JPH0444251A - 半導体素子収納用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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子、特に半導体集積回路素子を収容す
るための半導体素子収納用パッケージの製造方法に関す
るものである。

（従来技術） 従来、半導体素子、特に半導体集積回路素子を収容する
ための半導体素子収納用パッケージは、第２図に示すよ
うにアルミナセラミック等の電気絶縁材料から成り、そ
の上面の略中央部に半導体素子２４を収容するための凹
部及び該凹部周辺から底面外周部にかけて導出されたタ
ングステン（Ｗ）、モリブデン（ＭＯ）等の高融点金属
粉末から成る複数個の配線金属層２２を有する絶縁基体
２１と、蓋体２３とから構成されており、絶縁基体２１
の凹部底面に半導体素子２４を取着固定し、半導体素子
２４の各電極と配線金属層２２とをポンディングワイヤ
２５を介し電気的に接続するとともに絶縁基体２１上面
に蓋体２３をガラス、樹脂等の封止材により接合させ、
絶縁基体２１と蓋体２３とから成る容器内部に半導体素
子２４を気密に封止することによって半導体装置となる
。

尚、前記半導体素子収納用パッケージは絶縁基体２１の
配線金属層２２にボンディングワイヤ２５を強固に接続
するために、また配線金属層２２の表面が酸化腐食され
るのを有効に防止するために、更には配線金属層２２を
外部電気回路基板に半田等のロウ材を介し接続する際、
その接続を強固なものとするために配線金属層２２の露
出する外表面には耐蝕性に優れ、且つ良導電性であるニ
ッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等から成る被覆層２６がメ
ツキにより被着されている。

また前記従来の半導体素子収納用パッケージは通常、そ
の絶縁基体２１か以下に述べる方法によって製作される
。

（ｉ）まず上面に配線用金属層を有する下セラミックグ
リーンシートと、半導体素子を収容する凹部を形成する
ための貫通孔を存する上セラミックグリーンシートとを
準備する。

（ｉｉ）次に前記下セラミックグリーンシートの上面に
上セラミックグリーンシートをそのまま、即ち、上セラ
ミックグリーンシートに設けた貫通孔の打抜き開始面側
か上側となるようにして積層し、（ｉｉ）最後に前記積
層した上下セラミックグリーンシートを焼成し、上下セ
ラミックグリーンシートと配線用金属層とを焼結一体化
させ、これによって半導体素子収納用パッケージの絶縁
基体となる。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら、この従来の半導体素子収納用パッケージの
製造方法においては、上セラミックグリーンシートに設
けられた貫通孔が上セラミックグリーンシートを打抜き
金型で打ち抜くことによって形成されており、該打抜き
金型を使用して上セラミックグリーンシートに貫通孔を
形成した場合、上セラミックグリーンシートの打抜き開
始面側と反対面側の貫通孔周辺に欠損部か形成されてし
まう。そのためこの上セラミックグリーンシートを下セ
ラミックグリーンシート上にそのまま積層し、即ち、上
セラミックグリーンシートに設けた貫通孔の打抜き開始
面側を上側として積層し、焼結−体化させて絶縁基体と
した場合、絶縁基体の上セラミックグリーンシートと下
セラミックグリーンシートの接合部に位置する部位に前
記上セラミックグリーンシートの貫通孔周辺に形成され
た欠損部により空隙（第３図にＡとして示す）が形成さ
れてしまい、その結果、以下に述へる欠点が誘発される
。

即ち、 ■絶縁基体の配線金属層表面にニッケル及び金から成る
被覆層を順次、メツキにより被着させた場合、最初に施
すニッケルメッキのメツキ液が絶縁基体に形成された空
隙内に侵入残留し、その後に金メツキを施すと金の被覆
層が前記残留しているニッケルメッキ液により大きく広
がり、隣接する配線金属層間を短絡させて半導体素子収
納用パッケージとしての機能か喪失してしまう。

■絶縁基体に形成された空隙内の一部に大気中に含まれ
水分等が付着すると配線金属層表面に被着させた被覆層
に酸素濃度の相違に起因する隙間腐食作用か発生し、被
覆層に錆や変色を形成してしまう。

また前記錆は導電性で、且つ拡散し易いという性質を有
しているため前記錆の拡散により隣接する配線金属層間
が短絡し、その結果、半導体素子収納用パッケージとし
ての機能に支障か生じる等の欠点か誘発される。

（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑み案出されたものでその目的は、
絶縁基体に空隙か形成されるのを有効に防止し、配線金
属層間の短絡を皆無として内部に収容する半導体素子を
長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることかでき
る半導体素子収納用パッケージの製造方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の半導体素子収納用パッケージの製造方法は、上
面に配線用金属層を存する下セラミックグリーンシート
と、打抜き金型により打ち抜かれた貫通孔を有する上セ
ラミックグリーンシートとを準備し、 次に前記下セラミックグリーンシートの上面に上セラミ
ックグリーンシートを、該上セラミックグリーンシート
に設けた貫通孔の打抜き開始面側か下側となるようにし
て載置し、 最後に、前記積層した上下セラミックグリーンシートを
焼成し、焼結一体化することを特徴とするものである。

（実施例） 次に本発明の半導体素子収納用パッケージの製造方法を
第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）に示す工程図に
基づき説明する。

まず第１図（ａ）に示す如く、上セラミックグリーンシ
ートｌａと下セラミックグリーンシー）１ｂを準備する
。

前記上下両セラミックグリーンシートｌａ、　ｌｂは、
例えばアルミナＣＡＰ　２０２）、シリカ（ＳｉＯ□）
、マグネシア（ＭｇＯ）　、カルシア（Ｃａｂ）等のセ
ラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合
して泥漿物を作り、これを従来周知のドクターブレード
法によりシート状となすことによって形成される。

次に第１図（ｂ）に示す如く、上セラミックグリーンシ
ーＨａに半導体素子を収容する凹部を形成するための貫
通孔２を、また下セラミックグリーンシート１ｂの上面
に配線用金属層３を被着させる。

前記上セラミックグリーンシート１ａの貫通孔２は上セ
ラミックグリーンシートｌａを打抜き金型により打ち抜
くことによって形成され、具体的には穴を有する下パン
チと、柱状のピンが植設された上パンチとから構成され
る打抜き金型の上パンチと下パンチの間に上セラミック
グリーンシー）１ａを配するとともに上パンチを該上バ
ンチに植設したピンが上セラミックグリーンシート１ａ
を貫通し、下パンチの穴内に挿入されるまで押圧移動さ
せることによって上セラミックグリーンシートＩａの所
定位置に形成される。

尚、前記打抜き金型により上セラミックグリーンシート
１ａに貫通孔２を形成する場合、打抜き金型の上パンチ
のピン下面が平坦であることから、該ピンの下面全面の
広い面積で上セラミックグリーンシーＨａを押圧するこ
ととなり、通常、ピンが上セラミックグリーンシー）１
ａの約７幅の厚みに挿入されたとき残りの上セラミック
グリーンシートｌａが引きちぎられて貫通孔２が形成さ
れる。

そのため貫通孔２の打抜き開始面側と反対面側の貫通孔
２周辺には上セラミックグリーンシート１ａの一部が引
きちぎられることによって欠損部Ｂか存在することとな
る。

ま゛た前記下セラミックグリーンシート１ｂの上面に被
着される配線用金属層３はタングステン（Ｗ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属粉末か
ら成り、該タングステン、モリブデン等の高融点金属粉
末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合し金属ペーストを
作るとともにこれを従来周知のスクリーン印刷法等の厚
膜手法を採用することによって下セラミックグリーンシ
ート１ｂの上面に所定パターンに被着される。

次に第１図（Ｃ）に示す如く、下セラミックグリーンシ
ーＨｂ上に上セラミックグリーンシート１ａを、該上セ
ラミックグリーンシート１ａに設けた貫通孔２の打抜き
開始面側が下側となるようにして積層し、これを上下よ
り加熱加圧して生積層体４を得るとともに生積層体４の
側面及び底面にタングステン等の高融点金属粉末に適当
な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを従
来周知のスクリーン印刷法により被着させ、下セラミッ
クグリーンシーＨｂ上面に設けた配線用金属層３を生積
層体４の底面にまで引き延ばす。

前記生積層体４は下セラミックグリーンシート１ｂ上に
上セラミックグリーンシート１ａを、該上セラミックグ
リーンシート１ａに設けた貫通孔２０打抜き開始面側が
下側となるようにして積層したことから上セラミックグ
リーンシートｌａの貫通孔２周辺に形成された欠損部Ｂ
は上側となって、該欠損部Ｂが上セラミックグリーンシ
ート１ａと下セラミックグリーンシートｌｂの接合部に
存在することはなく、これによって上下両セラミックグ
リーンシーＨａ、ｌｂを密着接合させることができる。

前記生積層体４は次に還元雰囲気中、約１６００℃の温
度で焼成され、上下セラミックグリーンシーＨａ、１ｂ
と配線用金属層３とを焼結一体化させて第１図（ｄ）に
示す如く、上面中央部に半導体素子を収容するための凹
部２ａ及び該凹部２ａ周辺から外部に導出する配線金属
層３ａを有する半導体素子収納用パッケージの絶縁基体
４ａとなる。

尚、前記上下両セラミックグリーンシートｌａ。

１ｂを焼結一体化させて形成した絶縁基体４ａは上セラ
ミックグリーンシート１ａの貫通孔２周辺に形成された
欠損部Ｂか上セラミックグリーンシート１ａの上側にあ
ることから絶縁基体４ａの上セラミックグリーンシート
ｌａと下セラミックグリーンシート１ｂの接合部に位置
する部位に前記欠損部Ｂに起因した空隙が形成されるこ
とはない。そのため絶縁基体４ａに設けた配線金属層３
ａの露出外表面に該配線金属層３ａの酸化腐食を有効に
防止するために、或いは配線金属層３ａを外部電気回路
基板に半田等のロウ材を介し接続する際、その接続を強
固なものとするためにニッケル及び金を順次、メツキし
被覆層５を被着させた場合、絶縁基体４ａ内には空隙が
存在しないことから最初に施すニッケルメッキのメツキ
液か絶縁基体４ａ内に残留し、これか後に施す金メツキ
の金の被覆層を大きく広がらせて隣接する配線金属層３
ａ間を短絡させることは一切なく、隣接する配線金属層
３ａの各々を個々に電気的に独立させることか可能とな
る。

また前記絶縁基体３ａに空隙の形成かないことから該空
隙内の一部に大気中に含まれる水分等か付着し、配線金
属層表面に被着させた被覆層５に酸素濃度の相違に起因
する隙間腐食作用を発生することはなく、該隙間腐食作
用によって被覆層５に変色や配線金属層３ａ間を短絡さ
せるような錆を発生することもない。

（発明の効果） かくして本発明の半導体素子収納用パッケージの製造方
法によれば、上面に配線用金属層を有する下セラミック
グリーンシート上に打抜き金型により打ち抜かれた貫通
孔を有する上セラミ・ツクグリーンシートを、該上セラ
ミックグリーンシートに設けた貫通孔の打抜き開始面側
が下側となるようにして載置したことから上セラミック
グリーンシートに貫通孔を打抜き金型で打ち抜く際に欠
損部か形成されたとしても該欠損部に起因した空隙が絶
縁基体内に形成されることは一切なく、その結果、絶縁
基体に設けた複数個の配線金属層表面にニッケル、金等
から成る被覆層を個々に電気的に独立して被着させるこ
とか可能となる。

また同時に絶縁基体内に空隙形成がないことから空隙内
に大気中に含まれる水分等が付着して配線金属層表面に
被着させた被覆層に酸素濃度の相違に起因する隙間腐食
作用か発生することもなく、該隙間腐食作用によって被
覆層に変色や配線金属層間を短絡させるような錆を発生
することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）は本発明に係る
半導体素子収納用パッケージの製造方法を説明するため
の各工程毎の断面図、第２図は従来の半導体素子収納用
パッケージの断面図である。 ｌａ　・・・上セラミックグリーンシート１ｂ　・・・
下セラミックグリーンシート２・・・・貫通孔 ３・・・・配線用金属層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　上面に配線用金属層を有する下セラミックグリーンシ
   ートと、打抜き金型により打ち抜かれた貫通孔を有する
   上セラミックグリーンシートとを準備し、次に前記下セ
   ラミックグリーンシートの上面に上セラミックグリーン
   シートを、該上セラミックグリーンシートに設けた貫通
   孔の打抜き開始面側が下側となるようにして載置し、最
   後に、前記積層した上下セラミックグリーンシートを焼
   成し、焼結一体化することを特徴とする半導体素子収納
   用パッケージの製造方法。