JPH03245556A - セラミックスパッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置用のセラミックスパッケージの製造
方法に関わり、特に複数のグリーンシートを積層してグ
リーンシート積層体を製造する方法に関する。

（従来の技術） 半導体装置においてはＩＣ（集積回路）などの半導体部
品をセラミックスパッケージに収納したものがあり、こ
の半導体装置はセラミックスパッケージを使用すること
から高い信頼性や厳しい環境下での使用に耐えるといっ
た特徴を有している。従来よりこの半導体装置のセラミ
ックスパッケージとしてはアルミナ（Ａｆ１２０３）で
形成されたものが使用されてきているが、最近では熱伝
導性に優れた窒化アルミニウム（Ａ１１Ｎ）で形成した
ものを採用することが検討されている。

このセラミックスパッケージにおいては配線密度を高め
るためにセラミックスシートを積層した積層型のものが
あり、この積層型のセラミックスパッケージは次に述べ
る方法で製造されている。

すなわち、積層すべき各グリーンシートにスルーホール
を打ち抜き形成した後に各グリーンシートに配線を印刷
し、さらにこれら複数のグリーンシートを積層して熱圧
葛することにより半導体部品収納用の凹部をもったグリ
ーンシート積層体を形成する。次いで、グリーンシート
形成したグリーンシート積層体を焼成して焼成シート積
層体とし、この焼成シート積層体の外表面にメツキを施
して焼成シート積層体の表面に形成されている配線にろ
う付けにより端子ビンを取り付けてセラミックスパッケ
ージを製造する。、 このセラミックスパッケージの製造方法において、複数
のグリーンシートを積層して圧着する工程では第３図に
示す方法が採用されている。複数のグリーンシート１を
積層して上部に凹部３を有するグリーンシート積層体２
とし、このグリーンシート積層体２の上面および凹部３
の表面を樹脂フィルム４で覆う。そして、加熱雰囲気に
おいてグリーンシート積層体２を受は型５に載せ、加圧
型６でグリーンシート積層体２を上側から加圧して積層
された各グリーンシート１を相互に接合する。加圧型６
は、グリーンシート積層体２の上面に当接する平面部と
、グリーンシート積層体２の凹部３に対応した形状をな
し該凹部３に嵌合する凸部とを金属で一体に形成したも
ので、平面部でグリーンシート積層体２の上面を押圧し
、凸部で凹部３を押圧する。加圧型６は樹脂フィルム４
を介してグリーンシート積層体２に当接し、離型時にグ
リーンシート積層体２から無理無く剥離する。

（発明が解決しようとする課題） この従来の方法はグリーンシート積層体２の製造性が良
好という利点を有する半面、次ぎに述べる問題点を抱え
ている。すなわち、この従来の方法で製造したグリーン
シート積層体２では、凹ある。例えば、凹部３の中間段
部の周縁の一部や凹部３の隅の部分においてグリーンシ
ートの接着が十分でなく剥離することが多い。このよう
に凹部３でのグリーンシートの接着が不十分であると、
凹部３における半導体部品の装着が確実に行えないなど
のセラミックスパッケージの信頼性を低下させる問題が
発生する。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、積層した
グリーンシートを確実に接合して高い品質を有するグリ
ーンシート積層体を得ることができるセラミックスパッ
ケージの製造方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明の発明者は、積層したグリーンシートを熱圧着法
により接着してグリーンシート積層体を製造する方法に
ついて研究を重ねてきた。

まず、発明者は従来の方法によりグリーンシート積層体
を製造する場合に、グリーンシート積層体の四部を形作
るグリーンシートの積層部に部分的に接合が不十分な箇
所が生じる現象について考察した。この結果、グリーン
シート積層体の凹部を形作るグリーンシートの積層部に
部分的に接着が不十分な現象が生じるのは、第３図につ
いて述べればグリーンシート積層体２の凹部３と加圧型
６の凸部との対応関係のなかで加圧型６の凸部がグリー
ンシート積層体２の四部３に対応して当接できない箇所
が生じ、このように上型６の凸部がグリーンシート積層
体２の凹部３に対応して当接できない箇所は、他の箇所
のように加圧型６の凸部による抑圧が十分にできないこ
とが原因であり、さらにこの原因は加圧型６か平面部と
凸部とを一体に形成した構成に起因するものであること
を見出した。すなわち、グリーンシート１の形状寸法誤
差やグリーンシート積層体２の組み立て寸法誤差などに
よりグリーンシート積層体２の凹部３における面方向お
よび積層方向に形状の寸法に誤差を生じる。一方、加圧
型６の凸部は平面部と金属で一体に形成して剛体で固定
した状態にあるために、グリーンシート積層体２の凹部
３の形状寸法誤差に柔軟に対応できず対応するには限界
があるので、グリーンシート積層体２の凹部３の形状寸
法誤差が加圧型６の対応できる範囲を越えた大きさであ
ると、凹部６の中に加圧型６の凸部が十分押圧できない
箇所が発生することがある。例えば、グリーンシート積
層体２の凹部３においてＡ部の積層寸法が規定より小さ
い場合およびＢ部の寸法が規定よりずれていると、加圧
型６の凸部がこの形状寸法の誤差に対応できず加圧型の
押圧が不充分となることがある。

また、従来の方法では離型用とし樹脂テープを使用して
いるので、加圧型６の角部は樹脂テープの回り込みでひ
ごらを生じ、グリーンシート積層体２の凹部３の角形を
なす隅部を形状通り当接して加圧できなくなり、このた
めグリーンシートの接着が不充分となる。

そこで、発明者はこのような従来の問題点の原因を踏ま
えて、新規な加圧型の改良を図り、改良した加圧型を使
用して積層したグリーンシートを熱圧着することにより
、これら２問題点を解決できることを見出した。加圧型
の開発に当たっては、従来の加圧型の構造による問題点
を踏まえて、凸部を型部材として平面部から分離するこ
とおよび分離した凸部は柔軟性の材料で形成すること〆
ｌ’ｐ３１〆を採用した。このことにより型部材を加圧
型に制約されることなくグリーンシート積層体の四部に
形状寸法に合わせて配置でき、また型部材をグリーンシ
ート積層体の凹部の形状寸法の誤差を吸収して凹部全体
に均一に当接できることとなる。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものである
。

本発明のセラミックスパッケージの製造方法は、複数の
グリーンシートを積層して半導体部品収納用の四部を有
するグリーンシート積層体を製造するに際して、弾力性
およびグリーンシートに対する剥離性を有する材料で形
成された型部材を前記グリーンシート積層体の凹部に配
置し、その後前記グリーンシート積層体を加圧する工程
を具備することを特徴とするものである。

すなわち、本発明は上記方法を採用することにより、グ
リーンシート積層体の凹部の形状寸法の誤差やばらつき
に制約されずに凹部を形作るグリーンシートの積層部の
全体を均−且つ確実に接合して信頼性の高いグリーンシ
ート積層体を製造することができる。

本発明の製造方法は、複数のグリーンシートを積層し熱
圧着して半導体部品収納用の凹部を有するグリーンシー
ト積層体を製造する方法を対象とする。グリーンシート
を形成するセラミックスはアルミナ、窒化アルミニウム
のいずれでも良く、さらに他の種類のセラミックスも対
象にできる。

本発明の製造方法において型部材は、弾力性およびグリ
ーンシートに対する剥離性を有する種々の樹脂で形成す
ることができるが、特にシリコンゴムが適している。型
部材を形成する樹脂は予め脱泡処理を施して気泡ができ
るだけ少ないものを使用する。ま□た、型部材を押圧す
る加圧型は、型部材と同様に弾性を有するものが良く、
型部材と同じ材質であることが好ましい。

本発明の製造方法において、積層した複数のグリーンシ
ートを熱圧着するためには、従来から採用されている１
方向加圧による方法上、等方加圧による方法の２通りの
方法が挙げられる。

本発明の製造方法において１方向加圧法を採用した方法
について第１図を参照して説明する。

例えば５枚のグリーンシートＩＩＡ〜ＩＩＥを用意する
。この各グリーンシートＩＩＡ〜ＩＩＥはブランク加工
を行い、また打ち抜き加工を行って所定のスルーホール
を形成するとともに、四隅に位置決め孔１１ａを形成し
である。また、各グリーンシートＩＩＡ〜１１Ｅは夫々
表面に配線か印刷形成しである。なお、グリーンシート
積層体において四部を形成するために、例えばグリーン
シート１１８〜ＩＩＥは凹部用の開口部を形成する。

そして、各グリーンシート１１八〜１１Ｅを受は型１４
に載せて順次積層して上部に凹部１３を有するグリーン
シート積層体１２とする。受は型１４は例えば四隅に夫
々位置決め用のピン１５を立ててあり、グリーンシート
ＩＩＡ〜ＩＩＥは夫々の位置決め孔１２ａにビン１５を
通して位置決めしながらＩＩＡ、ＩＩＢ、ＩＩＧ、ＩＩ
Ｄ。

１１Ｅの順で下側から積層する。受は型１４とグリーン
シートＩＩＡとの間には両者が接合しないようにバイナ
シート１６を介在させる。

さらに、グリーンシート積層体１２の凹部１３に型部材
１７を配置し、最上層のグリーンシート１１Ｅの上面に
パイナシート１８を介して加圧型１９を重ねて載せる。

加圧型１９には位置決め孔１９ａを形成して受は型１４
のビン１５を通す。

型部材１７はシリコンゴムからなるもので、脱泡処理を
施してグリーンシート積層体１２の凹部１３の寸法形状
に合わせて対応した寸法形状を有するように形成したも
のである。加圧型１９はシリコンゴムで形成された板形
をなすものである。

このようにしてグリーンシート積層体１２と型とをセッ
トしたものを熱圧着装置の内部に入れ、グリーンシート
積層体１２を所定の温度で加熱しながら所定の圧力で加
圧して積層した各グリーンシート１１Ａ〜１１Ｅを接合
する。この熱圧着に際して、熱圧着装置の加圧部により
加圧型１９を下降させ、加圧型１９でグリーンシート積
層体１２を上側から押圧して加圧する。この場合、加圧
型１９はグリーンシート積層体１２の最上層のグリーン
シート１１Ｅに当接して上側から押圧するとともに、グ
リーンシート積層体１２の凹部１３に嵌合配置しである
型部材１７を上側から押圧する。シリコンゴムからなる
型部材１７は十分な弾力性を有するので加圧型１９に押
圧されてグリーンシート積層体１２の凹部１３の内部で
圧縮変形して凹部１３を形作る各グリーンシート１１Ｂ
〜１１Ｅの積層部の表面全体に接触し、加圧型１９から
の圧力を伝達して四部１３を形作る各グリーンシート１
１Ｂ〜１１Ｅの積層部を押圧する。すなわち、型部材１
７は加圧型１９の加圧により圧縮変形して凹部１３の各
部分の表面に余すこと無く密着して凹部１３の全体の各
部を均一な圧力で確実に押圧する。また、グリーンシー
ト１１の形状寸法誤差やグリーンシート積層体１２の組
み立て寸法誤差などによりグリーンシート積層体１２の
凹部１３における面方向および積層方向に形状の寸法に
誤差を生じた場合でも、型部材１７は圧縮変形して凹部
１３の表面全体に接触して凹部１３での形状寸法の誤差
を吸収して凹部１３を形作るグリーンシートの積層部を
押圧する。

また、型部材１７は加圧型１９とは別体で自由な関係に
あるために、加圧型１９とグリーンシート積層体１２の
四部１３との位置関係に制約されることなく凹部１３に
配置することができる。また、型部材１７は脱泡処理し
て気泡を大幅に減少しであるので、加圧型１９からの圧
力を効果的にグリンシート積層体１２に伝達することが
できる。

従って、四部１３を形作るグリーンシート１１Ａ〜１１
Ｅの積層部を確実に接合できる。

加圧終了後は、グリーンシート積層体１２が所定温度以
下に温度降下するまで型にセットしたまま放置しておき
、グリーンシート積層体１２が所定温度以下に温度降下
して十分冷却した時点で受は型１４、型部材１７および
加圧型１９をグリーンシート積層体１２から取り外す。

型部材１７は離型性を有しているので、グリーンシート
積層体１２から容易に取り外せる。このようにすればグ
リーンシート積層体１２の各グリーンシート１１Ａ〜Ｉ
ＩＥは粉末が十分結合して強固な状態にあるので、これ
ら各型を取り外す時にグリーンシートの表面層が型に付
着してグリーンシートから一緒に剥離してグリーンシー
トに欠けを生じることがない。

このようにして四部１３を形作るグリーンシト１１Ａ〜
ＩＩＥの積層部を確実に接合したグリーンシート積層体
１２を製造することができる。

この方法は工程が簡便であり、量産性にも優れている。

次に本発明の製造方法において等方加圧法を採用した方
法について第２図を参照して説明する。

等方加圧法はセラミックス成形体を加圧成形法のひとつ
である冷間等方加圧法すなわち静水加圧法と同じ原理で
ある。ただし、積層したグリーンシートＩＩＡ〜］ＩＥ
を加熱するために加圧液体として加熱された液体例えば
湯を使用する。

実施に際しては、前述に１方向加圧法と同じようにグリ
ーンシート積層体１２を受は型１４、型部材１７および
加圧型１９と組み合わせる。次いで、この組み合わせた
ものを合成樹脂からなる防水袋２０の内部に入れ、防水
袋２０の内部を３０〜４０　ｃｍ／　Ｈｇ程度に真空引
きした後に防水袋２０の開口部を閉じる。このように袋
に入れたものを温水等方加圧装置の内部に配置して温水
により加熱および加圧した。この温水の温度はグリーン
シト積層体１２のグリーンシートＩＩＡ〜１１Ｅを加熱
するのに必要な温度とグリーンシート１１Ａ〜ＩＩＥを
加圧するのに必要な圧力を与えられている。防水袋２０
の内部のグリーンシート積層体１２のグリーンシートＩ
ＩＡ〜ＩＩＥは温水から防水袋２０を介して伝達去れる
熱により加熱される。温水は防水袋２０の内部の受は型
１４、加圧型１９および型部材１７を介してグリーンシ
ート積層体１２のグリーンシートＩＩＡ〜ＩＩＥを積層
方向から加圧し、また温水は防水袋２０の内部の型カバ
ー２２を介してグリーンシート積層体１２のグリーンシ
ート１１Ａ〜１１Ｅの周囲全体を積層方向に対して直角
な方向から加圧する。

なお、型カバー２１はグリーンシート積層体１２の周囲
全体を囲むようにを例えば加圧型１９に形成したもので
、防水袋１０がグリーンシート積層体のグリーンシート
ＩＩＡ〜１１Ｅに直接付着することを防止する離型部材
である。このようにグリーンシート積層体１２を全方位
から等しい圧力で加圧することにより、グリーンシート
積層体１２は特定の方向に沿う伸びがなく全体が均一に
圧縮される。また、この場合もグリーンシート積層体１
２の凹部１３を形作るグリーンシート１１Ａ〜１１Ｅの
積層部を確実に接合できる。

加圧終了後は防水袋２０に入れたものを温水等方加圧装
置から取り出し、さらにグリーンシート積層体１２を防
水袋２１から取り出して型を取外す。

このように成形されたグリーンシート積層体１２は全体
が均一に圧縮されていて角部の欠けなどの欠陥が発生し
に＜＜、且つ凹部１３を形作るグリーンシートＩＩＡ〜
１１Ｅの積層部を確実に接合できて高い品質を有し信頼
が高い。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

１方向加圧法を採用した場合の一実施例について説明す
る。

窒化アルミニウムのグリーンシートを積層をしてなるグ
リーンシート積層体を受は型、型部材および加圧型に組
み込んて熱圧着装置の中に入れ、圧力１００　ｋｇ、温
度６０℃、時間６０分の条件て熱圧着した。この熱圧着
後にグリーンシート積層体を装置から取出して所定温度
に降下するまで放置し、グリーンシート積層体が所定温
度間で降下した時点でグリーンシート積層体を型から取
外した。この取り出し時にグリーンシート積層体の表面
層が型に付着して剥離することがなかった。得られたグ
リーンシート積層体は凹部を形作るグリンシートの積層
部か確実に接合しており、他の部分に欠けなどが存在し
ない高い品質を有するものであった。

温間等方加圧法を採用した場合の一実施例について説明
する。

窒化アルミニウムのグリーンシートを積層をしてなるグ
リーンシート積層体を受は型、型部材および加圧型に組
み込んで合成樹脂で形成された防水袋の内部に入れた。

この防水袋に入れたものを温間等方加圧装置に入れ、圧
力１００　ｋｇ、温水温度４０℃、時間１５分の条件で
熱圧着した。圧着終了後に防水袋に入れたグリーンシー
ト積層体を装置から取出し、温度降下させてからグリー
ンシート積層体を防水袋から取り出して型を取り外した
。得られたグリーンシート積層体は凹部を形作るグリー
ンシートの積層部か確実に接合しており、全体が均一な
割合で圧縮していた。なお、この方法において熱圧着す
るための温度および圧力はグリーンシートの密度と関係
がある。すなわち、グリーンシートが低い密度の場合は
温度、圧力を低くして時間を長くする。また、高い密度
の場合は温度、圧力を高くし、時間を短くする。

また、これら２つの実施例においては、型部材として脱
泡処理を施したシリコンゴムで形成したものを使用した
。この型部材は次に述べる方法で成形した。シリコンゴ
ムの主剤と硬化剤とを１０＝１の割合で混合して脱泡処
理を施した。この材料を金型に入れ、再度脱泡処理して
硬化させて成形した。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックスパッケージの
製造方法によれば、複数のグリーンシートを積層し熱圧
着して半導体部品収納用の凹部を有するグリーンシート
積層体を製造するに際して、弾力性およびグリーンシー
トに対する剥離性を有する材料で形成された型部材を前
記グリーンシート積層体の凹部に配置し、その後グリー
ンシ。

−ト積層体に加圧型を載せて麦加圧するので、グ、グリ
ーンシート積層体の凹部を形作るグリーンシートの積層
部を確実に接合して高い品質を有するグリーンシート積
層体を製造でき、従って凹部に安定して半導体部品を収
納できる高い信頼性を有するセラミックスパッケージを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の製造方法における熱圧着
法を説明する図、第３図は従来例を説明する図である。 １１Ａ〜１１Ｅ・・・グリーンシート、１２・・・グリ
ーンシート積層体、１４・・・受は型、１７・・・型部
材、１９・・・加圧型。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体部品収納用の凹部を有するグリーンシート
   積層体を製造するに際して、弾力性およびグリーンシー
   トに対する剥離性を有する材料で形成された型部材を前
   記グリーンシート積層体の凹部に配置し、その後前記グ
   リーンシート積層体を加圧する工程を具備することを特
   徴とするセラミックスパッケージの製造方法。
2. （２）型部材はシリコーンからなるものである請求項１
   記載のセラミックスパッケージの製造方法。
3. （３）グリーンシート積層体を加圧する方法はグリーン
   シート積層体の積層方向から加圧する１方向加圧である
   請求項１記載のセラミックスパッケージの製造方法。
4. （４）グリーンシート積層体を加圧する方法は等方加圧
   である請求項１記載のセラミックスパッケージの製造方
   法。