 and contains at least one of Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, PbO, alkaline earth metal oxide, and alkali metal oxide, For example SiO 2 -B 2 O 3 based, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 based, SiO 2 -B 2 O 3 -MO-based, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 system -MO Examples thereof include borosilicate glass such as a system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba, or Zn), alkali silicate glass, Ba-based glass, Pb-based glass, Bi-based glass, and the like. These glasses include, for example, lithium silicate, quartz, cristobalite, enstatite, cordierite, mullite, ananosite, serdian, spinel, garnite, willemite, dolomite, petalite, diopside and their substitution after firing. Examples thereof include crystalline glass in which at least one type of derivative crystal is precipitated, and amorphous glass that does not precipitate crystals after firing may be used in relation to the amount of ceramic powder blended.

具体的には、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５に用いられるガラス粉末としては、低温で焼成収縮を開始させるとともに結晶を多く析出させるために、例えばＳｉをＳｉＯ２換算で１〜３０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５〜２５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で２５〜６０質量％、ＣａをＣａＯ換算で０〜１０質量％、ＢａをＢａＯ換算で０〜２０質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で５〜２５質量％、ＰをＰ２Ｏ５換算で０〜１０質量％、ＳｎをＳｎＯ２換算で０〜１０質量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０〜３質量％含むものが挙げられる。 Specifically, as the glass powder used for the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, and 15, for example, Si is made of SiO 2 in order to start firing shrinkage at a low temperature and to precipitate a large number of crystals. 1 to 30% by mass in terms of conversion, 5 to 25% by mass in terms of Al 2 O 3 , 25 to 60% by mass in terms of MgO, 0 to 10% by mass in terms of CaO, 0 in terms of BaO 20 wt%, 5-25 wt% of B in terms of B 2 O 3, 0-10 wt% of P in terms of P 2 O 5, 0 to 10 mass% of Sn in terms of SnO 2, the Na Na 2 O What contains 0-3 mass% in conversion is mentioned.

また、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４に用いられるガラス粉末としては、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮の終了後に第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が焼成収縮を開始するように、例えばＳｉをＳｉＯ２換算で２５〜４５質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜２５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で１０〜２４質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で５〜２０質量％、ＺｎをＺｎＯ換算で５〜２０質量％、およびＣａをＣａＯ換算で０．５〜４質量％含むものが挙げられる。 The glass powder used for the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 is the second glass after completion of the firing shrinkage of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, and 15. For example, Si is converted to SiO 2 in an amount of 25 to 45% by mass, Al is converted to Al 2 O 3 in an amount of 10 to 25% by mass, and Mg is converted to MgO so that the ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 start firing shrinkage. 10 to 24% by mass, B is 5 to 20% by mass in terms of B 2 O 3 , Zn is 5 to 20% by mass in terms of ZnO, and Ca is 0.5 to 4% by mass in terms of CaO. .

また、セラミック粉末としては、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が用いられる。これらのうち、高強度化、低コスト化等の点でアルミナを用いることが好ましく、また高熱膨張化の点でクォーツを用いることが好ましい。 As the ceramic powder, quartz, SiO 2, Al 2 O 3 of cristobalite, ZrO 2, cordierite, mullite, forsterite, enstatite, spinel, magnesia or the like is used. Among these, it is preferable to use alumina from the viewpoint of increasing the strength and reducing the cost, and it is preferable to use quartz from the viewpoint of increasing the thermal expansion.

そして、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の原料粉末としてセラミック粉末５〜４０質量％とガラス粉末６０〜９５質量％を秤量し、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の原料粉末としてセラミック粉末１５〜５５質量％とガラス粉末４５〜８５質量％を秤量し、それぞれの原料粉末に有機バインダ、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して、厚さ１０〜５００μｍの第１ガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４をそれぞれ複数作製する。なお、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５を形成するセラミック粉末と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４を形成するセラミック粉末とは同一であることが好ましいが、異なっていてもよい。   And as a raw material powder of the 1st glass ceramic green sheet 11, 12, 13, 14, 15, the ceramic powder 5-40 mass% and the glass powder 60-95 mass% are weighed, 2nd glass ceramic green sheet 21, Ceramic powder 15-55 mass% and glass powder 45-85 mass% are weighed as raw material powders of 22, 23, 24, and an organic binder, an organic solvent, and a plasticizer as required are added to each raw material powder to form a slurry. After the preparation, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and 10 having a thickness of 10 to 500 μm are formed into a sheet shape by a known forming method such as a doctor blade method, a rolling method, or a pressing method. A plurality of glass ceramic green sheets 21, 22, 23 and 24 are prepared. The ceramic powder forming the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and the ceramic powder forming the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 may be the same. Although preferred, it may be different.

次に、一部の第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４に貫通孔を形成して貫通導体用ペースト３を充填し、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填された第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４を用意する。   Next, through-holes are formed in some of the first glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 22, 23, 24, and the through-conductor paste 3 is filled therethrough. First glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and second glass ceramic green sheets 22, 23, 24 having holes filled with paste 3 for through conductors are prepared.

換言すると、第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４に貫通孔を形成して貫通導体用ペースト３を充填し、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填された第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４を用意するとともに、貫通孔が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシート１１および第２のガラスセラミックグリーンシート２１を用意する。   In other words, through-holes are formed in the first glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and the second glass-ceramic green sheets 22, 23, 24, and the through-conductor paste 3 is filled, and the through-holes are penetrated. First glass ceramic green sheets 12, 13, 14, and 15 and second glass ceramic green sheets 22, 23, and 24 filled with conductor paste 3 are prepared, and the first glass ceramic through-holes are not formed. A glass ceramic green sheet 11 and a second glass ceramic green sheet 21 are prepared.

第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４への貫通孔の形成は、パンチング、レーザー、エッチング等の方法などによって行われる。貫通孔に充填する貫通導体用ペースト３は、主成分としての銀粉末、銅粉末または金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機成分を含んでいてもよい。充填には、貫通孔に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して貫通導体用ペースト３を押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状（あるいは剣状）のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、貫通導体用ペースト３を加圧注入する方法でもよい。   Formation of through holes in the first glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 22, 23, 24 is performed by a method such as punching, laser, etching, or the like. The through-conductor paste 3 filled in the through-hole is obtained by kneading an organic binder and an organic solvent into silver powder, copper powder or gold powder as a main component, and further, if necessary, electric resistance, thermal conductivity. Other components such as metals, glasses, oxides, carbides, and nitrides may be included within a range that does not deteriorate the above. For the filling, a screen printing method is used by using a metal mask or an emulsion mesh screen mask perforated at a position corresponding to the through hole. At this time, as a method of extruding the through-conductor paste 3 through the mask, a method using a plate-like (or sword-like) squeegee such as a normal polyurethane may be used. A method of injecting 3 under pressure may be used.

次に、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填された第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４のうちの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペースト４を塗布する。   Next, one of at least one of the first glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 22, 23, 24 in which the through-hole paste 3 is filled in the through holes. The wiring layer conductor paste 4 is applied to the surface.

配線層用導体ペースト４の塗布は、スクリーン印刷法などによって行われる。配線層用導体ペースト４として、貫通導体用ペースト３と同様に、主成分としての銀粉末、銅粉末または金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機成分を含んでいてもよい。なお、ここで用いられる配線層用導体ペースト４は、貫通孔内に充填した貫通導体用ペースト３とは、例えば有機溶剤の量を異ならせるなどの手段によって粘度を異ならせてもよい。貫通導体用ペースト３よりも粘度を低くすることで、厚みを薄くすることができ、精度のよいパターンを形成することができる。これに対し、貫通導体用ペースト３は、粘度を高くすることで、充填後に垂れないようにすることができる。さらに、配線層用導体ペースト４と貫通導体用ペースト３とは、主成分およびガラス、無機フィラー等の副成分が異なっていてもよい。   The wiring layer conductor paste 4 is applied by a screen printing method or the like. The wiring layer conductor paste 4 is obtained by kneading an organic binder and an organic solvent with silver powder, copper powder, or gold powder as a main component, as in the case of the through conductor paste 3, and further, if necessary, Insofar as the resistance and thermal conductivity are not deteriorated, other components such as metal, glass, oxide, carbide and nitride may be included. The wiring layer conductor paste 4 used here may have a viscosity different from that of the through conductor paste 3 filled in the through holes by means of, for example, varying the amount of the organic solvent. By making the viscosity lower than that of the through-conductor paste 3, the thickness can be reduced and an accurate pattern can be formed. In contrast, the through-conductor paste 3 can be prevented from dripping after filling by increasing the viscosity. Furthermore, the wiring layer conductor paste 4 and the through conductor paste 3 may have different main components and subcomponents such as glass and inorganic filler.

次に、一部の貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填された第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４にキャビティ形成用貫通孔５を形成し、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填され、かつキャビティ形成用貫通孔５が形成された第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４を用意する。   Next, the through holes 5 for forming cavities are formed in the first glass ceramic green sheets 14 and 15 and the second glass ceramic green sheets 24 in which some through holes are filled with the paste 3 for through conductors, and the through holes are formed. First glass ceramic green sheets 14 and 15 and a second glass ceramic green sheet 24 in which the through conductor paste 3 is filled and the cavity forming through holes 5 are formed are prepared.

換言すると、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填された第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４にキャビティ形成用貫通孔を形成し、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填され、かつキャビティ形成用貫通孔５が形成された第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４を用意するとともに、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填され、かつキャビティ形成用貫通孔５が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３を用意する。   In other words, a through hole for forming a cavity is formed in the first glass ceramic green sheets 14 and 15 and the second glass ceramic green sheet 24 in which the through hole paste 3 is filled in the through hole, and the through hole is formed in the through hole. The first glass ceramic green sheets 14 and 15 and the second glass ceramic green sheet 24 filled with the paste 3 and having the cavity forming through holes 5 are prepared, and the through conductor paste 3 is formed in the through holes. First glass ceramic green sheets 12 and 13 and second glass ceramic green sheets 22 and 23 that are filled and not formed with cavity-forming through-holes 5 are prepared.

第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４へのキャビティ形成用貫通孔５の形成は、パンチングなどによって行われる。キャビティ形成用貫通孔５は、複数のキャビティ形成用貫通孔５によって形成されるキャビティ５０が半導体素子９を収容できる大きさであればよい。   Formation of the through-hole 5 for forming a cavity in the first glass ceramic green sheets 14 and 15 and the second glass ceramic green sheet 24 is performed by punching or the like. The cavity forming through hole 5 only needs to have a size that allows the cavity 50 formed by the plurality of cavity forming through holes 5 to accommodate the semiconductor element 9.

ここで、貫通導体用ペースト３の充填、配線層用導体ペースト４の塗布およびキャビティ形成用貫通孔５の形成の順序は問われず、どの工程が先に行われてもよい。また、各グリーンシート１２、１３、１４、１５、２２、２３、２４、２５毎に貫通導体用ペースト３の充填、配線層用導体ペースト４の塗布またはキャビティ形成用貫通孔５の形成が行われてもよく、第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４とが１組またはそれ以上重ね合わされた状態で貫通導体用ペースト３の充填、配線層用導体ペースト４の塗布またはキャビティ形成用貫通孔５の形成が行われてもよい。   Here, the order of filling the through-conductor paste 3, applying the wiring-layer conductor paste 4, and forming the cavity-forming through-hole 5 is not limited, and any process may be performed first. Further, the through conductor paste 3 is filled, the wiring layer conductor paste 4 is applied, or the cavity forming through holes 5 are formed for each of the green sheets 12, 13, 14, 15, 22, 23, 24, 25. The first glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 22, 23, 24 may be filled with one or more sets of the paste 3 for the through conductors. The wiring layer conductor paste 4 may be applied or the cavity forming through hole 5 may be formed.

なお、貫通導体用ペースト３の充填、配線層用導体ペースト４の塗布およびキャビティ形成用貫通孔５の形成がなされた後、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４は、６０〜１００℃で０．５〜３時間程度かけて乾燥される。   In addition, after the filling of the through conductor paste 3, the application of the wiring layer conductor paste 4 and the formation of the cavity forming through hole 5, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and The second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 are dried at 60 to 100 ° C. for about 0.5 to 3 hours.

次に、貫通孔が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシート１１および第２のガラスセラミックグリーンシート２１を順次積層して上部に配置し、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填され、かつキャビティ形成用貫通孔５が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３を交互に複数積層して中部に配置し、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填され、かつキャビティ形成用貫通孔５が形成された第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４を交互に複数積層して下部に配置して、下面側にキャビティ５０が設けられるとともに下面に端子電極４１０となる配線層用導体ペースト４１が形成され、端子電極４１０となる配線層用導体ペースト４１と接続されている貫通導体用ペースト３および配線層用導体ペーストが内部に形成されたガラスセラミックグリーンシート積層体６を作製する。   Next, the first glass ceramic green sheet 11 and the second glass ceramic green sheet 21 in which the through hole is not formed are sequentially laminated and arranged on the upper part, and the through hole is filled with the paste 3 for the through conductor, and A plurality of first glass ceramic green sheets 12 and 13 and second glass ceramic green sheets 22 and 23 in which no through hole 5 for forming a cavity is formed are alternately stacked and arranged in the middle, and the through holes are provided for through conductors. A plurality of first glass ceramic green sheets 14 and 15 and second glass ceramic green sheets 24 filled with paste 3 and having through holes 5 for forming cavities are alternately stacked and arranged at the bottom, and the bottom surface The wiring layer conductor paste 41 that forms the terminal electrode 410 is formed on the lower surface with the cavity 50 provided on the side. It is, to produce a glass ceramic green sheet laminate 6 via conductor paste 3 and the wiring layer conductor paste formed therein is connected to the wiring layer conductor paste 41 serving as the terminal electrode 410.

ここで、ガラスセラミックグリーンシート積層体６は、キャビティ５０の底（図面上は天面）となる第２のガラスセラミックグリーンシート２３の下面に形成された接続端子（図示しない）から端子電極４１０となる配線層用導体ペースト４１まで電気的に接続された配線が形成されたものとなる。積層には、積み重ねられた第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４に熱と圧力とを加えて熱圧着する方法、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤等からなる接着剤をシート間に塗布する方法等が採用できる。   Here, the glass ceramic green sheet laminate 6 is connected to the terminal electrode 410 from a connection terminal (not shown) formed on the lower surface of the second glass ceramic green sheet 23 which becomes the bottom of the cavity 50 (the top surface in the drawing). The wiring electrically connected to the wiring layer conductor paste 41 is formed. For the lamination, a method in which heat and pressure are applied to the stacked first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 by thermocompression bonding. A method of applying an adhesive composed of an organic binder, an organic solvent, a plasticizer, or the like between the sheets can be employed.

次に、ガラスセラミックグリーンシート積層体６を焼成して得られる多層配線基板６０よりも大きな質量であってガラスセラミックグリーンシート積層体６の上面を覆うような大きさの放熱板７を、ガラスセラミックグリーンシート積層体６の上面に接合材８を介して積層する。   Next, the heat dissipation plate 7 having a mass larger than that of the multilayer wiring board 60 obtained by firing the glass ceramic green sheet laminate 6 and covering the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate 6 is obtained by using the glass ceramic. The green sheet laminate 6 is laminated on the upper surface via a bonding material 8.

ここで、放熱板７とは、熱伝導が良好で、かつ第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が焼成収縮を終了する温度では溶融しないような材料で形成された板状体である。放熱板７の形成材料として、融点１０８３℃のＣｕと融点３４１０℃のＷとの合金であるＣｕ−Ｗ合金、融点１０８３℃のＣｕと融点２６２０℃のＭｏとの合金であるＣｕ−Ｍｏ合金などが挙げられる。なお、ここでいう合金とは、粉末冶金により作製された焼結合金のことを意味する。また、Ｃｕの割合は１０〜６０質量％であるのが好ましく、Ｃｕの割合が多くても、高融点のＷやＭｏを骨材として用いることで、８００〜１０００℃の焼成温度によってもその形状を保持できるようになっている。   Here, the heat radiating plate 7 is a plate-like body made of a material that has good heat conduction and does not melt at a temperature at which the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 finish firing shrinkage. It is. As a material for forming the heat sink 7, a Cu—W alloy which is an alloy of Cu having a melting point of 1083 ° C. and W having a melting point of 3410 ° C., a Cu—Mo alloy which is an alloy of Cu having a melting point of 1083 ° C. and Mo having a melting point of 2620 ° C., etc. Is mentioned. In addition, an alloy here means the sintered alloy produced by powder metallurgy. Moreover, it is preferable that the ratio of Cu is 10 to 60% by mass, and even if the ratio of Cu is large, by using high melting point W or Mo as an aggregate, the shape can be increased depending on the firing temperature of 800 to 1000 ° C. Can be held.

放熱板７は、多層配線基板６０（ガラスセラミックグリーンシート積層体６の焼成後の状態）よりも大きな質量であって、ガラスセラミックグリーンシート積層体６の上面を覆うような大きさのものである。放熱板７と多層配線基板６０とがこのような質量の関係にあることで、ガラスセラミックグリーンシート積層体６に放熱板７を積層して焼成する際に、ガラスセラミックグリーンシート積層体６に十分にかつ全体に均等に荷重をかけることができる。このような質量とするためには、放熱板７の形成材料（配合比）、主面の面積および厚みを調整すればよく、放熱板７の主面がガラスセラミックグリーンシート積層体５の主面よりも大きくなってもよい。なお、図示しないが、放熱板７の上面側に複数のフィンを設けてもよい。   The heat radiating plate 7 has a mass larger than that of the multilayer wiring board 60 (the state after the glass ceramic green sheet laminate 6 is fired) and has a size that covers the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate 6. . Since the heat sink 7 and the multilayer wiring board 60 are in such a mass relationship, when the heat sink 7 is laminated on the glass ceramic green sheet laminate 6 and fired, the glass ceramic green sheet laminate 6 is sufficient. In addition, the load can be applied evenly to the whole. In order to obtain such a mass, the forming material (mixing ratio) of the heat sink 7, the area and thickness of the main surface may be adjusted, and the main surface of the heat sink 7 is the main surface of the glass ceramic green sheet laminate 5. May be larger. Although not shown, a plurality of fins may be provided on the upper surface side of the heat radiating plate 7.

そして、放熱板７をガラスセラミックグリーンシート積層体６の上面に接合材８を介して積層する。   And the heat sink 7 is laminated | stacked on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminated body 6 through the bonding material 8. As shown in FIG.

接合材８としては、主成分としての銀粉末、銅粉末または金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものからなる導体ペーストや放熱板７よりも融点の低い銀ろう、ニッケルろう等のろう材が挙げられる。例えば、銀ろうの場合、銀と銅と亜鉛等の組成比を調整することで、６５０〜９００℃の範囲で耐え得るように調整でき、低い焼成温度の場合に用いることができる。   Examples of the bonding material 8 include a conductive paste made by kneading an organic binder and an organic solvent with silver powder, copper powder, or gold powder as a main component, or a solder such as silver solder or nickel solder having a melting point lower than that of the heat sink 7. Materials. For example, in the case of silver brazing, by adjusting the composition ratio of silver, copper, zinc, etc., it can be adjusted to withstand in the range of 650 to 900 ° C., and can be used at a low firing temperature.

次に、放熱板７が積層されたガラスセラミックグリーンシート積層体６を、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が焼成収縮する温度であって放熱板７が溶融しない温度で焼成して、上面に放熱板７が接合され、下面側にキャビティ５０が設けられるとともに下面に端子電極４１０が形成された多層配線基板６０を作製する。   Next, the glass ceramic green sheet laminate 6 on which the heat radiating plate 7 is laminated is fired at a temperature at which the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 are baked and shrunk and the heat radiating plate 7 is not melted. Then, the multilayer wiring board 60 in which the heat sink 7 is bonded to the upper surface, the cavity 50 is provided on the lower surface side, and the terminal electrode 410 is formed on the lower surface is manufactured.

本実施形態の材料を用いる場合、具体的な焼成は、ガラスセラミックグリーンシート積層体６を十分に焼結させるとともに過焼結を防止する点から、最高温度を８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃とする。また、焼成にあたっては、最高温度に到達するまで徐々に昇温するか、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の焼成収縮開始温度未満の温度で一旦炉内温度を保持するなどの温度管理がなされる。また、焼成雰囲気としては、放熱板７の酸化を防止するために非酸化性雰囲気とするのがよい。なお、焼成に先立って、ガラスセラミックグリーンシート積層体６を４００〜７５０℃で加熱処理して、ガラスセラミックグリーンシート積層体６中の有機成分を分解除去する。   In the case of using the material of the present embodiment, specific firing is performed at a maximum temperature of 800 to 1000 ° C., particularly 850 to 950, in order to sufficiently sinter the glass ceramic green sheet laminate 6 and prevent oversintering. ℃. In firing, the temperature is gradually raised until the maximum temperature is reached, or the furnace temperature is temporarily maintained at a temperature lower than the firing shrinkage start temperature of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24, etc. The temperature is controlled. The firing atmosphere is preferably a non-oxidizing atmosphere in order to prevent oxidation of the heat sink 7. Prior to firing, the glass ceramic green sheet laminate 6 is heat-treated at 400 to 750 ° C. to decompose and remove organic components in the glass ceramic green sheet laminate 6.

ここで、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とを複数組み合わせて積層することで、焼成収縮開始温度の低い第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５が焼成収縮する際は、未焼成収縮状態にある第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４によって平面方向の収縮が抑制され、焼成収縮開始温度の高い第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が焼成収縮する際は、すでに焼成収縮を終了した状態にある第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５によって平面方向の収縮が抑制される。これにより、半導体装置を構成する多層配線基板６０（ガラスセラミックグリーンシート積層体６の焼成後の状態）の寸法精度が高くなる。なお、寸法精度が高いとは主面に形成された端子の間隔が精度よく形成されていることをいう。平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。   Here, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 are laminated in combination, so that the firing shrinkage start temperature is low. When the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 are fired and shrunk, the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, and 24 in the unfired shrunk state suppress the shrinkage in the plane direction. When the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 having a high firing shrinkage starting temperature are fired and shrunk, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13 already in the fired shrinkage state have been completed. , 14, 15 suppresses shrinkage in the planar direction. Thereby, the dimensional accuracy of the multilayer wiring board 60 (the state after firing the glass ceramic green sheet laminate 6) constituting the semiconductor device is increased. Note that high dimensional accuracy means that the interval between the terminals formed on the main surface is formed with high accuracy. Since the shrinkage in the plane direction is suppressed, the shrinkage in the stacking direction is increased.

そして、ガラスセラミックグリーンシート積層体６の平面方向の収縮が抑制されることから、放熱板７をガラスセラミックグリーンシート積層体６に接合材を介して積層した状態で焼成しても、多層配線基板６０から放熱板７がとれたり、接合材８にクラックが生じたりするおそれは少ない。さらに、このようにして焼成することにより、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４で発生し、第１の絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮終了後の状態）によってその行き場を塞がれてしまったボイドを効果的に排出することができる。すなわち、ボイドが効果的に排出されるのは、ガラスセラミックグリーンシート積層体６に十分にかつ全体に均等に荷重をかけることができるため、放熱板７による荷重がガラスセラミックグリーンシート積層体６の中央から周縁に向かってボイドを押し出すように作用するからである。   And since the shrinkage | contraction of the planar direction of the glass ceramic green sheet laminated body 6 is suppressed, even if it heats in the state which laminated | stacked the heat sink 7 on the glass ceramic green sheet laminated body 6 via the bonding material, a multilayer wiring board There is little possibility that the heat radiating plate 7 can be removed from 60 or the bonding material 8 is cracked. Furthermore, by firing in this way, the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, 24 are generated, and the first insulating layer (first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, Thus, the void that has blocked its destination can be effectively discharged. That is, the voids are effectively discharged because the load can be applied to the glass ceramic green sheet laminate 6 sufficiently and evenly over the entire glass ceramic green sheet laminate 6. This is because it acts to extrude a void from the center toward the periphery.

なお、互いのガラスセラミックグリーンシートによる焼成収縮抑制効果の点では、図１に示すように、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とが交互に積層された構成が望ましいが、この形態に限らず、例えば、第１または第２のガラスセラミックグリーンシートが２層または３層連続して重なるように積層してもよい。また、図１に示す第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとの配置を入れ替えて、表層に第２のガラスセラミックグリーンシートを配置するようにしてもよく、この場合にも同様のボイド排出効果が得られる。   In addition, in terms of the firing shrinkage suppression effect by the mutual glass ceramic green sheets, as shown in FIG. 1, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 21, A configuration in which 22, 23, and 24 are alternately stacked is desirable, but not limited to this form. For example, the first or second glass ceramic green sheets are stacked so that two or three layers are continuously stacked. Also good. Also, the arrangement of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet shown in FIG. 1 may be exchanged, and the second glass ceramic green sheet may be arranged on the surface layer. A similar void discharge effect can be obtained.

最後に、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、多層配線基板６０のキャビティ５０に半導体素子９を実装する。   Finally, as shown in FIGS. 2A and 2B, the semiconductor element 9 is mounted in the cavity 50 of the multilayer wiring board 60.

具体的には、図２（ａ）に示すように、キャビティ５０の底（図面上は天面）に形成された接続端子（図示しない）と半導体素子９に形成された接続端子（図示しない）とを半田９１で接合して、半導体素子９をキャビティ５０の内部に収容するように実装して、半導体装置が製造される。   Specifically, as shown in FIG. 2A, a connection terminal (not shown) formed on the bottom (the top surface in the drawing) of the cavity 50 and a connection terminal (not shown) formed on the semiconductor element 9. And the semiconductor element 9 are mounted so as to be accommodated in the cavity 50, whereby a semiconductor device is manufactured.

そして、この半導体装置は、キャビティ５０に搭載された半導体素子９と、半田９１、貫通導体３０、配線層４０、貫通導体３０を介して電気的に接続された端子電極４１０が、外部回路基板に形成された電極と電気的に接合されて、不図示の外部回路基板に実装される。   In this semiconductor device, the terminal element 410 electrically connected to the semiconductor element 9 mounted in the cavity 50 via the solder 91, the through conductor 30, the wiring layer 40, and the through conductor 30 is provided on the external circuit board. It is electrically joined to the formed electrode and mounted on an external circuit board (not shown).

以上の製造方法によれば、寸法精度の高い半導体装置を安価に製造でき、ボイドを効果的に排出することができるため、層間剥離を抑制し、絶縁信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。   According to the above manufacturing method, a semiconductor device with high dimensional accuracy can be manufactured at low cost, and voids can be effectively discharged. Therefore, delamination can be suppressed and a semiconductor device having excellent insulation reliability can be obtained. it can.

なお、図１および図２に示す製造方法の他、図３に示すように、キャビティ形成用貫通孔５が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３に、放熱用貫通孔を形成して放熱用導体ペースト３１を充填する工程をさらに有する製造方法も採用できる。この放熱用導体ペーストは、放熱板７と半導体素子９とを接続するように設けられ、これにより半導体装置の放熱効果をさらに向上させることができる。放熱用導体ペースト３１としては、主成分としての銀粉末、銅粉末または金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、必要に応じて、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機成分を含んでいてもよい。なお、充填方法は貫通導体用ペースト３と同様の手段を用いればよい。   In addition to the manufacturing method shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, first glass ceramic green sheets 11, 12, 13 and second glass ceramic in which no through hole 5 for forming a cavity is formed. It is also possible to employ a manufacturing method that further includes a step of forming a heat radiating through hole in the green sheets 21, 22, and 23 and filling the heat radiating conductor paste 31. The heat dissipating conductor paste is provided so as to connect the heat dissipating plate 7 and the semiconductor element 9, thereby further improving the heat dissipating effect of the semiconductor device. The heat dissipating conductor paste 31 is obtained by kneading an organic binder and an organic solvent into silver powder, copper powder, or gold powder as a main component, and, if necessary, within a range not deteriorating thermal conductivity. It may contain inorganic components such as metal, glass, oxide, carbide and nitride. The filling method may be the same means as the through conductor paste 3.

ここで、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３に放熱用貫通孔を形成して放熱用導体ペースト３１を充填する工程は、第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４に貫通孔を形成して貫通導体用ペースト３を充填する工程と同時であってもよく、前または後であってもよい。また、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填された第１のガラスセラミックグリーンシート１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、２３、２４のうちの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペースト４を塗布する工程の前または後であってもよい。また、一部の貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填された第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４にキャビティ形成用貫通孔５を形成し、貫通孔に貫通導体用ペースト３が充填され、かつキャビティ形成用貫通孔５が形成された第１のガラスセラミックグリーンシート１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２４を用意する工程の前または後であってもよい。   Here, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 are formed with heat radiation through holes and filled with the heat radiation conductor paste 31. The glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 22, 23, 24 may be formed simultaneously with the step of filling the through-conductor paste 3 by forming through-holes. Or it may be after. Also, one main surface of at least one of the first glass ceramic green sheets 12, 13, 14, 15 and the second glass ceramic green sheets 22, 23, 24 in which the through holes are filled with the through conductor paste 3 It may be before or after the step of applying the wiring layer conductor paste 4. Further, the through holes 5 for forming the cavities are formed in the first glass ceramic green sheets 14 and 15 and the second glass ceramic green sheets 24 in which some through holes are filled with the paste 3 for the through conductor, Before or after the step of preparing the first glass ceramic green sheets 14 and 15 and the second glass ceramic green sheet 24 filled with the through conductor paste 3 and having the cavity forming through holes 5 formed. Also good.

第１のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、クォーツ粉末１５質量％とガラス粉末８５質量％とを用いた。ガラス粉末の組成は、ＳｉをＳｉＯ２換算で１５質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で２質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で１質量％、ＢａをＢａＯ換算で１５質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で２０質量％、ＺｎをＺｎＯ換算で１質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で０．５質量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で５質量％としたものである。 As raw material powder of the first glass ceramic green sheet, 15% by mass of quartz powder and 85% by mass of glass powder were used. The composition of the glass powder, 15 wt% of Si in terms of SiO 2, 2% by weight of Al in terms of Al 2 O 3, 40 wt% of Mg in terms of MgO, 1% by mass of Ca in terms of CaO, BaO converted Ba 15% by mass, B is 20% by mass in terms of B 2 O 3 , Zn is 1% by mass in terms of ZnO, Ti is 0.5% by mass in terms of TiO 2 , and Na is 0.5% by mass in terms of Na 2 O , Li is 5% by mass in terms of Li 2 O.

一方、第２のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、クォーツ粉末４５質量％とガラス粉末５５質量％とを用いた。ガラス粉末の組成は、ＳｉをＳｉＯ２換算で５０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で２０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２４質量％、ＢａをＢａＯ換算で０．５質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で０．３質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．２質量％としたものである。 On the other hand, as a raw material powder of the second glass ceramic green sheet, 45% by mass of quartz powder and 55% by mass of glass powder were used. The composition of the glass powder, 50 wt% of Si in terms of SiO 2, 5 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 20 wt% of Mg in terms of MgO, 24 wt% of Ca in terms of CaO, BaO converted Ba 0.5% by mass, B is 0.3% by mass in terms of B 2 O 3 , and Li is 0.2% by mass in terms of Li 2 O.

そして、それぞれの原料粉末に、有機バインダとしてアクリルバインダ、有機溶剤としてトルエンを添加してなるスラリーを調製し、ドクターブレード法により、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）上に厚さ１０μｍの第１のガラスセラミックグリーンシートを複数作製するとともに、ＰＥＴフィルム上に厚さ１００μｍの第２のガラスセラミックグリーンシートを複数作製した。   Then, a slurry is prepared by adding an acrylic binder as an organic binder and toluene as an organic solvent to each raw material powder, and a first glass having a thickness of 10 μm on a polyethylene terephthalate film (PET film) by a doctor blade method. A plurality of ceramic green sheets were produced, and a plurality of second glass ceramic green sheets having a thickness of 100 μm were produced on the PET film.

その後、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとを重ね合わせた後、ＰＥＴフィルムを剥いで、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとからなる複合ガラスセラミックグリーンシートを複数作製した。   Thereafter, after the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet are overlaid, the PET film is peeled off, and the composite glass composed of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet A plurality of ceramic green sheets were produced.

第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートにパンチングで貫通孔を形成し、その貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填するとともに、主面に配線層用導体ペーストをスクリーン印刷で塗布した。ここで、貫通導体用ペーストおよ配線層用導体ペーストの形成材料として、Ｃｕ粉末に、有機バインダとしてエチルセルロース、有機溶剤として２−２−４−トリメチル−３−３−ペンタジオールモノイソブチレートを添加してなるペーストを用いた。そして、貫通孔に貫通導体用ペーストが充填された第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートを用意するとともに、貫通孔が形成されていない複合ガラスセラミックグリーンシートを用意した。   A through hole is formed in the first glass ceramic green sheet and the composite glass ceramic green sheet by punching, and the through conductor paste is filled in the through hole, and the wiring layer conductor paste is applied to the main surface by screen printing. . Here, Cu powder, ethyl cellulose as an organic binder, and 2-2-4-trimethyl-3-3-pentadiol monoisobutyrate as an organic solvent are used as forming materials for the through conductor paste and the wiring layer conductor paste. An added paste was used. And while preparing the 1st glass ceramic green sheet and composite glass ceramic green sheet with which the through-hole was filled with the paste for through conductors, the composite glass ceramic green sheet in which the through-hole was not formed was prepared.

また、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートにパンチングでキャビティ形成用貫通孔を形成し、貫通孔に貫通導体用ペーストが充填され、かつキャビティ形成用貫通孔が形成された第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートを用意するとともに、貫通孔に貫通導体用ペーストが充填され、かつキャビティ形成用貫通孔が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを用意した。   The first glass ceramic green sheet and the composite glass ceramic green sheet are punched to form through-holes for forming cavities, filled with through-conductor paste in the through-holes, and formed with through-holes for forming cavities. The first glass ceramic green sheet and the composite glass ceramic green sheet are prepared, the through-hole paste is filled in the through-hole, and the cavity-forming through-hole is not formed. A ceramic green sheet was prepared.

そして、上部に貫通孔が形成されていない複合ガラスセラミックグリーンシートを積層し、中部に貫通孔に貫通導体用ペーストが充填され、かつキャビティ形成用貫通孔が形成されていない複合ガラスセラミックグリーンシートを複数積層し、下部に貫通孔に貫通導体用ペーストが充填され、かつキャビティ形成用貫通孔が形成された第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートを複数積層して、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとが交互に積層され、第１のガラスセラミックグリーンシートが最外層に配置されるようにして、下面側にキャビティが設けられるとともに下面に端子電極となる配線層用導体ペーストが形成されたガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。このとき、第１のガラスセラミックグリーンシートは３１層、第２のガラスセラミックグリーンシートは３０層であり、下部のそれぞれ１０層ずつ計２０層がキャビティ形成用貫通孔の形成されたものとした。   Then, a composite glass ceramic green sheet having no through hole formed thereon is laminated, and a composite glass ceramic green sheet in which a through conductor paste is filled in the central part and no through hole for forming a cavity is formed. A plurality of first glass ceramic green sheets and composite glass ceramic green sheets in which a plurality of layers are stacked and a through-conductor paste is filled in a through-hole at the bottom and a through-hole for forming a cavity is formed are stacked. The ceramic green sheets and the second glass ceramic green sheets are alternately laminated, and the first glass ceramic green sheet is disposed in the outermost layer, so that a cavity is provided on the lower surface side and a terminal electrode is provided on the lower surface. Glass ceramic grease formed with conductor paste for wiring layer To prepare a sheet laminate. At this time, the first glass ceramic green sheet was 31 layers, the second glass ceramic green sheet was 30 layers, and 20 layers in total of 10 layers each in the lower part were formed with through holes for forming cavities.

なお、ガラスセラミックグリーンシート積層体の平面形状は５ｃｍ角で、キャビティは平面視１．５ｃｍ角でガラスセラミックグリーンシート積層体のほぼ中央に形成した。   The planar shape of the glass ceramic green sheet laminate was 5 cm square, and the cavity was 1.5 cm square in plan view, and was formed almost at the center of the glass ceramic green sheet laminate.

次に、ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面に、放熱板（４．８ｃｍ角で厚み１ｍｍ）を、銅を主成分とする導体ペーストで接合して積層した。ここで、放熱板はＣｕが２０質量％でＷが８０質量％のＣｕ−Ｗ合金で形成したものを用いた。   Next, on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate, a heat radiating plate (4.8 cm square and 1 mm thick) was bonded and laminated with a conductor paste mainly composed of copper. Here, the heat sink used was a Cu-W alloy having 20 mass% Cu and 80 mass% W.

上面に放熱板を積層したガラスセラミックグリーンシート積層体と上面に放熱板を積層していないガラスセラミックグリーンシート積層体とを、窒素雰囲気で、７００℃にて２時間保持して脱バインダ処理を行った後、焼成最高温度９００℃にて焼成を行った。   The glass ceramic green sheet laminate with the heat sink laminated on the upper surface and the glass ceramic green sheet laminate without the heat sink laminated on the upper surface are held in a nitrogen atmosphere at 700 ° C. for 2 hours for binder removal treatment. After that, firing was performed at a firing maximum temperature of 900 ° C.

なお、焼成後の放熱板と多層配線基板（ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態）との質量比は、２：１であった。   In addition, mass ratio of the heat sink after baking and the multilayer wiring board (state after baking of the glass ceramic green sheet laminated body) was 2: 1.

得られたそれぞれのサンプルについて、断面を研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍のＳＥＭ写真を撮影し、画像解析装置を用いて、上から２番目の第２絶縁層（第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の状態）の上から２番目の第１絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の状態）との境界付近（第１絶縁層との界面から２０μｍの領域）におけるボイド率を測定した。   About each obtained sample, a cross section was grind | polished, the SEM photograph of 1000 time was image | photographed using the scanning microscope (SEM), and the 2nd 2nd insulating layer (2nd from the top was used using the image analyzer. Near the boundary with the second first insulating layer (the state after firing the first glass ceramic green sheet) from the top (the state after firing of the glass ceramic green sheet) of 20 μm from the interface with the first insulating layer The void ratio in the region) was measured.

その結果、放熱板を積層していない多層配線基板のボイド率が２０％であったのに対し、放熱板を積層した多層配線基板のボイド率が９％であり、本発明によれば効果的にボイドを排出できることを確認した。   As a result, the void ratio of the multilayer wiring board on which the heat sink is not laminated is 20%, whereas the void ratio of the multilayer wiring board on which the heat sink is laminated is 9%, which is effective according to the present invention. It was confirmed that voids can be discharged.

また、放熱板を積層した多層配線基板に半導体素子を実装して、サーモグラフィを用いて測定したところ、十分に放熱効果のあることが確認された。   Further, when a semiconductor element was mounted on a multilayer wiring board on which a heat sink was laminated and measured using a thermography, it was confirmed that the heat dissipation effect was sufficiently obtained.

本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態の説明図であり、半導体素子を実装する前の状態を示す。It is explanatory drawing of one Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention, and shows the state before mounting a semiconductor element. （ａ）は図１に示す多層配線基板に半導体素子を実装した状態を示す概略断面図であり、（ｂ）は図１に示す多層配線基板に半導体素子を実装した状態を示す底面図である。(A) is a schematic sectional view showing a state in which a semiconductor element is mounted on the multilayer wiring board shown in FIG. 1, and (b) is a bottom view showing a state in which the semiconductor element is mounted on the multilayer wiring board shown in FIG. . 本発明の半導体装置の製造方法の他の実施形態の説明図であり、図１に示すガラスセラミックグリーンシート積層体に放熱用貫通孔を形成して放熱用導体ペーストを充填した状態を示す。It is explanatory drawing of other embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention, and shows the state which formed the through-hole for heat dissipation in the glass ceramic green sheet laminated body shown in FIG. 1, and was filled with the conductor paste for heat dissipation.

符号の説明Explanation of symbols

１１、１２、１３、１４、１５・・・第１のガラスセラミックグリーンシート
２１、２２、２３、２４・・・第２のガラスセラミックグリーンシート
３・・・貫通導体用ペースト
３０・・・貫通導体
３１・・・放熱用導体ペースト
４・・・配線層用導体ペースト
４０・・・配線層
４１・・・端子電極となる配線層用導体ペースト
４１０・・・端子電極
５・・・キャビティ形成用貫通孔
５０・・・キャビティ
６・・・ガラスセラミックグリーンシート積層体
６０・・・多層配線基板
７・・・放熱板
８・・・接合材
９・・・半導体素子
９１・・・半田 11, 12, 13, 14, 15 ... 1st glass ceramic green sheet 21, 22, 23, 24 ... 2nd glass ceramic green sheet 3 ... Paste for penetration conductor 30 ... penetration conductor 31 ... Conductive paste for heat radiation 4 ... Conductive paste for wiring layer 40 ... Wiring layer 41 ... Conductive paste for wiring layer 410 serving as terminal electrode ... Terminal electrode 5 ... Penetration for forming cavity Hole 50 ... Cavity 6 ... Glass ceramic green sheet laminate 60 ... Multilayer wiring board 7 ... Heat sink 8 ... Joint 9 ... Semiconductor element 91 ... Solder

Claims (2)

多層配線基板の一方主面側に設けられたキャビティに半導体素子が搭載されるとともに前記多層配線基板の一方主面に前記半導体素子と電気的に接続された端子電極が形成され、前記多層配線基板の他方主面に放熱板が接合された半導体装置の製造方法において、
第１のガラスセラミックグリーンシートと、該第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとをそれぞれ複数作製する工程と、
一部の前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填し、貫通孔に貫通導体用ペーストが充填された第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを用意する工程と、
前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填された前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートのうちの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、
一部の前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填された前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートにキャビティ形成用貫通孔を形成し、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填され、かつ前記キャビティ形成用貫通孔が形成された第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを用意する工程と、
前記貫通孔が形成されていない前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートのうちの少なくとも一方を上部に配置し、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填され、かつ前記キャビティ形成用貫通孔が形成されていない前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートを複数積層して中部に配置し、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填され、かつ前記キャビティ形成用貫通孔が形成された前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートを複数積層して下部に配置して、下面側にキャビティが設けられるとともに下面に端子電極となる配線層用導体ペーストが形成されたガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、
前記多層配線基板よりも大きな質量であって前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面を覆うような大きさの放熱板を、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面に接合材を介して積層する工程と、
前記放熱板が積層された前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を、前記第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度であって前記放熱板が溶融しない温度で焼成して、上面に前記放熱板が接合され、下面側に前記キャビティが設けられるとともに下面に前記端子電極が形成された前記多層配線基板を作製する工程と、
該多層配線基板の前記キャビティに前記半導体素子を実装する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor element is mounted in a cavity provided on one main surface side of the multilayer wiring board, and a terminal electrode electrically connected to the semiconductor element is formed on one main surface of the multilayer wiring board. In the method of manufacturing a semiconductor device in which a heat sink is bonded to the other main surface of
Producing a plurality of first glass ceramic green sheets and a plurality of second glass ceramic green sheets each starting firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheet;
A first glass in which a through hole is formed in a part of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet, and a through conductor paste is filled, and the through hole is filled in the through hole Preparing a ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet;
Applying the wiring layer conductor paste to at least one main surface of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet in which the through hole is filled with the through conductor paste; ,
Cavity forming through holes are formed in the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet in which some of the through holes are filled with the through conductor paste, and the through conductors are formed in the through holes. Preparing a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet filled with a paste for use and having the cavity forming through-hole formed thereon;
At least one of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet in which the through hole is not formed is disposed at the top, and the through hole paste is filled in the through hole; and A plurality of the first glass ceramic green sheets and the second glass ceramic green sheets not formed with the through holes for forming the cavities are stacked and disposed in the middle, and the through holes are filled with the paste for through conductors. And a plurality of the first glass ceramic green sheets and the second glass ceramic green sheets having the through holes for forming the cavities are stacked and arranged in the lower part, and a cavity is provided on the lower surface side and on the lower surface. Glass ceramics with conductor paste for wiring layers to be terminal electrodes A step of preparing a click green sheet laminate,
A step of laminating a heat dissipation plate having a mass larger than that of the multilayer wiring board and covering the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate with a bonding material on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate; ,
The glass ceramic green sheet laminate on which the heat sink is laminated is fired at a temperature at which the second glass ceramic green sheet is fired and contracted and the heat sink is not melted. A step of fabricating the multilayer wiring board that is joined and the cavity is provided on the lower surface side and the terminal electrode is formed on the lower surface;
And a step of mounting the semiconductor element in the cavity of the multilayer wiring board. 前記キャビティ形成用貫通孔が形成されていない第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートに、放熱用貫通孔を形成して放熱用導体ペーストを充填する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 The method further comprises a step of forming a heat radiating through hole and filling a heat radiating conductor paste in the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet in which the cavity forming through hole is not formed. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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