JPH02275694A

JPH02275694A - セラミックス基板の製造方法

Info

Publication number: JPH02275694A
Application number: JP21691489A
Authority: JP
Inventors: Seiji Katsube; 勝部　成二; Toshio Nakai; 中井　敏夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-06
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1990-11-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、セラミックス基板の製造方法に関する。

（従来の技術）従来、半導体基板は、チップを外部環境から保護したり
、チップのハンドリングを可能にしたりという基本的な
機能を満たしていればよかった。

これに対して最近は、ＬＳＩチップの高集積化と高速化
、加えて電子装置を小型で高機能にする目的から実装の
高密度化が進み、１チツプが有する機能数の増加に伴っ
て、配線が複雑化し、半導体素子を塔載するセラミック
ス基板は多層化が進んでいる。

多層基板の場合、配線パターンはセラミ・ソクス基板の
内部に形成されたスルーホールを介して電気的に接続さ
れている。

このような多層基板は、セラミックスグリーンシートに
内部配線用のスルーホールを形成し、タングステンやモ
リブデンなどの導体ペーストをグリーンシート表面およ
びスルーホール内に印刷法を用いて塗布したり、圧入法
によって導体ペーストをスルーホール内に充填すること
によって作製されている。

また、半導体用パッケージの１種であるフリ、ツブチッ
プパッケージは、半導体素子を裏返しにしてその表面ま
たは基板に形成された接続端子を用いてボンディングし
たものであり、形成する接続端子の形態によって、チッ
プに金属ボールを付けるボール方式、アルミニウムある
いは銀合金により突起電極をつけるバンブ方式、あるい
は基板にペデスタルをつけるペデスタル方式などがある
。

多く用いられているのはバンブ方式であり、これは、セ
ラミックス基板に形成された内部配線のスルーホールと
接続するようにフリップチップ素子接続用のチップパッ
ドを導体ペーストの充填されたセラミックスグリーンシ
ート上にスクリーン印刷などで印刷し、このパターンに
はんだを供給してお（。そして、あらかじめフリップチ
ップ素子の電極部に形成したはんだバンプと、ハンダリ
フロ一方式によってはんだを溶かし、フリップチップ素
子を基板に固定するとともに、素子接続用のチップパッ
ドを介してフリップチップ素子とセラミックス基板内の
配線を電気的に接続するという方法である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、ＩＣの高集積化に１ｔい、セラミックス
多層基板の配線パターンが複雑化し、スルーホールの径
が小さくなるとともに、形成されるスルーホールの数も
多くなってきている。

このため、スルーホールへの導体ペーストの充填が困難
になってきており、多数のスルーホールにおいては導体
ペーストの充填量が均一にならないという問題や、セラ
ミックスの焼成時において、セラミックスと導体ペース
トとの収縮量の差からスルーホールに空孔や突起部が生
じるという問題があった。

これによって、スルーホール上に設けられている素子接
続用のチップパッドが凹凸状となり所望の形状、精度が
得られず、さらに、この素子接続用パッド上に接合され
る半導体素子の接合強度に不足やばらつきが生じ、歩留
りの低下およびコストアップの原因となっていた。

また、スルーホールに導体ペーストの突起部があると、
素子接続用のチップパッドの印刷時に導体ペーストのに
じみが生じ、回路パターンの形状精度の低下、回路間シ
ョートなどの問題があった。

本発明はこのような問題に対処するためになされたもの
で、スルーホール上に印刷するチップパッドの凹凸を防
ぎ、ＩＣチップの接合強度ならびにセラミックス基板上
に形成する配線パターンの形状精度を向上させることが
できるセラミックス基板の製造方法を提供することを目
的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のセラミックス基板の製造方法は、セラミックス
グリーンシートにスルーホールを形成する工程と、前記
スルーホールに導体ペーストを充填する工程と、前記ス
ルーホール上にチップパッドを印刷する工程と、前記チ
ップパッド上にＩＣチップを接合する工程とを有するセ
ラミックス基板の製造方法において、前記チップパッド
を印刷する際、前記スルーホール内に充填されている導
体ペーストの凹凸を平坦化することを特徴としている。

また、本発明のセラミックス基板の製造方法は、前記ス
ルーホールに導体ペーストを充填した後、該導体ペース
トを押圧して、前記導体ペーストを前記セラミックスグ
リーンシートの表面に対して凹部状とすることを特徴と
している。

導体ペーストの凹凸を平坦化する手段としては、スルー
ホールが形成されているセラミックスグリーンシートを
加圧することなどが適用できる。

また、導体ペーストをセラミックスグリーンシ−トの表
面に対して凹部状とするには、あらかじめ適切に量を調
整した導体ペーストをスルーホール内に充填した後、こ
のスルーホールよりも小さい径のピンを用いて、充填さ
れた導体ペースト部分を押圧することなどにより行うこ
とができる。

（作　用）本発明のセラミックス基板の製造方法によれば、セラミ
ックスグリーンシート上にチップパッドを印刷する際、
上記セラミックスグリーンシートに形成されているスル
ーホールに導体ペーストを充填した後、このセラミック
スグリーンシートを加圧し、上記スルーホール内に充填
されている導体ペーストの凹凸を平坦化している。

したがって、スルーホール上に印刷するチップパッドの
平坦性が改善され、ＩＣチップの接合強度が良好となり
、強度不足やばらつきを防ぐことができる。

また、ＩＣチップの接合状態の向上によって、歩留りの
向上を図ることができる。

さらに、スルーホールに導体ペーストを充填する際、導
体ペーストを、セラミックスグリーンシートの表面に対
して凹部状となるよう充填することによって、セラミッ
クスグリーンシートの収縮率が導体ペーストに比較して
非常に大きい場合（たとえは、窒化アルミニウムなど）
でも、焼成によって導体ペーストがセラミックス基板上
に突出することを防ぎ、セラミックス基板の平坦性を良
好に維持することができる。

（実施例）次に、図面を用いて本発明の一実施例について説明する
。

実施例１第１図は、本発明のセラミックス基板の製造方法の一実
施例を示している。

セラミックスグリーンシート１は、窒化アルミニウムを
主成分としており、これに有機バインダーを加えてスラ
リー状にした後、ドクターブレード法によって厚さ　０
．２！ｌｖｍのシートに成形□した。

そして、このシートにパンチングによって、直径０．１
２＋ｕ＋のスルーホール２を形成した（ａ）。

次に、このスルーホール２の内部にスクリーン印刷によ
ってタングステンペースト３を充填した（ｂ）。

この後、プレス装置内において、常温下１００ｋｇ／　
ｃｄの圧力Ｇを上述したセラミックスグリーンシート１
に加え、スルーホール２におけるタングステンペースト
３の凹凸を平坦化した（Ｃ）。

なお、この工程における加圧はセラミックス基板が変形
しない範囲で行い、使用するセラミックス粉末や温度条
件によって異なるが、常温では５０ｋｇ／　ｃｄ　−１
５０ｋｇ／　ｃぜ程度が好ましい。

加圧力が必要以上に大きいとセラミックスグリーンシー
トの延びが大きくなり、回路パターンとの位置精度が低
下して、回路間のシ纏−トを生じることがあった。

続いて、平坦化されたスルーホール２上にタングステン
ペーストからなるチッパラド４をスクリーン印刷によっ
て印刷した（ｄ）。

こうして、スルーホール２に導体ペースト３が充填され
チップパッド４が印刷されたセラミックスグリーンシー
ト１を、常法によって脱脂し１８００℃で焼成した後、
フリップチップ５をノ＼ンダリフローによってチップパ
ッド４上に接合した（ｅ）。

こうして作製したフリップチップパッケージのチップパ
ッドの平坦性は２５μｍ以下で、フリップチップの接合
強度はフリップチップ１００個において平均［ｉｋｇ／
−であった。

また、この実施例の方法によって作製したフリップチッ
プパッケージ　１００個中、発生した不良品の数は０個
であった。

さらに、回路パターンのにじみによる修正は僅かであっ
た。

実施例２第２図は、本発明のセラミックス基板の製造方法の他の
実施例を示している。

セラミックスグリーンシート１は、窒化アルミニウムを
主成分としており、これに有機バインダーを加えてスラ
リー状にした後、ドクターブレード法によって厚さ　０
．２５１のシートに成形した。

そして、このシートにパンチングによって、直径０　、
１２ＩＩｍのスルーホール２を形成した（ａ）。

この後、スルーホール２より小さい径の押圧用ビン部材
Ｐを用いてタングステンペースト３を押圧し、セラミッ
クスグリーンシート１の表面よりタングステンペースト
３部分が低くなるよう凹ませた（ｃ）。

続いて、凹部状とされたスルーホール２上にタングステ
ンペーストからなるチップパッド４をスクリーン印刷に
よって印刷した（ｄ）。

こうして、スルーホール２に導体ペースト３が凹部状に
充填され、この上にチップパッド４が印刷されたセラミ
ックスグリーンシート１を、常法によって脱脂し１８０
０℃で焼成した後、フリップチップ５をハンダリフロー
によってチップパッド４上に接合した（ｅ）。

この焼成によるセラミックスグリーンシート１の収縮に
よって、凹部状の導体ペースト３は周囲から圧縮を受け
るため、表面方向に押出されて、ちょうどセラミックス
基板表面と同一面に並んだ状態となり、焼成後のセラミ
ックス基板は平坦な表面が得られる。

こうして作製したフリップチップパッケージのチップパ
ッドの平坦性および接合強度は、実施例１と同様に良好
で、作製したフリップチップパッケージ１００個中、不
良品の発生はみられなかった。

比較例上述した実施例１の方法において、セラミックスグリー
ンシートを加圧する（ｃ）の工程を省き、そのほかは実
施例１と同一条件でフリップチップパッケージを作製し
た。

得られたフリップチップパッケージのチップパッドの平
坦性は１００μｍで、フリップチップの接合強度はフリ
ップチップ１００個において平均２ｋｇ／ｉであった。

また、加圧工程を省いた比較例の方法によって作製した
フリップチップパッケージ　ｔ　ｏ　ｏ　間中、発生し
た不良品の数は５０個であった。

さらに、スルーホール内の導体ペーストが凹凸状であっ
たため、回路パターンのにじみが発生し、回路パターン
の修正が必要であった。

以上の結果から明らかなように、チップパッドを印刷す
る前にセラミックスグリーンシートを加圧し、導体ペー
ストの凹凸を平坦化することによって、チップパッドの
平坦性が向上し、フリップチップの接合強度を向上させ
ることができた。

そして、この実施例で用いた窒化アルミニウムは焼成時
における導体ペーストとの収縮率の差が大きく、特に基
板の平坦性が問題となっていたが本発明を用いることに
より窒化アルミニウムを基板材料として使用しても信頼
性の裔いフリップチップパッケージを得ることができた
。

また、基板表面を平坦化することによって回路パターン
のにじみを防止することができた。

さらに、このようにフリップチップの接合を、均一に安
定した状態で行うことにより、歩留りの向上を図ること
ができた。

なお、この実施例においてはフリップチップパッケージ
につい、て説明したが、本発明はこれに限らず他のセラ
ミックス基板にも適用することが可能である。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明のセラミックス基板の製造
方法によれば、セラミックスグリーンシート上にチップ
パッドを印刷する際、上記セラミックスグリーンシート
に形成されているスルーホールに導体ペーストを充填し
た後、このセラミックスグリーンシートを加圧し、上記
スルーホール内に充填されている導体ペーストの凹凸を
平坦化している。

また、スルーホール内の導体ペースト充填状態を、グリ
ーンシートの表面に対して凹部状とすることにより、グ
リーンシートの焼成時の収縮による導体ペーストの充填
不良を防ぎ、基板の平坦性を改善することができる。

このような基板の平坦化によるＩＣチップの接合状態の
向上によって、歩留りの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例のセラミックス基板の製
造方法を説明するための図、第２図は本発明による他の実施例のセラミックス基板の
製造方法を説明するための図である。１・・・・・・・・・セラミックスグリーンシート２・
・・・・・・・・スルーホール３・・・・・・・・・タングステンペースト４・・・・
・・・・・チップパッド５・・・・・・・・・フリップチップＧ・・・・・・・・・圧力Ｐ・・・・・・・・・押圧用ピン部材出願人　　　　　　株式会社　東芝代理人　弁理士　　須　山　佐　− １〜Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミックスグリーンシートにスルーホールを形
成する工程と、前記スルーホールに導体ペーストを充填
する工程と、前記スルーホール上にチップパッドを印刷
する工程と、前記チップパッド上にＩＣチップを接合す
る工程とを有するセラミックス基板の製造方法において
、前記チップパッドを印刷する際、前記スルーホール内に
充填されている導体ペーストの凹凸を平坦化することを
特徴とするセラミックス基板の製造方法。
（２）セラミックスグリーンシートにスルーホールを形
成する工程と、前記スルーホールに導体ペーストを充填
する工程と、前記スルーホール上にチップパッドを印刷
する工程と、前記チップパッド上にＩＣチップを接合す
る工程とを有するセラミックス基板の製造方法において
、前記スルーホールに導体ペーストを充填した後、該導体
ペーストを押圧して、前記導体ペーストを前記セラミッ
クスグリーンシートの表面に対して凹部状とすることを
特徴とするセラミックス基板の製造方法。