JPH02500907A - Ceramic/glass/metal composite - Google Patents

Ceramic/glass/metal composite

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JPH02500907A
JPH02500907A JP63500436A JP50043688A JPH02500907A JP H02500907 A JPH02500907 A JP H02500907A JP 63500436 A JP63500436 A JP 63500436A JP 50043688 A JP50043688 A JP 50043688A JP H02500907 A JPH02500907 A JP H02500907A
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glass
ceramic
metal
composite
particles
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オリン コーポレーション
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 セラミック・ガラス・金 ム一 本発明は、広い範囲の用途に用いられるが、特に超電導体チップを個々に或はま とめて製造する部品として用いるのに適している。本発明は、幾つかを挙げると 、電子部品のパッケージ、人工人体代替品、砥石車、エンジン部品及びセラミッ クエンジン等の特別な用途に特に適合させることができる希望の性質を有する凝 集複合体を形成するため、セラミック粒子を一緒に結合することについて記述す る。[Detailed description of the invention] Ceramic/Glass/Gold Muichi Although the present invention can be used in a wide range of applications, it is particularly applicable to superconductor chips individually or in groups. Suitable for use as parts that are assembled and manufactured. To name a few, the present invention , electronic component packages, artificial human body substitutes, grinding wheels, engine parts and ceramics. concrete with desired properties that can be particularly adapted to special applications such as engine engines. Describes the bonding of ceramic particles together to form a composite composite. Ru.

従来ガラス・セラミック複合体は複雑な形へ一段階法で形成されていた。この方 法は多くの用途にとって有効であることが判明している。しかし、最終生成物が 一層複雑な形を持っている場合、成形型内で複合体を形成するために大きな圧力 が必要であり、そのため粒子間に溶融したガラスが絞り出され、セラミック粒子 を相互に固定する結果になる。そのため更に流動しにくくなり、希望の最終形状 に複合体を緻密化及び成形するのに一層大きな圧力が必要になるか、又はそれが 不可能になったりする1本発明は、この問題を、セラミック粒子とガラスと金属 粒子とを一緒にして、複合体の成形型内での流動を大きくすることにより解決す る。Traditionally, glass-ceramic composites have been formed into complex shapes using a one-step process. This person The method has been found to be effective for many applications. However, the final product For more complex shapes, greater pressure is applied to form the composite in the mold. is necessary, so that the molten glass is squeezed out between the particles and the ceramic particles The result is that they are fixed to each other. This makes it even more difficult to flow, resulting in the desired final shape. more pressure is required to densify and shape the composite, or it The present invention solves this problem by combining ceramic particles, glass, and metal. The solution is to increase the flow of the composite within the mold by combining the particles with Ru.

複合体は、電気伝導性又は非導電性になるような材料の組合せから形成すること ができる。また熱膨張係数は、特別な用途の条件に従い調節することができる。Composites may be formed from a combination of materials that are electrically conductive or non-conductive. Can be done. The coefficient of thermal expansion can also be adjusted according to the requirements of the particular application.

非導電性であるが、熱膨張係数が低い複合体は特にエレクトロニクス工業に有用 である。現在、半導体パッケージ、ハイブリッドパッケージ及びチップ坦体のた めの基体材料としてマイクロエレクトロニクス工業で低膨張性材料が広く用いら れている。これらの材料は、基体の熱膨張係数(CT E )が制約されている 時、即ち、シリコンチップ又は低膨張性無導線チップ坦体を直接基体に取り付け る時に特に有用になる。Composites that are non-conductive but have a low coefficient of thermal expansion are particularly useful in the electronics industry It is. Currently, for semiconductor packages, hybrid packages and chip carriers, Low expansion materials are widely used in the microelectronics industry as substrate materials for It is. These materials have a limited coefficient of thermal expansion (CTE) of the base material. When the silicon chip or low-expansion wireless chip carrier is directly attached to the substrate This is particularly useful when

アルミナ セラミックは現在量も広く用いられている基体材料である。アルミナ とシリコンチップの熱膨張係数の間には僅かな不整合がある。この不整合は、ア ルミナ基体に取り付けられたチップが熱的上下変動を受けた時、それに許容出来 ない程大きな応力は必ずしも生じない、この程度のCTE不整合は、チップの大 きさが比較的大きい時或はチップが基体に固く接着されている時でも通常許容出 来る。アルミナセラミックは、殆どの他の低膨張性基体材料よりも値段が低いの で、特に魅力がある。しかし、従来の方法で作られていたアルミナセラミックに は、許容誤差内の調節がしにくい、熱伝導性が低い、即ち、約10〜約20ワツ ト/M″にの範囲の伝導度、約50in”より小さいアルミナ基体面積に限定さ れる製造性といったような多くの欠点がある。Alumina ceramic is a substrate material that is currently widely used. alumina There is a slight mismatch between the coefficient of thermal expansion and the coefficient of thermal expansion of the silicon chip. This inconsistency When a chip attached to a lumina substrate is subjected to thermal fluctuations, it is difficult to tolerate it. This degree of CTE mismatch, which does not necessarily result in extremely large stresses, Even when the size is relatively large or the chip is firmly adhered to the substrate, the permissible come. Alumina ceramics are less expensive than most other low expansion substrate materials. And it's particularly attractive. However, alumina ceramics made using traditional methods is difficult to adjust within tolerance and has low thermal conductivity, i.e., about 10 to about 20 watts. Conductivity in the range of T/M'', limited to alumina substrate areas less than about 50 in. There are many drawbacks, such as poor manufacturability.

慣用的セラミック製品、特にセラミック基体は次の方法に従って製造してもよい 、アルミナ又は他のセラミック材料の粉末をガラス粉末及び有機物と一緒に混合 する。Conventional ceramic articles, in particular ceramic substrates, may be manufactured according to the following methods: , alumina or other ceramic material powder mixed together with glass powder and organic matter do.

従来のr生のテープ」又は「冷間プレス」法では、有機物はテルピンオールの如 き溶媒と、ポリメチルメタクリレートの如き溶質からなる二相混合物である。こ の特別な溶媒・溶質混合物は一つの例で、その代わりに他の有機混合物を用いて もよい。有機混合物は、ガラスとセラミックの粉末混合物と一緒にするとペース ト又はスラリーを形成する。有機混合物の溶質対溶媒比及び種類は、特別な用途 、即ち「生のテープ」又は「冷間プレス」法にとって望ましいペースト レオロ ジーに従って選択される。In the traditional "green tape" or "cold press" method, organics such as terpinol are It is a two-phase mixture consisting of a solvent such as polymethyl methacrylate and a solute such as polymethyl methacrylate. child A special solvent-solute mixture is one example, and other organic mixtures can be used instead. Good too. The organic mixture becomes a paste when combined with the glass and ceramic powder mixture. form a slurry or slurry. The solute-to-solvent ratio and type of organic mixtures are , i.e. the preferred paste for the "green tape" or "cold press" method. selected according to

生のテープ法では、調節された量のスラリーを二枚のプラスチック板の間に入れ る。プラスチック板の間に挟まれたスラリーをロールミルに通し、一定の厚さに する。In the green tape method, a controlled amount of slurry is placed between two plastic plates. Ru. The slurry sandwiched between plastic plates is passed through a roll mill to a uniform thickness. do.

次にその材料のシートを希望の大きさに切断又は打ち抜き焼成する。冷間プレス 法ではガラスとセラミックの粉末を、生のテープ法と比較して少ない割合の溶媒 と混合する0次にガラス、セラミック及び有機物の混合物を希望の形にプレスし 、焼成する。The sheet of material is then cut or punched to the desired size and fired. cold press The method uses glass and ceramic powders with a lower proportion of solvent compared to the raw tape method. The mixture of glasses, ceramics and organics is then pressed into the desired shape. , to be fired.

どちらの方法でも、有機物は、セラミック物体又はセラミック基体の焼成又は処 理温度よりも実質的に低い温度で揮発させる。溶媒は通常的100℃より低い温 度で揮発し、溶質は約450℃より低い温度で揮発する。溶質及び溶媒が失われ ると、生のテープ又は冷間プレス物体中に気孔を生ずる。最大焼成温度(慣用的 セラミックでは約1600℃、低温焼成セラミックでは約900℃)では、ガラ ス相は溶融し、成る量のアルミナ粒子の焼結が起き、その結果物体の緻密化が得 られる。連通した気孔のない焼成基体は、非常に限定されたガス透過率しか与え ない(< I X 10−”ccHe/秒)気密な基体を生ずる。焼成した基体 のこの後者の特性により、それらは気密に密封された半導体密閉体を製造するの に特に適したものになる。In both methods, the organic matter is removed by firing or treating the ceramic object or substrate. volatilize at a temperature substantially below the operating temperature. Solvents are typically heated to temperatures below 100°C. The solute evaporates at temperatures below about 450°C. solute and solvent are lost This creates porosity in the green tape or cold pressed object. Maximum firing temperature (conventional At about 1600℃ for ceramics and about 900℃ for low-temperature fired ceramics), glass The gas phase melts and sintering of the alumina particles takes place, resulting in densification of the object. It will be done. A fired substrate with no open pores provides very limited gas permeability. (< I This latter property of makes them useful for producing hermetically sealed semiconductor enclosures. be particularly suitable for

しかし、緻密化は直線方向に17%にも達する大きな収縮を生ずる。従って、直 線方向に約±1%より良好な誤差を有する最終部品を経済的に製造することは実 現しにくい、従って、標準的焼成セラミック基体の大きさの許容誤差は製造業者 によって±1%であると言われているのが典型的である。一層厳しい大きさの許 容誤差は、収率の低下を相殺するため、更にかなり高価なものになる。However, densification results in large shrinkage in the linear direction, amounting to 17%. Therefore, direct It is not practical to economically produce final parts with a linear tolerance of better than about ±1%. Therefore, the size tolerances of standard fired ceramic substrates are limited by the manufacturer. Typically, it is said to be ±1%. stricter size tolerance Volume errors are also significantly more expensive to offset the loss in yield.

エレクトロニクス工業では、製造工場で一層高度の自動化がめられている。自動 機械は一般に前に述べた基体の如き部品を、その部品の【線方向に±1%より遥 かに厳しい許容誤差に合うように配置することができる。In the electronics industry, manufacturing plants are becoming increasingly automated. automatic Machines generally handle parts, such as the substrate mentioned above, at a rate far greater than ±1% in the can be arranged to meet tight tolerances.

実際、セラミック部品に対する許容誤差は、殆どの場合希望する水準の自動化を 達成するのを制約する因子になっている。In fact, the tolerances on ceramic components are almost always limited to the desired level of automation. It is a factor that restricts achievement.

本発明は、慣用的セラミックの焼成温度、即ち約1600℃又は[低温焼成セラ ミック」の焼成温度、即ち約900℃でも、それより充分低い温度で慣用的手段 により一段階法でセラミック・ガラス・金属構造体をそれらの最終的形状に製造 する独特の方法を与える0本発明の方法は、有機物を製造過程で必ずしも必要と しないので、製造される物品に独特の性質を賦与する。The present invention is suitable for firing at conventional ceramic firing temperatures, i.e., approximately 1600°C or Even if the firing temperature of "Mick" is about 900℃, it can be done by conventional means at a temperature sufficiently lower than that. Manufacture ceramic, glass, and metal structures into their final shapes in a one-step process using The method of the present invention provides a unique method for producing This imparts unique properties to the manufactured articles.

本発明は、CERD I P法を根本的に改良する物品及びそれら物品を製造す る方法にも関する。現在CBRDIP法は基部及び蓋を用いている0通常、はん だガラスである密封材によって比較的低い温度、即ち約470℃でパッケージを 密封する。金属導線構造体は密封材中に存在する。CERD I P密封部の強 度は、ガラス密封材の強度、密封部の長さ及び幅、気孔又は他の不連続部の存在 、及び最終的にはガラスと金属導線構造体との間の結合の性質に依存する6通常 、ガラスはCERD I Pパッケージの最も弱い部分である。導線枠とガラス 密封材との間の接着は、殆どのパッケージ構造で比較的よくない。The present invention is an article that fundamentally improves the CERD IP method and a method for manufacturing those articles. It also relates to how to Currently, the CBRDIP method uses a base and a lid. The package is sealed at a relatively low temperature, approximately 470°C, using a glass sealant. Seal. A metal conductor structure is present in the sealant. CERD I P sealing part strength The strength of the glass seal, the length and width of the seal, the presence of porosity or other discontinuities , and ultimately depends on the nature of the bond between the glass and the metal conductor structure6 typically , the glass is the weakest part of the CERD IP package. conductor frame and glass Adhesion to the encapsulant is relatively poor in most package constructions.

密封部は、かなりの機械的或は熱・機械的負荷を受けると容易に壊れることがあ る。同じ条件で、金属密封材を用いた一層高価なセラミック側壁ろう付はパッケ ージでは、元のままになっているであろう。Seals may easily break when subjected to significant mechanical or thermal/mechanical loads. Ru. Under the same conditions, the more expensive ceramic sidewall brazing with metal sealant In the page, it will remain as it was.

CERD I P構造は、それらの固有の弱さを補償するように修正されている 。それらは同じ大きさの側壁ろう付はパッケージに比較して一層大きな密封面積 を有する。CERD IP structures have been modified to compensate for their inherent weaknesses . They have a larger sealing area compared to the package with sidewall brazing of the same size. has.

その結果、側壁ろう付はパッケージの場合と比較してチップ取付は空腔の幅が狭 くなる。パッケージを収容する空間の大きさが限定されている場合には、CER D I Pの狭くなった大きさのチップ取付は空腔内に収まることができない比 較的大きいチップは、一層高価な側壁ろう付はセラミックパッケージに取り付け る必要がある0本発明は、この問題を、ガラス密封部の内部から導線枠を分離す ることによって解決することができる。導線構造体は、側壁ろう付はパッケージ のようにパッケージの基部又は蓋にしっかりと固定することができる。得られた 優れたパッケージは、パッケージの取り扱い中よく起きる導線の屈曲による応力 を密封部中へ伝えることはない。As a result, when sidewall brazing is used, the width of the cavity for chip attachment is narrower than for packages. It becomes. If the amount of space accommodating the package is limited, the CER The narrow size of DIP makes it impossible to fit the tip into the cavity. Larger chips can be attached to ceramic packages without more expensive sidewall brazing. The present invention solves this problem by separating the conductor frame from the inside of the glass seal. This can be solved by The conductor structure is packaged with side wall brazing. It can be securely fixed to the base or lid of the package. obtained A good package resists the stress caused by bending the conductors, which often occurs during package handling. will not be communicated to the entire sealed section.

同時に、チップ取付は空腔の大きさを大きくすることができ、その結果パッケー ジは側壁ろう付はパッケージと同様な信頼性をもちながら、遥かに低い値段で競 合することができる。At the same time, tip mounting can increase the cavity size, resulting in Sidewall brazing offers the same reliability as packaging, but is competitive at a much lower price. can be matched.

本発明は、ピングリット アレー及び側壁はんだ付はパッケージの如き多層パッ ケージを製造するのにも適している。The present invention provides pin grid arrays and sidewall soldering for multilayer packages such as packages. It is also suitable for manufacturing cages.

世界中で、ファインセラミックスは1990年代及び21世紀にとって最も重要 な基本的材料の一つであると考えられている。この期待は次の理由に基づいてい る。第一に、ファインセラミックスは、エレクトロニクス、情報技術、生物工学 、医療エレクトロニクス等のような先端技術を開発及び進歩させるのに新しい基 本的材料として重要な役割を果たすと期待されている。これらの技術の将来は新 しい材料の開発に依存している。それらは、耐熱、耐食、放射性等で現在入手で きる材料より一層大きな能力を有する材料を要求している。それらは、化学、光 学及び電磁気的機能の点で進んだ性能を示す新しい機能的材料も要求している。Around the world, fine ceramics are of paramount importance for the 1990s and the 21st century. It is considered to be one of the basic materials. This expectation is based on the following reasons: Ru. First, fine ceramics are used in electronics, information technology, and biotechnology. new foundations to develop and advance cutting-edge technologies such as medical electronics, medical electronics, etc. It is expected to play an important role as a basic material. The future of these technologies is new depends on the development of new materials. They are heat resistant, corrosion resistant, radioactive, etc., and are currently available. There is a need for materials that have greater capabilities than those that can be used. They are chemistry, light There is also a need for new functional materials that exhibit advanced performance in terms of mechanical and electromagnetic functionality.

ファインセラミックスは、これらの要求を満足でき、従って、これらの先端技術 の予想される発展を支える鍵になる材料の一つとして働くことができる材料であ ると考えられている。第二に、ファインセラミックスの優れた性質は、現存する 技術に対し、それらの製品の品質を向上させるのに役立つと予想されている。自 動車工業にとってセラミックエンジンは丁度よい一つの例である。明らかに、フ ァインセラミックスは、現在沈滞した基礎材料工業にとってファインセラミック スの供給者になることによって自らを活性化する絶好の機械を与えるものと期待 されている。第三に、ファインセラミックスは、各国の国家的経済的防衛の観点 から重要であると考えられている。各国は、石油及び貴金属を含めた天然資源を 保存することに付いて関心を払っている。従って、セラミックエンジンの開発は 、石油を保存するために熱望されているものである。ニッケル、コバルト及びク ロムのような貴金属の代替物としてのセラミックスの開発も同様に希望されてい る。Fine ceramics can meet these demands and therefore can meet these advanced technologies. It is a material that can act as one of the key materials supporting the anticipated development of It is believed that Second, the excellent properties of fine ceramics are The technology is expected to help improve the quality of those products. Self Ceramic engines are a perfect example for the automobile industry. Obviously, F. Fine ceramics is an important material for the currently stagnant basic materials industry. We hope that by becoming a supplier of has been done. Third, fine ceramics are important from the perspective of each country's national economic defense. It is considered important since. Each country has natural resources, including oil and precious metals. We are concerned about preservation. Therefore, the development of ceramic engines , which is what is being aspired to to preserve oil. Nickel, cobalt and There is also hope for the development of ceramics as a substitute for precious metals such as ROM. Ru.

現在、主たる利用分野は、電磁気的及び機械的部品である。前者はエレクトロセ ラミックスと呼ばれ、ICパッケージ、電気コンデンサー、サーミスター及び可 変抵抗器が含まれる。Currently, the main fields of application are electromagnetic and mechanical components. The former is an electrocell It is called Lamix, and is used for IC packages, electric capacitors, thermistors, and other materials. Includes a resistor.

機械的及び耐熱性セラミックスは工学的セラミックスと呼ばれ、従来ガスタービ ン、ターボ積載タービン及びセラミックエンジンの如き用途で用いられている。Mechanical and heat resistant ceramics are called engineered ceramics and are traditionally It is used in applications such as engines, turbo-loaded turbines, and ceramic engines.

情報エレクトロニクスは、セラミックスが適用でき、機能的セラミックスがすで に用いられている主な分野の一つである。構造材料としてのセラミックスは実際 的にはそれほど広くは用いられていない。しかし、それらは自動車、工業的機械 設備等のエネルギー利用の効率を改善するのに重要な役割を果たすと予想されて いる。優れた機械的及び熱的能力を有する構造セラミックスは工学的セラミック スとしても知られており、将来非常に重要になると考えられている。更に、電気 セラミックス及び光学的セラミックスの如き機能的セラミックスは、エレクトロ ニクス工業の新しい装置の小型化及び包装の結果として今までよりも一層早く成 長すると予想される。人工の歯及び代替関節として用いられるようなバイオセラ ミックスも急速な成長を示し始め、医療技術の進歩によって拍車がかかるであろ う。Ceramics can be applied to information electronics, and functional ceramics are already available. This is one of the main fields in which it is used. Ceramics as structural materials are actually It's not that widely used. However, they are automobiles, industrial machinery It is expected to play an important role in improving the efficiency of energy use in equipment, etc. There is. Structural ceramics with excellent mechanical and thermal capabilities are engineered ceramics It is also known as ``S'' and is considered to be of great importance in the future. Furthermore, electricity Functional ceramics such as ceramics and optical ceramics are As a result of the miniaturization and packaging of Nix Industry's new equipment, expected to be long. Biothera used as artificial teeth and replacement joints mix is also beginning to show rapid growth, likely to be spurred by advances in medical technology. cormorant.

本発明の革新的な特徴により、複合体を、成長するセラミックス工業の多くの分 野で効果的に用いることができるようになる。複合体が多量のセラミック粒子を 含んでいる場合でも、今度は複雑な最終的な形へ穏やがな圧力及び温度で型成形 することができる。この発見の鍵は、成形圧力の範囲を著しく減少する金属又は 金属合金粒子を低い濃度で添加することにある。従来、必要な高圧は主に比較的 単純な形態のものを形成する時にだけ使うことができた。金属又は金属合金粒子 添加物を用いると、厳しい許容誤差で複雑な形のものを作ることができる。The innovative features of the present invention make composites suitable for many segments of the growing ceramics industry. It will be possible to use it effectively in the field. The composite contains a large amount of ceramic particles. Even if it contains, it is then molded at gentle pressure and temperature into a complex final shape. can do. The key to this discovery is that metal or The purpose is to add metal alloy particles at low concentrations. Traditionally, the required high pressures were mainly relatively It could only be used to form simple shapes. metal or metal alloy particles Additives can be used to create complex shapes with tight tolerances.

なぜなら、処理温度で複合体が極めて容易に流動するからである。成形方法はプ ラスチックの射出成形に含まれているものと幾らか似ている。現在、複雑な形を 持つセラミック製品は、セラミックスの収縮及び堅さを含めた因子のために製造 しにくい、一度びセラミック物品を概略的最終形状へ形成すると、それは最終的 デザインへ機械加工するのは非常に時間がかかり高価につく。This is because the composite flows very easily at processing temperatures. The molding method is It is somewhat similar to that involved in plastic injection molding. Currently, complex shapes Ceramic products with are manufactured due to factors including shrinkage and hardness of the ceramic. Once a ceramic article has been formed into its general final shape, it Machining the design is very time consuming and expensive.

この形状の制約があっても、セラミック材料は、それらの大きな強度、化学的耐 久性及び軽量さの利点を利用できる多くの製品に用いられている0例えば、セラ ミックスは、はんの少し例を上げるとエンジン、人工四肢及び切断工具に配合さ れている。Even with this geometrical constraint, ceramic materials are known for their great strength and chemical resistance. For example, ceramics are used in many products that take advantage of their durability and light weight. Mixes are used in engines, artificial limbs, and cutting tools, to name a few. It is.

セラミック・ガラス・金属複合体で、その物理的特性を、判断のよい選択によっ て特定の機械的、電気的、熱的及び化学的性質を与えるように調整することがで きる複合体を取り入れた電気部品パッケージを製造することは本発明で取り扱わ れる問題である。A ceramic-glass-metal composite whose physical properties can be determined through judicious selection. can be tailored to provide specific mechanical, electrical, thermal and chemical properties. Manufacturing electrical component packages incorporating complexes that can This is a problem.

本発明の一つの利点は、上述した従来の構造の限界及び欠点の一つ以上を解消す る複合体を取り入れた電気部品パッケージ及びその複合体を形成するための方法 を与えることである。One advantage of the present invention is that it overcomes one or more of the limitations and disadvantages of conventional structures discussed above. Electrical component package incorporating a composite body and method for forming the composite body It is to give.

本発明の更に別な利点は、良好な曲げ強度を有する基体を与える複合体を取り入 れた電気部品パッケージ及びその複合体を形成する方法を与えることである。A further advantage of the present invention is that it incorporates a composite that provides a substrate with good bending strength. An object of the present invention is to provide a method for forming an electrical component package and a composite thereof.

本発明の更に別の利点は、厳しい許容誤差を持つ部品を製造することができる複 合体を取り入れた電気部品パッケージ及びその複合体を形成する方法を与えるこ とである。Yet another advantage of the present invention is the ability to manufacture parts with tight tolerances. To provide an electrical component package incorporating coalescence and a method for forming a composite thereof. That is.

本発明の更に別な利点は、低い温度で焼成することができる複合体を取り入れた 電気部品パッケージ及びその複合体を形成する方法を与えることである。Yet another advantage of the present invention is that it incorporates composites that can be fired at low temperatures. An object of the present invention is to provide a method of forming an electrical component package and composite thereof.

本発明の更に別な利点は、安価な値段で処理することができる複合体を取り入れ た電気部品パッケージ及びその複合体を形成する方法を与えることである。A further advantage of the present invention is that it incorporates composites that can be processed at low cost. An object of the present invention is to provide a method for forming an electrical component package and a composite thereof.

本発明の更に別な利点は、セラミック・金属・ガラス複合体から形成された部品 中へ金属部品を埋めることである。A further advantage of the present invention is that parts formed from ceramic-metal-glass composites It involves burying metal parts inside.

本発明の更に別な利点は、セラミック・金属・ガラス複合体から形成されたセラ ミック基体中へ埋め込んだ導線構造体を組み込んだ電気部品パッケージを与える ことである。A further advantage of the present invention is that ceramics formed from ceramic-metal-glass composites Provides an electrical component package incorporating a conductor structure embedded in a microsubstrate That's true.

本発明の更に別な利点は、金属部品をセラミック・ガラス・金属複合体中の希望 の位置に埋め込んだその複合体から製造された多層装置を組み込んだ電気部品パ ッケージを与えることである。A further advantage of the present invention is that metal parts can be incorporated into ceramic-glass-metal composites as desired. An electrical component package incorporating a multilayer device fabricated from that composite embedded in the location of It is to provide a package.

本発明の更に別な利点は、複雑な形に成形することができるセラミック・ガラス ・金属から形成された工学的セラミック製品を与えることである。A further advantage of the present invention is that ceramic glass can be formed into complex shapes. - To provide engineered ceramic products formed from metals.

従って、半導体装置を取り囲むための部品及びその部品を形成するための方法が 与えられる。それら部品は独特なセラミック・ガラス・金属複合体材料で、その 複合体全体に分散させたセラミック粒子、金属粒子と、セラミック及び金属粒子 を一緒に付着するためのガラス相とからなる複合体材料から形成される。複合体 は、半導体パッケージの製造を簡単にすることができように、成形型中での熱間 鍛造及びホットプレスの如き慣用的処理によって一つの工程で形成してもよい。Therefore, a component for surrounding a semiconductor device and a method for forming the component are required. Given. These parts are made of a unique ceramic-glass-metal composite material; Ceramic particles, metal particles and ceramic and metal particles dispersed throughout the composite formed from a composite material consisting of a glass phase and a glass phase for adhering them together. complex is a hot process in a mold, which can simplify the manufacturing of semiconductor packages. It may be formed in one step by conventional processes such as forging and hot pressing.

金属部品はホットプレス工程中その複合体中へ埋め込むことができる0本発明は 、特にCERD I Pのハイブリッドパッケージ、回路板及び多層装置を形成 するのに適用することができる。The present invention allows metal parts to be embedded into the composite during a hot pressing process. , especially for forming hybrid packages, circuit boards and multilayer devices for CERD IP It can be applied to

セラミック・ガラス・金属複合体から形成された工学的セラミック製品も与えら れる。これらの製品は強く、耐久性があり、複雑な形へ成形することができ、改 良された熱伝導度を有する。それらには幾つかを挙げると、回転子、エンジンブ ロック、人体部分の代替品、及び砥石車が含まれる。セラミック・ガラス・金属 複合体には、セラミック粒子、セラミック粒子を一緒に付着するためのガラス及 び処理温度で流動特性をよくするための金属粒子が含まれる。Engineered ceramic products formed from ceramic-glass-metal composites are also provided. It will be done. These products are strong, durable, can be formed into complex shapes, and can be modified. It has good thermal conductivity. These include rotors, engine brakes, to name a few. Includes locks, body part replacements, and grinding wheels. Ceramic/Glass/Metal The composite includes ceramic particles, glass and glass for adhering the ceramic particles together. Contains metal particles to improve flow properties at high and processing temperatures.

本発明及び本発明の一層の発展について、付図に示した好ましい態様を用いて次 に説明する。The present invention and its further development will be described below using the preferred embodiments shown in the attached figures. Explain.

図面の簡単な説明 第1図は、従来法のCERD I Pパッケージを例示する図である。Brief description of the drawing FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional CERD IP package.

第2図は、導線構造体が、ガラスで結合された従来法の基体を例示する図である 。FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional substrate in which a conductive wire structure is bonded with glass. .

第3A図は、本発明によるCERD I Pパッケージを例示する図である。FIG. 3A is a diagram illustrating a CERD IP package according to the present invention.

第3B図は、導線構造体が中に埋め込まれた第3A図のセラミック・ガラス・金 属基体を通る断面図を例示する図である。Figure 3B shows the ceramic glass gold of Figure 3A with the conductor structure embedded therein. FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional view through a genus substrate;

第4図は、本発明による基部及び蓋の空腔中に金属方形板を有するCERD I Pパッケージを例示する図である。FIG. 4 shows a CERD I with metal square plates in the cavities of the base and lid according to the invention. It is a figure which illustrates a P package.

第5図は、本発明によるセラミック・ガラス・金属複合体の基体を例示する図で ある。FIG. 5 is a diagram illustrating a ceramic-glass-metal composite substrate according to the present invention. be.

第6A図は、セラミック・ガラス・金属複合体の層で、それを貫通している開口 を有する複合体層を例示する図である。Figure 6A shows a ceramic-glass-metal composite layer with openings passing through it. It is a figure which illustrates the composite layer which has.

第6B図は、第6A図の線B−Bを通る断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6A.

第7A図は、貫通した開口を有するセラミック・ガラス・金属複合体の層を例示 する図である。Figure 7A illustrates a layer of ceramic-glass-metal composite with an aperture therethrough. This is a diagram.

第7B図は、第7A図の線B−Bを通る断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 7A.

第8図は、ホットプレスする前の多層装置の部品を例示する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating parts of a multilayer device before hot pressing.

第9図は、ホットプレス後の多層装置の部品を例示する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the parts of the multilayer device after hot pressing.

第10図は、冷却部を有する半導体ケースを例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a semiconductor case having a cooling section.

第11図は、本発明によるセラミック・ガラス・金属複合体から形成された半導 体ケースを例示する図である。FIG. 11 shows a semiconductor formed from a ceramic-glass-metal composite according to the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a body case.

第12図は、セラミック蓋を有するセラミック・ガラス・金属複合体から形成さ れた半導体ケースを例示する図である。Figure 12 shows a structure formed from a ceramic-glass-metal composite with a ceramic lid. FIG.

第13図は、金属蓋を有するセラミック・ガラス・金属複合体から形成された半 導体ケースを例示する図である。Figure 13 shows a half formed from a ceramic-glass-metal composite with a metal lid. It is a figure which illustrates a conductor case.

第14図は、第12図の態様と同様な半導体装置であるが、冷却部を持たない半 導体装置を例示する図である。FIG. 14 shows a semiconductor device similar to the embodiment shown in FIG. 12, but with no cooling section. FIG. 3 is a diagram illustrating a conductor device.

第15図は、セラミック・ガラス・金属複合体の本体から形成された半導体ケー スで、半導体装置を冷却部にも結合する表面として働くカップ型部材を有するケ ースを例示する図である。Figure 15 shows a semiconductor case formed from a ceramic-glass-metal composite body. A case with a cup-shaped member that serves as a surface that also couples the semiconductor device to the cooling section. FIG.

第16A図〜第16E図は、本発明による多層セラミック・ガラス・金属回路構 造体を形成するための一連の工程をを例示する図である。Figures 16A-16E illustrate multilayer ceramic-glass-metal circuit structures according to the present invention. It is a figure which illustrates a series of steps for forming a structure.

第17図は、ターボ積載タービンのためのセラミック回転子の斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of a ceramic rotor for a turbo-loaded turbine.

第18図は、腰及び足の骨の補綴体の斜視図である。FIG. 18 is a perspective view of a hip and foot bone prosthesis.

第19図は、セラミックエンジンのの斜視図である。FIG. 19 is a perspective view of the ceramic engine.

第20図は、砥石車の斜視図である。FIG. 20 is a perspective view of the grinding wheel.

第21図は、セラミックエンジンブロックのの斜視図である。FIG. 21 is a perspective view of the ceramic engine block.

本発明は、特にガラスによって一緒に結合されたセラミックと金属の粒子の混合 物から形成された複合体に関する。その複合体は、選択されたガラスが少なくと も軟化し、好ましくは流動状態になる処理温度で熱間鍛造及びホットプレスの如 き方法によって希望の形に成形することができる。得られた成形複合体は、例え ば半導体装置、ハイブリッドパッケージ、多層パッケージ又は固いプリント回路 板のための基体を形成するのに特に適合する。The present invention particularly focuses on the mixture of ceramic and metal particles bonded together by glass. Concerning complexes formed from things. The composite consists of the selected glass at least such as hot forging and hot pressing at a processing temperature that softens the material, preferably into a fluid state. It can be molded into the desired shape using the following methods. The resulting molded composite is For example, semiconductor devices, hybrid packages, multilayer packages or rigid printed circuits. Particularly suitable for forming a substrate for plates.

本発明は、選択された性質を与えるため、少なくとも三つの異なった種類の材料 を適当な割合で一緒に混合することを含んでいる。それら材料の一つはセラミッ ク粉末で、それは機械的、電気的、熱的性質の如き希望の物理的性質及び化学的 性質についての希望の条件に従い選択された体積%の範囲で存在する。典型的に は、セラミックは高強度、低展性、高誘電率、低熱膨張係数を含めた物理的特性 及び化学的非反応性のために知られている。The present invention utilizes at least three different types of materials to provide selected properties. including mixing together in appropriate proportions. One of those materials is ceramic. powder, it has the desired physical and chemical properties such as mechanical, electrical, and thermal properties. It is present in a selected volume % range according to the desired properties. typically Ceramic has physical properties including high strength, low malleability, high dielectric constant, and low coefficient of thermal expansion. and is known for its chemical non-reactivity.

第二の材料はガラスで、それはセラミック粒子と金属粒子を一緒に結合するため のマトリックスを形成する。ガラスは比較的脆いので、主にセラミック粒子によ って与えられる複合体強度の重要な減少を防ぐような割合で与えられるのが典型 的である。ガラスはセラミック粒子と同様、第三の材料である金属又は合金の粒 子と化学的に反応するように選択される。第三の材料は金属又は合金の粒子から なり、それらは複合体全体に分散される。金属又は合金の粒子は、複合体が処理 温度で希望の形ヘプレスされる間、セラミック・ガラスのスラリー単独の場合と 比較して一層低い印加圧力でセラミック粒子を移動できるようにする。更に、金 属粒子は複合体の熱伝導度を改良する。金属粒子は軟らかく展性をもつのが好ま しい、それらは隣接したセラミック粒子間の隣接して存在する表面上へ流れ込む 傾向を持ち、成形工程中セラミック粒子が壊れることなく互いに滑り込むことが できるようになると考えられる。金属粒子はセラミック粒子相互の固定が起きる のを実質的に減少させ、それによって最終的形状物を形成するのに必要な圧力を 低下するものと考えられている。得られた複合体は、それを一段階工程法で非常 に厳しい許容誤差を持つ複雑な最終的形状物へ容易に形成することができると言 う点で特に有用である。The second material is glass, because it binds the ceramic particles and metal particles together form a matrix of Since glass is relatively brittle, it is mainly affected by ceramic particles. is typically applied at a rate that prevents significant reduction in the composite strength given by It is true. Glass, like ceramic particles, is a third material, metal or alloy particles. selected to chemically react with the child. The third material is made of metal or alloy particles. and they are distributed throughout the complex. Metal or alloy particles are composite processed Ceramic-glass slurry alone and while being pressed into the desired shape at high temperatures. Allows ceramic particles to be moved with a comparatively lower applied pressure. Furthermore, gold The metallic particles improve the thermal conductivity of the composite. Metal particles are preferably soft and malleable. , they flow onto adjacent surfaces between adjacent ceramic particles. tend to allow the ceramic particles to slide into each other without breaking during the forming process. It is thought that it will be possible. Metal particles and ceramic particles are fixed to each other. substantially reduces the pressure required to form the final shape. It is believed that this will decrease. The resulting complex is then processed in a one-step process. can be easily formed into complex final shapes with tight tolerances. It is particularly useful in this respect.

セラミック材料は、それらの物理的特性について選択された粒子からなるのが典 型的である。特定のセラミックはAl2O3、SiC,Bed、TiO2、Zr O2、MgO1A IN 、S isN 、、BN及びそれらの混合物からなる 群から選択することができる0本発明は、これらのセラミックに限定されるもの ではなく、どのようなセラミック或はそれらセラミック混合物を配合してもよい 。セラミック粒子は、最終焼成複合体の約20〜約80体積%の範囲、好ましく は約40〜約65体積%の範囲で存在する。セラミック粒子は、どのような希望 の形を持っていてもよく、約1μより大きな平均直径、好ましくは約1〜約20 0μ、最も好ましくは約40〜約100μの平均直径を有する。希望のセラミッ クを選択するのに考慮される因子には、誘電率、熱膨張係数、強度及び化学的耐 久性が含まれる。Ceramic materials typically consist of particles selected for their physical properties. Typical. Specific ceramics include Al2O3, SiC, Bed, TiO2, Zr Consisting of O2, MgO1A IN, S isN, BN and mixtures thereof The invention is limited to these ceramics which can be selected from the group 0 Any ceramics or mixtures of ceramics may be used instead. . The ceramic particles range from about 20% to about 80% by volume of the final fired composite, preferably is present in a range of about 40 to about 65% by volume. What kind of ceramic particles would you like? may have an average diameter of greater than about 1μ, preferably from about 1 to about 20 0μ, most preferably about 40 to about 100μ. ceramic of hope Factors considered in selecting the material include dielectric constant, coefficient of thermal expansion, strength and chemical resistance. Includes durability.

従来、セラミックスは、それらが高温能力を持つために選択されている。なぜな ら、それらの融点は約り300℃〜約2500℃の温度にあるからである。しか し、本発明は、高温能力を必要としなくてもよい。なぜなら、セラミック粒子は 、そのセラミックの軟化温度と比較して低い軟化温度を持つガラス状マトリック ス中に一緒に結合されているからである。非常に高い温度で安定な部品に作るこ とができるガラスを選択することも本発明の範囲に入る。Traditionally, ceramics are selected because of their high temperature capabilities. Why This is because their melting points range from about 300°C to about 2500°C. deer However, the present invention may not require high temperature capability. Because ceramic particles , a glassy matrix with a lower softening temperature compared to that of its ceramic This is because they are joined together during the process. It can be made into parts that are stable at very high temperatures. It is also within the scope of the present invention to select a glass that can be used.

複合体の第二の成分は、最終的複合体によって要求される性質に従う希望の組成 を有するガラス相からなる。The second component of the complex has the desired composition according to the properties required by the final complex. It consists of a glass phase with

ガラス相は、セラミックと金属の粒子を一緒にガラスのマトリックス内で結合す る働きをする。重要な特性は、好ましくはガラスがセラミック及び金属の粒子の 両方と化学的に反応することである。又、ガラスは、良好な化学的耐久性、高強 度、許容出来る誘電率、及び選択された温度範囲内での軟化点の如き物理的特性 を持つことも重要である。適切なガラスは、珪酸塩、硼珪酸塩、燐酸塩、亜鉛硼 珪酸塩、ソーダ・石灰・シリカ、鉛珪酸塩、鉛・亜鉛・硼酸塩、等のガラスから なる群から選択してもよいが、どのような希望のガラスを用いてもよい、それら には、大きな熱膨張係数及び比較的低い軟化点を有する燐酸塩系ガラスが含まれ る。更に、ガラス質(vitreous)或は失透(devitrified) ガラスを選択してもよい。The glass phase binds ceramic and metal particles together within a glass matrix. It works to An important property is that the glass preferably has ceramic and metal particles. It is a chemical reaction with both. In addition, glass has good chemical durability and high strength. physical properties such as temperature, acceptable dielectric constant, and softening point within a selected temperature range. It is also important to have Suitable glasses include silicates, borosilicate, phosphates, zinc borosilicate From glasses such as silicates, soda/lime/silica, lead silicates, lead/zinc/borates, etc. Any desired glass may be used; includes phosphate glasses with large coefficients of thermal expansion and relatively low softening points. Ru. Furthermore, vitreous or devitrified Glass may also be selected.

エレクトロニクス分野で利用するのに適した熱硬化性を与える有用なガラスの好 ましい例は失透はんだガラスである。このガラスはP bo−Z no−B 2 0 s型ガラスであり、約10重量%のB、0.025重量%のA、8.5重量 %のSi、0.04重量%のTi、0.01重量%のFe、8.5重量%のZn 、12.5重量%のZr、0.25重量%のHf、2.0重量%のBa、及び残 余のpb、からなる名目上の組成を有する。全ての元素は対応する酸化物の重量 %として記載されている。ガラスが液体になった後、それを約500℃の温度で 約10分間保持する。次にガラスを固化させると失透する。Useful glass properties that provide thermosetting properties suitable for use in electronics applications A good example is devitrified solder glass. This glass is P bo-Z no-B 2 0 S type glass, approximately 10% by weight B, 0.025% by weight A, 8.5% by weight % Si, 0.04 wt% Ti, 0.01 wt% Fe, 8.5 wt% Zn , 12.5% by weight Zr, 0.25% by weight Hf, 2.0% by weight Ba, and the balance It has a nominal composition of the remainder pb. All elements are the weight of the corresponding oxide It is stated as a percentage. After the glass becomes a liquid, it is heated to a temperature of about 500℃. Hold for approximately 10 minutes. Next, when the glass is solidified, it becomes devitrified.

その点で、それは約650℃の温度に達するまで再溶融しない、ガラスは焼成複 合体の約15〜約50体積%の範囲で存在し、好ましくは約20〜約40体積% の範囲で存在する。At that point, the glass does not remelt until it reaches a temperature of approximately 650°C. present in the range of about 15 to about 50% by volume, preferably about 20 to about 40% by volume of the combined Exists within the range of

ガラスは約300〜約1300℃の軟化温度を持つように選択されるのが好まし い、処理温度は、ガラスが少なくともその軟化温度より高く、好ましくは液体状 態になるように選択される。Preferably, the glass is selected to have a softening temperature of about 300 to about 1300°C. The processing temperature is at least above the softening temperature of the glass, preferably in liquid form. selected to be in the same state.

熱硬化性複合体は、セラミック及び金属の粒子と、成る温度より上の温度で失透 するガラスとを混合することにより形成してもよい。第一に、複合体は、ガラス が液体状態になる処理温度で形成するのが好ましい0次に複合体をほぼその処理 温度の炉中に、それが固化して失透した構造を持つようになる充分な時間保持す る。ガラスが結晶状態になった時それはガラス状態の場合より通常遥かに強くな る。この性質を持つ複合体、即ち失透したガラスと混合されたセラミックと金属 の粒子は、熱硬化性材料として特徴づけることができる。後者の特性は、再溶融 温度が最初の処理温度よりかなり高くなっているので賦与されている。Thermoset composites, with ceramic and metal particles, devitrify at temperatures above It may also be formed by mixing with glass. First, the composite is made of glass The zero-order complex is preferably formed at a processing temperature at which the It is kept in an oven at a temperature long enough for it to solidify and have a devitrified structure. Ru. When glass is in its crystalline state, it is usually much stronger than it is in its glassy state. Ru. Composites with this property, i.e. ceramic and metal mixed with devitrified glass The particles of can be characterized as thermoset materials. The latter property is remelted This is given because the temperature is significantly higher than the initial treatment temperature.

例えば、オーガラス・イリノイス社(Owens l1linoisCo、)に よって製造されている失透はんだガラスCVIIIは、約470℃の処理温度で 液体になる。このガラスは前に述べたように、PbO−Zn0−BzO*型ガラ スであり、約10重量%のB、0.025重量%のA、8.5重量%のSi、0 .04重量%のTi、0.01重量%のFe、8.5重量%のZn、12.5重 量%のZr、0.25重量%のHf、2.0重量%のBa、及び残余のpb、か らなる名目上の組成を有する。全ての元素は対応する酸化物の重量%として記載 されている。For example, in Owens Linois Co. Therefore, the manufactured devitrified solder glass CVIII can be used at a processing temperature of about 470°C. It becomes a liquid. As mentioned earlier, this glass is a PbO-Zn0-BzO* type glass. about 10 wt% B, 0.025 wt% A, 8.5 wt% Si, 0 .. 04 wt% Ti, 0.01 wt% Fe, 8.5 wt% Zn, 12.5 wt% % by weight of Zr, 0.25% by weight of Hf, 2.0% by weight of Ba, and the balance PB, It has a nominal composition of All elements listed as weight percent of corresponding oxide has been done.

ガラスが液体になった後、それを約500℃の温度で約10分間保持し、その結 果、固化して失透した構造を持つようになる。その点で、それは約650℃の温 度に達するまで再溶融しない、失透したガラスの熱硬化性特性は特に有利である 。なぜなら、それによって最終製品が、最初の処理温度よりも高い温度の環境で 用いることができるようになるからである。After the glass becomes liquid, hold it at a temperature of about 500°C for about 10 minutes, and the As a result, it becomes solidified and has a devitrified structure. At that point, it has a temperature of about 650℃ The thermosetting properties of devitrified glasses, which do not remelt until temperatures are reached, are particularly advantageous. . This is because the final product is exposed to temperatures higher than the initial processing temperature. This is because it becomes possible to use it.

複合体の第三の成分は、好ましくは処理温度で展性のある金属粒子からなる。金 属粒子は、最終複合体製品を緻密にするのに必要な圧力を著しく減少する能力を もつために与えられている。それらは処理工程中セラミック粒子間で圧搾される とセラミック粒子の表面の周りに流れ、それによってセラミック粒子相互の固定 を減少或は無くし、処理圧力を低下させると考えられる。例えば、通常の処理で は、セラミック粒子と金属粒子及びガラスとの混合物を、金属粒子が軟化し展性 になるが溶融はしない処理温度へ加熱することが含まれる。得られた複合体スラ リーは成形、即ち、型中で成形することができる。The third component of the composite preferably consists of metal particles that are malleable at the processing temperature. Money The genus particles have the ability to significantly reduce the pressure required to densify the final composite product. It is given to us to have. They are squeezed between ceramic particles during the processing process and flows around the surface of the ceramic particles, thereby fixing the ceramic particles to each other. It is thought that this reduces or eliminates the processing pressure. For example, in normal processing is a mixture of ceramic particles, metal particles and glass, where the metal particles soften and become malleable. This includes heating the material to a processing temperature that causes it to form, but not melt. The resulting composite slurry The lee can be molded, ie, formed in a mold.

セラミック・ガラス・金属スラリーは成形型の形に流れながら、セラミック粒子 は互いに圧搾される。ガラス相は隣接したセラミック粒子間から絞り出され、接 触点を与える。金属粒子が存在しないと、セラミック粒子は接触したままになり 、その位置に固定され、それによってスラリーの流動能力を遅延させる。複合体 を希望の最終形状へ緻密化及び成形するのに流動のし易すさが必要である。流動 性の低下は、最終形状が複雑に成る程重要になる。Ceramic/glass/metal slurry flows into the shape of the mold and forms ceramic particles. are squeezed into each other. The glass phase is squeezed out from between adjacent ceramic particles and Give a touch point. In the absence of metal particles, the ceramic particles remain in contact , fixed in that position, thereby retarding the flow ability of the slurry. complex Ease of flow is necessary for densification and shaping into the desired final shape. flow The reduction in quality becomes more important as the final shape becomes more complex.

本発明の独特な態様は、金属粒子を複合体中へ添加し、複合体スラリーの流動性 に著しい影響を与えることにある。金属粒子は、セラミック粒子を互いに滑り合 うことができるようにする一種の潤滑剤としての働きをする。A unique aspect of the present invention is that metal particles are added into the composite to improve the fluidity of the composite slurry. The aim is to have a significant impact on The metal particles slide the ceramic particles together It acts as a kind of lubricant that makes it possible to

金属粒子の成るものは、隣接したセラミック粒子間の間隙中へ移動し、セラミッ ク粒子の相互の固定を起こす接触点の所へ流れ込むものと考えられる。互いに接 近するセラミック粒子によって絞り出される金属粒子は、セラミック粒子へ付着 して変形するものと考えられる。この変形によって、セラミック粒子の損傷を防 ぎながら、セラミック粒子を含むスラリーが成形型中で移動及び流動出来るよう になる。Those consisting of metal particles migrate into the gaps between adjacent ceramic particles and form ceramic particles. It is thought that the particles flow to the point of contact where the particles become fixed to each other. touch each other Metal particles that are squeezed out by nearby ceramic particles adhere to the ceramic particles. It is thought that it deforms. This deformation prevents damage to the ceramic particles. While stirring, the slurry containing the ceramic particles is allowed to move and flow in the mold. become.

金属粒子は、複合体の処理温度で溶融しないどのような金属或は合金から形成さ れていてもよい、好ましくは、金属及び合金は、アルミニウム、銅、鉄、銀、金 、ステンレス鋼、及びそれらの合金からなる群から選択される。Metal particles may be formed from any metal or alloy that does not melt at the processing temperatures of the composite. Preferably, the metals and alloys include aluminum, copper, iron, silver, gold. , stainless steel, and alloys thereof.

選択された金属及び合金は、処理温度で展性を持つのが好ましい、いずれの金属 又は合金でも、夫々その溶融温度及びその固相温度より低い温度では僅かな展性 しか持たないので、適切に選択された処理温度によって、その処理温度で展性に なる金属或は合金を使用することができる。金属又は合金が処理温度で充分展性 にならない場合には、成形工程中追加した圧力を適用して必要な変形を与えるよ うにしてもよい。金属又は合金の粒子は、約0.01〜約50μの平均直径を有 するのが好ましい。The selected metals and alloys are any metal that is preferably malleable at the processing temperature. Or alloys have slight malleability at temperatures lower than their melting and solidus temperatures, respectively. Therefore, depending on the appropriately selected processing temperature, it becomes malleable at that processing temperature. Other metals or alloys can be used. The metal or alloy is sufficiently malleable at the processing temperature If this is not the case, apply additional pressure during the forming process to provide the required deformation. You may do so. The metal or alloy particles have an average diameter of about 0.01 to about 50μ. It is preferable to do so.

最終的焼成複合体は、連続的又は不連続的に複合体全体に分散した金属粒子を含 んでいてもよい、金属粒子が連続的に分散している場合でも、それらはマトリッ クスを形成することはなく、主に局部的な焼結を受ける0粒子が連続的に分散し ている場合、生成物は導電性として分類され、粒子が不連続的に分散している場 合には、生成物は絶縁体として分類されるのが典型的であろう。The final fired composite contains metal particles dispersed throughout the composite, either continuously or discontinuously. Even if the metal particles are continuously dispersed, they are The particles do not form a lump and are mainly locally sintered, which are continuously dispersed. If the particles are dispersed discontinuously, the product is classified as conductive. If so, the product would typically be classified as an insulator.

金属粒子は、焼成複合体の約45体積%までの、処理温度で複合体の流動特性を 向上させるのに有効な量で複合体中に存在する。金属粒子は複合体の約5〜約4 5体積%を構成するのが好ましい。The metal particles, up to about 45% by volume of the fired composite, improve the flow properties of the composite at processing temperatures. is present in the complex in an amount effective to enhance. The metal particles are about 5 to about 4 parts of the composite. Preferably it constitutes 5% by volume.

複合体が、部品を電気的パッケージにするため絶縁体の如きものとして分類され るのが好ましいような用途に対しては、金属粒子は焼成複合体全体に不連続的に 分散しているような体積%で与えられるのが好ましい、この場合の金属又は金属 合金粒子は、最終的焼成複合体の約25体積%より少ない部分を構成するのが好 ましい、金属粒子は焼成複合体の約15体積%より少ない部分を構成するのが一 層好ましい。これら範囲内に金属粒子の体積%を限定することが、最終的焼成複 合体中に連続的金属路が形成されるのを防ぐものと考えられている。Composites are classified as insulators for electrical packaging of components. For applications where it is preferable to distribute the metal particles discontinuously throughout the fired composite. The metal or metals in this case preferably given in volume % as dispersed Preferably, the alloy particles constitute less than about 25% by volume of the final fired composite. Preferably, the metal particles constitute less than about 15% by volume of the fired composite. Layer preferred. Limiting the volume percent of metal particles within these ranges will result in the final firing complex. It is believed that this prevents the formation of continuous metal paths during coalescence.

最終的複合体は、不連続的に分散した金属粒子を含む場合でも、セラミック粒子 だけがガラスマトリックスにより一緒に結合されて形成された複合体と比較して 、改良された熱伝導度を示す、金属粒子が分散した最終的複合体が、増大した熱 伝導度を有すると言うことは特に驚くべきことである。なぜなら、電気伝導度の 対応する増加はないからである。この異常な特性の理由は完全には分かっていな い。Even when the final composite contains discontinuously dispersed metal particles, the ceramic particles compared to composites formed where only the glass is bonded together by a glass matrix. , the final composite with dispersed metal particles exhibiting improved thermal conductivity It is particularly surprising that it has conductivity. Because the electrical conductivity This is because there is no corresponding increase. The reason for this unusual property is not fully understood. stomach.

複合体が電気伝導体として分類されるのが好ましい用途に対しては、金属粒子は 焼成複合体全体中に連続的に分散しているような体積%で与えられるのが好まし い。For applications where the composite is preferred to be classified as an electrical conductor, the metal particles are It is preferably given in volume % such that it is continuously dispersed throughout the fired composite. stomach.

この場合の金属或は金属合金粒子は、最終的焼成複合体の約25体積%より多い 部分を構成するのが好ましい、金属又は金属合金粒子は、焼成複合体の約30〜 約45体積%を構成するのが一層好ましい、これらの範囲内に金属粒子の体積% を限定することは、最終的焼成複合体中に連続的金属路が形成されるのを促進し 、それによって良好な電気伝導度と共に熱伝導度を与えるものと考えられている 。そのような電気伝導性複合体は、電気伝導性が望ましい工学的複合体及びエレ クトロニクス複合体のような電気的パッケージの分野以外の領域で広い用途を持 つものと考えられる。The metal or metal alloy particles in this case are greater than about 25% by volume of the final fired composite. Preferably, the metal or metal alloy particles make up about 30% to 30% of the fired composite. More preferably, the volume percent of the metal particles within these ranges comprises about 45 volume percent. limiting promotes the formation of continuous metal paths in the final fired composite. , which is believed to provide good electrical conductivity as well as thermal conductivity. . Such electrically conductive composites can be used in engineering composites and electronics where electrical conductivity is desired. It has wide applications in areas other than the field of electrical packaging, such as electronics complexes. It is considered to be common.

本発明の複合体を形成する方法には、三つの主たる成分、セラミック粒子、金属 粒子及びガラスを与えることが含まれる。その方法、選択された特定の材料に依 存する種々の技術によって達成することができる0例えば、セラミック粒子は先 ず比較的展性のある金属粒子と混合し、次にそれらセラミック粒子を一緒に結合 するためのガラス粒子をその混合物へ添加してもよい。その混合物を、好ましく はガラス粒子が液体になる温度又は少なくともそれらの軟化温度に相当する処理 温度へ加熱する。The method of forming the composite of the present invention includes three main ingredients: ceramic particles, metal Includes providing particles and glass. The method depends on the particular material selected. For example, ceramic particles have been mixed with relatively malleable metal particles and then bonded the ceramic particles together. Glass particles may be added to the mixture for the purpose of. The mixture is preferably is the temperature at which the glass particles become liquid or at least corresponds to their softening temperature. Heat to temperature.

これによって、固体の金属及びセラミックの粒子が中に分散した溶融ガラスの半 固体スラリーを与えるのが好ましい。次に、好ましくは半固体スラリーとしての 複合体を、成形型中熱間鍛造又はホットプレスの如き慣用的方法によって希望の 形へ成形することができる。ホットプレスでは、混合物を約500ρsi〜約3 00X 10’ρsiの圧力で圧搾するのが好ましい、使用出来る最も低い圧力 は、隣接するセラミック粒子間に付着した金属粒子が変形出来るような圧力であ ると考えられる。これは処理温度の金属又は合金の展性に依存する。金属が処理 温度で充分展性でない場合には、金属粒子を変形させるのに一層大きな圧力を用 いてもよい。This creates a molten glass semicircle with solid metal and ceramic particles dispersed therein. Preferably, a solid slurry is provided. Next, preferably as a semi-solid slurry. The composite is shaped into the desired shape by conventional methods such as hot forging in a mold or hot pressing. Can be molded into shapes. In a hot press, the mixture is heated from about 500 ρsi to about 3 00X It is preferable to squeeze at a pressure of 10'ρsi, the lowest pressure that can be used. is the pressure that can deform the metal particles attached between adjacent ceramic particles. It is thought that This depends on the malleability of the metal or alloy at the processing temperature. metal processed If the temperature is not sufficiently malleable, more pressure may be used to deform the metal particles. You can stay there.

最終的に、混合物を冷却してガラスを固化し、複合体を最終的失透形状物へ結合 する。窒化硼素の如き慣用的剥離剤を成形型の壁に付与し、圧搾された製品を成 形型から取外し易くしてもよい、剥離剤は成形型の壁にも、或は圧搾された本体 にも粘着しないのが好ましい。しかし、剥離剤が成形型の壁に粘着しないことを 主に考慮する0本発明の重要な利点は、圧搾された複合体が非常に緻密で、成形 型の形に非常に精密に合った最終的形を有することである。Finally, the mixture is cooled to solidify the glass and bond the composite into the final devitrified shape. do. A conventional release agent such as boron nitride is applied to the mold walls to form a pressed product. The release agent may also be applied to the walls of the mold or the pressed body to facilitate removal from the mold. It is also preferable that it does not stick to the surface. However, make sure that the release agent does not stick to the walls of the mold. An important advantage of the present invention is that the pressed composite is very dense and moldable. The goal is to have a final shape that closely matches the shape of the mold.

本発明は、工業的に現在利用されているセラミック製造方法よりも遥かに厳しい 許容誤差及び一層複雑な形を持つ部品を製造することができる。この重要な利点 は主に次の理由によるものである。第一に、出発材料が、実際の製造過程中央わ れる有機物の如き成分を必ずしも含む必要がないことである。それら有機物が失 われることは余計な収縮をもたらすことがある。第二に、金属粒子は、処理中セ ラミック粒子が互いに一層よく流動出来るようにする。他の重要な利点は、焼成 温度が、今度はセラミック粒子を焼成する温度範囲より実質的に低くなることで ある。一層低い温度で処理することは、固有的に既知のいずれの方法に比較して も処理コストを低下する。The present invention is much more demanding than ceramic manufacturing methods currently used industrially. Parts with tolerances and more complex shapes can be manufactured. This important advantage This is mainly due to the following reasons. First, the starting material is located at the center of the actual manufacturing process. It is not necessary to necessarily contain components such as organic substances. Those organic substances are lost. Excessive contractions can lead to unnecessary contractions. Second, metal particles are separated during processing. Allows the ramic particles to flow better into each other. Other important benefits include firing The temperature, in turn, is substantially lower than the temperature range for firing the ceramic particles. be. Processing at lower temperatures compared to any inherently known method It also reduces processing costs.

製造方法は、ホットプレス及び熱間鍛造を含めた慣用的工程を含んでいてもよい 。ホットプレスは粉末の混合物に対し、又は冷間圧搾物に対し直接行うことがで きる。Manufacturing methods may include conventional processes including hot pressing and hot forging. . Hot pressing can be carried out directly on powder mixtures or on cold pressed products. Wear.

しかしガラスにより、ホットプレスは酸化性雰囲気を必要としてもよい。例えば 、PbO−ZnO−B20iの如きはんだガラスは、ガラス状態の変化を防ぐた め酸化性雰囲気を必要とする。However, depending on the glass, hot pressing may require an oxidizing atmosphere. for example , PbO-ZnO-B20i, etc., are solder glasses such as PbO-ZnO-B20i to prevent changes in the glass state. requires an oxidizing atmosphere.

熱的及び機械的性質の両方についての付加的な改良は、複合体中に失透ガラスを 用いることにより得ることができる。電気的パッケージの場合、失透ガラスによ り、パッケージが作動する温度よりもかなり低い温度でパッケージを形成するこ とができる。Additional improvements in both thermal and mechanical properties include incorporating devitrified glass into the composite. It can be obtained by using For electrical packages, devitrification glass This allows the package to be formed at a temperature significantly lower than the temperature at which the package will operate. I can do it.

例としての方法は次の通りである。An example method is as follows.

微粒状(90%が一325メツシュ)の失透ガラス(オーエンス・イリノイス社 、CV III)約45体積%を、約45体積%の微粒状(−120メツシユ) のA I20 、及び約10体積%のアルミニウム金属噴霧微粉末(−325メ ツシユ)と混合した。Fine-grained (90% 1325 mesh) devitrified glass (Owens-Illinois Co., Ltd.) , CV III) about 45% by volume in the form of fine particles (-120 mesh) of A I20, and approximately 10% by volume of aluminum metal atomized fine powder (-325 metal). mixed with tsushiyu).

得られた混合物を約50X 103psiで冷間圧搾した9次に冷間圧搾物を約 470℃の温度及び約25X 10’psiの圧力で、直径1174″、厚さ0 .1″の円盤へホットプレスした。次にそれら円盤を炉の中に入れ、約500℃ の温度に約10分間維持し、最終的構造を失透させた。The resulting mixture was cold-pressed at approximately 50X 103 psi. At a temperature of 470°C and a pressure of approximately 25X 10'psi, diameter 1174'', thickness 0 .. The disks were hot pressed into 1" disks.The disks were then placed in a furnace and heated to approximately 500℃. was maintained at a temperature of approximately 10 minutes to devitrify the final structure.

ガラス質のガラスから形成されたセラミック・ガラス・金属複合体の一例は次の 通りである。An example of a ceramic-glass-metal composite formed from vitreous glass is: That's right.

微粒状(90%が一325メツシュ)のガラス質のガラス(コーニング社、70 52)約45体積%を、約45体積%の微粒状(−120メツシユ)のA I2 03及び約10体積%の鉄金属噴霧微粉末(−325メツシユ)と混合すること ができる。得られた混合物を約50X 10’psiで冷間圧搾することができ る。Fine-grained (90% 1325 mesh) vitreous glass (Corning, 70 52) Approximately 45 volume% of fine granular (-120 mesh) A I2 03 and about 10% by volume of ferrous metal atomized fine powder (-325 mesh) Can be done. The resulting mixture can be cold-pressed at approximately 50X 10’psi. Ru.

次に冷間圧搾物を約1220℃の温度及び約25x 103psiの圧力で、円 盤へホットプレスする。次にその円盤をガラス質の最終的構造へ固化する。得ら れた円盤は非常に緻密であると考えられ、約70X 10−’in/ in/  ”Cの熱膨張係数を有する。The cold pressed product is then heated to a temperature of about 1220°C and a pressure of about 25 x 103 psi. Hot press onto the board. The disk is then solidified into a glassy final structure. Obtained The disc is thought to be very dense, approximately 70×10-’in/in/ “It has a coefficient of thermal expansion of C.

セラミック・ガラス・金属複合体は、導電性であるように作ることも出来る。こ の種の構造の一例を与える。Ceramic-glass-metal composites can also be made to be electrically conductive. child Give an example of the structure of the species.

微粒状(90%が一325メツシュ)のガラス質のガラス(コーニング社、70 52)約15体積%を、約40体積%の鉄金属噴霧微粉末(−325メツシユ) 及び残余の微粒状(−120メツシユ)のA I20 、と混合する。得られた 混合物を約50×10’psiで冷間圧搾することができる。次に冷間圧搾物を 約1220℃の温度及び約25X 10’psiの圧力で、円盤へホットプレス することができる。次にその円盤をガラス質の最終的構造へ固化することができ る。得られた円盤は非常に緻密であると考えられ、約86 X 10− ’ i n/ i n/ ”Cの熱膨張係数を有する。Fine-grained (90% 1325 mesh) vitreous glass (Corning, 70 52) About 15% by volume to about 40% by volume of ferrous metal atomized fine powder (-325 mesh) and the remaining fine particles (-120 mesh) of A I20. obtained The mixture can be cold pressed at about 50 x 10'psi. Next, cold-pressed Hot press into disks at a temperature of approximately 1220°C and a pressure of approximately 25X 10’psi. can do. The disk can then be solidified into a glassy final structure. Ru. The resulting disk is considered to be very dense, approximately 86 x 10-'i It has a coefficient of thermal expansion of n/i n/''C.

前述の複合体は半導体パッケージに間する用途に特に適している。第一に好まし い態様は、本発明の独特な複合体を第1図に例示した従来法のセラミック基部及 び蓋の代わりに用いたCERD I Pパッケージに関する。従来法のパッケー ジ(8)は典型的には、セラミック基部(10)と蓋(12)及びそれらの間に 配置された導線構造体(14)を有する。導線構造体を最初に密封用ガラス(1 6)で基部部品(10)へ結合する。導線構造体を基部(10)へ結合するガラ ス(16)は、第2図に例示したように導線構造体の上面より上へ突出している 。次に装置(18)を慣用的密封用材料を用いて基部の表面へ結合する。次に装 置を結合用ワイヤー(20)を用いて導線へ電気的に結合する。密封用ガラスか ら予め形成した前成形体(21)を導線構造体と蓋(12)の間に配置してもよ い。最後に蓋(12)をそのガラス前成形体と基部(10)上に重ねる0次にそ の構造体に温度及び圧力を加え、パッケージを気密に密封する。従来法のCER D I Pパッケージの潜在的弱点は、第1図から明らかになる。基部と蓋の間 に配置された密封用ガラスは導線構造体が中に埋め込まれている。従って、導線 構造体の両側のガラス及びガラス結合部位は導線構造体の曲げによる大きな応力 を受ける。導線構造体は、通常パッケージの取り扱い及び取り付は中この種の曲 げ受ける。The aforementioned composites are particularly suitable for applications in semiconductor packages. first preferred In another embodiment, the unique composite of the present invention can be used with a conventional ceramic base and as illustrated in FIG. Regarding the CERD IP package used in place of the lid. Conventional package The lid (8) typically includes a ceramic base (10) and a lid (12) and between them. It has a conducting wire structure (14) arranged therein. The conductor structure is first sealed with a sealing glass (1 6) to the base part (10). glass connecting the conductor structure to the base (10); The base (16) protrudes above the top surface of the conductor structure as illustrated in FIG. . The device (18) is then bonded to the surface of the base using conventional sealing materials. Next, install The wire is electrically coupled to the conductor using a coupling wire (20). Is it sealing glass? A preformed body (21) formed in advance may be placed between the conductive wire structure and the lid (12). stomach. Finally, the lid (12) is placed on top of the glass preform and the base (10). Temperature and pressure are applied to the structure and the package is hermetically sealed. CER of conventional method A potential weakness of the DIP package becomes apparent from FIG. between the base and the lid The sealing glass is placed in the holder and has a conductor structure embedded therein. Therefore, the conductor The glass on both sides of the structure and the glass bonding area are subject to large stress due to bending of the conductor structure. receive. Conductor structures are usually bent during package handling and installation. Receive.

本発明のセラミック・ガラス・金属複合体の出現によって、セラミック成形物は 比較的低い温度、即ち、約500℃より低い温度で形成することができる。これ は特に半導体パッケージの製造に有用である。なぜなら、その場合、重要な問題 である極めて大きなコストの節約が得られるからである。セラミック・ガラス・ 金属構造体を形成するのに低い温度を用いることができるので、成形型の有効寿 命は長くなり、必要なエネルギー量は少なくなる。しかし、ガラス相のためのガ ラス質の低温ガラスは、形成された複合体が高い作動温度に曝されるために劣化 を受ける結果になることがある。この潜在的問題を解決するために、前に説明し たようにガラスマトリックスを失透ガラスから形成するようにしてもよい。With the advent of the ceramic-glass-metal composite of the present invention, ceramic molded products It can be formed at relatively low temperatures, ie, below about 500°C. this is particularly useful in the manufacture of semiconductor packages. Because, in that case, the important issue This is because extremely large cost savings can be obtained. Ceramic/Glass/ Because lower temperatures can be used to form the metal structure, the useful life of the mold is We live longer and require less energy. However, the glass for the glass phase Rusty low temperature glass deteriorates due to exposure of the formed composite to high operating temperatures. This may result in receiving. To resolve this potential problem, The glass matrix may be formed from devitrified glass as described above.

本発明の重要な特徴は、金属部材を複合体中へ埋めることができることである。An important feature of the invention is that metal parts can be embedded into the composite.

このことは複合体を最終的形状物へ成形する間に一段階で達成することができる 。金属部材は、複合体中のガラス相と熱的に両立できる金属又は合金から形成さ れているのが好ましい。もし金属部材がガラス相に付着しなければ、金属部材の 表面に接着性被覆を付けて同じ目的を達成するのが適切であろう。This can be achieved in one step during molding of the composite into the final shape. . The metallic component is formed from a metal or alloy that is thermally compatible with the glass phase in the composite. It is preferable that the If the metal part does not adhere to the glass phase, It may be appropriate to apply an adhesive coating to the surface to achieve the same purpose.

適当な金属の例には、ニッケル、銅、アルミニウム、鉄、金、銀及びそれらの合 金からなる群が含まれる。Examples of suitable metals include nickel, copper, aluminum, iron, gold, silver and combinations thereof. Includes the group consisting of gold.

この技術を電気的パッケージを製造するのに適用すると、多種類の形状を持つこ とができる強くて安価なパッケージを容易に製造することができる結果を与える 0例えば、この方法はCERD I Pを製造するさいの熱間成形工程中厚線構 造体を基体中へ埋め込むのに用いることができる。その結果、従来のCERD  I Pの場合のようにガラス密封材中へ埋めるのではなく、セラミック・ガラス ・金属複合体中へ直接埋められた導線構造体を与えることになる。この新しい構 造によって、CERD I P構造の重要な弱点の一つ、即ち、導線構造体の曲 げによるガラス密封部の破壊が解消される。When this technology is applied to manufacturing electrical packages, they can have many different shapes. The result is a strong and inexpensive package that can be easily produced. 0 For example, this method uses thick wire structures during the hot forming process when manufacturing CERD IP. It can be used to embed structures into substrates. As a result, the conventional CERD Instead of burying it in a glass sealant as in the case of IP, ceramic glass - Provides a conductor structure buried directly into the metal composite. This new structure Due to the structure, one of the important weaknesses of the CERD IP structure, namely the bending of the conductor structure. This eliminates damage to the glass seal due to scratches.

第3図に関し、そこには半導体ケース(22)が例示されている。基部部品(2 4)及び蓋部品(28)は両方共本発明のセラミック・ガラス・金属複合体材料 (26)から形成されている。複合体材料は、セラミック粒子、それらセラミッ ク粒子を一緒に付着させるためのガラス相、及び複合体全体に互って不連続的に 分散した金属粒子からなる。金属導線構造体(30)が基部部品(24)中へ埋 められている。Referring to FIG. 3, a semiconductor case (22) is illustrated therein. Base parts (2 4) and the lid part (28) are both made of the ceramic-glass-metal composite material of the present invention. (26). Composite materials consist of ceramic particles, a glassy phase for adhering particles together, and discontinuously with respect to each other throughout the composite. Consists of dispersed metal particles. The metal conductor structure (30) is embedded into the base part (24). being admired.

硼珪酸塩、ソーダ・石灰・シリカ、鉛珪酸塩及び鉛・亜鉛硼酸塩からなる群から のはんだガラスの如き密封用ガラス(32)によって基部部品(24)が蓋部品 (28)へ結合されている。From the group consisting of borosilicates, soda-lime-silica, lead-silicates and lead-zinc borates The base part (24) is connected to the lid part by a sealing glass (32) such as solder glass. (28).

セラミック・ガラス・金属複合体材料(26)は、本明細書中前の方で述べた原 理に従って構成してもよい0例えば、セラミック粒子は最終的複合体の約20〜 約80体積%、好ましくは複合体の約40〜約65体積%を占める。セラミック 粒子は約1〜約200μの大きさの範囲で選択される。The ceramic-glass-metal composite material (26) is the original material described earlier in this specification. For example, the ceramic particles may constitute about 20 to 200% of the final composite. It accounts for about 80% by volume, preferably about 40 to about 65% by volume of the composite. ceramic The particles are selected to range in size from about 1 to about 200 microns.

金属粒子は、処理温度での複合体の流動特性を向上させるため、複合体の約25 体積%までの有効量、好ましくは約15体積%までの有効量を占める。処理温度 は、複合体を一緒に結合するガラスの軟化温度より高く選択されるのが好ましく 、ガラスが液体になる温度以上であるのが一層好ましい、更に、密封用ガラス( 32)の結合時間及び温度は、複合体中のガラスが蓋及び基部をひどく変形する のに充分な程軟化しないように選択される。更に、金属粒子は大きさが約0.0 1〜約50μである。金属粒子は、複合体の流動特性を向上させるために選択さ れた処理温度より高い溶融温度を持っている。金属粒子は、複合体を形成するた めの処理温度で溶融しないように選択される。複合体を一緒に付着させるための ガラスは、ガラス質のガラス及び失透ガラスからなる群から選択される。The metal particles are present at about 25% of the composite to improve the flow properties of the composite at processing temperatures. It accounts for an effective amount of up to % by volume, preferably up to about 15% by volume. Processing temperature is preferably chosen above the softening temperature of the glass that bonds the composite together. It is more preferable that the temperature is at least the temperature at which the glass becomes liquid. 32) The bonding time and temperature will cause the glass in the composite to severely deform the lid and base. selected so that it does not soften sufficiently to cause Furthermore, the metal particles have a size of about 0.0 1 to about 50μ. Metal particles are selected to improve the flow properties of the composite. It has a higher melting temperature than the processing temperature. metal particles to form a composite selected so that it does not melt at the desired processing temperature. for adhering the complexes together The glass is selected from the group consisting of vitreous glasses and devitrified glasses.

複合体のマトリックスとして失透ガラスを用いることにより、CERD I P パッケージの熱的及び機械的性質の付加的改良を得ることができる。特に失透ガ ラスは複合体の熱伝導度及び機械的性質を改良する結果になる。By using devitrified glass as the matrix of the composite, CERD IP Additional improvements in the thermal and mechanical properties of the package can be obtained. Especially devitrification The lath results in improved thermal conductivity and mechanical properties of the composite.

第3図に例示したような半導体ケース(22)は、次の諸工程により製造しても よい。基部部品(24)及び蓋部品(28)を、次のようにして製造することが できる。先ず、ポリメチルメタクリレート(PMMA)及びポリビニルアルコー ル(PVA)の如き有機結合剤とのセラミック・ガラス・金属混合物を適当な大 きさ及び形状へ冷間圧搾する。次にそれら部品を約400℃より低い温度へ焼成 し、有機結合剤を燃焼除去する0次に第3B図に例示したように、金属導線構造 体(30)を基部部品の一番上の表面上に置き、ガラスが軟化する温度及び約3 00X 10’psiまでの圧力でホットプレスし、その結果導線構造体の一番 上の表面が露出されたままになり、ガラスが固化し、有機物が燃焼除去されて残 った気孔中を満たすようになる。The semiconductor case (22) as illustrated in Fig. 3 can be manufactured by the following steps. good. The base part (24) and the lid part (28) can be manufactured as follows. can. First, polymethyl methacrylate (PMMA) and polyvinyl alcohol Ceramic-glass-metal mixture with an organic binder such as PVA (PVA) Cold pressed to size and shape. The parts are then fired to a temperature lower than approximately 400°C. Then, as shown in Figure 3B, the organic binder is removed by combustion. The body (30) is placed on the top surface of the base part and heated to a temperature at which the glass softens and about 3 00X hot pressing at pressures up to 10'psi, resulting in The top surface is left exposed, the glass solidifies, and the organic matter is burned off and left behind. It fills the stomata.

導線構造体は、複合体中のガラス相と熱的に両立できる金属又は合金から形成さ れているのが好ましい。また、導線構造体材料は密封用ガラス(32)と同様複 合体のガラス相にも結合できるのが好ましい。もし金属導線構造体自体がガラス 相に付着しないならば、金属導線構造体の表面に接着被覆を付け、同じ目的を達 成するようにすることが適切であろう、適当な導線構造体金属の例には、ニッケ ル、銅、アルミニウム、鉄、金、銀及びそれらの合金が含まれる。しかし、本発 明は、それらの金属又は合金に限定されるものではなく、必要な機能を発揮する どのような金属又は合金を含んでいてもよい、典型的には、半導体装置(34) は、金・珪素付着合金又ははんだの如き慣用的結合用材料を用いて基部部品に取 り付けてもよい。次に、装置(34)を導線構造体の端部にワイヤーにより結合 してもよい0次に密封用ガラス(32)前成形体を基部部品(24)と蓋部品( 28)との間に配置する。次にパッケージを密封用ガラス(32)の軟化温度へ 加熱し、そして−緒にプレスする。次にパッケージを冷却して密封用ガラス(3 2)を固化し、気密な密封を形成する。The conductor structure is formed from a metal or alloy that is thermally compatible with the glass phase in the composite. It is preferable that the In addition, the conductor structure material is a composite material similar to the sealing glass (32). Preferably, it can also be bonded to the combined glass phase. If the metal conductor structure itself is glass If it does not adhere to the phase, an adhesive coating can be applied to the surface of the metal conductor structure to achieve the same purpose. Examples of suitable conductor construction metals that may be suitable for use include nickel. metal, copper, aluminum, iron, gold, silver and their alloys. However, the original Light is not limited to those metals or alloys, but can perform the necessary functions. Typically a semiconductor device (34) which may include any metal or alloy are attached to the base part using conventional bonding materials such as gold-silicon bonded alloys or solders. It may also be attached. Next, the device (34) is connected to the end of the conductor structure by a wire. The pre-molded body of the zero-order sealing glass (32) may be assembled into the base part (24) and the lid part ( 28). Next, the package is brought to the softening temperature of the sealing glass (32). Heat and press together. The package is then cooled and the sealing glass (3 2) to solidify and form an airtight seal.

第3図に例示した種類の半導体ケースは、従来法のCERD I Pに優る独特 の利点を有する。例えば、導線構造体を基部部品中ヘブレスすると著しく良好な 導線共通平面性をもたらすであろう。これは超音波ワイヤー結合機の速度を大き くするであろう。なぜなら、導線構造体とチップとの間の導線ワイヤーの結合操 作が著しく速くなるからである。第2図に示したような導線先端間の光ったガラ スも実質的に除去されている。これは、導線構造体(30)が第3B図に例示し たように、今度はセラミック・ガラス・金属基部(24)中へ固定されているか らである。視野識別装置i (vision recognition sys tem)の効率を著しく増大し、それに対応してワイヤー結合操作の生産性が増 大することは利点である。現在、視野識別装置は、CERD I P部品に結合 された導線構造体の導線先端を自動的に位置付けるのに用いられている。その装 置は、ガラスの反射性が導線先端上のアルミニウムに等しいか又はそれより大き いと、導線先端と介在するガラス等を屡々間違える。視野識別装置は無彩色スケ ールのコントラストに基づいて作動しているので、この問題は視野識別装置の重 大な誤作動を惹き起す。現在の解決法は、ガラスを導線先端に比較して遥かに低 い水準に保つことである。これは一層厳密な工程制御によって達成することがで きるが、屡々識別誤差は残り、不良作業は手動機械で完了させなければならない 。本発明の方法はアルミニウム又は金属化導線に隣接して暗いセラミックを与え ることができ、それによって優れたコントラストを与える。The type of semiconductor case illustrated in Figure 3 has a unique feature superior to the conventional method CERD IP. It has the following advantages. For example, heating the conductor structure into the base component provides significantly better results. This will result in co-planarity of the conductors. This greatly increases the speed of ultrasonic wire joining machine. It will be better. Because the conductor wire coupling operation between the conductor structure and the chip This is because the production speed is significantly faster. A shiny glass between the ends of the conductor as shown in Figure 2 This also substantially eliminates the This is illustrated in Figure 3B by the conductor structure (30). As shown above, this time it is fixed into the ceramic/glass/metal base (24). It is et al. Vision recognition system i tem) and correspondingly increases the productivity of wire bonding operations. Being big is an advantage. Currently, the visual field identification device is coupled to the CERD IP component. It is used to automatically position the conductor tip of a conductor structure. That outfit The reflectivity of the glass is equal to or greater than the aluminum on the conductor tip. If this happens, people often mistake the tip of the conductor for the intervening glass, etc. The visual field identification device is an achromatic scale. This problem is a problem for visual field identifiers because they operate based on the contrast of the field of view. This will cause a major malfunction. Current solutions are much less expensive than glass as a conductor tip. The goal is to maintain a high standard. This can be achieved through tighter process control. However, identification errors often remain and defective work must be completed by manual machinery. . The method of the invention provides a dark ceramic adjacent to the aluminum or metallized conductor. , thereby giving excellent contrast.

第4図に間し、そこには電気的パッケージ(31)の別の態様が示されており、 そのパッケージには蓋部品及び基部部品(2B’)及び(26’)のそれぞれの 内側空腔中に埋められた金属板(33)及び(34)が含まれている。このパッ ケージ(31)は、第3図に例示した態様に関して上で述べたものと同様なやり 方で製造することができる。第3図に例示したものと本質的に同じ第4図に例示 した部品は、同じ参照番号に′が付けられている。金属板は、通常その金属材料 が天然に存在する放射性元素を従来のセラミックに比較してかなり少ない量でし か含んでいないので、「ソフトエラー」の可能性を少なくしている。放射性元素 は、半導体メモリーにとっての重大な問題であるソフトエラーの原因になってい る。従来のセラミック製造業者は、セラミック部品の放射性を減少させるのに高 価な材料を使うことに頼っている0本発明は、第4図に示したように、セラミッ ク複合体蓋(28’)の空腔中に金属板(33)を埋めることによってこの問題 を解決している。この金属板は、複合体のガラスマトリックスと熱的に両立でき る金属又は合金から形成されているのが好ましい。4, another embodiment of the electrical package (31) is shown, The package includes each of the lid part and base parts (2B') and (26'). It includes metal plates (33) and (34) embedded in the inner cavity. This patch The cage (31) is constructed in a manner similar to that described above with respect to the embodiment illustrated in FIG. It can be manufactured by Illustrated in Figure 4 which is essentially the same as that illustrated in Figure 3. Parts that have been identified have the same reference numerals with a '' added. Metal plate is usually made of metal material contains significantly lower amounts of naturally occurring radioactive elements than conventional ceramics. This reduces the possibility of "soft errors". radioactive elements is the cause of soft errors, which is a serious problem for semiconductor memory. Ru. Traditional ceramic manufacturers use high The present invention relies on the use of ceramic materials, as shown in Figure 4. This problem can be solved by filling the cavity of the composite lid (28') with a metal plate (33). has been resolved. This metal plate is thermally compatible with the glass matrix of the composite. Preferably, it is made of a metal or alloy.

また、金属材料は複合体のガラス相に結合できるのが好ましい。もし金属自体が ガラス相に付着しないならば、金属の表面上にメッキの如き、付着性被覆を付け て同じ目的を達成するのが適切であろう。適当な金属材料の例には、ニッケル、 銅、アルミニウム、鉄、金、銀及びそれらの合金が含まれる。蓋中の金属板(3 3)と−緒に電磁気遮蔽を与える金属板(34)を基部の空腔中に入れることも 本発明の範囲内に入る。基部の空腔中に配置された金属板は、蓋中の板について 特定化されたのと同じ選択条件を有する。It is also preferred that the metallic material is capable of bonding to the glass phase of the composite. If the metal itself If it does not adhere to the glass phase, apply an adhesive coating, such as a plating, to the metal surface. It would be appropriate to achieve the same objective by using Examples of suitable metallic materials include nickel, Includes copper, aluminum, iron, gold, silver and their alloys. Metal plate in the lid (3 3) It is also possible to insert a metal plate (34) that provides electromagnetic shielding into the cavity at the base. It is within the scope of the invention. The metal plate placed in the cavity of the base is about the plate in the lid have the same selection criteria as specified.

金属板を取り付けて製造されたCERD I P部品は、従来の方法によって製 造された部品に比較して付加的な利点を有する。装置取付は空腔の金属化は、装 置取付は空腔中に厚いフィルムを適用する従来の方法に比較して遥かに薄いフィ ルムを電着することによって達成してもよい。従来の厚いフィルムを適用する方 法では、約600〜約700μinの大きな厚さの金を適用している。この厚さ は焼結法によって得られている。焼結された金層はこの焼結法の結果として多孔 質である。金ペーストはその主成分として金及びガラスの粉末を含んでいる。こ れらの粉末は溶質相と溶媒相からなる有機相中に含まれており、ペーストの適用 に際し適切なレオロジーを与える。CERD IP parts manufactured by attaching metal plates are manufactured using conventional methods. has additional advantages compared to manufactured parts. When installing the device, the metallization of the cavity is In-place mounting requires a much thinner film compared to the traditional method of applying a thick film into the cavity. This may be accomplished by electrodepositing the lume. Those who apply conventional thick film The method applies large thicknesses of gold, about 600 to about 700 microns. this thickness is obtained by the sintering method. The sintered gold layer is porous as a result of this sintering method. It is quality. Gold paste contains gold and glass powder as its main components. child These powders are contained in an organic phase consisting of a solute phase and a solvent phase, and are Provides appropriate rheology for

焼結された金が多孔質の性質を持つことは、装置取付は過程の問題、即ち、存在 する未知の気孔の程度及びそれを適切に制御できないと言う問題に対する安全対 策として一層厚い層を必要としている。焼成工程中、ガラスフラックスは化学的 に基体と結合する。しかし、ガラスと金との間の結合は機械的性質を持つ、ガラ ス相と金は互いに入り込み、無数の機械的締止を形成する。そのような結合を形 成するのに用いられる金の余分の量はこのような適用の仕方に特別なものであり 、金属板へ金を電気メッキする場合には不必要である。The porous nature of sintered gold means that equipment installation is a process issue, i.e. Safety countermeasures for the unknown degree of porosity and the problem of not being able to properly control it We need a thicker layer as a countermeasure. During the firing process, the glass flux is chemically is bonded to the substrate. However, the bond between glass and gold has mechanical properties, The phase and gold interpenetrate and form numerous mechanical locks. form such a bond The extra amount of gold used to make , is unnecessary when electroplating gold onto a metal plate.

された金の層は、同じ目的を達成するのに約50〜約60μinより厚くする必 要はない、金はCERD I Pのコストのかなりの部分、即ち、約40%を占 めるので、90%程の多くの全使用量の減少は部品のコストを劇的に低下するで あろう。The gold layer required to be thicker than about 50 to about 60 μin to achieve the same purpose. No need, gold accounts for a significant portion of the cost of CERD IP, approximately 40%. Therefore, a reduction in total usage of as much as 90% can dramatically reduce the cost of parts. Probably.

本発明は、CERD I Pの形態に限定されるのではなく、CERQUADS の如き他の設計形態も含めている。The present invention is not limited to the form of CERD IP, but rather CERQUADS It also includes other design configurations such as.

これはCBRD I Pと同様であり、但し導線がパッケージの四つの側面から 伸びている点が異なる。従来これはセラミックパッケージでは、導線の屈曲が密 封部に与える衝撃のため不可能であった。This is similar to CBRD IP, except that the conductors come from the four sides of the package. The difference is that it is growing. Traditionally, this has been the case in ceramic packages, where the conductor wires are tightly bent. This was impossible due to the impact on the seal.

本発明の別の態様は、第5図から第10図に示されているような多層パッケージ の製造に間する。第5図で、前に述べた原理に従って冷間プレスされたセラミッ ク・ガラス・金属複合体(40)の第一の層が例示されている。第6A図及び6 B図には、好ましくは層(40)を形成するのに用いたのと同じ材料からなる冷 間プレスしたセラミック・ガラス・金属複合体(42)の第二の層が例示されて いる。第7A図及び7B図には、好ましくは層(42)を形成するのに用いたの と同じ材料からなる冷間プレスしたセラミック・ガラス・金属複合体(44)の 第三の層が例示されている。Another aspect of the invention is a multilayer package as shown in FIGS. 5-10. production. In Figure 5, a ceramic is cold pressed according to the principles described earlier. A first layer of glass-metal composite (40) is illustrated. Figures 6A and 6 Figure B shows a cooling layer, preferably of the same material used to form layer (40). A second layer of pressed ceramic-glass-metal composite (42) is illustrated. There is. FIGS. 7A and 7B preferably show the layers used to form layer (42). of a cold-pressed ceramic-glass-metal composite (44) made of the same material as A third layer is illustrated.

希望に応じ種々の形態の金属部材を、製造される部品の特別な条件に従って異な った位置に付加し、組み立ててもよい。例えば、第8図では導線構造体部品(4 6)が層(40’)及び(42’ )の周りに配置されている。別の図で例示さ れたものと本質的に同じ部品は、′を付けた同じ番号で示されている。金属部材 (48)は第一の層(40’)の表面にも配置されている。更に金属密封環(5 0)が第三の層(44’)の一番上の表面上に配置されている。Depending on your wishes, metal parts can be made in various forms, depending on the special requirements of the part being manufactured. It may be added and assembled in the same position. For example, in Fig. 8, the conductor structure part (4 6) is arranged around the layers (40') and (42'). Illustrated in another figure Parts that are essentially the same as those listed above are designated by the same number with the addition of a '. metal parts (48) is also arranged on the surface of the first layer (40'). Furthermore, a metal sealing ring (5 0) is placed on the top surface of the third layer (44').

金属部材(48)及び(50)と−緒にこれらのセラミック・ガラス・金属部品 によって形成された構造体(49)を、次にホットプレスし、導線構造体(46 )及び密封環(50)を複合体本体(47)中へ埋め込み、第9図に例示した構 造体(54)を形成する。この第9図は第8図と同じスケールにはなっていない 、ホットプレスは、複合体のガラスマトリックスのために選択されたガラスに依 存する処理温度で行なわれてもよい。金属部材(49)を、金の層で電気メッキ し、半導体装置のそれへの結合を強くするようにしてもよい。装置を空腔内に取 り付け、導線(51)の端部ヘワイヤーで結合してもよい。最後に金属覆い(図 示されていない)を密封環(50)へ密封することができる。These ceramic/glass/metal parts together with metal parts (48) and (50) The structure (49) formed by ) and the sealing ring (50) are embedded into the composite body (47), and the structure illustrated in FIG. A structure (54) is formed. This figure 9 is not to the same scale as figure 8. , hot pressing depends on the glass selected for the glass matrix of the composite. The treatment may be carried out at any existing treatment temperature. Electroplating the metal part (49) with a layer of gold However, the coupling of the semiconductor device to it may be strengthened. Place the device into the cavity. It may also be connected to the end of the conducting wire (51) with a wire. Finally, the metal cover (Fig. (not shown) can be sealed to the sealing ring (50).

気密に密封された部品又は他の同様な装置を形成するのに用いられる金属は種々 のやり方で表面被覆してもよい0例えば、金属は金メッキしてもよい。硼珪酸塩 はんだガラスの為の約470℃の典形的な処理温度は、そのようなメッキの品質 を劣化しないであろう。また、金属は選択的にメッキすることもでき、例えば、 結合先端(31)及び導線構造体の露出部分を金メッキしてもよい。複合体と接 触する金属領域をニッケルメッキし、ガラスと金属との間の付着を改良するよう にしてもよい。金属挿入物(48)又は(50)の部分を、複合体中へ埋めた後 メッキすることができる。材料系の特別な要件及び製品の用途により、必要に応 じ、希望の金属又は金属合金でメッキすることも本発明の範囲に入る。更に被覆 が希望の被覆になっている複合体金属挿入物(48)又は(50)を、もし適切 ならば用いることができる。There are various metals used to form hermetically sealed parts or other similar devices. For example, the metal may be plated with gold. borosilicate Typical processing temperatures of about 470°C for solder glass will reduce the quality of such plating. will not deteriorate. Metals can also be selectively plated, e.g. The bonding tip (31) and the exposed portion of the conductor structure may be gold plated. connected to the complex Nickel plated metal areas that come in contact to improve adhesion between glass and metal. You can also do this. After embedding the part of the metal insert (48) or (50) into the composite Can be plated. Depending on the special requirements of the material system and the application of the product, Similarly, plating with a desired metal or metal alloy is also within the scope of the present invention. further coated composite metal insert (48) or (50) with the desired coating, if appropriate. If so, you can use it.

第10図に例示した態様に関し、そこには第9図のCERDIP装置パッケージ と同様なパッケージ(59)が示されており、冷却部(60)及び一番上の覆い (62)が付加されている。パッケージ(59)は無導線セラミックチップ保持 体として分類することができる。この態様は金属構造体を複合体へ結合すること ができる利点を有する。金属構造体は、第4図の金属部材(33)及び(34) に関して述べた原理に従って選択される。冷却部(60)は上方部分(68)を 有し、それは外形が複合体本体(66)中の空腔(65)と実質的に同じになっ ており、空腔(65)へ伸びている。冷却部(60)は前に述べた原理に従って 上方部分(68)よりも大きな下方部分(69)も持ち、それは複合体本体(6 6)の外側表面(67)の方へ伸びている。冷却部(60)は、装! (63) によって発生した熱を除去することと、装置(63)が結合される表面(61) を与えることの両方の働きを持っている。この場合も表面(61)は、前に述べ た如き金メッキされていてもよい。一番上の覆い(62)は、導線構造体(46 )のために選択されるものと同様な希望の金属又は合金から作られていてもよく 、はんだ付は及びろう付けの如き慣用的方法を用いて密封環(50’)に結合す ることができる。Regarding the embodiment illustrated in FIG. 10, the CERDIP device package of FIG. A similar package (59) is shown with a cooling section (60) and a top shroud. (62) is added. Package (59) holds wireless ceramic chip It can be classified as a body. This aspect is used to bond metal structures into composites. It has the advantage of being able to The metal structure includes metal members (33) and (34) in FIG. selected according to the principles described in . The cooling part (60) has an upper part (68) having an outer shape substantially the same as the cavity (65) in the composite body (66). and extends into the cavity (65). The cooling section (60) follows the previously mentioned principle. It also has a lower part (69) which is larger than the upper part (68), which is larger than the upper part (68). 6) towards the outer surface (67). The cooling section (60) is equipped! (63) and the surface (61) to which the device (63) is coupled. It has the function of giving both. In this case too, the surface (61) is It may also be plated with gold. The top shroud (62) covers the conductor structure (46). ) may be made from the desired metal or alloy similar to that selected for , soldering and brazing to the sealing ring (50') using conventional methods such as soldering and brazing. can be done.

第11図のB様に関し、そこには第10図のパッケージと同様なパッケージ(7 0)が示されている。但しセラミック本体(74)中に埋められた導線構造体( 73)に外部導線(72)がろう付は又は溶接されている点が異なる。冷却部( 60’ )上に付は加えたひれ(71)は任意的なものである。更に、金属冷却 部(60’ )自体も任意的なものであり、もし望むならばそれは省略してもよ いが、熱的性能を良くするために与えられている。冷却部(60’)は、例えば 、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、鉄及びそれらの合金からなる群から選 択されたものの如き伝導度の大きな金属又は合金で、セラミック本体(74)を 形成するのに用いられたセラミック・ガラス・金属複合体材料と両立できるもの から形成されているのが好ましい、金属蓋(62’)は、複合体本体(74)中 に埋められた金属密封環(50″)にはんだ付け、ろう付は又は溶接されている のが好ましい。Regarding Mr. B in Figure 11, there is a package similar to the package in Figure 10 (7 0) is shown. However, the conductive wire structure ( 73) in that the external conductor (72) is brazed or welded. Cooling section ( The fin (71) added on top of (60') is optional. Furthermore, metal cooling Part (60') itself is also optional and may be omitted if desired. However, it is provided to improve thermal performance. The cooling section (60') is, for example, , copper, aluminum, gold, silver, nickel, iron and their alloys. The ceramic body (74) is made of a highly conductive metal or alloy, such as those selected. Compatible with the ceramic-glass-metal composite materials used to form A metal lid (62'), preferably formed of soldered, brazed or welded to a metal sealing ring (50″) embedded in is preferable.

第12図に例示された態様に関し、そこには第10図のパッケージ(59)と同 様なパッケージ(80)が示されている。Regarding the embodiment illustrated in FIG. 12, the same package (59) as in FIG. 10 is included. A similar package (80) is shown.

パッケージ(59)とパッケージ(80)との間の差は、密封環(50’)と金 属覆い(62)がセラミック・ガラス・金属複合体覆い(82)及び密封用ガラ ス(84)で置き換えられているところにある。この場合も冷却部(60勺は任 意的なものであり、もし望むならば省略してもよい、埋められた内部導線(88 )は、もし望むならば比較灼熱伝導度の低い材料から製造してもよい、なぜなら 、導線及び導線構造体は熱的性能に大きくは関与していないからである。導線( 90)も比較的伝導性の低い材料から作られていてもよい。The difference between the package (59) and the package (80) is the sealing ring (50') and the gold The metallic cover (62) is a ceramic-glass-metal composite cover (82) and a sealing glass. (84). In this case as well, the cooling section (60 A buried internal conductor (88) is optional and may be omitted if desired. ) may be manufactured from materials with comparatively low thermal conductivity if desired, because , the conductor wire and conductor structure do not significantly contribute to thermal performance. Conductor ( 90) may also be made from a material with relatively low conductivity.

導線構造体(88)と導線(90)の両方は固体金属から形成されているので、 導線(90)は、多層パッケージで典型的に行われているような金メツキ体に金 合金をろう付けするのではなく、スポット溶接により導線構造体(88)へ取付 けてもよい。これはコスト上大きな利点を与える。Since both the conductor structure (88) and the conductor (90) are formed from solid metal, The conductor (90) is gold-plated as is typically done in multilayer packages. Attachment to conductor structure (88) by spot welding rather than brazing the alloy You can leave it. This provides a significant cost advantage.

第13図の態様に関し、そこにはCERD I Pパッケージのための高品質代 替物を与えるパッケージ(100)が例示されている。セラミック・ガラス・金 属部品(102)はパッケージの本体を形成する。導線構造体(104)は本体 (102)中に埋められている。導線(90’)は、ろう付は又はスポット溶接 の如き慣用的方法のいずれかによって導線構造体(88’)に結合することがで きる。金属密封環(50−)も複合体(102)の一番上の表面(110)中に 埋められている。Regarding the embodiment of Figure 13, there is a high quality charge for the CERD IP package. A package (100) is illustrated that provides replacement items. Ceramic/Glass/Gold The auxiliary parts (102) form the body of the package. The conductor structure (104) is the main body It is buried in (102). The conductor (90') is brazed or spot welded. can be coupled to the conductor structure (88') by any conventional method such as Wear. A metal sealing ring (50-) is also present in the top surface (110) of the composite (102). Buried.

密封環(50″′)はその上面に付けられた金被覆(112)を有する。チップ からの結合ワイヤーを結合しやすくするために、導線構造体(88’)の端部に も金被覆(114)が与えられている。最後に、慣用的蓋(62’″)が、はん だ付けの如き慣用的手段のいずれかによって密封環へ密封するため与えられてい る。The sealing ring (50'') has a gold coating (112) applied to its upper surface. at the end of the conductor structure (88') to facilitate bonding of the bonding wires from the It is also provided with a gold coating (114). Finally, the conventional lid (62’″) provided for sealing to the sealing ring by any conventional means such as embossment. Ru.

第14図の態様に関し、第13図に例示したものと同様なパッケージ(120) が例示されている。しかし、パッケージのコストを低くするため、金属蓋(62 −)及び金被覆(112)は、はんだガラス(84’)によりセラミック・ガラ ス・金属部品(102’)に直接結合されたセラミック蓋(82’ )で置き換 えられている。Regarding the embodiment of FIG. 14, a package (120) similar to that illustrated in FIG. is exemplified. However, in order to reduce the cost of the package, a metal lid (62 -) and gold coating (112) are bonded to ceramic glass by solder glass (84'). Replaced with a ceramic lid (82') directly bonded to the metal part (102') is being given.

第15図の態様に関し、そこには優れた熱的性能を有する独特な冷却部が与えら れたパッケージ即ち、半導体ケース(130)が例示されている。パッケージ( 130)は、半導体装! (135)を収容するのに用いられる空腔(133) を有する本体部品(131)を有する。導線構造体(134)も本体部品(13 1)中に埋められており、空腔中に伸びた導線端部(139)は半導体装置(1 35)にワイヤー結合されている。コ・ツブ型部品(132)がセラミック・ガ ラス・金属部品(131)中に埋められており、そのコツプの表面(137)が 装置取付は表面になっている0部品(132)の側壁(142)から実質的に垂 直に伸びているフランジ(138)は、ケース(130)の底面の一部になって いる。実際上、フランジ(136)は冷却部になっている。フランジ(136) は上へ曲げられた端部分(138)も有し、それはフランジ(136)に対し実 質的に垂直に伸び、パッケージの側面の所を上へ伸びている。しかし、その端部 品(138)を省略することも本発明の範囲に入る。もし望むなら、銅のような 導電性の大きな材料の金属部材(140)を、パッケージの底にフランジ(13 6)の一方の部分からそのフランジの他方の部分へまたがって取付け、フランジ の冷却能力を更に増大するようにしてもよい。コツプ(132)の延長部分の側 壁(142)には、複数の孔(144)をあけ、それを通ってセラミック・ガラ ス・金属混合物が空腔中へ流れてそれを埋めるようにしてもよい、最大の熱的性 能を与えるため、コツプ型フランジは銅の如き熱伝導度の大きな材料から選択さ れるのが好ましい。コツプの厚さは、熱膨張係数の不整合によるセラミック・ガ ラス・金属複合体と金属コツプとの間の結合を損なうことなく、最大になるよう にすることができる。密封用M(図示されていない)を一番上の表面(146) の上に取付けてもよい。その蓋は、金属、釉薬付金属又はセラミックの如きどん な希望の材料から形成されていてもよく、第12図、13図及び14図に例示し た態様に関して述べた方法に従って、密封用ガラス、密封環及び金錫はんだ、又 ははんだガラスにより結合してもよい。Regarding the embodiment of Figure 15, it provides a unique cooling section with excellent thermal performance. A package or semiconductor case (130) is illustrated. package( 130) is a semiconductor device! Cavity (133) used to accommodate (135) The main body part (131) has a body part (131). The conductor structure (134) is also connected to the main body part (13). 1) The conductor end (139) that is buried in the semiconductor device (139) and extends into the cavity is connected to the semiconductor device (1). 35). The co-tub type part (132) is made of ceramic gas. It is buried in the lath/metal part (131), and the surface of the tip (137) is The device mounting is substantially suspended from the side wall (142) of the surface part (132). The flange (138) that extends directly becomes part of the bottom of the case (130). There is. In effect, the flange (136) is a cooling section. Flange (136) also has an upwardly bent end portion (138), which is actually attached to the flange (136). It is qualitatively vertical and extends up the sides of the package. But that end It is also within the scope of the invention to omit item (138). Copper-like, if you wish. A metal member (140) made of highly conductive material is attached to the flange (13) at the bottom of the package. 6) from one part of the flange to the other part of the flange. The cooling capacity may be further increased. The side of the extension part of Kotop (132) The wall (142) has a plurality of holes (144) through which the ceramic glass is inserted. Maximum thermal stability, allowing the metal mixture to flow into the cavity and fill it. In order to provide the desired Preferably. The thickness of the tip is limited by the thickness of the ceramic glass due to the thermal expansion coefficient mismatch. to maximize the bond between the lath/metal composite and the metal tip without compromising it. It can be done. Place the sealing M (not shown) on the top surface (146). It may be installed on top of. The lid may be made of metal, glazed metal or ceramic. 12, 13 and 14. The sealing glass, the sealing ring and the gold-tin solder or They may also be bonded by solder glass.

ここに記述するセラミック・ガラス・金属複合体は、複数のセラミック・ガラス ・金属基体の隣接した対の間に成る模様の導電体を持つことができる多層セラミ ック・ガラス・金属基体を製造するのに特に有用である。単位装置を製造する工 程を次に記述する。第16A図に例示したような基体(150)で、好ましくは セラミック・ガラス・金属複合体とPNNAの如き有機結合剤との混合物を固化 する方法によって形成された基体を用いて組み立てを始める。必要に応じ、どの ような数の貫通孔(152)をあけてもよいことに注意する。これらの貫通孔( 152)はどんな希望の直径のものでもよく、典型的には約5〜20ミルの範囲 にある0貫通孔(152)の大きさは本発明の一部にはなっておらず、それらは 必要に応じ、大きくても小さくてもよい。孔(152)には、例えば、金、銀、 白金、パラジウム、銅及びそれらの合金の如き希望の導電性材料からなる粒子と 有機媒体との導電性ペーストの如き導電体(154)を満たしてもよい。もし望 むならば、基体(150)に用いられるガラスは、導電体(154)とセラミッ ク。The ceramic-glass-metal composite described here consists of multiple ceramic-glass ・Multilayer ceramics capable of having patterned conductors between adjacent pairs of metal substrates It is particularly useful for producing metal, glass, and metal substrates. Engineering that manufactures unit equipment The process is described below. A substrate (150) as illustrated in FIG. 16A, preferably Solidifying mixtures of ceramic-glass-metal composites and organic binders such as PNNA Assembly begins using the base formed by the method described above. Which one is needed? Note that a similar number of through holes (152) may be made. These through holes ( 152) can be of any desired diameter, typically in the range of about 5 to 20 mils. The size of the 0 through holes (152) in is not part of this invention; they are It can be made larger or smaller depending on your needs. For example, gold, silver, particles of the desired electrically conductive material such as platinum, palladium, copper and alloys thereof; It may also be filled with an electrical conductor (154) such as a conductive paste with an organic medium. If you want If so, the glass used for the base (150) is a conductor (154) and a ceramic. nine.

ガラス・金属基体(150)との間の結合強度を増大させるため、導電体粒子と 混合してもよい。貫通孔は、固体ワイヤーが入っているか、或ははんだの如き導 電体で満たされていてもよい。金属(156)、(158)の層は、例えば、銅 、アルミニウム、鉄、銅・銀、銅・金及びそれらの合金如きどんな希望の導電性 材料から形成されていてもよい。In order to increase the bond strength between the glass/metal substrate (150), conductive particles and May be mixed. The through hole may contain a solid wire or a conductive material such as solder. It may be filled with an electric body. The metal (156), (158) layers may be made of copper, for example. Any desired conductivity such as aluminum, iron, copper/silver, copper/gold and their alloys It may be formed from any material.

再び第16B図に関し、金属箔の層(156)及び(158)は、セラミック・ ガラス・金属構造体(150)の一方の面又は両面に配置されていてもよい。金 属箔の層(156)、及び(158)は、セラミック・ガラス・金属基体のガラ スに接着しているのが好ましい、しかし、それら箔層を、米国特許出願S er ial N o、811,846に記載されているようなガラスで基体へ結合す ることも本発明の範囲に入る。例えば、金属箔は、脱酸された銅合金及び酸素を 含まない銅合金からなる群から選択されてもよい。ガラスは珪酸塩、硼珪酸塩、 硼酸塩及び燐酸塩ガラスからなる群から選択されてもよい、構造体(150)は 先ず有機結合剤が燃焼除去される温度で焼成する。この燃焼除去温度は典型的に は約400℃より低いが、適切であるなら、もつと高くてもよい、箔とセラミッ ク・ガラス・金属基体との積層組立体を次にガラス軟化温度へ加熱し、積層圧力 を加え、金属箔の層を基体(150)内のガラスマトリックスへ付着させ、貫通 孔(152)中の伝導体(154)を箔層(156)及び(158)と接触させ る。基体(150)と、箔層(156)、(15B)との間にガラス層を配置す ることも本発明の範囲に入る。Referring again to Figure 16B, the metal foil layers (156) and (158) are ceramic It may be arranged on one or both sides of the glass/metal structure (150). Money Metallic foil layers (156) and (158) are made of ceramic, glass, or metal-based glass. Preferably, the foil layers are adhered to the foil layer, but the foil layers are ial No. 811,846. It is also within the scope of the present invention. For example, metal foil is made of deoxidized copper alloy and oxygen. The copper alloy may be selected from the group consisting of copper alloys that do not contain copper. Glass is silicate, borosilicate, The structure (150) may be selected from the group consisting of borate and phosphate glasses. First, it is fired at a temperature at which the organic binder is burned off. This combustion removal temperature is typically Foils and ceramics have a temperature lower than about 400°C, but can be higher if appropriate. The laminated assembly of glass, glass, and metal substrates is then heated to the glass softening temperature, and the lamination pressure is to adhere a layer of metal foil to the glass matrix within the substrate (150) and penetrate the conductor (154) in the hole (152) is in contact with the foil layers (156) and (158); Ru. A glass layer is arranged between the base (150) and the foil layers (156) and (15B). It is also within the scope of the present invention.

構造体を、ガラス層が軟化し、箔層(156)、(158)を基体(150)へ 結合する温度へ加熱する。The glass layer softens the structure, and the foil layers (156) and (158) are attached to the substrate (150). Heat to bonding temperature.

第16C図に関し、多層回路模様(160)、(162)を、慣用的乾式フィル ム、ホトレジスト法による食刻の如き希望の方法により箔層(156)、(15 8)に形成してもよい、用いられる慣用的ホトエツチング法には慣用的ポジ型ホ トレジストを箔層(156)及び(158)の外側表面に被覆することが含まれ る。そのホトレジストは光分解型′の感光性樹脂からなっていてもよい。次に露 出光に対し不透明な材料からなる指定された模様のマスクをホトレジストと接触 させて置く。光に露出するとホトレジスト層のマスクされていない部分だけが露 光する。次にマスクを取り除きレジストを現像する。レジストの露光した部分が 除去され、その後の食刻工程で回路が形成される0食刻は、沃化カリウム又はF eCl5/HCI銅食刻剤の如き慣用的溶液を用いて達成することができる。組 立体は、このようにして数回ホトレジストで被覆し、食刻し希望の模様及び構造 を生じさせるようにしてもよい。この組立体はハイブリッド回路装置になるよう に利用することができる。With respect to FIG. foil layers (156), (15) by a desired method such as etching by photoresist method. 8) The conventional photoetching method used includes a conventional positive photolithography process. coating the outer surfaces of the foil layers (156) and (158) with a resist; Ru. The photoresist may be comprised of a photodegradable photosensitive resin. Then dew A mask with a specified pattern made of a material that is opaque to Idemitsu is brought into contact with the photoresist. I'll leave it to you. When exposed to light, only the unmasked portions of the photoresist layer are exposed. Shine. Next, the mask is removed and the resist is developed. The exposed part of the resist The zero etchings that are removed and circuits formed in the subsequent etching process are treated with potassium iodide or F This can be accomplished using conventional solutions such as eCl5/HCI copper etchant. set The solid is thus coated with photoresist several times and etched to create the desired pattern and structure. may be caused to occur. This assembly becomes a hybrid circuit device. It can be used for.

次に第16D図に示したように前に記述した構造体(15G)と同じ方法により 形成することができる第二のセラミック・ガラス・金属複合体(164)を、構 造体(150)に結合された箔の一番上の表面(166)上に配置するか積層す る。Next, as shown in Figure 16D, in the same manner as for the structure previously described (15G), a second ceramic-glass-metal composite (164) that can be formed; placed or laminated on the top surface (166) of the foil bonded to the structure (150); Ru.

組立体を、基体(150)及び(164)の各々中のガラスが軟化する温度へ加 熱する。次に積層圧力を適用して、構造体(15G)を構造体(164)に対し てプレスし、二つの構造体のガラスの接着を起こさせる。この工程を遂行するの に、約300ps iより低い圧力で適切であると思われる。しかし、どんな適 切な積層圧力が適用されてもよい0本発明は、これまで基体(150)に箔を付 着させた後電気回路模様をそれに形成する場合について記述してきたが、箔を基 体に適用する前にどのような希望の方法により箔に導電体模様を形成することで も本発明の範囲に入る。次に、基体と箔をガラス軟化温度へ加熱し、積層圧力を 加え、第16C図に示すように箔をセラミック・ガラス・金属基体に付着させる ようにしてもよい。The assembly is heated to a temperature at which the glass in each of substrates (150) and (164) softens. heat. Next, applying lamination pressure, the structure (15G) is attached to the structure (164). and press to cause the glass of the two structures to bond. carry out this process For this reason, pressures below about 300 ps i appear to be adequate. However, any suitable The present invention has heretofore been applied to a substrate (150) with foil. We have described the case where an electrical circuit pattern is formed on the foil after it has been deposited on the foil. By forming a conductive pattern on the foil by any desired method before applying it to the body Also falls within the scope of the present invention. Next, the substrate and foil are heated to the glass softening temperature, and the lamination pressure is increased. Additionally, the foil is attached to the ceramic/glass/metal substrate as shown in Figure 16C. You can do it like this.

然る後、第16D図に見られるように、多層ハイブリッド回路組立体(167) を生ずる上述の工程を繰り返し、任意の数の層を形成してもよい。得られた構造 体(167)は、それらが固化温度から室温へ冷却された時、セラミック・ガラ ス・金属構造体によって典型的に経験される熱収縮によって実質的に悪影響を受 けない点で特に有利である。Thereafter, as seen in Figure 16D, the multilayer hybrid circuit assembly (167) The above-described steps resulting in the formation of any number of layers may be repeated. the resulting structure The bodies (167) form ceramic glass when they are cooled from the solidification temperature to room temperature. are substantially adversely affected by the thermal shrinkage typically experienced by metal structures. This is especially advantageous in that it does not cause problems.

従って、得られるハイブリッド回路組立体は再現性があり、導電体層と電気的接 続部との間の回路は貫通孔のによる接触を維持している0例えば、構造体(16 4)の貫通孔(170)及び(172)中の導電体はセラミック・ガラス・金属 構造体(150)に形成された回路(160)と接触している。Therefore, the resulting hybrid circuit assembly is reproducible and has a conductive layer and electrical connections. The circuit between the connecting parts maintains contact through the through-holes. For example, the structure (16 4) The conductor in the through holes (170) and (172) is ceramic, glass, or metal. It is in contact with a circuit (160) formed in the structure (150).

再び第16E図に関し、そこには基体(150)の表面(182)上の導電性回 路と接触した複数の導電体充填貫通孔(180)を有する付加的基体(178) が示されている。導電性回路(162)と貫通孔(180)との配列は、貫通孔 の電気的接触の問題が実質的に起きないように制御することができる。Referring again to Figure 16E, there is a conductive circuit on the surface (182) of the substrate (150). an additional substrate (178) having a plurality of conductor-filled through holes (180) in contact with the path; It is shown. The arrangement of the conductive circuit (162) and the through hole (180) is similar to that of the through hole. can be controlled so that electrical contact problems do not substantially occur.

最後に、導電体ビン(184)を、ろう付けの如き何等かの手段で導電体充填貫 通孔(180)へ取付け、ピングリッドアレー構造(16B)を形成するように してもよい。Finally, the conductor bottle (184) is sealed with conductor filling by some means such as brazing. Attach it to the through hole (180) to form a pin grid array structure (16B). You may.

本発明の別の態様として、第16C図に例示したような回路(160)及び(1 62)を、第16A図に示したように、基体(150)上に金属導電性ペースト をスクリーンプリントすることにより金属(150)へ適用してもよい、この方 法で、基体(150)を高温ガラスを用いて形成し、導電体ペーストを適用する 前に焼成してもよい。次に、導電体ペーストを、約り50℃〜約1000℃の温 度で約300X 103psiまで加圧焼結し、回路導電体中の金属粒子を固化 し、それらがセラミック・ガラス・金属基体(150)中のガラスに結合すると 共に高度に導電性になるようにするのが好ましい。Another aspect of the invention includes circuits (160) and (1) as illustrated in FIG. 16C. 62) is coated with a metal conductive paste on the substrate (150) as shown in FIG. 16A. This method may also be applied to metal (150) by screen printing. In a method, a substrate (150) is formed using high temperature glass and a conductive paste is applied. May be baked beforehand. Next, apply the conductive paste to a temperature of about 50°C to about 1000°C. The metal particles in the circuit conductor are solidified by pressure sintering at approximately 300 x 103 psi. and when they bond to the glass in the ceramic-glass-metal substrate (150) Preferably, both are highly conductive.

この工程は、基体がその形を失わないように成形型内で達成することができる。This step can be accomplished in a mold so that the substrate does not lose its shape.

然る後、第16D図及び16B図に示されているように、付加的基体を基体(1 50)のどちらかの側に配置し、前に述べた(167)と(168)と同様な多 層構造体を形成するようにしてもよい。Thereafter, as shown in FIGS. 16D and 16B, the additional substrate is attached to the substrate (1). 50) on either side of the A layered structure may also be formed.

本発明は、特定の用途に従い選択された組成物を用いて容易に形成されるセラミ ック物品にも関する。記載した複合体は、工学的セラミックスの一般的分野で用 いるのに特に有利である。これには、セラミックエンジン及びエンジン部品、切 断工具、人体代替品及び極めて多種類の他の可能な物品の如き分野でのセラミッ クスの新しい広い範囲の用途が含まれる。本発明は、製造の狭い許容誤差及び容 易さに対する要求と同様、セラミック材料に固有の利点を共に必要とする製品を 形成するのに特に有用である。セラミック材料は、高温に耐える性質、低い誘電 率、大きな強度及び化学的安定性のために特に注目されている。The present invention provides ceramics that are easily formed using compositions selected according to specific applications. It also relates to storage goods. The described composites are used in the general field of engineered ceramics. It is particularly advantageous to have This includes ceramic engines and engine parts, Ceramics in areas such as cutting tools, human body substitutes and a wide variety of other possible products. This includes a wide range of new uses for coax. The invention allows for tight manufacturing tolerances and capacity. Products that require both the inherent advantages of ceramic materials as well as the need for ease of use. Particularly useful for forming. Ceramic materials have the ability to withstand high temperatures, low dielectric It is of particular interest because of its high yield, high strength and chemical stability.

第17図から第21図は、本発明の複合体から形成することができる色々な種類 の物品を示している。第17図はセラミック回転羽根の一例であり、第19図は 主にセラミック部品から形成されたエンジンの一例であり、第18図は人体部分 の補綴体の一例であり、第20図は砥石車の一例であり、第21図は金属挿入体 を持つセラミックエンジンブロックの一例であり、全て本発明による複合体から 形成されている。第17図〜第21図に示されている例は、記載の複合体の可能 な用途を出し尽くしていることを意味するのではなく、その広い範囲の用途の例 を示しているだけである。典型的には、本発明の複合体は、セラミックの物理的 特性が特に有利になる用途で最も有用である。Figures 17 to 21 illustrate the various types that can be formed from the composites of the present invention. It shows the following items. Figure 17 shows an example of a ceramic rotating blade, and Figure 19 shows an example of a ceramic rotating blade. This is an example of an engine mainly made of ceramic parts, and Figure 18 shows the human body part. Fig. 20 shows an example of a grinding wheel, and Fig. 21 shows a metal insert. is an example of a ceramic engine block with It is formed. The examples shown in FIGS. 17 to 21 illustrate the possibilities of the described complexes. This does not mean that we have exhausted all possible uses, but rather provide examples of a wide range of uses. It just shows. Typically, the composites of the present invention will have a ceramic physical It is most useful in applications where its properties are particularly advantageous.

第17図〜第21図に示した特定の構造体は、単なる例であって、本発明の限定 を意味するものではない、むしろ各図は、本発明による物品の種類の一例を表し ている。The specific structures shown in FIGS. 17-21 are merely examples and are limitations of the present invention. rather, each figure represents an example of the type of article according to the invention. ing.

示されている構造形態は実際によく知られた構造形態であり、同じ種類の物品を 与えるのに極めて多種類の他のよく知られた構造形態をそれらの代わりに用いる ことができる。The construction form shown is actually a well-known construction form and is used for similar types of articles. use in their place a wide variety of other well-known structural forms to give be able to.

本発明によれば、それら物品を、成形型中での熱間鍛造及びホットプレスを含め た慣用的方法によりセラミック・ガラス・金属複合体の混合物から形成するのが 好ましい。別法として、もし望むならば、例えば、ポリメチルメタクリレート( PNNA)、ポリビニルアルコール(PVA)の如き有機物と一緒に複合体を予 め成形し、維持してもよい。処理に際し、その前成形体を先ず揮発性の有機物が 除去される温度に加熱してそのための時間維持する。次に前成形体をホットプレ ス又は熱間成形し、最終製品に最大の密度が得られるようにすることができる。According to the invention, the articles can be manufactured by hot forging in a mold and by hot pressing. formed from a mixture of ceramic-glass-metal composites by conventional methods. preferable. Alternatively, if desired, for example polymethyl methacrylate ( PNNA), polyvinyl alcohol (PVA), etc. It may be molded and maintained. During processing, the preformed body is first removed from volatile organic matter. Heat to a temperature and maintain for a period of time to remove. Next, the preform is hot plated. It can be hot-formed or hot-formed to achieve maximum density in the final product.

第17図は、セラミック・ガラス・金属複合体から製造されたセラミック回転子 (200)を例示している。長年の間、高温排気物に曝される領域にセラミック 部品を用いることによりエンジンのためのターボ積載タービンの効率を改良する ことが試みられてきた。これは来るべき世代のガスエンジンを小型に且つ一層効 率的にするのに重要である。ターボ積載タービン、特に回転子に現在用いられて いる非冷却金属超合金は、クリープに関連した損傷によりこれらの温度では適切 に機能を果たすことは出来ないであろう。更に、回転子は極めて腐食性の高温エ ンジン排気ガスに常に接触している。更に、回転子は形が複雑なため非常に注意 事項が多い。高価な超合金タービン羽根をセラミック羽根で置き換える試みがな されてきた。しかし、処理は非常に高価であり、大量生産にかけにくい、セラミ ック材料の強度のため、最終的成形はダイヤモンドの如き材料を用いた高価な時 間のかかる切削を必要とする0本発明の原理を用いたセラミック回転子は、合理 的なコストで製造することができる。なぜなら、それは一段階法で正確で複雑な 形へ成形することができるからである。複合体の金属粒子とガラスの両方は、セ ラミック回転子が経験する作動温度に耐えるように選択されるのが好ましい0例 えば、ガラスは約1220℃の液相温度を有する硼珪酸塩から選択されるかも知 れない。Figure 17 shows a ceramic rotor manufactured from a ceramic-glass-metal composite. (200) is illustrated. Ceramic in areas exposed to high temperature exhaust for many years Improving the efficiency of turbo-loaded turbines for engines by using components That has been tried. This will make future generations of gas engines smaller and more efficient. It is important to be efficient. Currently used in turbo-loaded turbines, especially rotors. Uncooled metallic superalloys are not suitable at these temperatures due to creep-related damage. would not be able to perform its functions. Additionally, the rotor is exposed to extremely corrosive high temperature air. constantly in contact with engine exhaust gases. Furthermore, the rotor has a complicated shape, so be very careful. There are many matters. There are no attempts to replace expensive superalloy turbine blades with ceramic blades. It has been. However, the process is very expensive and difficult to mass produce. Due to the strength of the base material, the final shaping is an expensive process using materials such as diamond. Ceramic rotors using the principles of the present invention can be manufactured in a rational manner without requiring time-consuming cutting. It can be manufactured at a reasonable cost. Because it is a one-step method, accurate and complex This is because it can be molded into a shape. Both metal particles and glass in the composite are The lamic rotor is preferably selected to withstand the operating temperatures experienced. For example, the glass may be selected from borosilicates having a liquidus temperature of about 1220°C. Not possible.

金属粒子は耐食性であるのが好ましく、ステンレス鋼、タングステン、モリブデ ン及びニッケルの如き材料から選択することができる。セラミックはガラスのそ れらの温度及び化学的性質に耐えることができるように選択される。これらには 、アルミナ、炭化珪素及び炭化チタンが含まれる0本発明は、従来法で一般的に 起きている収縮問題を実質的に起きなくしているため、セラミック回転子を必要 な複雑な屈曲した形へ成形する並外れた状況を与える0本発明は、極めて良好な 形の許容誤差で一層低い値段及び一層低い温度でセラミック回転子を作ることを 可能にしていると考えられる。The metal particles are preferably corrosion resistant and include stainless steel, tungsten and molybdenum. Materials such as carbon and nickel can be selected. Ceramic is a glass material. selected to withstand these temperatures and chemistries. These include , alumina, silicon carbide and titanium carbide. Ceramic rotor is required as it virtually eliminates shrinkage problems The present invention provides exceptional conditions for shaping into complex curved shapes. Shape tolerances allow making ceramic rotors at lower cost and lower temperatures. It is thought that it is possible.

第19図は、セラミック・ガラス・金属複合体から作られた多くの部品を有する エンジン(220)を例示している。Figure 19 has many parts made from ceramic-glass-metal composites. An engine (220) is illustrated.

その複合体材料はエンジンブロックを形成するのに特に有利である。なぜなら、 それは高い作動温度に耐え、正確で複雑な形へ容易に成形することができ、比較 的安価な材料からなるからである。更に、もし望むならば、金属挿入物は、必要 に応じ複合体中へそれが形成される時直接鋳込んでもよい、主にセラミックスか ら形成されたエンジンは、金属エンジンより遥かに高い温度で作動でき、そして 恐らく冷却する必要がないので、特に有用になるものと考えられる。The composite material is particularly advantageous for forming engine blocks. because, It withstands high operating temperatures and can be easily formed into precise and complex shapes, compared to This is because it is made of relatively inexpensive materials. Additionally, if desired, metal inserts are required. It may be cast directly into the composite as it is formed, depending on the engines formed from metal can operate at much higher temperatures than metal engines, and It is believed that this would be particularly useful since there would probably be no need for cooling.

第19図に例示したエンジンブロック(220)は、セラミック・ガラス・金属 複合体から形成されてもよい。シリンダー(26)の如き金属挿入物は、エンジ ンブロック中に適切に組み込むことができる。エンジンブロックに適したセラミ ック・ガラス・金属複合体、約20〜約35体積%の硼珪酸塩ガラス、約5〜約 10体積%の鉄又は鉄合金粒子及び残余のアルミナ粒子からなっていてもよい。The engine block (220) illustrated in FIG. 19 includes ceramic, glass, and metal. It may also be formed from a complex. Metal inserts such as cylinders (26) can be properly incorporated into the system block. Ceramic suitable for engine blocks glass-metal composite, about 20 to about 35% by volume borosilicate glass, about 5 to about It may consist of 10% by volume iron or iron alloy particles and the remainder alumina particles.

更に、複合体の成分は、その材料がエンジンブロックの冷却を更によくするよう に大きな熱伝導性を持つような割合で選択することができる。これは、鉄又は鉄 合金粒子の体積%を約30〜約40体積%へ増加し、それらが複合体中連続した 分散状態になるようにすることを含んでいるかもしれない。この場合、恐らくガ ラスは約15〜約25体積%の範囲で存在するであろう。In addition, the components of the composite are such that the material provides better cooling of the engine block. The ratio can be selected such that it has a large thermal conductivity. This is iron or iron The volume percent of alloy particles is increased to about 30 to about 40 volume percent so that they are continuous in the composite. This may include making it decentralized. In this case, it is probably The lath will be present in a range of about 15 to about 25% by volume.

第18図は人体代替品(230)を示している。特に、これは人間の腰骨補綴体 である。従来、人体の代替品、特に骨及び関節は、ステンレス鋼、チタン及びコ バルトの合金と同様セラミックから形成されてきた。金属材料は、それらが生物 学的環境中に存在しているので腐食疲労を特に受けやすい。骨代替品に必要な物 理的性質は、靭性、非腐食性及び成形し易すさである1本発明の複合体材料は、 この用途に特に有利である。適当な材料及び性質は、複合体が複雑な形に容易に 成形することができ、非腐食性、及び幾らか人の骨に似ていてそれと両立するこ とができ、それによって人体に速く適応するように選択することができる。適切 な複合体は約40〜約65体積%のアルミナの如きセラミックから形成されるこ とも考えられる。FIG. 18 shows a human body substitute (230). In particular, this is a human hip bone prosthesis. It is. Traditionally, human body replacements, especially bones and joints, have been made of stainless steel, titanium and steel. It has been formed from ceramics as well as Baltic alloys. Metal materials are biologically It is particularly susceptible to corrosion fatigue due to its presence in the chemical environment. Things needed for bone substitutes The physical properties of the composite material of the present invention are toughness, non-corrosion and ease of molding. It is particularly advantageous for this application. Suitable materials and properties allow composites to be easily shaped into complex shapes. Can be molded, non-corrosive, and somewhat similar to and compatible with human bone. Therefore, it can be selected to quickly adapt to the human body. appropriate The composite may be formed from about 40 to about 65 volume percent of a ceramic such as alumina. You might also say that.

アルミナは、それが高品質で得られるので特に有利である。金属粒子は、高度に 耐食性になるように選択されるのが好ましく、銀、金又はステンレス鋼を含んで いてもよい、金属粒子は最終複合体の約5〜約15体積%を示るであろう。複合 体の残りはガラスであり、それは人体中、体の温度で良好な化学的耐久性を持つ と考えられるガラスである。この用途では、複合体は、必要な複雑な形に形成し やすいこと、化学的耐久性及び必要に応じ形を変えることができることのため、 特に有利である。このことは代替品にとって特に重要である。なぜなら、それら は医者の処方従って、作られなければならないからである。腰骨補綴体が例示さ れているが、必要に応じどのような人体代替品を形成することでも本発明の範囲 に入る。Alumina is particularly advantageous because it is available in high quality. Metal particles are highly Preferably selected to be corrosion resistant and include silver, gold or stainless steel. The metal particles will represent about 5 to about 15 volume percent of the final composite. composite The rest of the body is glass, which has good chemical resistance throughout the human body and at body temperature. It is considered to be glass. In this application, the composite is formed into the required complex shape. Because of its ease of use, chemical durability, and ability to change shape as needed, Particularly advantageous. This is especially important for substitute products. Because they This is because it must be made according to a doctor's prescription. An example of a hip bone prosthesis However, it is within the scope of the present invention to form any human body substitute as needed. to go into.

第20図は砥石車(240)を例示している。砥石車の一つの重要な特性は、そ れが他の多くの材料を切削できるようなその固さにある。摩耗抵抗もその予想寿 命に間する一つの因子である。砥石車は、粒子が取れて新しい切削表面を与える ように脆いのが好ましい。熱発散性も重要であり、最後に砥石車は耐熱衝撃性で あるのがよい0本発明のセラミック・ガラス・金属複合体は、これらの特性の各 々を持つ砥石車へ容易に形成することができる。FIG. 20 illustrates a grinding wheel (240). One important characteristic of a grinding wheel is its This is due to its hardness, which allows it to cut many other materials. Wear resistance also depends on its expected lifespan. It is one of the factors that can affect your life. The grinding wheel removes particles and provides a new cutting surface. It is preferable that it be as brittle as possible. Heat dissipation is also important, and finally the grinding wheel must be thermal shock resistant. The ceramic-glass-metal composite of the present invention has each of these properties. It can be easily formed into a grinding wheel with various types.

金属粒子は複合体の約5〜約20体積%を占め、銅、タングステン、モリブデン 、ニッケル及びそれらの合金を含めた材料から選択される。ガラスは複合体の約 15〜約25体積%占め、硼珪酸塩であるのが好ましい。複合体の残りはセラミ ックであり、アルミナ、炭化珪素及び炭化チタンを含めた材料から選択してよい 。砥石車全体に分散した金属粒子は大きな熱伝導度を与え、砥石車からの熱移動 を良好にする。The metal particles account for about 5% to about 20% by volume of the composite, including copper, tungsten, and molybdenum. , nickel and their alloys. Glass is a composite of approx. It accounts for 15 to about 25% by volume and is preferably a borosilicate. The rest of the complex is ceramic may be selected from materials including alumina, silicon carbide and titanium carbide. . Metal particles dispersed throughout the grinding wheel provide high thermal conductivity and reduce heat transfer from the grinding wheel. make it good.

従って、第17図から第21図は、本発明に従って、複合体から形成することが できる多種類の工学的セラミック製品を例示している0種々の物品に関し、特別 な材料が言及されているが、それらは例であることを意味し、本発明を限定する ことを意味するものではない0本発明による望ましいセラミック・ガラス・金属 複合体は、図示したどのような物品にも用いることが出来るであろう。Accordingly, FIGS. 17 to 21 show that, in accordance with the present invention, A special selection of 0 different articles illustrating the wide variety of engineered ceramic products that can be made. Although materials are mentioned, they are meant to be examples and do not limit the invention. This does not mean that the preferred ceramic/glass/metal according to the present invention The composite could be used in any of the articles illustrated.

記載したセラミック・ガラス・金属複合体の他の用途には、切削工具、密封材、 ベアリング、鋏み及びナイフが含まれる。Other uses for the ceramic-glass-metal composites described include cutting tools, sealants, Includes bearings, scissors and knives.

要約すると、高強度、厳しい許容誤差を持つ複雑な形への成形しやすさ及び耐食 性を有するこれらの物品が本発明により与えられる。In summary: high strength, ease of forming into complex shapes with tight tolerances and corrosion resistance. The present invention provides these articles having the following properties.

工学的セラミックには、必要に応じ他の材料と混合された全てのファインセラミ ックスが含まれ、即ち、本発明のセラミック・ガラス・金属複合体が含まれ、そ れらはエレクトロセラミックス、機械的及び耐熱性セラミ・ンクス、機能的セラ ミックス、構造セラミックス、バイオセラミックス、電気的セラミックス及び工 学的セラミ・ノクスを含めた分野で使用される。Engineered ceramics include all fine ceramics mixed with other materials as required. that is, the ceramic-glass-metal composite of the present invention; These are electroceramics, mechanical and heat-resistant ceramics, and functional ceramics. mixes, structural ceramics, bioceramics, electrical ceramics and engineering Used in fields including scientific cerami-nox.

本発明の目的から最終的焼成複合体は、処理温度で緻密化した後の複合体として 定義される。不連続的に分散したとは、導電性を与えるように粒子が全体的に相 互に接続していないことを意味する。連続的に分散したとは、粒子が全体的に相 互に接続していて、導電性を与えるこびとを意味している。For purposes of this invention, the final fired composite is defined as the composite after densification at the processing temperature. defined. Discontinuously dispersed means that the particles are intertwined throughout to provide conductivity. This means that they are not connected to each other. Continuously dispersed means that the particles are all mixed together. It means dwarfs that are connected to each other and provide conductivity.

本明細書中で用いられている用語r熱的に両立できるとは、互いに比較的近接し た熱膨張係数を有する材料を意味する。As used herein, the term thermally compatible refers to means a material with a coefficient of thermal expansion.

本発明に関連して記述したパッケージ又は基体の各々は、次のようにして製造し てもよい、最初に、セラミック・ガラス・金属粒子と有機結合剤との混合物を前 成形体へ冷間圧搾する1次にその前成形体を加熱して結合剤を揮発し、除去する 。次に前成形体を最終的希望の形へ熱間成形することができる。Each of the packages or substrates described in connection with the present invention may be manufactured as follows. First, a mixture of ceramic/glass/metal particles and an organic binder is prepared. Cold-pressed into a molded body. First, the pre-formed body is heated to volatilize and remove the binder. . The preform can then be hot formed into the final desired shape.

本件は加圧下で熱間成形することにに関して記述してきたが、注型、吹付け、吹 込み成形等の如きどのようなガラス成形法によってセラミック・ガラス・金属ス ラリーを成形することでも本発明に入る。This case has been described regarding hot forming under pressure, but casting, spraying, Ceramic, glass, metal steel can be made by any glass forming method such as molding. Forming the rally also falls within the scope of the invention.

本発明に従い、前述した目的、手段及び利点を満足するセラミック・ガラス・金 属複合体を組み込んだ部品のエレクトロニクスパッケージが与えられてきたこと は明らかである。本発明は、その態様に関連して記述してきたが、今までの記述 に照らして多くの別法、修正及び変更が当業者に想到されるであろうことは明ら かである。According to the present invention, ceramic, glass, and gold satisfying the above-mentioned objects, means, and advantages. Electronics packages of components incorporating genus complexes have been provided. is clear. Although the present invention has been described in relation to its aspects, the previous description It is clear that many alternatives, modifications and changes will occur to those skilled in the art in light of the That's it.

従って、そのような別法、修正及び変更の全ては添付の特許請求の範囲の広い範 囲及び本質内に入るものとして包含されるものである。Accordingly, all such alternatives, modifications and changes are covered within the broad scope of the appended claims. It is included as falling within the scope and essence.

補正書の翻訳文提出書 (特記側84船%d平成1年5月1日Submission of translation of written amendment (84 vessels on special mention side%d May 1, 1999)

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.セラミック・ガラス・金属複合体において、前記複合体の流動特性を向上さ せるための約5〜約45体積%の金属粒子; 前記複合体を一緒に付着させるための約15〜約50体積%のガラス;及び 残余の本質的にセラミック粒子; 前記複合体が前記ガラスのマトリックスと、その中に分散した前記セラミック及 び金属の粒子から実質的になる構造を有する; ことを特徴とするセラミック・ガラス・金属複合体。1. In ceramic-glass-metal composites, it is possible to improve the flow properties of said composites. about 5% to about 45% by volume of metal particles to from about 15 to about 50% by volume glass to adhere the composite together; and residual essentially ceramic particles; The composite comprises the glass matrix and the ceramic and ceramic particles dispersed therein. having a structure consisting essentially of particles of metal; A ceramic-glass-metal composite characterized by: 2.セラミック粒子が複合体の約20〜約80体積%を占めることを特徴とする 請求項1に記載の複合体。2. characterized in that the ceramic particles account for about 20 to about 80% by volume of the composite. The composite according to claim 1. 3.セラミック粒子がAl2O3、SiC、BeO、TiO2、ZrO2、Mg O、AlN、Si3N4、BN及びそれらの混合物からなる群かち選択されるこ とを特徴とする言請求項2に記載の複合体。3. Ceramic particles include Al2O3, SiC, BeO, TiO2, ZrO2, Mg selected from the group consisting of O, AlN, Si3N4, BN and mixtures thereof. The composite according to claim 2, characterized in that: 4.金属粒子がアルミニウム、銅、鉄、銀、金、ステンレス鋼及びそれらの合金 からなる群から選択されることを特徴とする請求項3に記載の複合体。4. Metal particles include aluminum, copper, iron, silver, gold, stainless steel and alloys thereof. 4. Complex according to claim 3, characterized in that it is selected from the group consisting of: 5.ガラスが珪酸塩、硼珪酸塩、燐酸塩、亜鉛硼珪酸塩、ソーダ・石灰・シリカ 、鉛珪酸塩、及び鉛亜鉛硼酸塩のガラスからなる群から選択されることを特徴と する請求項4に記載の複合体。5. Glass is silicate, borosilicate, phosphate, zinc borosilicate, soda/lime/silica , lead silicate, and lead zinc borate glass. The composite according to claim 4. 6.セラミック・ガラス・金属複合体を形成する方法において、 前記複合体の流動特性を向上するための約5〜約45体積%の金属粒子;前記複 合体を一緒に付着させるための約15〜約50体積%のガラス粒子;及び残余の 本質的にセラミック粒子;からなる混合物を与え、前記混合物を処理温度へ加熱 し、然も、該処理温度は前記ガラス粒子のガラス軟化点より高く、前記金属粒子 の溶融点より低くなるように選択され、前記混合物を前記処理温度で希望の形へ プレスし、そして 前記ガラスを固化し、前記ガラスのマトリックスと、その中に分散した前記セラ ミック及び金属の粒子から実質的になる複合構造体を形成する、 諸工程からなることを特徴とするセラミック・ガラス・金属複合体の形成方法。6. In a method of forming a ceramic-glass-metal composite, from about 5% to about 45% by volume of metal particles to improve the flow properties of said composite; about 15% to about 50% by volume of glass particles to adhere the coalesce together; and the remainder providing a mixture consisting essentially of ceramic particles; heating said mixture to a processing temperature; However, the treatment temperature is higher than the glass softening point of the glass particles, and the metal particles the melting point of the mixture is selected to be lower than the melting point of press, and The glass is solidified to form a matrix of the glass and the ceramic dispersed therein. forming a composite structure consisting essentially of particles of metal and metal; A method for forming a ceramic-glass-metal composite, characterized by comprising various steps. 7.前記セラミック粒子が複合体の約20〜約80体積%を占めるように選択す る工程を特徴とする請求項6に記載の方法。7. The ceramic particles are selected to represent about 20% to about 80% by volume of the composite. 7. The method according to claim 6, characterized by the step of: 8.セラミック粒子を、Al2O3、SiC、BeO、TiO2、ZrO2、M gO、AlN、Si3N4、BN及びそれらの混合物からなる群から選択する工 程を特徴とする請求項7に記載の方法。8. Ceramic particles include Al2O3, SiC, BeO, TiO2, ZrO2, M a material selected from the group consisting of gO, AlN, Si3N4, BN and mixtures thereof; 8. A method according to claim 7, characterized in that: 9.金属粒子を、アルミニウム、銅、鉄、銀、金、ステンレス鋼及びそれらの合 金からなる群から選択する工程を更に特徴とする請求項8に記載の方法。9. Metal particles such as aluminum, copper, iron, silver, gold, stainless steel and their combinations 9. The method of claim 8, further comprising the step of selecting from the group consisting of gold. 10.ガラスを、珪酸塩、硼珪酸塩、燐酸塩、亜鉛硼珪酸塩、ソーダ・石灰・シ リカ、鉛珪酸塩、及び鉛亜鉛硼酸塩のガラスからなる群から選択する工程を更に 特徴とする請求項9に記載の方法。10. Glass can be treated with silicates, borosilicate, phosphates, zinc borosilicate, soda/lime/silicate. a further step of selecting from the group consisting of lead silica, lead silicate, and lead zinc borate glasses; 10. The method of claim 9, characterized in that: 11.金属部品と一緒にした複合体において、セラミック・ガラス・金属複合体 材料から形成された基部部品(24); 前記複合体材料が、前記複合体の流動特性を向上するのに有効な約25体積%ま での量の金属粒子と、前記複合体を一緒に付着させるための約15〜約50体積 %のガラスと、 残余の本質的にセラミック粒子とからなり;前記複合体が前記ガラスのマトリッ クスと、その中に分散した前記セラミック及び金属の粒子から実質的になる構造 を有し; 前記複合体材料中に埋められた金属部品(36);ことを特徴とする複合体。11. Ceramic/glass/metal composites in composites with metal parts a base part (24) formed from a material; The composite material may contain up to about 25% by volume effective to improve the flow properties of the composite. from about 15 to about 50 volumes for depositing together the amount of metal particles and the composite. % glass and the remainder consisting essentially of ceramic particles; a structure consisting essentially of ceramic and metal particles dispersed therein; has; A composite body characterized in that: a metal part (36) embedded in said composite material. 12.ガラスマトリックスがガラス質のガラス及び失透ガラスからなる群から選 択されることを更に特徴とする請求項11に記載の複合体。12. The glass matrix is selected from the group consisting of vitreous glass and devitrified glass. 12. The composite of claim 11, further characterized in that: 13.半導体ケース(22)において、セラミック・ガラス・金属複合体材料か ら形成された第一部品(24); セラミック・ガラス・金属複合体材料から形成された第二部品(28); 前記複合体材料が、前記複合体の流動特性を向上するのに有効な約25体積%ま での量の金属粒子と、前記複合体を一緒に付着させるための約15〜約50体積 %のガラスと、 残余の本質的にセラミック粒子とからなり;前記複合体が前記ガラスのマトリッ クスと、その中に分散した前記セラミック及び金属の粒子から実質的になる構造 を有し; 前記第一部品(24)中に埋められた金属導線構造体(30);及び 前記第二部品(28)を前記第一部品(24)へ結合する密封用ガラス(32) ; を特徴とする複合体。13. In the semiconductor case (22), is the ceramic/glass/metal composite material used? a first part (24) formed from; a second component (28) formed from a ceramic-glass-metal composite material; The composite material may contain up to about 25% by volume effective to improve the flow properties of the composite. from about 15 to about 50 volumes for depositing together the amount of metal particles and the composite. % glass and the remainder consisting essentially of ceramic particles; a structure consisting essentially of ceramic and metal particles dispersed therein; has; a metal conductor structure (30) embedded in said first part (24); and a sealing glass (32) joining said second part (28) to said first part (24); ; A complex characterized by. 14.第一部品(24)が基部を構成し、第二部品(28)が蓋を構成すること を特徴とする請求項13に記載の半導体ケース(22)。14. The first part (24) constitutes the base and the second part (28) constitutes the lid. The semiconductor case (22) according to claim 13, characterized in that: 15.半導体ケース(22)を形成する方法において、セラミック・ガラス・金 属複合体材料から夫々形成された第一部品(24)及び第二部品(28)を与え 、然も、前記複合体材料は、前記ガラスのマトリックスと、その中に分散した前 記セラミック及び金属の粒子とから実質的になる構造を有し、 金属導線構造体(30)を与え、 前記導線構造体(30)を前記第一部品(24)中へ埋め、前記密封用ガラス( 32)を前記第一部品(24)と前記第二部品(28)との間に配置し、そして 前記第二部品(28)、前記第一部品(24)及び前記密封用ガラス(32)を 、前記密封用ガラス(32)が液体状態になる温度へ加熱し、 前記第一部品(24)及び第二部品(28)を一緒にプレスし、そして 前記密封用ガラス(32)を固化して前記第一部品(24)を前記第二部品(2 8)へ結合する、 諸工程を特徴とする半導体ケースの形成方法。15. In the method of forming the semiconductor case (22), ceramic, glass, gold a first part (24) and a second part (28) each formed from a genus composite material; However, the composite material comprises the glass matrix and a precursor dispersed therein. having a structure consisting essentially of ceramic and metal particles; providing a metal conductor structure (30); The conductor structure (30) is buried in the first part (24) and the sealing glass ( 32) is placed between the first part (24) and the second part (28), and The second part (28), the first part (24) and the sealing glass (32) , heating the sealing glass (32) to a temperature at which it becomes liquid; pressing said first part (24) and second part (28) together; and The sealing glass (32) is solidified and the first part (24) is bonded to the second part (2). 8) join to; A method for forming a semiconductor case characterized by various steps. 16.多層回路装置において、 複数のセラミック・ガラス・金属基体、隣接したセラミック・ガラス・金属基体 の間に結合された導電性回路模様の層、及び前記複数のセラミック・ガラス・金 属基体の各々を通って伸び、前記導電性回路模様に接触する導電性部材 を特徴とする多層回路装置。16. In a multilayer circuit device, Multiple ceramic/glass/metal substrates, adjacent ceramic/glass/metal substrates a conductive circuit pattern layer bonded between the plurality of ceramic/glass/gold layers; an electrically conductive member extending through each of the metallic substrates and contacting the electrically conductive circuit pattern; A multilayer circuit device featuring: 17.セラミック・ガラス・金属複合体から形成された工学的セラミック製品に おいて、 前記複合体の流動特性を向上させるための約5〜約45体積%の金属粒子; 前記複合体を一緒に付着させるための約15〜約50体積%のガラス;及び 残余の本質的にセラミック粒子; からなり、然も、前記複合体が前記ガラスのマトリックスと、その中に分散した 前記セラミック及び金属の粒子から実質的になる構造を有することを特徴とする 工学的セラミック製品。17. Engineered ceramic products made from ceramic-glass-metal composites Leave it behind. about 5 to about 45 volume % metal particles to improve the flow properties of the composite; from about 15 to about 50% by volume glass to adhere the composite together; and residual essentially ceramic particles; wherein said composite comprises said glass matrix and said glass matrix dispersed therein. characterized in that it has a structure consisting essentially of said ceramic and metal particles. Engineered ceramic products. 18.セラミック回転子(200)、エンジンブロック(220)、砥石車(2 40)及び人体補綴体(230)からなる群から選択されることを特徴とする請 求項17に記載の製品。18. Ceramic rotor (200), engine block (220), grinding wheel (2 40) and a human prosthetic body (230). The product described in claim 17.
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