JP3470959B2 - セラミック構造体およびその形成方法 - Google Patents

セラミック構造体およびその形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は全般的に、半導体基
板を形成する方法および構造に関するものであり、具体
的には少なくとも1層の熱解重合が可能な表面層を使用
するセラミック・パッケージ製造のための、セラミック
の製法および構造の改良に関するものである。さらに具
体的には、本発明は、取扱いおよびサイジングやダイシ
ング操作などの加工中に生じる欠陥を減少または解消す
るために、グリーン・セラミック表面の少なくとも一部
分に密着する少なくとも1層の保護オーバーレイを使用
したセラミック・グリーン積層物の加工方法および構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体基板および半導体装置は、新技術
の開発により、小型化しており、集積度を増している。
しかし、回路の集積度が増大することに伴い、全体的な
製造上の問題も増大している。半導体製造業者が競争力
を維持するためには、これらの製造上の問題は最少に保
つ必要がある。したがって半導体製造業者は常に、欠陥
部品の原因となる障害を識別し、これを除去することに
より、製品の品質を改善する必要に迫られている。工程
のばらつきを減少させることにより、体系的な欠陥を解
消するための著しい改善は行われているが、工程の改善
だけでは、歩留りと信頼性の両方に影響するランダムな
欠陥をすべて除去するには不十分である。歴史的には、
これらのランダムな欠陥の多くを除去して製品の不合格
率を受け入れられるレベルにまで改善するために、スク
リーニング技術が用いられている。
【0003】半導体製造業者が製品を改良しようとする
場合、製品を改善したり新製品を供給したりするため
に、常に新しい方法、新しい技術を見いだしている。半
導体基板またはセラミックのチップ・キャリアは、一般
に半導体装置を取り付けるための平坦なチップ・サイト
を有する平坦な表面を持つように製造される。これらの
基板は、モジュールとも呼ばれ、単一のセラミック層も
しくは単層のセラミック・モジュールを形成するグリー
ン・シート、または複数のセラミック層から製造され、
多層セラミック(MLC)モジュールを形成するために
使用される。
【0004】以下の説明はMLCモジュールについて行
うが、本発明の教示は単一層モジュールについても同様
に適用可能であることを理解されたい。
【0005】MLCモジュールは通常、電子産業で高性
能集積回路またはチップ(以下単にチップという)の実
装に用いられる。これらの高性能チップは、たとえばパ
ッド、ソルダ・ボールなど、多数の外部入出力(I/
O)を有し、そのためこれらのチップは電力を放散させ
る必要性が高い。このような高性能チップを収容するた
めに、MLCモジュールはたとえばパッド、ピン、ソル
ダ・ボールなど、多数の外部入出力(I/O)を備え、
さらにモジュールとチップの両方からの非常に大きい電
力を放散させることができなければならない。
【0006】セラミック基板の標準的な工程には、セラ
ミック・フィラー、有機バインダ、溶剤ビヒクル、およ
び可塑剤分散液を含むセラミック・スラリのグリーン・
シート注型、ブランキング、バイアの穴開け、回路のパ
ーソナリゼーションまたはスクリーン・マスクを介して
の導電性ペーストのスクリーン・プリンティング、シン
ギュレーションまたはサイジング、点検・照合・位置合
せ、積み重ねおよび積層、バインダの燃焼(burn-of
f)、および焼結などの操作が含まれる。グリーン積層
物の取扱い、特にサイジングおよびダイシングの操作で
は、飛散したセラミックの破片が一般に表面層に落ち、
焼結工程など後続の加工中にセラミックに埋め込まれ
る。セラミック基板のこのような欠陥は好ましくないの
で、かなりの数の焼結された基板を手直し(rework)ま
たは廃棄しなければならず、費用の増加と製品歩留りの
低下のいずれかまたは両方の原因になっている。
【0007】しかし本発明は、積層の間にグリーン・セ
ラミックの表面を保護し、取扱いおよびサイジングまた
はダイシング操作の間に、飛散したセラミックの破片に
対する犠牲保護層として機能する、熱解重合または分解
可能な表面皮膜または層を使用することにより、この問
題を解決する。しかし、この保護層は焼結サイクル中に
分解し、燃焼し去る(burn-off)材料でつくることが好
ましい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
一目的は、セラミック本体に損傷または欠陥を生じるこ
となく、またペーストのプルアウトを生じることのな
い、改良された半導体基板製造方法を提供することにあ
る。
【0009】本発明の他の目的は、セラミック本体の損
傷またはペーストのプルアウト、あるいはその両方を回
避する、熱分解可能な表面皮膜を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、加工による欠陥を減
少・解消するために、セラミック・グリーン・シート積
層物の保護層として、新規の熱解重合または分解可能な
接着表面皮膜を提供することにある。
【0011】本発明のさらに他の目的は、積層、取扱
い、サイジング・ダイシング操作のいずれかまたは全部
の間に生じる欠陥を減少・解消するために、セラミック
・グリーン・シート積層物製造に際しての保護層とし
て、新規の熱解重合または分解可能な接着表面皮膜を提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、加工による欠
陥を減少・解消するために、グリーン・シート積層物の
上に、少なくとも1層の犠牲保護重合体接着剤の層を設
けるための、新規の方法および構造に関するものであ
る。この表面保護皮膜は、少なくとも1層の、焼結サイ
クル中に完全に燃焼し去る、熱解重合可能な重合体を備
えるものであることが好ましい。
【0013】したがって、本発明の一態様は、少なくと
も1個の無欠陥表面フィーチャを有する未焼結構造を保
護する方法であって、(a)前記無焼結構造上の前記表
面フィーチャの上に、少なくとも1層の熱解重合可能/
分解可能な層の少なくとも一部分を置くステップであっ
て、前記熱解重合可能/分解可能な層が、積層の間に前
記無焼結構造の少なくとも一部分と、前記無焼結構造上
の前記表面フィーチャの少なくとも一部分に熱結合可能
であり、かつ以後の焼結の間に炭素質の残渣を残さずに
熱分解可能であるという特徴を有するステップと、
(b)前記熱解重合可能/分解可能な層の少なくとも一
部分が、前記表面フィーチャおよび前記無焼結構造の表
面トポロジーの少なくとも一部分と整合するように、前
記熱解重合可能/分解可能な層の少なくとも一部分に圧
力を加えるステップであって、前記熱解重合可能/分解
可能な層の少なくとも一部分が、前記無焼結構造の表面
の少なくとも一部分に密着し、それにより前記無焼結構
造を保護するステップとを含む方法である。
【0014】本発明の他の態様では、少なくとも1個の
メタライズされたフィーチャと、前記メタライズされた
フィーチャおよび少なくとも1枚の半導体基板の一部分
に固定された、少なくとも1層の熱解重合可能/分解可
能な層の少なくとも一部分とを有する、少なくとも1枚
の前記半導体基板を備える無焼結構造を含む。
【0015】
【発明の実施の形態】図1に示すように、焼結した、ま
たは未焼結の基板15、通常セラミック基板15は、上
面11および下面13を有する1層以上の個々のセラミ
ック・シートまたは層10を備える。シート10は通
常、ほとんどの場合シート10と同一の材料の枠状部1
2を有する。枠状部12は、ほとんどの場合シート10
の延長域であり、機能的ではない動作またはフィーチャ
のために使用される。シート10を加工するとき、粒子
または破片14、16、18のいずれかまたはすべてが
基板15の表面上に付着することが知られている。図1
に示すように、破片14はセラミック・シート10の内
側に、粒子16は基板15の表面11の上下に、粒子1
8は表面11の上に付着する。粒子によっては基板15
の表面11にゆるく付着するため、粒子18のように当
業界でよく知られた方法で除去したり、吹き飛ばしたり
することができるかもしれない。しかし、粒子14およ
び16のようなその他の粒子は、セラミック層10の表
面に完全に、または部分的に埋め込まれることがあるた
め、表面11から除去することが幾分困難である。粒子
14、16、18のいずれかまたはすべてを除去する方
法のひとつは、既知の研磨技術のいずれかによるもので
あるが、これによれば加工ステップをさらに追加しなけ
ればならず、また層10または基板15の厚みに影響を
及ぼすことがある。
【0016】破片14、16、18のいずれかまたはす
べては、種々の理由により表面11および13の上に付
着する。たとえば、ダイアモンド・ソーなどを使用して
グリーン積層物を切断することは、MLC業界では通常
のことである。このような切断操作で、一般にセラミッ
クの破片が発生し、これらの破片は基板15の表面11
および13の上面に落ち、付着する。このグリーン切断
工程では、グリーン・セラミック本体15の高速切断の
ため、発生の瞬間には破片は高温である。このような破
片14、16、18の温度は、発生する瞬間には、グリ
ーン・シート・スタック10の重合体バインダのガラス
転移温度よりはるかに高い。したがって、破片14、1
6、18のいずれかまたはすべては、基板15上に落下
すると、基板15の表面11、13のいずれかまたは両
方の上にある材料を溶融(fuse)する傾向がある。この
ような例では、破片14、16、18のいずれかまたは
すべては、焼結され、表面11、13のいずれかまたは
両方の上や、存在する可能性のあるあらゆるメタラジー
の上面に溶融したセラミックの粒子14、16、18の
いずれかまたはすべてが付着する。この粒子14、1
6、18のいずれかまたはすべての融着は、メッキ、表
面実装など、焼結後の操作に重大な問題を生じる原因と
なる。粒子14、16、18が融着した基板15は、直
接製品の歩留りおよび製造コストに影響を与え、もちろ
ん不合格となる。
【0017】次に図2および図3を参照すると、図2は
1枚または複数枚のセラミックのグリーン・シート20
を有する、未焼結の基板25を示す。図示するように、
少なくとも1枚のグリーン・シート20、たとえば薄
い、または厚いセラミックのグリーン・シート20は、
さらに1枚または複数枚の枠、すなわち非機能域22
と、少なくとも1個の打ち抜き、メタライズ領域26の
いずれかまたは両方が行われ、導電性材料26を含むセ
ラミックのグリーン・シート24に分割される。基板2
5はまた、メタライズされた領域26の間に、非機能
域、メタライズされない領域22のいずれかまたは両方
を含むことがある。メタライズされた領域26はそれぞ
れ、類似の設計であっても異なる設計であってもよい。
グリーン・セラミック基板25はまた、たとえば位置合
せ穴28、位置合せマーク29など、少なくとも1個の
フィーチャ28、29を含むものでもよい。メタライズ
された領域26に形成されるパターンは、当業者には周
知のものである。
【0018】図3は、図2の線3−3に沿った断面図
で、少なくとも1枚のメタライズ、位置合せ、積み重ね
または組み立てを行った後積層して未焼結基板25とし
た、未焼結セラミック・グリーン・シート20のスタッ
クを示す図である。基本的には、グリーン・シート20
のスタックは、露出した表面21および23と、非メタ
ライズ域22を有する少なくとも1枚のグリーン・シー
ト24で構成される。グリーン・シート20を積み重ね
た後、一軸積層など、従来の積層技術を用いて積層する
ことができる。
【0019】図4は、破片14、16、18のいずれか
またはすべての溶融に付随する問題を解消するために、
本発明の材料を使用する本発明の工程の、第1のステッ
プを示す。未焼結のグリーン・シート25は、露出面2
1および23を有し、メタライズされた領域26を有
し、中間にメタライズされない領域22があってもなく
てもよい、少なくとも1枚のグリーン・シート25から
なる。次に、グリーン・シートのスタック25を、少な
くとも1層の熱分解可能な重合体の上部保護層41と、
少なくとも1層の熱分解可能な重合体の下部保護層43
により保護する。後続の加工でどのような破片からもセ
ラミック・グリーン・シート20を保護するため、上部
保護層41と下部保護層43の両方が、グリーン・シー
ト20のメタライズされた領域26の少なくとも一部分
を被覆することが好ましい。ほとんどの場合、枠または
メタライズされない領域22上の破片は、基板25の後
続の加工に致命的または有害ではないが、すべての表面
にどのような破片もないことが望ましい。
【0020】図5は、上部および下部保護層41および
43を有するスタックされたグリーン・シート20の積
層構造50を示す。上部保護層41と下部保護層43の
両方が、基板25の表面21および23にそれぞれ密着
することにより、層41と43のいずれかまたは両方
が、セラミック・グリーン・シート20のメタライズさ
れた領域26からはく離せず、後続の加工でどのような
破片からもグリーン・シート20を続けて保護すること
が好ましい。明らかにわかるように、保護層41の上面
および保護層43の下面は、積層後の操作で露出する。
【0021】図6は、積層物50から得られた、グリー
ン・サイジングした基板65を示す。積層物50のグリ
ーン・サイジングの間、形成された破片および破片6
4、66は、保護層41と43の表面上のいずれかまた
は両方の表面上に落下または付着した破片である。破片
64と66のいずれかまたは両方は、分解可能な保護層
41と43のいずれかまたは両方の表面上から、ブラッ
シング、スクレーピング、機械加工など、そのような機
械的手段によっても容易に除去できるようになる。しか
し、機械的手段によっても容易に除去できない破片6
4、66も残り、どのような破片64、66も後続の焼
結サイクルの間に焼結されるか、付着したままになるこ
とがある。
【0022】図7は、保護層41と43のいずれかまた
は両方が、炉での焼結サイクル中、およびセラミック基
板75の高密度化のいずれかまたは両方の間に、熱分解
した後で得られた、焼結した基板75を示す。メタライ
ズされない領域、すなわち枠22は、焼結された領域7
2となり、この領域は後続の作業の間に除去しても、そ
のまま残してもよい。メタライズされた領域26は、種
々の工程の間完全に保護されていたことがわかる。
【0023】グリーン・シート10または20の材料
は、いくつかを挙げれば、アルミナ、ガラス・フリット
をかけたアルミナ、ホウケイ酸ガラス、窒化アルミニウ
ム、セラミック、ガラス・セラミックを含む群から選択
することが好ましい。セラミック・スラリーおよびグリ
ーン・シート注型物の調製は、当業界で周知の方法によ
り行う。
【0024】メタラジ・パターン26をスクリーン印刷
するのに使用する導電性材料26は、いくつかを挙げれ
ば、銅、モリブデン、ニッケル、タングステン、ガラス
・フリットを含む金属を含む群から選択することが好ま
しい。しかし、各種の層とフィーチャのいずれかまたは
両方に使用する導電性材料26は、同一材料であっても
異なる材料であってもよい。導電性フィラー、重合体バ
インダ、および溶剤キャリアを含む導電性のスクリーン
印刷用材料、すなわちペースト26は、当業界で周知の
方法により使用し、調製することができる。
【0025】熱分解可能な上部および下部保護層41、
43のいずれかまたは両方を有する、組み立てられたグ
リーン・シート・スタック50は、アイソスタティック
圧(isostatic pressure)、流体圧(hydrodynamic pre
ssure)、または液圧(hydrauric pressure)など、当
業界で周知の方法により、積層工程にかける。アイソス
タティック圧による積層の場合、図5に示すアセンブリ
をチェンバに移送し、チェンバに水、気体(空気または
窒素)などの流体を導入してアイソスタティック圧をか
けることができる。しかし、使用する流体がチェンバの
材料や内容物のいずれかまたは両方と反応したり、これ
らを劣化させたりしないように注意が必要である。この
ような方法および装置は、当業界で周知のものであり、
たとえば米国特許第5746874号および米国特許第
5785800号明細書に記載されている。ある積層工
程では、アセンブリまたは装置をたとえば約75℃に加
熱して、積層工程を容易にすることもできる。
【0026】積層およびサイジング作業後、上部および
下部保護層41、43のいずれかまたは両方を有する、
積層された構造65を焼結サイクルにかける。熱分解可
能な保護層41、43のいずれかまたは両方は、焼結サ
イクルの初期、すなわち高密度化の開始前に解重合し、
燃焼し去る。
【0027】熱分解可能な保護層41、43のいずれか
または両方の材料の選択は、本発明では非常に重要であ
る。保護層41、43のいずれかまたは両方は、可撓性
があり、硬度が低く、成形可能で、ガラス転移温度が積
層温度より低い熱可塑性の性質を有するものが好まし
い。また、保護層41、43のいずれかまたは両方は、
Eb(破断時伸び)が高く、積層時の圧力・温度条件で
グリーン・セラミック表面に接着するものが好ましい。
さらに分解可能な層41、43のいずれかまたは両方
は、約1100℃、好ましくは約550度未満で熱によ
り完全に解重合し、炭素質の残渣やその他の有害な副産
物を残すことなく燃焼し去る低分子量の化合物を生成す
る必要がある。この分解可能な層41、43のいずれか
または両方はまた、積層中に粘り強く、引き裂きに強
く、すなわち、積層応力を分散し、均一な圧力分布を与
え、工程中にどのような変形も生じない必要がある。
【0028】本発明による保護および整合オーバーレイ
としての表面皮膜41、43のいずれかまたは両方に適
した重合体材料は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、アクリ
ル酸、メタクリル酸、メタクリル酸イソブチル、メタク
リル酸フルオロブチルなどから誘導される単一重合体、
共重合体、三元重合体、またはこれらの重合体の物理的
混合物からなる、アクリル重合体から得られる熱可塑性
皮膜である。本発明による好ましい単一重合体、共重合
体、三元重合体、またはこれらの重合体の物理的混合物
のガラス転移温度(Tg)は約70℃未満であり、引張
弾性係数は約300〜約800N/mm 2の範囲であ
る。保護層41、43のいずれかまたは両方は、積層圧
力が約175kg/cm2(2500psi)、積層温
度が約45℃〜約90℃といった、積層の温度および圧
力条件で裂けたり変形したりする問題がないように、引
張強さの高いものである必要がある。保護層41、43
のいずれかまたは両方は、熱膨張係数(TCE)が約1
00〜約200ppm/℃であることが好ましい。ま
た、保護層41、43のいずれかまたは両方が、焼結工
程中に解重合し、焼結したセラミック中に炭素質の残渣
を残すことなく燃焼し去ることが好ましい。本発明によ
る保護および整合オーバーレイとしてのアクリル重合体
から得られる皮膜は部分硬化(Bステージ)または完全
硬化(Cステージ)した可撓性のある熱硬化性皮膜で、
積層条件でグリーン・シートに対する接着特性が優れ、
サイジングまたはダイシング作業中に飛散する破片が付
着しないよう、粘着性のない表面を有するものである。
【0029】さらに、保護層41、43のいずれかまた
は両方の厚みも重要である。積層工程での歩留りを高
め、焼結炉での処理能力を高めるためには、熱分解可能
な層41、43のいずれかまたは両方の最大厚みは約
0.25mm(10mil)未満である必要がある。
【0030】熱による解重合可能な層41、43のいず
れかまたは両方に適した材料は、アクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブ
チル、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸イソブ
チル、メタクリル酸フルオロブチルなどの単量体または
これらの混合物から誘導される単一重合体、共重合体、
三元重合体、またはこれらの重合体の物理的混合物から
なる、アクリル重合体であることが理解されるだろう。
これらの中で、本発明の目的に有用な好ましい単一重合
体、共重合体、三元重合体、またはこれらの重合体の物
理的混合物は、Tgが約70℃未満、好ましくは約25
℃〜約65℃の範囲であり、引張弾性係数は約300〜
約700N/mm2の範囲、好ましくはで約350〜約
650N/mm2の範囲ある。
【0031】本発明による熱可塑性アクリル重合体は、
下記の特異な性質を有する。 (a)高圧積層工程中にセラミック積層物への接着が、
サイジングおよびダイシング作業中維持され、セラミッ
クに優れた保護を与え、これによりセラミックの表面に
落下する飛散した破片が原因の欠陥による歩留りの低下
を減少させる。 (b)高温で容易に解重合し、焼結工程の条件で、焼結
されたセラミック基板の表面に炭素質の残渣を残すこと
なく燃焼し去る。 (c)アクリル重合体のオーバーレイは、接触するグリ
ーン・シートにペーストでスクリーン印刷したフィーチ
ャに悪影響を与えず、ペーストのにじみやはく離の問題
を生じない。 (d)アクリル重合体の皮膜は前処理によりBステージ
またはCステージに硬化し、本発明による用途のためさ
らに溶剤処理を行う必要はない。 (e)MLC基板製造時の積層圧力・温度条件で、セラ
ミック・グリーン・シートに完全に整合する熱可塑性マ
スクを形成する。
【0032】本発明によるアクリル単量体から誘導され
る代表的な単一重合体、共重合体、および三元重合体に
は、メタクリル酸エチル・アクリル酸メチル・メタクリ
ル酸ブチル共重合体、アクリル酸メチル・メタクリル酸
・メタクリル酸エチル共重合体、ポリメタクリル酸ブチ
ル、メタクリル酸エチル・メタクリル酸・メタクリル酸
ブチル共重合体、ポリメタクリル酸エチル、アクリル酸
エチル・メタクリル酸エチル・メタクリル酸共重合体な
どがある。
【0033】アクリル重合体を主成分とする接着剤フィ
ルム、代表的にはデュポン(DuPont)から市販されてい
るタイプQL接着剤シリーズ、パイララックス(Pyralu
x)製品LF0100、LF0200、および関連する
予備成形した重合体フィルムのシリーズが、本発明の目
的のための代表的な保護および整合用オーバーレイ・フ
ィルムであることが判明した。
【0034】
【実施例】下記の実施例は本発明をさらに説明するもの
であるが、いかなる形でも本発明の範囲を限定すること
を意図するものではない。
【0035】実施例1 本発明の方法により、欠陥のない表面メタラジー・フィ
ーチャを有するいくつかの多層セラミック構造のサンプ
ルを作製した。
【0036】1サンプルで、メタライズされたセラミッ
ク層24を含むスタックを積層枠(図示せず)中に置い
た。次に、厚み約25〜50μmのアクリル酸重合体を
主成分とする熱可塑性接着剤フィルムQL3500をス
タックの上面および下面に付着させた。厚み約25〜5
0μmの保護接着剤熱可塑性フィルム41、43のいず
れかまたは両方を、デュポン(DuPont)から入手した
が、このフィルムは室温で約200%の伸びを示すこと
がわかった。
【0037】次にこのアセンブリを、厚み75μmのポ
リウレタンの袋(ショアAスケールのジュロメータ硬度
30)の中に置き、真空にしてヒートシールした。この
ポリウレタンの袋は、スティーブンス・ウレタン・フィ
ルム&シート(Stevens Urethane Film & Sheet)から
入手した。この袋を内容物とともに、アイソスタティッ
ク・プレスを用いて、圧力約350kg/cm2、温度
約90℃で積層した。
【0038】積層後、基板を袋から取り出し、検査し
た。保護接着剤フィルム41および43は、未焼結の基
板50に良好に接着した表面保護フィルムを形成した。
有意に、基材表面の伸びまたは整合性と本来の性質によ
り、このような厳しい積層条件でも、ペーストのプルア
ウトやはく離は生じなかった。さらに、後続のサイジン
グ作業でも、保護接着剤フィルム41および43の上に
破片は付着しなかった。
【0039】次にグリーン積層物50を、当業界で周知
の方法により、焼結炉で焼結した。焼結サイクルの熱分
解およびバインダ除去の過程で、アクリル重合体保護層
41,43のいずれかまたは両方が、セラミック本体に
どのような残渣も残すことなく完全に分解し、セラミッ
ク基板75に表面の損傷はなかった。X線光電子分光分
析(XPS)により表面の分析を行ったところ、重合体
オーバーレイに起因するどのような炭素残渣も見られな
かった。また、炭素残渣を検査するために、Leco炭
素分析を行ったが、どのような外部からの残渣の形跡も
見られなかった。
【0040】比較例2 他の組の、セラミック層スタック25のアセンブリのサ
ンプルを実施例1の方法により積層した。ただし、熱解
重合する表面層は使用しなかった。これらのサンプルは
埋め込まれた表面破片や密着したグリーン・サイジング
の破片を有し、袋の材料や積層板に大量のペーストやセ
ラミックの転着を示した。このことは、犠牲保護界面層
41、43のいずれかまたは両方と、本発明の方法が必
要であることを示した。
【0041】実施例3 他のシリーズのサンプルでは、他の種類のアクリル酸重
合体を主成分とする熱分解可能な表面フィルム、すなわ
ち一群のパイララックス(Pyralux)製品としてデュポ
ン(DuPont)から市販されている厚み25〜50μmの
LF0100、LF0200フィルムを使用した。基本
的には、実施例1で説明したように、メタライズされた
セラミック層のアセンブリを積み重ね、積層枠中に置い
た。
【0042】他に試験したアクリル酸重合体から誘導さ
れた熱解重合可能/分解可能なフィルムは、アクリル系
単量体から誘導される単一重合体、共重合体、三元重合
体、またはこれらの物理的混合物から作製した。これら
の分解可能な熱可塑性フィルムに望ましい特性には、厚
みが約25μmないし約125μmの範囲であること、
伸びが150%〜約550%であること、および弾性係
数が約0.3GPaであることが挙げられる。
【0043】他の組み立ておよび手順は実施例1で説明
したとおりである。この場合にも、メタラジー・フィー
チャ上には溶融した破片の形跡はなく、ペーストのプル
アウトやはく離も見られず、接着した表面フィルムがス
クリーン印刷したフィーチャおよびセラミックを保護す
ることが示された。また、熱解重合可能/分解可能な層
またはフィルムはすべて、後続の焼結作業中に残渣を生
じなかった。
【0044】実施例4 この実施例では、積層圧力を液圧プレスから供給した以
外は、実施例1と同様の方法で、保護層41、43のい
ずれかまたは両方を有するセラミック層のアセンブリを
積み重ね、積層した。積層は圧力約315kg/c
2、温度約75度で行った。積層構造を検査したとこ
ろ、積層作業中も、後続のグリーン・サイジング作業中
も、スクリーン・プリンティングしたフィーチャおよび
セラミックは接着した表面フィルム41、43のいずれ
かまたは両方により保護されることが示された。
【0045】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0046】(1)無欠陥表面フィーチャを有する未焼
結構造体を保護する方法であって、(a)前記未焼結構
造体上の前記表面フィーチャの上に、熱解重合可能/分
解可能な層を置くステップであって、前記熱解重合可能
/分解可能な層が、積層の間に前記未焼結構造体の少な
くとも一部分と、前記未焼結構造体上の前記表面フィー
チャの少なくとも一部分に熱接着可能であり、かつ以後
の焼結の間に炭素質の残渣を残さずに熱分解可能である
という特徴を有するステップと、(b)前記熱解重合可
能/分解可能な層の少なくとも一部分が、前記表面フィ
ーチャおよび前記未焼結構造体の表面トポロジーの少な
くとも一部分と整合するように、前記熱解重合可能/分
解可能な層に圧力を加えるステップであって、前記熱解
重合可能/分解可能な層の少なくとも一部分が、前記未
焼結構造体の表面の少なくとも一部分に密着し、それに
より前記未焼結構造体を保護するステップとを含む方
法。 (2)前記未焼結構造体が半導体基板である、上記
(1)に記載の方法。 (3)前記未焼結構造体が半導体基板であり、前記基板
がセラミック基板、多層セラミック基板、およびガラス
・セラミック基板からなる群から選択されたものであ
る、上記(1)に記載の方法。 (4)前記未焼結構造体が少なくとも2枚のセラミック
・グリーン・シートからなり、圧力を加えると前記少な
くとも2枚のセラミック・グリーン・シートが積層され
る、上記(1)に記載の方法。 (5)前記熱解重合可能/分解可能な層が、ホモポリマ
ー、共重合体、三元重合体およびこれらの混合物を含む
アクリル重合体から誘導される、上記(1)に記載の方
法。 (6)前記熱解重合可能/分解可能な層が、ならびにメ
タクリル酸アルキル、アクリル酸エチル、メタクリル酸
エチル、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸イソ
ブチル、およびメタクリル酸フルオロブチルの単量体の
ホモポリマー、共重合体、三元重合体およびこれらの混
合物を含むアクリル重合体から誘導される、上記(1)
に記載の方法。 (7)前記熱解重合可能/分解可能な層の材料が、メタ
クリル酸エチル・アクリル酸メチル・メタクリル酸ブチ
ル共重合体、アクリル酸メチル・メタクリル酸・メタク
リル酸エチル共重合体、ポリメタクリル酸エチル、アク
リル酸エチル・メタクリル酸エチル・メタクリル酸共重
合体からなる群から選択される、上記(1)に記載の方
法。 (8)前記熱解重合可能/分解可能な層が、QL350
0接着フィルムおよびデュポン・パイララックス・シリ
ーズのフィルムLF0100、LF0200、およびF
R0200からなる群から選択される、上記(5)に記
載の方法。 (9)前記加えられる積層圧力が、約175kg/cm
2(約2500psi)未満である、上記(1)に記載
の方法。 (10)前記加えられる積層圧力が、約175kg/c
2(約2500psi)を超える、上記(1)に記載
の方法。 (11)前記圧力を加えるステップが、アイソスタティ
ック圧、流体圧、および液圧からなる群から選択され
る、上記(1)に記載の方法。 (12)前記未焼結構造体および前記熱解重合可能/分
解可能な層が、エンクロージャの内側にある、上記
(1)に記載の方法。 (13)圧力を加える前に、前記エンクロージャを排気
して、前記エンクロージャがつぶれて、前記未焼結構造
体および前記熱解重合可能/分解可能な層に整合するス
テップをさらに含む、上記(12)に記載の方法。 (14)前記熱解重合可能/分解可能な層が、可撓性で
成形可能であり、ガラス転移温度が約75℃未満で、破
断時伸び(%Eb)が約150%を超える、上記(1)
に記載の方法。 (15)前記未焼結構造体が、位置合せ穴を有する、上
記(1)に記載の方法。 (16)前記未焼結構造体が、位置合せ穴を有し、前記
位置合せ穴が、前記未焼結構造体を位置合せピンに位置
合せするのに使用される、上記(1)に記載の方法。 (17)前記未焼結構造体が、位置合せマークを有す
る、上記(1)に記載の方法。 (18)前記未焼結構造体が、位置合せマークを有し、
前記位置合せマークが、前記未焼結構造体を位置合せピ
ンに位置合せするのに使用される、上記(1)に記載の
方法。 (19)前記未焼結構造体および前記熱解重合可能/分
解可能な層に焼結プロセスを施す、上記(1)に記載の
方法。 (20)前記未焼結構造体および前記少なくとも1層の
熱解重合可能/分解可能な層に焼結プロセスを施し、前
記プロセスが完了すると、前記熱解重合可能/分解可能
な層からの残渣を含有しない焼結構造体が得られる、上
記(1)に記載の方法。 (21)前記未焼結構造体が、アルミナ、ガラス・フリ
ットを含むアルミナ、ホウケイ酸ガラス、窒化アルミニ
ウム、セラミック、およびガラス・セラミックからなる
群から選択される材料を含む、上記(1)に記載の方
法。 (22)前記表面フィーチャの材料が、銅、モリブデ
ン、ニッケル、タングステン、ガラス・フリットを含む
金属、導電性フィラー、および導電性重合体からなる群
から選択される、上記(1)に記載の方法。 (23)メタライズされたフィーチャを有する半導体基
板と、前記半導体基板の上に付着された、熱解重合可能
/分解可能な層を含む、未焼結構造体。 (24)前記半導体基板が、セラミック基板、多層セラ
ミック基板、およびガラス・セラミック基板からなる群
から選択される、上記(23)に記載の未焼結構造体。 (25)前記熱解重合可能/分解可能な層が、ホモポリ
マー、共重合体、三元重合体およびこれらの混合物を含
むアクリル重合体から誘導される、上記(23)に記載
の未焼結構造体。 (26)前記熱解重合可能/分解可能な層が、ならびに
メタクリル酸アルキル、アクリル酸エチル、メタクリル
酸エチル、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸イ
ソブチル、およびメタクリル酸フルオロブチルの単量体
のホモポリマー、共重合体、三元重合体およびこれらの
混合物を含むアクリル重合体から誘導される、上記(2
3)に記載の未焼結構造体。 (27)前記熱解重合可能/分解可能な層の材料が、メ
タクリル酸エチル・アクリル酸メチル・メタクリル酸ブ
チル共重合体、アクリル酸メチル・メタクリル酸・メタ
クリル酸エチル共重合体、ポリメタクリル酸エチル、ア
クリル酸エチル・メタクリル酸エチル・メタクリル酸共
重合体からなる群から選択される、上記(23)に記載
の未焼結構造体。 (28)前記熱解重合可能/分解可能な層が、QL35
00接着フィルムおよびデュポン・パイララックス・シ
リーズのフィルムLF0100、LF0200、および
FR0200からなる群から選択される、上記(23)
に記載の未焼結構造体。 (29)前記熱解重合可能/分解可能な層が、可撓性で
成形可能であり、ガラス転移温度が約75℃未満で、破
断時伸び(%Eb)が約150%を超える、上記(2
3)に記載の未焼結構造体。 (30)前記未焼結構造体が、位置合せ穴を有する、上
記(23)に記載の未焼結構造体。 (31)前記未焼結構造体が、位置合せ穴を有し、前記
位置合せ穴が、前記未焼結構造体を位置合せピンに位置
合せするのに使用される、上記(23)に記載の未焼結
構造体。 (32)前記未焼結構造体が、位置合せマークを有す
る、上記(23)に記載の未焼結構造体。 (33)前記未焼結構造体が、位置合せマークを有し、
前記位置合せマークが、前記未焼結構造体を位置合せピ
ンに位置合せするのに使用される、上記(23)に記載
の未焼結構造体。 (34)前記未焼結構造体が、アルミナ、ガラス・フリ
ットを含むアルミナ、ホウケイ酸ガラス、窒化アルミニ
ウム、セラミック、およびガラス・セラミックからなる
群から選択される材料を含む、上記(23)に記載の未
焼結構造体。 (35)前記表面フィーチャの材料が、銅、モリブデ
ン、ニッケル、タングステン、ガラス・フリットを含む
金属、導電性フィラー、および導電性重合体からなる群
から選択される、上記(23)に記載の未焼結構造体。
【図面の簡単な説明】
【図1】加工中に異物が融着した未焼結グリーン・セラ
ミック積層物を示す概略断面図である。
【図2】打ち抜きおよびスクリーン・プリンティングに
より形成した複数の基板パターンを有する、複数の未焼
結セラミック・グリーン・シートを示す平面図である。
【図3】メタライズ、積み重ねまたは組立て、位置合
せ、および積層を行った、未焼結セラミック・グリーン
・シートのスタックを示す、図2の線3−3に沿った断
面図である。
【図4】本発明による積層保護層がセラミック・グリー
ン・シートのスタック上に置かれた本発明の実施の形態
を示す断面図である。
【図5】グリーン・セラミック積層物に、薄い積層保護
層が積層された、本発明の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図6】加工中に発生する異物から、焼結前のグリーン
・セラミック積層物を保護する、本発明の実施の形態を
示す断面図である。
【図7】本発明の材料および本発明の方法によって異物
の融着による欠陥が除去された、焼結後のセラミック基
板を示す断面図である。
【符号の説明】
10 シート 11 シート上面 12 枠状部 13 シート下面 14 異物 16 異物 18 異物 15 未焼結基板 20 グリーン・シート 21 グリーン・シート上面 23 グリーン・シート上面 22 枠状部 非機能域 24 グリーン・シート 25 未焼結基板 26 機能域 28 位置合せ穴 29 位置合せマーク 41 熱分解する上部保護層 43 熱分解する下部保護層 50 積層物 64 異物 66 異物 65 グリーン・サイズ基板 75 焼結した基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・エフ・インディク アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州 ワッピンガーズ・フォールズ ブレイ・ ファーム・レーン 9 アール・ディ ー・ナンバー3 (72)発明者 ヴィンセント・ピー・ピーターソン アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州 ポーキープシー タマラック・ヒル・ド ライブ 55 (72)発明者 クリシュナ・ジー・サチデヴ アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州 ホープウェル・ジャンクション ファー ビュー・ドライブ 23 (56)参考文献 特開 平10−70210(JP,A) 特開 平2−12894(JP,A) 特公 平5−77483(JP,B2) 米国特許5746874(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/622 B28B 11/00 - 11/22 H05K 3/46

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】未焼結のセラミック構造体の切断工程にお
    いて、前記セラミック構造体の表面を保護する方法であ
    って (a)前記セラミック構造体の表面上に、前記セラミッ
    ク構造体の燒結によって炭素質の残渣を残さずに熱分解
    可能な、アクリルホモポリマー、アクリル共重合体、ア
    クリル三元重合体およびこれらの混合物から選ばれるア
    クリル重合体フィルムを置くステップと、 (b)前記未燒結のセラミック構造体の積層工程におい
    て、該積層のための圧力及び温度で、前記フィルムを前
    記セラミック構造体の表面の少なくとも一部分に密着さ
    、 (c)前記密着されたフィルムにより、切断工程におい
    て前記未燒結のセラミック構造体を保護するステップと
    を含む方法。
  2. 【請求項2】前記セラミック構造体が半導体基板であ
    る、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記半導体基板がセラミック基板、多層セ
    ラミック基板、およびガラス・セラミック基板からなる
    群から選択されたものである、請求項に記載の方法。
  4. 【請求項4】前記未燒結のセラミック構造体が少なくと
    も2枚のセラミック・グリーン・シートからなり、前記
    積層工程において圧力を加えると前記少なくとも2枚の
    セラミック・グリーン・シートが積層される、請求項1
    〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】前記アクリル重合体が、アクリル酸メチ
    、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル
    酸、メタクリル酸、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸
    イソブチル、およびメタクリル酸フルオロブチルからな
    る群より選択される単量体から誘導されるホモポリマ
    ー、共重合体、三元重合体又はこれらの混合物である、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】前記アクリル重合体が、メタクリル酸エチ
    ル・アクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル共重合体、
    アクリル酸メチル・メタクリル酸・メタクリル酸エチル
    共重合体、ポリメタクリル酸エチル、アクリル酸エチル
    ・メタクリル酸エチル・メタクリル酸共重合体及びこれ
    らの混合物からなる群から選択される、請求項記載の
    方法。
  7. 【請求項7】ステップ(a)の後に前記未燒結のセラミ
    ック構造体および前記アクリル重合体フィルムが、袋の
    中に置かれるステップをさらに含む、請求項1に記載の
    方法。
  8. 【請求項8】ステップ(b)において圧力を加える前
    に、袋の中を真空にして、前記袋をつぶして、前記アク
    リル重合体フィルムを前記未燒結のセラミック構造体に
    密着させるステップをさらに含む、請求項に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】前記アクリル重合体フィルムが、可撓性で
    成形可能であり、ガラス転移温度が約75℃未満で、破
    断時伸び(%Eb)が約150%を超える、請求項1〜
    8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 【請求項10】前記未燒結のセラミック構造体および前
    アクリル重合体フィルムに焼結プロセスを施すステッ
    プをさらに含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の
    方法。
  11. 【請求項11】前記未燒結のセラミック構造体および前
    アクリル重合体フィルムに焼結プロセスを施し、前記
    焼結プロセスが完了すると、アクリル重合体フィルム
    らの残渣を含有しない焼結構造体が得られる、請求項
    に記載の方法。
  12. 【請求項12】前記未燒結のセラミック構造体が、アル
    ミナ、ガラス・フリットを含むアルミナ、ホウケイ酸ガ
    ラス、窒化アルミニウム、セラミック、およびガラス・
    セラミックからなる群から選択される材料を含む、請求
    項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 【請求項13】前記半導体基板が、銅、モリブデン、ニ
    ッケル、タングステン、ガラス・フリットを含む金属、
    導電性フィラー、および導電性重合体からなる群から選
    択される材料からなるメタラジ・パターンを有する、請
    求項2または3に記載の方法。
  14. 【請求項14】ガラス転移温度25℃〜65℃を有し、
    燒結工程において残渣を残すことなく燃焼するアクリル
    重合体フィルムが、上又は上及び下に付着された未燒結
    のセラミック構造体。
  15. 【請求項15】前記アクリル重合体が、メタクリル酸エ
    チル・アクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル共重合
    体、アクリル酸メチル・メタクリル酸・メタクリル酸エ
    チル共重合体、ポリメタクリル酸エチル、アクリル酸エ
    チル・メタクリル酸エチル・メタクリル酸共重合体及び
    これらの混合物からなる群から選択される請求項14に
    記載の未燒結のセラミック構造体
  16. 【請求項16】前記アクリル重合体フィルムの破断時伸
    び(%Eb)が150%を超える、請求項14または1
    に記載の未燒結のセラミック構造体
  17. 【請求項17】前記未燒結のセラミック構造体が、アル
    ミナ、ガラス・フリットを含むアルミナ、ホウケイ酸ガ
    ラス、窒化アルミニウム、セラミック、およびガラス・
    セラミックからなる群から選択される材料を含む、請求
    14〜16のいずれか1項に記載の未燒結のセラミッ
    ク構造体
  18. 【請求項18】前記未燒結のセラミック構造体が、銅、
    モリブデン、ニッケル、タングステン、ガラス・フリッ
    トを含む金属、導電性フィラー、および導電性重合体か
    らなる群から選択される材料からなるメタラジ・パター
    ンを含む、請求項14〜17のいずれか1項に記載の
    燒結のセラミック構造体
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