JP4034913B2 - Manufacturing method of ceramic substrate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージに用いられる円形のセラミック基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路素子や半導体撮像素子等の半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージとして、円形の半導体素子収納用パッケージが知られている。このような円形の半導体素子収納用パッケージの例を図1に斜視図で示す。
【0003】
この例の半導体素子収納用パッケージは、セラミック基板1と蓋体2とから主に構成されている。そして、このセラミック基板1と蓋体2とから成るパッケージの内部に半導体素子3を気密に収容するようになっている。
【0004】
セラミック基板1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、その上面側の中央部には半導体素子3を収容するための段付きの凹部1aを有しており、この凹部1aの底面には半導体素子3がろう材やガラス・樹脂等の接着剤を介して固着される。
【0005】
なお、この例では凹部1aの底面には、半導体素子3を固着するための下地金属として機能するメタライズダイパッド4が付着されている。
【0006】
また、凹部1aの段上には半導体素子3の各電極に対応した複数個のメタライズボンディングパッド5が形成されており、これらのメタライズボンディングパッド5には半導体素子3の各電極が金やアルミニウム等から成るボンディングワイヤ6を介して電気的に接続される。
【0007】
さらに、セラミック基板1の側面には、複数の切り欠き部1bが形成されており、この切り欠き部1bの側面にはメタライズボンディングパッド5に電気的に接続されたメタライズ端子7が形成されている。
【0008】
メタライズ端子7は、パッケージの内部に収容された半導体素子3の各電極を外部電気回路に電気的に接続するための端子であり、パッケージの内部に半導体素子3を収容した後、このメタライズ端子7を外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接合することによって、半導体素子3の各電極が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【0009】
このとき、メタライズ端子7は、セラミック基板1の側面に設けられた切り欠き部1b内に形成されているので、これを外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接合すると、切り欠き部1b内で外部電気回路基板の配線導体とメタライズ端子7との間に大きな半田の溜まりが立体的に形成され、両者が強固に接合される。
【0010】
さらにまた、セラミック基板1はその上面外周部が封止面となっており、凹部1a底面に半導体素子3を固着するとともに半導体素子3の各電極とメタライズボンディングパッド5とを電気的に接続した後、この上面外周部に例えば金属やセラミック・ガラス等から成る蓋体2をろう材や半田・ガラス・樹脂等から成る封止材を介して接合することによってセラミック基体1と蓋体2とから成るパッケージの内部に半導体素子3が気密に収容されることとなる。
【0011】
なお、この例ではセラミック基板1の上面外周部には、蓋体2を接合するための下地金属として機能するメタライズシールリング8が付着されている。
【0012】
ところで、上述のようなセラミック基板1は、従来は下記のようにして製作されていた。
【0013】
まず、図2(a)に上面図で、図2(b)に断面図で示すような未焼成の生セラミック成形体10を準備する。
【0014】
生セラミック成形体10は、セラミック基板1となる製品領域11と、これを囲繞する捨て代領域12とから成り、複数枚のセラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施すとともに金属ペーストを塗布し、これらのセラミックグリーンシートを熱圧着等により積層一体化することにより形成される。
【0015】
各製品領域11には、凹部1aとなる凹部11aが形成されているとともに、それぞれメタライズダイパッド4・メタライズボンディングパッド5・メタライズシールリング8となる金属ペースト14・15・18が塗布されている。
【0016】
また、各製品領域11と捨て代領域12との間には切り欠き部1bとなる貫通および非貫通の穴11bが形成されており、この穴11bの内壁にはメタライズ端子7となる金属ペースト17が塗布されている。
【0017】
次に、図7に示すように、生セラミック成形体10の製品領域11を円筒状のポンチ20を用いて打ち抜き、この打ち抜いた製品領域11を高温で焼成することによって図1に示すようなセラミック基板1が得られる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のセラミック基板の製造方法によると、セラミックグリーンシートを積層して得られる生セラミック成形体は柔らかく、外力により塑性変形しやすい性質を有していることから、未焼成の生セラミック成形体の製品領域を円筒状のポンチで打ち抜く際に、ポンチにより製品領域の外周部に印加される圧力や応力等により切り欠き部が変形してしまいやすく、そのような変形があれば、切り欠き部に形成されたメタライズ端子を外部電気回路基板の配線導体に正確かつ強固に接続することができなくなってしまうという問題点を有していた。
【0019】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、セラミック基板の外周部に形成された切り欠き部に変形がなく、メタライズ端子を外部電気回路基板の配線導体に正確かつ強固に接続することが可能なセラミック基板を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック基板の製造方法は、半導体素子を搭載するための略円板状のセラミック基板の側面に、半導体素子の電極を外部に接続するためのメタライズ端子が形成された切り欠き部を有して成るセラミック基板の製造方法であって、セラミック基板用の製品領域と、この製品領域を囲繞する捨て代領域とから成り、製品領域と捨て代領域との間に切り欠き部用の穴を有するとともに、この切り欠き部用の穴の内壁にメタライズ端子用のメタライズ層が付着されて成るセラミック焼結体を得た後、このセラミック焼結体の捨て代領域を研削除去してセラミック基板を得ることを特徴とするものである。
【0021】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、製品領域と捨て代領域との間に切り欠き部用の穴を有する硬くて塑性変形することのないセラミック焼結体を得た後、このセラミック焼結体の捨て代領域を研削除去してセラミック基板を得るようにしたことから、セラミック基板の側面に形成された切り欠き部が変形したものとなることがない。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のセラミック基板の製造方法の実施の形態の一例を説明する。
【0023】
ここでは、前述した図1に示すセラミック基板1を製造する場合について説明する。まず、従来の場合と同様に、前述した図2に示す未焼成の生セラミック成形体10を準備する。
【0024】
生セラミック成形体10は、例えば図3に斜視図で示すように3枚のセラミックグリーンシート31・32・33に凹部11aを形成するための貫通穴31a・32aおよび穴11bを形成するための貫通穴31b・32b・33bを形成するとともに、金属ペースト14・15・17・18を塗布し、これらのセラミックグリーンシート31・32・33を上下に積層して熱圧着することによって得られる。
【0025】
なお、セラミックグリーンシート31・32・33は、例えば酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダー・有機溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これを例えばドクターブレード法を採用してシート状となすことによって製作され、貫通穴31a・31b・32a・32b・33bは打ち抜き加工を施すことによって形成される。
【0026】
また、金属ペースト14・15・17・18は、例えばタングステンやモリブデン等の金属粉末に適当な有機バインダー・有機溶剤を添加混合して適当な粘度のペースト状となすことにより製作され、スクリーン印刷法等により所定のパターンに塗布される。
【0027】
次に、図4に斜視図で示すように、生セラミック成形体10から製品領域11およびその周りの捨て代領域12を例えばカッター刃等を用いて8角形に切り出す。
【0028】
なお、この例では8角形に切り出したが4角形や6角形あるいは円形等の他の形状に切り出してもかまわない。
【0029】
次に、切り出した製品領域11および捨て代領域12を高温で焼成し、図5(a)に斜視図で、図5(b)に断面図で示すように、製品領域41と捨て代領域42とから成るセラミック焼結体40を得る。
【0030】
製品領域41は、実質的にセラミック基板1と同一の構成を含み、凹部1aおよびメタライズダイパッド4・メタライズボンディングパッド5・メタライズシールリング8を有している。
【0031】
また、セラミック焼結体40は、製品領域41と捨て代領域42との間に切り欠き部1bとなる穴41bを有しており、この穴41bの内壁にはメタライズ端子7となるメタライズ層47が付着されている。
【0032】
次に、図6(a)・(b)に斜視図で示すように、セラミック焼結体40の側面を研削用の砥石50で研削して捨て代領域42を除去し、円形のセラミック基板1を得る。
【0033】
このとき、セラミック焼結体40は焼結しているので硬くて塑性変形することはないので、研削の圧力や応力等により切り欠き部1bが変形してしまうようなことは一切ない。
【0034】
なお、セラミックス焼結体40の捨て代領域42を研削除去して得られたセラミックス基板1は、側面の切り欠き部1bの深さが0.1 mm未満であると、切り欠き部1bに形成されたメタライズ端子7を外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接合する際に、メタライズ端子7と外部電気回路基板の配線導体との間に大きな半田の溜まりが形成されずに両者を強固に接続できなくなる危険性が大きなものとなり、また、セラミック焼結体40の穴41bの径の半分を超えると、切り欠き部1bと絶縁基体1の外周側面との角部が鋭角となって欠けが発生する危険性が大きなものとなる。したがって、セラミック焼結体40の捨て代領域42を研削除去して得られたセラミック基板1は、側面の切り欠き部1bの深さが0.1 mm以上、かつ穴41bの径の半分以下となるように研削されていることが望ましい。
【0035】
かくして、本発明のセラミック基板の製造方法によれば、円形のセラミック基板1の側面に形成された切り欠き部1bに変形がなく、この切り欠き部1b内に形成されたメタライズ端子7を外部電気回路基板の配線導体に正確かつ強固に接続させることが可能なセラミック基板1を提供することができる。
【0036】
なお、上述のようにして得られるセラミック基板1は、通常であれば、メタライズダイパッド4・メタライズボンディングパッド5およびメタライズシールリング8の表面にニッケルめっきおよび金めっきが施されるが、このようなめっきは、セラミック焼結体40の捨て代領域42を研削する前に施してもよいし、セラミック焼結体40の捨て代領域42を研削除去してセラミック基板1を得た後に施してもよい。ただし、セラミック焼結体40の捨て代領域42を研削する前にそのようなめっきを施すと、捨て代領域42を研削除去してセラミック基板1を得た後、メタライズ端子7の研削面がめっきで覆われずに直接露出して耐蝕性が劣ったものとなる危険性がある。したがって、そのようなめっきは、セラミック焼結体40の捨て代領域42を研削除去してセラミック基板1を得た後に施すことが好ましい。
【0037】
【発明の効果】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、製品領域と捨て代領域との間に切り欠き部用の穴を有する硬くて塑性変形することのないセラミック焼結体を得た後、このセラミック焼結体の捨て代領域を研削除去してセラミック基板を得るようにしたことから、セラミック基板の側面に形成された切り欠き部が変形したものとなることはなく、切り欠き部内に形成されたメタライズ端子を外部電気回路基板の配線導体に正確かつ強固に接続させることが可能なセラミック基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】円形のセラミック基板の例を示す斜視図である。
【図2】(a)および(b)は、それぞれ図1に示すセラミック基板となる生セラミック成形体を示す上面図および断面図である。
【図3】図2に示す生セラミック成形体の製法を説明するための斜視図である。
【図4】本発明のセラミック基板の製造方法を説明するための斜視図である。
【図5】(a)および(b)は本発明のセラミック基板の製造方法を説明するための斜視図である。
【図6】(a)および(b)は本発明のセラミック基板の製造方法を説明するための斜視図である。
【図7】従来のセラミック基板の製造方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
1・・・・・・セラミック基板
1b・・・・・・切り欠き部
3・・・・・・半導体素子
7・・・・・・メタライズ端子
40・・・・・・セラミック焼結体
41・・・・・・製品領域
41b・・・・・・穴
42・・・・・・捨て代領域
47・・・・・・メタライズ層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circular ceramic substrate used in a package for housing a semiconductor element for housing a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
As a package for housing a semiconductor element for housing a semiconductor element such as a semiconductor integrated circuit element or a semiconductor imaging element, a circular package for housing a semiconductor element is known. An example of such a circular package for housing semiconductor elements is shown in a perspective view in FIG.
[0003]
The semiconductor element storage package of this example is mainly composed of a
[0004]
The
[0005]
In this example, a
[0006]
Further, a plurality of
[0007]
Further, a plurality of notches 1b are formed on the side surface of the
[0008]
The
[0009]
At this time, since the
[0010]
Furthermore, the
[0011]
In this example, a
[0012]
By the way, the
[0013]
First, an unfired green ceramic molded
[0014]
The green ceramic molded
[0015]
In each
[0016]
Further, through and non-through holes 11b serving as notches 1b are formed between each
[0017]
Next, as shown in FIG. 7, the
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional method for producing a ceramic substrate, a green ceramic molded body obtained by laminating ceramic green sheets is soft and easily deforms plastically by an external force. When punching out the product area with a cylindrical punch, the notch is likely to be deformed by the pressure or stress applied to the outer periphery of the product area by the punch, and if there is such deformation, the notch The metallized terminals formed in the above cannot be accurately and firmly connected to the wiring conductors of the external electric circuit board.
[0019]
The present invention has been devised in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a metal conductor with a wiring conductor of an external electric circuit board without deformation in a notch formed in the outer peripheral part of the ceramic board. It is an object of the present invention to provide a ceramic substrate that can be connected accurately and firmly.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a ceramic substrate according to the present invention has a notch in which a metallized terminal for connecting an electrode of a semiconductor element to the outside is formed on a side surface of a substantially disk-shaped ceramic substrate for mounting the semiconductor element. A method for manufacturing a ceramic substrate comprising: a product region for a ceramic substrate and a disposal margin region surrounding the product region, and a hole for a notch is formed between the product region and the disposal margin region. And obtaining a ceramic sintered body in which a metallized layer for a metallized terminal is attached to the inner wall of the hole for the notch, and then grinding and removing the discarded area of the ceramic sintered body to remove the ceramic substrate. It is characterized by obtaining.
[0021]
According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, after obtaining a hard and non-plastically deformed ceramic sintered body having a hole for a notch between a product region and a disposal margin region, the ceramic firing is performed. Since the ceramic substrate is obtained by grinding and removing the waste allowance area of the bonded body, the cutout portion formed on the side surface of the ceramic substrate is not deformed.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an example of an embodiment of a method for producing a ceramic substrate of the present invention will be described.
[0023]
Here, the case where the
[0024]
For example, as shown in a perspective view in FIG. 3, the green ceramic molded
[0025]
The ceramic
[0026]
Also, the
[0027]
Next, as shown in a perspective view in FIG. 4, the
[0028]
In this example, it is cut into an octagon, but it may be cut into another shape such as a square, a hexagon, or a circle.
[0029]
Next, the
[0030]
The
[0031]
Further, the ceramic
[0032]
Next, as shown in perspective views in FIGS. 6A and 6B, the side surface of the ceramic
[0033]
At this time, since the ceramic
[0034]
In addition, the
[0035]
Thus, according to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, the cutout portion 1b formed on the side surface of the circular
[0036]
The
[0037]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, after obtaining a hard and non-plastically deformed ceramic sintered body having a hole for a notch between a product region and a disposal margin region, the ceramic firing is performed. Since the ceramic substrate was obtained by grinding and removing the waste allowance area of the body, the notch formed on the side surface of the ceramic substrate did not become deformed, and the metallization formed in the notch It is possible to provide a ceramic substrate capable of accurately and firmly connecting the terminal to the wiring conductor of the external electric circuit substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a circular ceramic substrate.
2A and 2B are a top view and a cross-sectional view, respectively, showing a green ceramic molded body that becomes the ceramic substrate shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view for explaining a method for producing the green ceramic molded body shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a perspective view for explaining a method for producing a ceramic substrate according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B are perspective views for explaining a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention.
FIGS. 6A and 6B are perspective views for explaining a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view for explaining a conventional method of manufacturing a ceramic substrate.
[Explanation of symbols]
1 ... Ceramic substrate 1b ...
40 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ceramic sintered body
41 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Product area
41b ・ ・ ・ ・ ・ ・ Hole
42 ...
47 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Metalized layer
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