JP3996291B2 - セラミックパッケージ集合体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリーンシート上に複数のパッケージ部を設けたセラミックパッケージ集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックパッケージ集合体は、アルミナを主成分とするグリーンシートを焼成して、その上に半導体素子を搭載可能に形成している。その構成は、例えば図４（Ａ）に示すように、グリーンシート１１０上に半導体チップを搭載するパッケージ部１２０を一列又は縦横方向に間隔をあけて複数個配列している。パッケージ部１２０には凹部からなるキャビティ１２１が設けられ、その中に半導体チップを収納するようにしている。
セラミックパッケージ集合体１００の製造工程は、例えば、グリーンシート１１０の所定の位置にスルーホールパンチを施した後、スルーホール印刷や導体印刷を行ってリード部１３０を形成し、複数枚のグリーンシートを積層して焼成した後に各パッケージ部１２０に分割（サイジング）し、半導体チップをパッケージ部１２０のキャビティ１２１に収納して、半導体チップとリード部１３０とのボンディングを行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、例えば図４（Ａ）に示すように、焼成前は変形がない状態のグリーンシート１１０でも、焼成後は印刷したリード部１３０とパッケージ部１２０との間の焼成収縮率の差、キャビティ１２１の内側と隣り合うキャビティ１２１の間の部分との焼成収縮率の差、積層したグリーンシートの各層間の焼成収縮率の差があるため、例えば図４（Ｂ）に示すように、キャビティ１２１の反対側の裏面１２２の収縮が大きく、焼成後に深さが３０〜５０ミクロンの変形量ｂの反りが発生して、規格に適合しないものができるという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、焼成後の反りを防止できる品質のよいセラミックパッケージ集合体を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るセラミックパッケージ集合体は、グリーンシート上に複数のパッケージ部をダミー部を介して設け、該ダミー部の表面及び／又は裏面の一部又は全部に、前記パッケージ部の焼成収縮率の調整を行う、前記グリーンシートとは焼成収縮率の異なる収縮率調整層を設けた。
このような構成により、パッケージ部の変形の傾向、例えばキャビティの反対面（裏面）が凹状に変形すると予想されるときは裏面のダミー部にグリーンシートよりも大きい焼成収縮率を有する金属の収縮率調整層を設けることにより、キャビティの裏面を周囲から引っ張る張力を作用させ、凹状に変形させる作用を打ち消し、焼成後の変形を防止することが可能となる。
ここで、収縮率調整層は導体層で形成してもよい。
この場合、導体層はアルミナと同時焼成のできるタングステン等の金属粒子と樹脂などを混合してペースト状に形成し、金属粒子の大きさを変えることにより焼成収縮率を調整できるので、パッケージ部の変形傾向に応じて最適の焼成収縮率を備えた収縮率調整層を構成することが可能である。
また、収縮率調整層を直角に交わる２方向に設けてもよい。
この場合、グリーンシート上に縦横が等間隔になるように複数のパッケージ部を配列し、ダミー部及び収縮率調整層を格子状に形成すると、全てのパッケージ部の周囲にダミー部及び収縮率調整層が形成され、各パッケージ部の焼成収縮率を均等に変え、変形を小さくすることができる。
また、収縮率調整層はダミー部の表裏面に形成されて、しかも、それぞれの収縮率調整層は、その焼成収縮率が異なるものにしてもよい。
この場合、ダミー部と収縮率調整層に使用する材料は焼成収縮率の異なるグリーンシートを使用できるので、コストを低くすることが可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体の焼成前の状態を示す側断面図、同セラミックパッケージ集合体の焼成後の状態を示す側断面図、図２は同セラミックパッケージ集合体の一部を示す平面図、図３は本発明の第２の実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体の一部を示す平面図である。
【０００６】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体１０は、例えばアルミナが主成分の平板状のグリーンシート１１の表面に四角形状の開口部を有する凹部からなるキャビティ２１を中央に設けたパッケージ部２０を複数個設け、直角に交わる２方向に設けた格子状のダミー部３０を介して各パッケージ部２０を縦横に配置している。キャビティ２１の周囲にはリード部２２を設けている。ダミー部３０の裏面３１、すなわちキャビティ２１の反対側のダミー部３０の面には、タングステンやモリブデン等のアルミナと同時焼成のできる金属粒子と樹脂との混合材である金属ペーストによって、格子状に２０〜５０ミクロンの厚みで塗布された導体層からなる収縮率調整層４０を形成している。なお、収縮率調整層４０は、金属粒子の粒径が大きいほど焼成収縮率が小さく、粒径が小さいほど焼成収縮率が大きくなるので、金属粒子の粒径を変えることにより焼成収縮率を調整することができる。
【０００７】
ここで、本実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体１０の収縮率調整層４０による作用について概略説明する。
通常、グリーンシートの焼成収縮率は３０％程度であり、パッケージ部２０のキャビティ２１が設けられている側（表側）の焼成収縮率が小さく、グリーンシートの容積が多いキャビティ２１の反対側（裏側）の焼成収縮率が大きくなることが多い。
図１（Ａ）に示すように、焼成前はパッケージ部２０、ダミー部３０共に平面状に形成されている。それで、セラミックパッケージ集合体１０を例えば１０００〜１６００℃で焼成すると、図１（Ｂ）に示すように、キャビティ２１の無い裏側はキャビティ２１側より大きく収縮して、凹状に変形しようとする。しかし、焼成収縮率をアルミナより大きくなるように調整した金属ペーストをダミー部３０の裏面３１に塗布することによって、ダミー部３０の裏面３１の焼成収縮率が大きくなる。そのため、ダミー部３０の裏面３１が凹状に変形する傾向となり、ダミー部３０によってパッケージ部２０の裏側が矢印に示すように引っ張られて、最終的に廃棄されるダミー部３０に変形量ａが生じても、製品となるパッケージ部２０が凹状に変形することが防止される。
【０００８】
【実施例】
ここで、本発明のパッケージ部２０のサンプル数を１２００個として実験した結果について説明する。
パッケージ部２０を一辺の長さが１０〜３０ｍｍの四角形に形成し、ダミー部３０にタングステンを主成分とするペーストにより厚みが２０〜５０ミクロンの収縮率調整層４０を形成して、１０００〜１６００℃で焼成したところ、変形量ａが１０ミクロン未満のものが１／３、１０〜１５ミクロンのものが２／３となり、パッケージ部２０の変形は殆ど生じなかった。これは、従来の方法で形成した場合、パッケージ部に３０〜５０ミクロンの凹状の変形量が生じたものに比較して、大幅な改善となった。
【０００９】
図３に示す第２の実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体５０は、グリーンシート６０上に複数のパッケージ部７０を接触させて並べたパッケージ列７１を形成し、ダミー部８０を介して複数のパッケージ列７１を配列し、ダミー部８０の裏面に金属ペーストを直線状に塗布した導体層からなる収縮率調整層９０を形成している。なお、パッケージ部７０にはキャビティ７２、リード部７３を設けている。
収縮率調整層９０による作用は第１の実施の形態の収縮率調整層４０の作用と略同じであるので、説明は省略する。また、パッケージ部７０に生じる変形を防止できる効果は、第１の実施の形態のパッケージ部４０に生じた変形防止の効果と略同じであった。
なお、第１、第２の実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体では、収縮率調整層をダミー部の裏面の一部に形成した例について説明したが、パッケージ部の変形の傾向は裏面が凹状に変形するとは限らず、キャビティの形状、収縮率調整層の金属粒子の粒径などによって裏面が凸状に変形する場合もある。それで、パッケージ部の変形の傾向に応じてダミー部の表面及び／又は裏面の一部又は全面に収縮率調整層を設けてパッケージ部の変形を防止することも可能である。
収縮率調整層として導体層の代わりに、ダミー部の表面及び裏面に焼成収縮率の異なるグリーンシートを積層してもよい。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１〜４記載のセラミックパッケージ集合体においては、グリーンシート上に複数のパッケージ部をダミー部を介して設け、ダミー部の表面及び／又は裏面の一部又は全部に、パッケージ部の焼成収縮率の調整を行うグリーンシートとは焼成収縮率の異なる収縮率調整層を設けているので、パッケージ部の変形の傾向に応じて収縮率調整層を設けることにより、パッケージ部の凹状又は凸状に変形させる作用を打ち消して焼成後の変形を防止し、品質のよいセラミックパッケージ集合体を提供することが可能である。
特に、請求項２記載のセラミックパッケージ集合体においては、焼成収縮率の異なる収縮率調整層は導体層で形成しているので、アルミナと同時焼成のできる金属粒子を樹脂などでペースト状に形成し、金属粒子の大きさを変えることにより焼成収縮率を調整し、パッケージ部の変形傾向に応じて最適の焼成収縮率を備えた収縮率調整層を構成することが可能である。
請求項３記載のセラミックパッケージ集合体においては、焼成収縮率の異なる収縮率調整層を直角に交わる２方向に設けているので、グリーンシート上に縦横が等間隔になるように複数のパッケージ部を配列したとき、収縮率調整層を格子状に形成すると、全てのパッケージ部の周囲にダミー部が形成され、各パッケージ部の焼成収縮率を均等に変え、変形を小さくすることができる。
請求項４記載のセラミックパッケージ集合体においては、収縮率調整層はダミー部の表裏面に形成されて、しかも、それぞれの収縮率調整層は、その焼成収縮率が異なるものにしているので、ダミー部と収縮率調整層に使用する材料は焼成収縮率の異なるグリーンシートを使用でき、コストが低くなり、安価なセラミックパッケージ集合体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体の焼成前の状態を示す側断面図、同セラミックパッケージ集合体の焼成後の状態を示す側断面図である。
【図２】同セラミックパッケージ集合体の一部を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るセラミックパッケージ集合体の一部を示す平面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ従来例のセラミックパッケージ集合体の焼成前の状態を示す側断面図、同セラミックパッケージ集合体の焼成後の状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０ セラミックパッケージ集合体 １１ グリーンシート
２０ パッケージ部 ２１ キャビティ
２２ リード部 ３０ ダミー部
３１ 裏面 ４０ 収縮率調整層
５０ セラミックパッケージ集合体 ６０ グリーンシート
７０ パッケージ部 ７１ パッケージ列
７２ キャビティ ７３ リード部
８０ ダミー部 ９０ 収縮率調整層

Claims (4)

1. グリーンシート上に複数のパッケージ部をダミー部を介して設け、該ダミー部の表面及び／又は裏面の一部又は全部に、前記パッケージ部の焼成収縮率の調整を行う、前記グリーンシートとは焼成収縮率の異なる収縮率調整層を設けたことを特徴とするセラミックパッケージ集合体。
2. 請求項１記載のセラミックパッケージ集合体において、前記収縮率調整層は導体層であることを特徴とするセラミックパッケージ集合体。
3. 請求項１又は２記載のセラミックパッケージ集合体において、前記収縮率調整層を直角に交わる２方向に設けたことを特徴とするセラミックパッケージ集合体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックパッケージ集合体において、前記収縮率調整層は前記ダミー部の表裏面に形成されて、しかも、それぞれの前記収縮率調整層は、その焼成収縮率が異なることを特徴とするセラミックパッケージ集合体。

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