JP2515303B2 - セラミツクパツケ−ジの製造方法 - Google Patents
セラミツクパツケ−ジの製造方法Info
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- JP2515303B2 JP2515303B2 JP61185691A JP18569186A JP2515303B2 JP 2515303 B2 JP2515303 B2 JP 2515303B2 JP 61185691 A JP61185691 A JP 61185691A JP 18569186 A JP18569186 A JP 18569186A JP 2515303 B2 JP2515303 B2 JP 2515303B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は放熱性に優れるセラミックパッケージを作業
性よく効率的に製造しうるセラミックパッケージの製造
方法に関する。
性よく効率的に製造しうるセラミックパッケージの製造
方法に関する。
（背景技術） 近年半導体素子の大型化、高速化、高密度実装化が高
まるにつれ、これに伴う発熱量の増大が極めて深刻な問
題となってきている。
まるにつれ、これに伴う発熱量の増大が極めて深刻な問
題となってきている。
これに対処すべく、第３図に示すように金属板から成
るヒートシンクを備えたセラミックパッケージがある。
るヒートシンクを備えたセラミックパッケージがある。
このセラミックパッケージ10は、グリーンシートを積
層焼成してパッケージ本体12を形成したのち、このパッ
ケージ本体12に金属板から成るヒートシンク14をろう材
を用いて接合している。また場合によってはヒートシン
ク14に放熱フィン（図示せず）を一体もしくは別体に固
定している。
層焼成してパッケージ本体12を形成したのち、このパッ
ケージ本体12に金属板から成るヒートシンク14をろう材
を用いて接合している。また場合によってはヒートシン
ク14に放熱フィン（図示せず）を一体もしくは別体に固
定している。
しかしてヒートシンク14上に半導体素子を固定してそ
の放熱を図るのである。
の放熱を図るのである。
しかしこの従来例においては、パッケージ本体12を焼
成してのちパッケージ本体12にヒートシンク14を接合す
るものであるため、焼成工程とヒートシンク14の接合工
程とが全く別個となり、作業性に劣り、また工数が増大
してコスト高となる問題点がある。
成してのちパッケージ本体12にヒートシンク14を接合す
るものであるため、焼成工程とヒートシンク14の接合工
程とが全く別個となり、作業性に劣り、また工数が増大
してコスト高となる問題点がある。
一方パッケージ自体を構成するセラミックの材料とし
て、近年熱伝導性に優れるSiC（炭化硅素）、AlN（窒化
アルミニウム）などの素材の利用が開発されてきてい
る。
て、近年熱伝導性に優れるSiC（炭化硅素）、AlN（窒化
アルミニウム）などの素材の利用が開発されてきてい
る。
しかし、前者のSiCの加工性が悪く、グリーンシート
の成形が実質上不可能であって積層加工ができないばか
りか、誘電率も高くて絶縁性に問題がある。また後者の
AlNも加工性に難がなり、誘電率も比較的高く、さらに
化学的安定性に欠けるという問題がある。
の成形が実質上不可能であって積層加工ができないばか
りか、誘電率も高くて絶縁性に問題がある。また後者の
AlNも加工性に難がなり、誘電率も比較的高く、さらに
化学的安定性に欠けるという問題がある。
また両者共に焼成温度が1700〜2000℃と高温である上
に、充分な接合強度をもつメタライジング法が未だ得ら
れていない。さらに上記SiC、AlNなどのセラミック素材
は、従来のアルミナセラミックと比べて極めて高価であ
り、コスト面において問題がある。
に、充分な接合強度をもつメタライジング法が未だ得ら
れていない。さらに上記SiC、AlNなどのセラミック素材
は、従来のアルミナセラミックと比べて極めて高価であ
り、コスト面において問題がある。
そこで本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
であり、その目的とするところは、熱放散性に優れるパ
ッケージを作業性よく効率的に製造でき、かつコストの
低減化が図れるセラミックパッケージの製造方法を提供
するにある。
であり、その目的とするところは、熱放散性に優れるパ
ッケージを作業性よく効率的に製造でき、かつコストの
低減化が図れるセラミックパッケージの製造方法を提供
するにある。
（発明の概要） 本発明は上記の問題点を解消するため次の構成を備え
る。
る。
すなわち、半導体素子を搭載するステージ部が焼結金
属体によって形成されたセラミックパッケージを製造す
る際に、金属粉末、有機バインダーおよび可塑剤とを含
み、かつAl、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化物、炭
化物もしくは窒化物の一種または複数種を添加してなる
金属粉グリーンシートを形成した後、この金属粉グリー
ンシートとセラミック用グリーンシートとの各々を、金
属粉グリーンシートが半導体素子を搭載するステージ部
となる部位に配設されるともに、セラミック用グリーン
シートが他のパッケージ本体部となる部位に配設される
ように、積層して未焼成パッケージ体を形成し、この未
焼成パッケージ体を還元または中性雰囲気中で焼成する
ことを特徴とするものである。
属体によって形成されたセラミックパッケージを製造す
る際に、金属粉末、有機バインダーおよび可塑剤とを含
み、かつAl、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化物、炭
化物もしくは窒化物の一種または複数種を添加してなる
金属粉グリーンシートを形成した後、この金属粉グリー
ンシートとセラミック用グリーンシートとの各々を、金
属粉グリーンシートが半導体素子を搭載するステージ部
となる部位に配設されるともに、セラミック用グリーン
シートが他のパッケージ本体部となる部位に配設される
ように、積層して未焼成パッケージ体を形成し、この未
焼成パッケージ体を還元または中性雰囲気中で焼成する
ことを特徴とするものである。
また、半導体素子を搭載するステージ部が焼結金属体
によって形成されたセラミックパッケージを成形する際
に、金属粉末、有機バインダーおよび可塑剤とを含んで
なる金属粉グリーンシートを形成した後、この金属粉グ
リーンシートとセラミック用グリーンシートとの各々
を、金属粉グリーンシートが半導体素子を搭載するステ
ージ部となる部位に配設されるとともに、セラミック用
グリーンシートが他のパッケージ本体部となる部位に配
設されるように、両グリーンシート間に、Al、Si、Mg、
Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化物、炭化物もしくは窒化物の
一種または複数種を含む層を介在させて積層して未焼成
パッケージ体を形成し、この未焼成パッケージ体を還元
または中性雰囲気中で焼成することを特徴とするもので
ある。
によって形成されたセラミックパッケージを成形する際
に、金属粉末、有機バインダーおよび可塑剤とを含んで
なる金属粉グリーンシートを形成した後、この金属粉グ
リーンシートとセラミック用グリーンシートとの各々
を、金属粉グリーンシートが半導体素子を搭載するステ
ージ部となる部位に配設されるとともに、セラミック用
グリーンシートが他のパッケージ本体部となる部位に配
設されるように、両グリーンシート間に、Al、Si、Mg、
Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化物、炭化物もしくは窒化物の
一種または複数種を含む層を介在させて積層して未焼成
パッケージ体を形成し、この未焼成パッケージ体を還元
または中性雰囲気中で焼成することを特徴とするもので
ある。
（実施例） 以下には本発明の好適な一実施例を添付図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
第１図は本発明方法におけるセラミックパッケージ20
を示す。
を示す。
22は半導体素子が搭載されるステージ部となる部位で
あり、金属粉グリーンシートで形成される。24はパッケ
ージ本体部となる部位でセラミック用グリーンシートを
積層して形成される。26はその素子収納穴、28はメタラ
イズ配線部、30は外部導通ピンである。
あり、金属粉グリーンシートで形成される。24はパッケ
ージ本体部となる部位でセラミック用グリーンシートを
積層して形成される。26はその素子収納穴、28はメタラ
イズ配線部、30は外部導通ピンである。
ステージ部となる部位22は、金属粉グリーンシートが
パッケージ本体部となる部位24下面全体に、素子収納穴
26を覆って密着して積層して形成される。
パッケージ本体部となる部位24下面全体に、素子収納穴
26を覆って密着して積層して形成される。
なおステージ部となる部位22は、第２図に示すよう
に、パッケージ本体部となる部位24の下面の一部に亘っ
て形成するのでもよい。
に、パッケージ本体部となる部位24の下面の一部に亘っ
て形成するのでもよい。
金属粉グリーンシートは、金属粉末とポリビニルブチ
ラール系等の有機バインダーとジ−ｎ−ブチルフタレー
ト系等の可塑剤とを湿式ボールミル等により混練し、こ
れをドクターブレード法等によってグリーンシートに形
成したものである。
ラール系等の有機バインダーとジ−ｎ−ブチルフタレー
ト系等の可塑剤とを湿式ボールミル等により混練し、こ
れをドクターブレード法等によってグリーンシートに形
成したものである。
セラミック用グリーンシートは、やはりセラミック材
と有機バインダーと可塑剤とを混練し、ドクターブレー
ド法等によってグリーンシートに形成したものである。
と有機バインダーと可塑剤とを混練し、ドクターブレー
ド法等によってグリーンシートに形成したものである。
上記の金属粉グリーンシートとセラミック用グリーン
シートとを所望形状に加工して、さらにセラミック用グ
リーンシート上には必要なメタライジング配線パターン
等を形成したのち、両者を加熱圧着または用いたバイン
ダー種と相溶性のある溶剤等を介して圧着して積層する
ことによって未焼成パッケージを形成して焼成し、その
後外部導通ピン30を固着するのである。
シートとを所望形状に加工して、さらにセラミック用グ
リーンシート上には必要なメタライジング配線パターン
等を形成したのち、両者を加熱圧着または用いたバイン
ダー種と相溶性のある溶剤等を介して圧着して積層する
ことによって未焼成パッケージを形成して焼成し、その
後外部導通ピン30を固着するのである。
なお上記金属粉グリーンシートには、焼成時の収縮率
がセラミック用グリーンシートと略等しくなるように調
節する目的およびセラミックと金属間との接合強度を調
節する目的から、Al、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸
化物または窒化物を一種もしくは複数種、0.01〜10WT％
添加したものを用いるのが好ましい。あるいは上記酸化
物、炭化物または窒化物を含む層を金属粉グリーンシー
トとセラミック用グリーンシートとの間に介在させて、
焼成後のセラミックと金属との間の接合強度を高めるよ
うにしてもよい。
がセラミック用グリーンシートと略等しくなるように調
節する目的およびセラミックと金属間との接合強度を調
節する目的から、Al、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸
化物または窒化物を一種もしくは複数種、0.01〜10WT％
添加したものを用いるのが好ましい。あるいは上記酸化
物、炭化物または窒化物を含む層を金属粉グリーンシー
トとセラミック用グリーンシートとの間に介在させて、
焼成後のセラミックと金属との間の接合強度を高めるよ
うにしてもよい。
金属粉グリーンシートとセラミック用グリーンシート
とでは、その金属粉末およびセラミック材が同一の焼成
条件で焼成しうる材料のものを選定する。
とでは、その金属粉末およびセラミック材が同一の焼成
条件で焼成しうる材料のものを選定する。
すなわち、セラミック材が1600℃程度の高温焼成とな
るAl2O3等の材料の場合には、金属粉末にＷ、Mo、ある
いはMo-Mn等の高温で焼結可能な金属または合金を用い
る。
るAl2O3等の材料の場合には、金属粉末にＷ、Mo、ある
いはMo-Mn等の高温で焼結可能な金属または合金を用い
る。
また、セラミック材が1000℃以下の低温で焼成可能な
材料等の場合には、金属粉末にCu、Ni等の低温で焼結可
能な金属またはこれらを主体とした合金から成るものを
用いる。
材料等の場合には、金属粉末にCu、Ni等の低温で焼結可
能な金属またはこれらを主体とした合金から成るものを
用いる。
以上のようにして成形した未焼成パッケージ体を、材
料が高温焼成用のときは1600℃前後の焼成温度で、また
低温焼成用のときは1000℃以下の焼成温度で、中性また
は還元ガス雰囲気中で焼成することによって所望のセラ
ミックパッケージを得る。
料が高温焼成用のときは1600℃前後の焼成温度で、また
低温焼成用のときは1000℃以下の焼成温度で、中性また
は還元ガス雰囲気中で焼成することによって所望のセラ
ミックパッケージを得る。
得られたセラミックパッケージは、パッケージ本体が
セラミック製で、ステージ部がパッケージ本体と同時焼
成になる焼結金属製のものとなる。
セラミック製で、ステージ部がパッケージ本体と同時焼
成になる焼結金属製のものとなる。
しかしてステージ部上に搭載した半導体素子が発する
熱は、当該焼結金属体部に伝達され、その外表面から好
適に放熱されるものとなる。
熱は、当該焼結金属体部に伝達され、その外表面から好
適に放熱されるものとなる。
特に金属粉末としてCuを用いた場合には放熱性に優れ
る。
る。
また金属粉末としてＷ、Mo等を用いた場合には、これ
らの熱膨張率と、半導体素子およびこれをステージ上に
固定する金−シリコン共晶合金の熱膨張率とがほぼ同じ
であるので、半導体素子に歪を生じさせない。
らの熱膨張率と、半導体素子およびこれをステージ上に
固定する金−シリコン共晶合金の熱膨張率とがほぼ同じ
であるので、半導体素子に歪を生じさせない。
金属粉末としてCu、Ni等を用いる場合には半導体素子
等との熱膨張率の差が問題となるが、この場合には前述
のようにAl、Si、Mg等の酸化物、炭化物または窒化物を
添加して調整することとなる。
等との熱膨張率の差が問題となるが、この場合には前述
のようにAl、Si、Mg等の酸化物、炭化物または窒化物を
添加して調整することとなる。
なお、ステージ部を含む焼結金属体部外表面に絶縁部
が必要なときは、必要に応じて焼成前に金属粉グリーン
シート上の所望部位にアルミナペースト等を印刷して同
時焼成して形成するか、あるいは焼成後に焼結金属体部
に樹脂膜を形成するようにすればよい。
が必要なときは、必要に応じて焼成前に金属粉グリーン
シート上の所望部位にアルミナペースト等を印刷して同
時焼成して形成するか、あるいは焼成後に焼結金属体部
に樹脂膜を形成するようにすればよい。
また第１図のようなキャビティダウン型のパッケージ
においては、焼結金属体部の外面に適宜な放熱フィン
（図示せず）を接続することも自由に行える。
においては、焼結金属体部の外面に適宜な放熱フィン
（図示せず）を接続することも自由に行える。
本発明は同図に示すピングリッドアレイ型パッケージ
の他、キャビティダウン型をとりうるパッケージ一般に
用いて好適である。
の他、キャビティダウン型をとりうるパッケージ一般に
用いて好適である。
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明した
が、本発明はこの実施例に限定されものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは
もちろんのことである。
が、本発明はこの実施例に限定されものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは
もちろんのことである。
（発明の効果） 以上のように本発明に係るセラミックパッケージの製
造方法によれば、半導体素子の放熱を図る金属の部位
を、金属粉グリーンシートと、セラミック用グリーンシ
ートとを積層して未焼成パッケージ体を形成して、これ
を焼成することでセラミックと同時に焼結金属体として
形成するので、従来のように金属板を接合する工程が全
く不要となり、作業能率の大幅改善、工数の削減とな
り、ひいてはコストの低減化が達成できるという著効を
奏する。
造方法によれば、半導体素子の放熱を図る金属の部位
を、金属粉グリーンシートと、セラミック用グリーンシ
ートとを積層して未焼成パッケージ体を形成して、これ
を焼成することでセラミックと同時に焼結金属体として
形成するので、従来のように金属板を接合する工程が全
く不要となり、作業能率の大幅改善、工数の削減とな
り、ひいてはコストの低減化が達成できるという著効を
奏する。
また金属粉末としてＷ、Mo等を用いれば、放熱性が著
しく改善され、半導体素子との熱膨張率差も著しく小さ
くなり、半導体素子に歪を生じさせない。
しく改善され、半導体素子との熱膨張率差も著しく小さ
くなり、半導体素子に歪を生じさせない。
さらに金属粉としてCu、Ni、セラミック材として硝子
等の低温焼成材を用いれば、低温焼成材の本来の低誘電
率を保持したまま、高放熱性を有するセラミックパッケ
ージを提供しうるという著効を奏する。
等の低温焼成材を用いれば、低温焼成材の本来の低誘電
率を保持したまま、高放熱性を有するセラミックパッケ
ージを提供しうるという著効を奏する。
第１図および第２図はそれぞれ本発明のセラミックパッ
ケージの断面説明図である。 第３図は従来のセラミックパッケージの断面説明図であ
る。 10……セラミックパッケージ、12……パッケージ本体、
14……ヒートシンク、20……セラミックパッケージ、22
……ステージ部、24……パッケージ本体部、26……素子
収納穴、28……メタライズ配線部、30……外部導通ピ
ン。
ケージの断面説明図である。 第３図は従来のセラミックパッケージの断面説明図であ
る。 10……セラミックパッケージ、12……パッケージ本体、
14……ヒートシンク、20……セラミックパッケージ、22
……ステージ部、24……パッケージ本体部、26……素子
収納穴、28……メタライズ配線部、30……外部導通ピ
ン。
Claims (8)
- 【請求項１】半導体素子を搭載するステージ部が焼結金
属体によって形成されたセラミックパッケージを製造す
る際に、 金属粉末、有機バインダーおよび可塑剤とを含み、かつ
Al、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化物、炭化物もし
くは窒化物の一種または複数種を添加してなる金属粉グ
リーンシートを形成した後、 この金属粉グリーンシートとセラミック用グリーンシー
トとの各々を、金属粉グリーンシートが半導体素子を搭
載するステージ部となる部位に配設されるともに、セラ
ミック用グリーンシートが他のパッケージ本体部となる
部位に配設されるように、積層して未焼成パッケージ体
を形成し、 この未焼成パッケージ体を還元または中性雰囲気中で焼
成することを特徴とするセラミックパッケージの製造方
法。 - 【請求項２】Al、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化
物、炭化物もしくは窒化物の一種または複数種の添加量
を、金属粉グリーンシートに対して0.01〜10Wt％とする
特許請求の範囲第１項記載のセラミックパッケージの製
造方法。 - 【請求項３】金属粉末としてＷ、Mo、Mo-Mn等の1600℃
以上の高温焼成用のものを用い、セラミック用グリーン
シートのセラミック材としてAl2O3等の1600℃以上の高
温焼成用のものを用いる特許請求の範囲第１項または第
２項記載のセラミックパッケージの製造方法。 - 【請求項４】金属粉末としてCu、Ni等の1000℃以下の低
温焼成用のものを用い、セラミック用グリーンシートの
セラミック材として1000℃以上の低温焼成用のものを用
いる特許請求の範囲第１項または第２項記載のセラミッ
クパッケージの製造方法。 - 【請求項５】半導体素子を搭載するステージ部が焼結金
属体によって形成されたセラミックパッケージを成形す
る際に、 金属粉末、有機バインダーおよび可塑剤とを含んでなる
金属粉グリーンシートを形成した後、 この金属粉グリーンシートとセラミック用グリーンシー
トとの各々を、金属粉グリーンシートが半導体素子を搭
載するステージ部となる部位に配設されるとともに、セ
ラミック用グリーンシートが他のパッケージ本体部とな
る部位に配設されるように、両グリーンシート間に、A
l、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化物、炭化物もし
くは窒化物の一種または複数種を含む層を介在させて積
層して未焼成パッケージを形成し、 この未焼成パッケージ体を還元または中性雰囲気中で焼
成することを特徴とするセラミックパッケージの製造方
法。 - 【請求項６】Al、Si、Mg、Ca、Ti、Cr、Ｙ、Nbの酸化
物、炭化物もしくは窒化物の一種または複数種の含有量
を、両グリーンシート間に介在させる層の全量に対して
0.01〜10Wt％とする特許請求の範囲第５項記載のセラミ
ックパッケージの製造方法。 - 【請求項７】金属粉末としてＷ、Mo、Mo-Mn等の1600℃
以上の高温焼成用のものを用い、セラミック用グリーン
シートのセラミック材としてAl2O3等の1600℃以上の高
温焼成用のものを用いる特許請求の範囲第５項または第
６項記載のセラミックパッケージの製造方法。 - 【請求項８】金属粉末としてCu、Ni等の1000℃以下の低
温焼成用のものを用い、セラミック用グリーンシートの
セラミック材として1000℃以上の低温焼成用のものを用
いる特許請求の範囲第５項または第６項記載のセラミッ
クパッケージの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61185691A JP2515303B2 (ja) | 1986-08-07 | 1986-08-07 | セラミツクパツケ−ジの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61185691A JP2515303B2 (ja) | 1986-08-07 | 1986-08-07 | セラミツクパツケ−ジの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6342147A JPS6342147A (ja) | 1988-02-23 |
| JP2515303B2 true JP2515303B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=16175173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61185691A Expired - Lifetime JP2515303B2 (ja) | 1986-08-07 | 1986-08-07 | セラミツクパツケ−ジの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2515303B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0370972U (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-17 | ||
| JP3552411B2 (ja) * | 1996-07-16 | 2004-08-11 | 日産自動車株式会社 | Ｖベルト式無段変速機 |
| US6572830B1 (en) | 1998-10-09 | 2003-06-03 | Motorola, Inc. | Integrated multilayered microfludic devices and methods for making the same |
| US6592696B1 (en) * | 1998-10-09 | 2003-07-15 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a multilayered structure and the structures formed by the method |
| JP6105983B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2017-03-29 | 日本碍子株式会社 | 放熱基板の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51132461A (en) * | 1975-05-14 | 1976-11-17 | Hitachi Ltd | Ceramic wiring substrate with metal plate and method of manufacturing it |
| JPS5396760A (en) * | 1977-02-04 | 1978-08-24 | Toshiba Corp | Case for semiconductor device and production of the same |
-
1986
- 1986-08-07 JP JP61185691A patent/JP2515303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6342147A (ja) | 1988-02-23 |
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