JP2516981B2 - セラミックパッケ−ジとその製造方法 - Google Patents
セラミックパッケ−ジとその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミック
とを用いた電子部品用セラミックパッケージとその製造
方法に関する。
とを用いた電子部品用セラミックパッケージとその製造
方法に関する。
（従来の技術およびその問題点） 近年、電子部品の高密度化、高速化にともない、パッ
ケージ材料はより低誘電率で、熱伝導性に優れ、搭載さ
れる半導体素子の熱膨張率に近い熱膨張率を有すると共
に、機械的強度がより高く、かつ低コストで製造できる
こと等が要請されている。
ケージ材料はより低誘電率で、熱伝導性に優れ、搭載さ
れる半導体素子の熱膨張率に近い熱膨張率を有すると共
に、機械的強度がより高く、かつ低コストで製造できる
こと等が要請されている。
これに対応して、近年1000℃以下の低温で焼成できる
低誘電率の低温焼成セラミックが開発されている。この
低温焼成セラミックは低誘電率であって信号ラインでの
伝播遅延時間を短縮できるため高速化に対応できる上
に、低温で焼成できることから金、銀等の電気抵抗の小
さい金属ペーストを使用してグリーンシートの焼成と同
時に導体配線を形成することができるものである。ま
た、この低温焼成セラミックはその熱膨張率が半導体素
子の熱膨張率に近いので半導体素子の剥離等を引き起こ
さず大型の半導体素子の搭載を可能にするという利点が
ある。
低誘電率の低温焼成セラミックが開発されている。この
低温焼成セラミックは低誘電率であって信号ラインでの
伝播遅延時間を短縮できるため高速化に対応できる上
に、低温で焼成できることから金、銀等の電気抵抗の小
さい金属ペーストを使用してグリーンシートの焼成と同
時に導体配線を形成することができるものである。ま
た、この低温焼成セラミックはその熱膨張率が半導体素
子の熱膨張率に近いので半導体素子の剥離等を引き起こ
さず大型の半導体素子の搭載を可能にするという利点が
ある。
しかしながら、この低温焼成セラミックは抗折強度が
30Kg/mm2未満で従来のアルミナセラミックに比べて機械
的強度が劣るという問題点があり、また、熱伝導性がア
ルミナセラミックに比べて著しく低く熱放散性が劣ると
いう問題点がある。
30Kg/mm2未満で従来のアルミナセラミックに比べて機械
的強度が劣るという問題点があり、また、熱伝導性がア
ルミナセラミックに比べて著しく低く熱放散性が劣ると
いう問題点がある。
一方、これらのセラミックに比して窒化アルミニウム、
炭化けい素、酸化ベリリウム等から成る各セラミックは
はるかに優れた熱伝導性を有するという特徴があり、ま
た、機械的強度が従来のアルミナセラミックよりもさら
に高いという利点がある。とくに窒化アルミニウムから
成るセラミックおよび炭化けい素から成るセラミックは
熱膨張率が半導体素子に近いという特徴がある。
炭化けい素、酸化ベリリウム等から成る各セラミックは
はるかに優れた熱伝導性を有するという特徴があり、ま
た、機械的強度が従来のアルミナセラミックよりもさら
に高いという利点がある。とくに窒化アルミニウムから
成るセラミックおよび炭化けい素から成るセラミックは
熱膨張率が半導体素子に近いという特徴がある。
しかしながら、窒化アルミニウム、炭化けい素から成
る各セラミックは誘電率がアルミナセラミック以上に高
く、また焼成温度も高いために、導体配線として金、銀
等の低抵抗の金属を同時焼成できないという問題点があ
る。
る各セラミックは誘電率がアルミナセラミック以上に高
く、また焼成温度も高いために、導体配線として金、銀
等の低抵抗の金属を同時焼成できないという問題点があ
る。
また、コスト的にも従来のセラミックに比べて著しく
高く、特に酸化ベリリウムから成るセラミックに関して
は、加工時に環境衛生上の問題点がある上、原料粉末の
メーカーが限られている等供給安定性が低いという問題
点がある。
高く、特に酸化ベリリウムから成るセラミックに関して
は、加工時に環境衛生上の問題点がある上、原料粉末の
メーカーが限られている等供給安定性が低いという問題
点がある。
また、炭化けい素から成るセラミックではアルミナセ
ラミックと組合せて構成したパッケージが作られている
が、この場合はアルミナセラミックとの熱膨張率の整合
性に問題があり、この熱膨張率のギャップを解消するた
め両セラミック間に高価な銀などの金属をバッファ層と
して用いなければならず、その結果部材点数が増え、構
造の小型化・単純化に反するだけでなく、組立コストを
上げてしまうという問題点がある。さらに導体配線は、
誘電率の高い従来のアルミナセラミック中に形成される
ので、信号伝播速度を短縮することができない。
ラミックと組合せて構成したパッケージが作られている
が、この場合はアルミナセラミックとの熱膨張率の整合
性に問題があり、この熱膨張率のギャップを解消するた
め両セラミック間に高価な銀などの金属をバッファ層と
して用いなければならず、その結果部材点数が増え、構
造の小型化・単純化に反するだけでなく、組立コストを
上げてしまうという問題点がある。さらに導体配線は、
誘電率の高い従来のアルミナセラミック中に形成される
ので、信号伝播速度を短縮することができない。
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低誘電率でかつ熱伝
導性が良好であり、電子部品の高速化・高密度化に効果
的に対処できるセラミックパッケージおよびこのセラミ
ックパッケージの製造方法を提供するにある。
のであり、その目的とするところは低誘電率でかつ熱伝
導性が良好であり、電子部品の高速化・高密度化に効果
的に対処できるセラミックパッケージおよびこのセラミ
ックパッケージの製造方法を提供するにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえ
る。
る。
すなわち、半導体素子等の電子部品を搭載する窒化ア
ルミニウムあるいは炭化けい素から成る高熱伝導性セラ
ミック基板に、導体配線が形成された1000℃以下で緻密
に焼成可能な低温焼成セラミック枠体が、直接接触して
一体に固着されて成ることを特徴とする。
ルミニウムあるいは炭化けい素から成る高熱伝導性セラ
ミック基板に、導体配線が形成された1000℃以下で緻密
に焼成可能な低温焼成セラミック枠体が、直接接触して
一体に固着されて成ることを特徴とする。
また、セラミックパッケージの製造方法において、10
00℃以下の温度で緻密に焼成可能な低温焼成セラミック
組成物をグリーンシートに成形し、このグリーンシート
に金属ペーストにより導体配線を形成した後、このグリ
ーンシートの単体またはその積層体を形成して枠体と
し、該枠体を、焼成を完了した窒化アルミニウムあるい
は炭化けい素から成る高熱伝導性セラミックから成る基
板に載置して1000℃以下で焼成し、該基板と前記枠体と
を直接接触させて一体に固着することを特徴とする。
00℃以下の温度で緻密に焼成可能な低温焼成セラミック
組成物をグリーンシートに成形し、このグリーンシート
に金属ペーストにより導体配線を形成した後、このグリ
ーンシートの単体またはその積層体を形成して枠体と
し、該枠体を、焼成を完了した窒化アルミニウムあるい
は炭化けい素から成る高熱伝導性セラミックから成る基
板に載置して1000℃以下で焼成し、該基板と前記枠体と
を直接接触させて一体に固着することを特徴とする。
また、1000℃以下の温度で緻密に焼成可能な低温焼成
セラミック組成物をグリーンシートに成形し、このグリ
ーンシートに金属ペーストにより導体配線を形成した
後、このグリーンシートの単体またはその積層体を1000
℃以下で焼成して成る枠体を、焼成を完了した窒化アル
ミニウムあるいは炭化けい素から成る高熱伝導性セラミ
ックから成る基板に載置して1000℃以下で焼成し、該基
板と前記枠体とを直接接触させて一体に固着することを
特徴とする。
セラミック組成物をグリーンシートに成形し、このグリ
ーンシートに金属ペーストにより導体配線を形成した
後、このグリーンシートの単体またはその積層体を1000
℃以下で焼成して成る枠体を、焼成を完了した窒化アル
ミニウムあるいは炭化けい素から成る高熱伝導性セラミ
ックから成る基板に載置して1000℃以下で焼成し、該基
板と前記枠体とを直接接触させて一体に固着することを
特徴とする。
（実施例） 以下本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明に係るセラミックパッケージの一実施
例の断面図である。図で10は窒化アルミニウム、炭化け
い素、酸化ベリリウム等から成る高熱伝導性セラミック
基板であり、12はこの高熱伝導性セラミック基板10の上
面に接合される低温焼成セラミック枠体である。14はこ
の低温焼成セラミック枠体12に設けられる導体配線であ
り、この導体配線14は金、銀等の高電気伝導性金属ペー
ストを低温焼成セラミック枠体12を形成するグリーンシ
ート上に所定の配線パターンに印刷した後焼成されて形
成される。16は前記導体配線14に一端が接続されて、前
記低温焼成セラミック12に立設される外部リードピンで
ある。18は前記高熱伝導性セラミック基板10にダイボン
ディングされる半導体素子であり、20は半導体素子18と
前記導体配線14の所定部位とをワイヤボンディングする
ワイヤである。
例の断面図である。図で10は窒化アルミニウム、炭化け
い素、酸化ベリリウム等から成る高熱伝導性セラミック
基板であり、12はこの高熱伝導性セラミック基板10の上
面に接合される低温焼成セラミック枠体である。14はこ
の低温焼成セラミック枠体12に設けられる導体配線であ
り、この導体配線14は金、銀等の高電気伝導性金属ペー
ストを低温焼成セラミック枠体12を形成するグリーンシ
ート上に所定の配線パターンに印刷した後焼成されて形
成される。16は前記導体配線14に一端が接続されて、前
記低温焼成セラミック12に立設される外部リードピンで
ある。18は前記高熱伝導性セラミック基板10にダイボン
ディングされる半導体素子であり、20は半導体素子18と
前記導体配線14の所定部位とをワイヤボンディングする
ワイヤである。
本実施例のセラミックパッケージは高熱伝導性セラミ
ック基板10に低温焼成セラミック枠体12が1000℃以下の
低温で焼成されて一体化されているものであり、低温焼
成セラミックが緻密化した後にガラス成分の高熱伝導性
セラミック基板10側への移動をともなって固着されるも
ので、きわめて強固に接合される。
ック基板10に低温焼成セラミック枠体12が1000℃以下の
低温で焼成されて一体化されているものであり、低温焼
成セラミックが緻密化した後にガラス成分の高熱伝導性
セラミック基板10側への移動をともなって固着されるも
ので、きわめて強固に接合される。
本実施例のセラミックパッケージによれば、半導体素
子18は高熱伝導性セラミック基板10上に接合されるか
ら、半導体素子18の熱放散性が良好となり、発熱量が大
きい高密度の半導体素子を容易に搭載することが可能と
なり、信頼性を向上させることができる。
子18は高熱伝導性セラミック基板10上に接合されるか
ら、半導体素子18の熱放散性が良好となり、発熱量が大
きい高密度の半導体素子を容易に搭載することが可能と
なり、信頼性を向上させることができる。
また、導体配線14が設けられている低温焼成セラミッ
ク枠体12の誘電率は４程度であり、窒化アルミニウムか
ら成るセラミックの誘電率が８〜９、炭化けい素から成
るセラミックが40、アルミナセラミックが10程度である
ことと比較して、かなり低誘電率であるから、パッケー
ジを低温焼成セラミック以外のセラミックで形成した場
合に比べて、信号ラインでの伝播遅延時間をより短縮す
ることができる。また、同時に低温で焼成するから、
金、銀等の電気伝導性の高い金属を導体配線として設け
ることができ、これらによってさらに高速化に対応する
ことができるという効果を有する。
ク枠体12の誘電率は４程度であり、窒化アルミニウムか
ら成るセラミックの誘電率が８〜９、炭化けい素から成
るセラミックが40、アルミナセラミックが10程度である
ことと比較して、かなり低誘電率であるから、パッケー
ジを低温焼成セラミック以外のセラミックで形成した場
合に比べて、信号ラインでの伝播遅延時間をより短縮す
ることができる。また、同時に低温で焼成するから、
金、銀等の電気伝導性の高い金属を導体配線として設け
ることができ、これらによってさらに高速化に対応する
ことができるという効果を有する。
次に、上述したセラミックパッケージの製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
まず、1000℃以下の低温で焼成することが可能なアル
ミナ、ホウケイ酸ガラス等の低温焼成セラミック組成物
をグリーンシートに成形する。このグリーンシートの成
形方法は従来と同様なドクターブレード法などの成形手
段が適用できる。
ミナ、ホウケイ酸ガラス等の低温焼成セラミック組成物
をグリーンシートに成形する。このグリーンシートの成
形方法は従来と同様なドクターブレード法などの成形手
段が適用できる。
次に、前記グリーンシート上に金、銀等の高電気伝導
性を有する金属ペーストにより所定の導体配線パターン
を印刷する。そして、このグリーンシートを単体または
積層体とした後、高焼成温度ですでに焼成を完了した窒
化アルミニウム、炭化けい素、酸化ベリリウム等から成
る高熱伝導性セラミック上に載置し、1000℃以下の低温
で焼成して一体化する。なお、一体化の際には、低温焼
成セラミックに導体配線パターンを印刷したグリーンシ
ートまたはその積層体をあらかじめ1000℃以下の温度で
焼成しておき、この低温焼成セラミックの焼成体を、す
でに焼成した前記高熱伝導性セラミック上に載置して10
00℃以下の低温で焼成して一体化してもよい。
性を有する金属ペーストにより所定の導体配線パターン
を印刷する。そして、このグリーンシートを単体または
積層体とした後、高焼成温度ですでに焼成を完了した窒
化アルミニウム、炭化けい素、酸化ベリリウム等から成
る高熱伝導性セラミック上に載置し、1000℃以下の低温
で焼成して一体化する。なお、一体化の際には、低温焼
成セラミックに導体配線パターンを印刷したグリーンシ
ートまたはその積層体をあらかじめ1000℃以下の温度で
焼成しておき、この低温焼成セラミックの焼成体を、す
でに焼成した前記高熱伝導性セラミック上に載置して10
00℃以下の低温で焼成して一体化してもよい。
また、使用する高熱伝導性セラミックとしては、従来
と同様の手段によって得られるものが使用でき、焼結助
剤添加または無添加の原料粉末を用いてグリーンシート
や圧粉体とし、常圧焼成ないしはホットプレス法等によ
って得られる窒化アルミニウム、炭化けい素からなるセ
ラミックが良好に使用できる。
と同様の手段によって得られるものが使用でき、焼結助
剤添加または無添加の原料粉末を用いてグリーンシート
や圧粉体とし、常圧焼成ないしはホットプレス法等によ
って得られる窒化アルミニウム、炭化けい素からなるセ
ラミックが良好に使用できる。
上述した低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミック
との一体化の方法は、従来低温焼成セラミックの製造過
程において、焼成する際の最高温度が高過ぎたり、最高
温度が適当であってもその温度での保持時間が長過ぎる
と、セッターと強固に固着すること、またアルミナとガ
ラスとの組成比においてガラスの含有量が多過ぎると同
じく焼成体がセッターと強固に固着するという現象を利
用したものである。すなわち、低温焼成セラミックの未
焼成体あるいは焼成体を高熱伝導性セラミックの焼結体
上に載置し、上記固着をおこす条件で焼成を行うことに
より、低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミックとを
接合して一体化することができる。
との一体化の方法は、従来低温焼成セラミックの製造過
程において、焼成する際の最高温度が高過ぎたり、最高
温度が適当であってもその温度での保持時間が長過ぎる
と、セッターと強固に固着すること、またアルミナとガ
ラスとの組成比においてガラスの含有量が多過ぎると同
じく焼成体がセッターと強固に固着するという現象を利
用したものである。すなわち、低温焼成セラミックの未
焼成体あるいは焼成体を高熱伝導性セラミックの焼結体
上に載置し、上記固着をおこす条件で焼成を行うことに
より、低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミックとを
接合して一体化することができる。
ここで、低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミック
との固着方法はとくに限定されるものではなく、低温焼
成セラミック組成物の原料無機粉末の粒度調整やアルミ
ナとガラスの組成比の調整あるいは焼成温度および焼成
時間を調整することによって良好に行い得るものであ
る。
との固着方法はとくに限定されるものではなく、低温焼
成セラミック組成物の原料無機粉末の粒度調整やアルミ
ナとガラスの組成比の調整あるいは焼成温度および焼成
時間を調整することによって良好に行い得るものであ
る。
また、低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミックと
の強固な固着を得るための焼成温度と時間は、低温焼成
セラミック組成物の原料無機粉末の粒度や組成比等にも
よるが、一般に十分な緻密化が得られる温度よりも高い
温度であるほど、または、十分な緻密化を得るのに要す
る時間よりも長時間であるほど、十分な緻密さと固着強
度が得られる。しかし、この場合は同時に焼成体の変形
をともなうので、実際には焼成温度は十分な緻密化が得
られる最低の温度から高くても100℃高い温度までの間
が望ましく、また焼成時間は十分な緻密化が得られる最
短の時間から長くてもその時間の３倍までの時間である
ことが望ましい。
の強固な固着を得るための焼成温度と時間は、低温焼成
セラミック組成物の原料無機粉末の粒度や組成比等にも
よるが、一般に十分な緻密化が得られる温度よりも高い
温度であるほど、または、十分な緻密化を得るのに要す
る時間よりも長時間であるほど、十分な緻密さと固着強
度が得られる。しかし、この場合は同時に焼成体の変形
をともなうので、実際には焼成温度は十分な緻密化が得
られる最低の温度から高くても100℃高い温度までの間
が望ましく、また焼成時間は十分な緻密化が得られる最
短の時間から長くてもその時間の３倍までの時間である
ことが望ましい。
また、アルミナとガラスから成る組成の低温焼成セラ
ミックでは、一般にガラス含有量を多くするほど高熱伝
導性セラミックとの固着が強固となるが、ガラス含有量
が多過ぎると焼成体の変形が起こったり、導体配線との
同時焼成に不都合が生じるので、その組成は低誘電率が
保持でき、高熱伝導性セラミックとの熱膨張率のマッチ
ングが図れ、焼成体が変形をおこしたり導体配線に支障
が生じない範囲でガラス含有量を増加させるようにする
必要がある。
ミックでは、一般にガラス含有量を多くするほど高熱伝
導性セラミックとの固着が強固となるが、ガラス含有量
が多過ぎると焼成体の変形が起こったり、導体配線との
同時焼成に不都合が生じるので、その組成は低誘電率が
保持でき、高熱伝導性セラミックとの熱膨張率のマッチ
ングが図れ、焼成体が変形をおこしたり導体配線に支障
が生じない範囲でガラス含有量を増加させるようにする
必要がある。
また、必要に応じて高熱伝導性セラミックの低温焼成
セラミックと接する側の表面の粗度を調節することがで
きる。また用途によっては、この表面にあらかじめ導体
金属を同時焼成しておいてもよく、低温焼成セラミック
に接して焼成される直前に導体金属のペーストを塗布し
て焼成してもよい。
セラミックと接する側の表面の粗度を調節することがで
きる。また用途によっては、この表面にあらかじめ導体
金属を同時焼成しておいてもよく、低温焼成セラミック
に接して焼成される直前に導体金属のペーストを塗布し
て焼成してもよい。
また、高熱伝導性セラミック焼結体上に低温焼成セラ
ミックの未焼成体あるいは焼成体を載置して焼成する際
の焼成雰囲気は空気または中性、還元性雰囲気のいずれ
でも良く、導体金属の性質に合わせて選択できる。とく
に、高熱伝導性セラミックが窒化アルミニウムから成る
場合は、中性または還元性雰囲気が好ましく、都合上大
気中で焼成する場合は、焼成温度は1000℃以下が望まし
い。これは、窒化アルミニウムが大気中で一部酸化され
その熱伝導性が低下することを防止するためである。
ミックの未焼成体あるいは焼成体を載置して焼成する際
の焼成雰囲気は空気または中性、還元性雰囲気のいずれ
でも良く、導体金属の性質に合わせて選択できる。とく
に、高熱伝導性セラミックが窒化アルミニウムから成る
場合は、中性または還元性雰囲気が好ましく、都合上大
気中で焼成する場合は、焼成温度は1000℃以下が望まし
い。これは、窒化アルミニウムが大気中で一部酸化され
その熱伝導性が低下することを防止するためである。
また、ここで用いられる低温焼成セラミックはその熱
膨張率がこれと固着される高熱伝導性セラミックの熱膨
張率に近い値をもつものが使用される。これは、焼成し
て得られたセラミックパッケージの両セラミックの接合
面が熱的ストレスを受けるのを防止するためである。し
たがって、高熱伝導性を得る目的で上述した高熱伝導性
セラミックのかわりにニッケルや銅等の金属板を使用し
た場合は、この熱的ストレスに弱くかつ熱膨張率が半導
体素子の熱膨張率とマッチングしないため不適であり、
また、タングステンやモリブデン板のように比較的熱膨
張率の小さい金属を使用した場合は、望ましい機械的強
度が得られない等のためやはり不適である。
膨張率がこれと固着される高熱伝導性セラミックの熱膨
張率に近い値をもつものが使用される。これは、焼成し
て得られたセラミックパッケージの両セラミックの接合
面が熱的ストレスを受けるのを防止するためである。し
たがって、高熱伝導性を得る目的で上述した高熱伝導性
セラミックのかわりにニッケルや銅等の金属板を使用し
た場合は、この熱的ストレスに弱くかつ熱膨張率が半導
体素子の熱膨張率とマッチングしないため不適であり、
また、タングステンやモリブデン板のように比較的熱膨
張率の小さい金属を使用した場合は、望ましい機械的強
度が得られない等のためやはり不適である。
次に、上述したセラミックパッケージの製造方法の実
施例を説明する。
施例を説明する。
まず、高熱伝導性セラミック基板としての窒化アルミ
ニウム基板を得るために、平均粒径２μｍ以下の窒化ア
ルミニウム粉末50gに炭酸カルシウム粉末1.5gを添加
し、これにｎ−ブタノール40mlを加え、これを樹脂製ポ
ットおよび樹脂製ボールを用いて20時間ボールミル混合
した。この混合物を乾燥して混合粉末を得た後、このう
ちから5gを分取し、窒素ガス中で1800℃、300kg/cm2の
ホットプレス焼成を行い、35×35×1.3mmの窒化アルミ
ニウム基板を得た。
ニウム基板を得るために、平均粒径２μｍ以下の窒化ア
ルミニウム粉末50gに炭酸カルシウム粉末1.5gを添加
し、これにｎ−ブタノール40mlを加え、これを樹脂製ポ
ットおよび樹脂製ボールを用いて20時間ボールミル混合
した。この混合物を乾燥して混合粉末を得た後、このう
ちから5gを分取し、窒素ガス中で1800℃、300kg/cm2の
ホットプレス焼成を行い、35×35×1.3mmの窒化アルミ
ニウム基板を得た。
一方、低温焼成セラミックの原料粉末として、アルミ
ノホウケイ酸ガラス54重量部と平均粒径2.5μｍのアル
ミナ粉末46重量部とを、ｎ−ブタノール−トルエン混合
溶剤90ml、フタル酸ジ−ｎ−ブチル4mlとともにアルミ
ナボールミルにて24時間混合し、これにポリビニルブチ
ラール樹脂粉末を11g加えた後さらに24時間ボールミル
混合を行い、得られたスラリーを脱泡後、ドクターブレ
ード法にて乾燥後の厚さが0.6mmのグリーンシートを得
た。このグリーンシートを39×39mmに切断し所定の形状
加工を施した後、銀−パラジウムペースト（ESL9601）
をスクリーン印刷法によって塗布し、４枚のグリーンシ
ートを油圧プレスにて熱圧着した。
ノホウケイ酸ガラス54重量部と平均粒径2.5μｍのアル
ミナ粉末46重量部とを、ｎ−ブタノール−トルエン混合
溶剤90ml、フタル酸ジ−ｎ−ブチル4mlとともにアルミ
ナボールミルにて24時間混合し、これにポリビニルブチ
ラール樹脂粉末を11g加えた後さらに24時間ボールミル
混合を行い、得られたスラリーを脱泡後、ドクターブレ
ード法にて乾燥後の厚さが0.6mmのグリーンシートを得
た。このグリーンシートを39×39mmに切断し所定の形状
加工を施した後、銀−パラジウムペースト（ESL9601）
をスクリーン印刷法によって塗布し、４枚のグリーンシ
ートを油圧プレスにて熱圧着した。
次に、得られた低温焼成セラミック組成物から成るグ
リーンシート積層体を前述の窒化アルミニウム基板上に
フタル酸ジ−ｎ−ブチルを塗布した上から押さえつけて
載置し、これを大気中で一度500℃まで加熱して有機成
分を除いた後、大気中にて920℃、80分間の条件で焼成
した。
リーンシート積層体を前述の窒化アルミニウム基板上に
フタル酸ジ−ｎ−ブチルを塗布した上から押さえつけて
載置し、これを大気中で一度500℃まで加熱して有機成
分を除いた後、大気中にて920℃、80分間の条件で焼成
した。
得られたセラミック接合体は、低温焼成セラミック枠
体と窒化アルミニウム基板との接合部が強固に固着して
おり、低温焼成セラミック枠体と窒化アルミニウム基板
の一部分が破壊される程度の引張応力を加えても接合界
面での剥離は起こらなかった。
体と窒化アルミニウム基板との接合部が強固に固着して
おり、低温焼成セラミック枠体と窒化アルミニウム基板
の一部分が破壊される程度の引張応力を加えても接合界
面での剥離は起こらなかった。
上記低温焼成セラミック枠体としての積層体は焼成中
11％以上の平面方向の収縮率を示したが、窒化アルミニ
ウム基板との固着過程は低温焼成セラミックがある程度
緻密化した後にガラス成分の移動を伴って起こるものと
考えられ、低温焼成セラミック組成物のグリーンシート
を熱圧着する際の条件を変えることにより焼成中の収縮
率を変えても両セラミック間の固着強度に変化はみられ
なかった。
11％以上の平面方向の収縮率を示したが、窒化アルミニ
ウム基板との固着過程は低温焼成セラミックがある程度
緻密化した後にガラス成分の移動を伴って起こるものと
考えられ、低温焼成セラミック組成物のグリーンシート
を熱圧着する際の条件を変えることにより焼成中の収縮
率を変えても両セラミック間の固着強度に変化はみられ
なかった。
また、これらの接合体は室温〜300℃（各々10分保
持）のヒートサイクルを100回経た後でも固着界面に接
合力の低下等の変化は認められなかった。
持）のヒートサイクルを100回経た後でも固着界面に接
合力の低下等の変化は認められなかった。
（発明の効果） 本発明のセラミックパッケージは、低温焼成セラミッ
クと高熱伝導性セラミックとを接合して成ることにより
以下のような顕著な効果を奏する。すなわち、 半導体素子を搭載する基板部分に高熱伝導性のセラミ
ックを使用し、また導体配線部分に低誘電率の低温焼成
セラミックを使用しているから、パッケージを構成する
各セラミックの長所をそれぞれ効果的にいかして、パッ
ケージに要求される高熱伝導性と低誘電率を同時に可能
とする。
クと高熱伝導性セラミックとを接合して成ることにより
以下のような顕著な効果を奏する。すなわち、 半導体素子を搭載する基板部分に高熱伝導性のセラミ
ックを使用し、また導体配線部分に低誘電率の低温焼成
セラミックを使用しているから、パッケージを構成する
各セラミックの長所をそれぞれ効果的にいかして、パッ
ケージに要求される高熱伝導性と低誘電率を同時に可能
とする。
パッケージが低温焼成によって得られるから、電気抵
抗の小さな金属を導体配線に使用することができ、上記
低誘電率と相まって高速化に対処できる。
抗の小さな金属を導体配線に使用することができ、上記
低誘電率と相まって高速化に対処できる。
パッケージ全体を低温焼成セラミックで作成した場合
に比較して抗折強度等の機械的強度が改善される。
に比較して抗折強度等の機械的強度が改善される。
搭載される半導体素子と熱膨張率をマッチングさせる
ことができ、大型の素子であっても素子固着の信頼性が
向上する。
ことができ、大型の素子であっても素子固着の信頼性が
向上する。
また、低温焼成セラミックの未焼成体と高熱伝導性セ
ラミックの焼結体とを低温で焼成して一体化しているか
ら、 低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミックが強固に
固着され、また、低温焼成セラミックと高熱伝導性セラ
ミックの熱膨張率がほぼ等しいものを使用することによ
り、接合面での熱的ストレスを解消することができる。
ラミックの焼結体とを低温で焼成して一体化しているか
ら、 低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミックが強固に
固着され、また、低温焼成セラミックと高熱伝導性セラ
ミックの熱膨張率がほぼ等しいものを使用することによ
り、接合面での熱的ストレスを解消することができる。
また、従来の炭化けい素から成るセラミックとアルミ
ナセラミックとを組合せて接合したセラミックパッケー
ジにくらべ、部材点数および組立工程が少なく、さらに
構造の小型化・単純化の要求に対応することができる。
ナセラミックとを組合せて接合したセラミックパッケー
ジにくらべ、部材点数および組立工程が少なく、さらに
構造の小型化・単純化の要求に対応することができる。
また、低温焼成セラミックの焼成体と高熱伝導性セラ
ミックの焼結体とを焼成して一体化する場合は、 低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミックが強固に
固着され、接合面での熱的ストレスを解消できると共
に、あらかじめ焼成しておくので、焼成体の完成サイズ
をより正確にすることができる。
ミックの焼結体とを焼成して一体化する場合は、 低温焼成セラミックと高熱伝導性セラミックが強固に
固着され、接合面での熱的ストレスを解消できると共
に、あらかじめ焼成しておくので、焼成体の完成サイズ
をより正確にすることができる。
以上、本発明について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るものではな
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。
したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
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。
第１図は本発明に係るセラミックパッケージの一実施例
を示す断面図である。 10……高熱伝導性セラミック基板、12……低温焼成セラ
ミック枠体、14……導体配線。
を示す断面図である。 10……高熱伝導性セラミック基板、12……低温焼成セラ
ミック枠体、14……導体配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原山 洋一 長野市大字栗田字舎利田711番地 新光 電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−256746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−86833（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−197343（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】半導体素子等の電子部品を搭載する窒化ア
ルミニウムあるいは炭化けい素から成る高熱伝導性セラ
ミック基板に、 導体配線が形成された1000℃以下で緻密に焼成可能な低
温焼成セラミック枠体が、直接接触して一体に固着され
て成ることを特徴とするセラミックパッケージ。 - 【請求項２】1000℃以下の温度で緻密に焼成可能な低温
焼成セラミック組成物をグリーンシートに成形し、 このグリーンシートに金属ペーストにより導体配線を形
成した後、 このグリーンシートの単体またはその積層体を形成して
枠体とし、 該枠体を、焼成を完了した窒化アルミニウムあるいは炭
化けい素から成る高熱伝導性セラミックから成る基板に
載置して1000℃以下で焼成し、 該基板と前記枠体とを直接接触させて一体に固着するこ
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３】1000℃以下の温度で緻密に焼成可能な低温
焼成セラミック組成物をグリーンシートに成形し、 このグリーンシートに金属ペーストにより導体配線を形
成した後、 このグリーンシートの単体またはその積層体を1000℃以
下で焼成して成る枠体を、焼成を完了した窒化アルミニ
ウムあるいは炭化けい素から成る高熱伝導性セラミック
から成る基板に載置して1000℃以下で焼成し、 該基板と前記枠体とを直接接触させて一体に固着するこ
とを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153627A JP2516981B2 (ja) | 1987-06-20 | 1987-06-20 | セラミックパッケ−ジとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153627A JP2516981B2 (ja) | 1987-06-20 | 1987-06-20 | セラミックパッケ−ジとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63318146A JPS63318146A (ja) | 1988-12-27 |
| JP2516981B2 true JP2516981B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=15566634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62153627A Expired - Fee Related JP2516981B2 (ja) | 1987-06-20 | 1987-06-20 | セラミックパッケ−ジとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516981B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6995691B2 (en) | 2001-02-14 | 2006-02-07 | Heetronix | Bonded structure using reacted borosilicate mixture |
| JP5612558B2 (ja) * | 2011-11-16 | 2014-10-22 | 日機装株式会社 | 半導体パッケージ用基板及びその製造方法 |
| JP5571646B2 (ja) * | 2011-11-16 | 2014-08-13 | 日機装株式会社 | 半導体パッケージ用基板及びその製造方法 |
| WO2024024984A1 (ja) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | Ｎｇｋエレクトロデバイス株式会社 | パッケージ、半導体モジュール、およびパッケージの製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61256746A (ja) * | 1985-05-10 | 1986-11-14 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPH06105722B2 (ja) * | 1985-10-14 | 1994-12-21 | 株式会社日立製作所 | セラミック接合方法及びセラミックパッケージの製法及びセラミックパッケージ |
| JPS63197343U (ja) * | 1987-06-11 | 1988-12-19 |
-
1987
- 1987-06-20 JP JP62153627A patent/JP2516981B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63318146A (ja) | 1988-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |