JPH07221454A

JPH07221454A - 積層セラミックパッケージの製造方法

Info

Publication number: JPH07221454A
Application number: JP6033107A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Hirashita; 和已平下; Masataka Aoki; 昌隆青木; Makoto Kamitamari; 誠上玉利; Takuji Ikeda; 拓児池田
Original assignee: Sumitomo Metal Ceramics Inc
Current assignee: Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1995-08-18
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JP2821853B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】グリーンシートの表面に印刷した導体パター
ンを平滑化するに際し、フィルムの熱伸縮の影響を軽減
でき、寸法バラツキを少なくした積層セラミックパッケ
ージの製造方法を提供する。【構成】表面にワイヤボンディングパターン及び内部
配線パターン等の導体パターン３を印刷し、またスルー
ホールを穿設し、スルーホールに導体詰したグリーンシ
ート１の上下面にフィルム９ａ，９ｂを位置させ、フィ
ルムを介してグリーンシートのワイヤボンディング部５
を形成する箇所を部分加圧し、ワイヤボンディング部の
導体パターン表面を平滑化した後、フィルムからグリー
ンシートを分離し、部分加圧したグリーンシート１を複
数枚積み重ね、積み重ねたグリーンシートを加圧してグ
リーンシート積層体８を作製後、切断、焼成する構成よ
りなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層セラミックパッケ
ージの製造方法に係り、より詳細には、半導体素子を収
納するための積層セラミックパッケージの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子を収納するための積層
セラミックパッケージは、セラミック粉末、樹脂、およ
びバインダーを含む原料からなるグリーンシートを作製
し、該グリーンシートに設計仕様に基づいて必要なキャ
ビティ形成用孔を開けると共に、スルーホールを穿設
し、更に該グリーンシートの表面にタングステン等の導
体形成用ペーストを印刷してワイヤボンディング用パタ
ーンや内部配線パターン等の導体パターンを形成した
後、該ワイヤボンディング用パターンの形成されている
ワイヤボンディング部を平坦にして、半導体素子と該ワ
イヤボンディング用パターンとのボンディングの信頼性
を上げるために、該各グリーンシートを、金型を用いて
所定圧力下、加熱・全面加圧して、該導体パターンの表
面を平滑化し、次に、該グリーンシートを位置合わせし
てグリーンシート積層体を形成し、該グリーンシート積
層体を切断して複数個の未焼成積層セラミックパッケー
ジを形成した後、該個々の未焼成積層セラミックパッケ
ージを、１５００〜１６００℃の温度で焼成することで
作製されている。

【０００３】そして、この積層セラミックパッケージ
は、前記スルーホール等を介して内部配線パターンと電
気的に接続するための外部端子（リードフレームやリー
ドピン等）を接続すると共に、そのキャビティ部に半導
体素子を搭載し、該半導体素子とワイヤボンディング部
の導体パターンをアルミニウムワイヤ等のボンディング
用ワイヤで接続し、該半導体素子を封止できる。

【０００４】ところで、前記グリーンシートの表面の導
体パターンの平滑化は、図６に示すように、表面にワイ
ヤボンディングパターンや内部配線パターン等の導体パ
ターンが印刷されたグリーンシート１を搬送用のフィル
ム９ａ上に載置し、かつ、グリーンシート１の上面に加
圧部１１とグリーンシート１のくっつきを防止するため
のフィルム９ｂを配して、該フィルム９ａ，９ｂと一体
としてグリーンシート１を移動させ、該移動途中で、予
熱した後、該グリーンシート１を全面加圧（加熱温度：
１００〜１２０℃）することで行っている。なお、フィ
ルム９ａ，９ｂとしては、通常、ポリプロピレンやポリ
エステル等の合成樹脂製フィルムが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した方法
の場合、グリーンシートの表面を全面加圧して、導体パ
ターンを平滑化するため、次のような課題がある。すな
わち、グリーンシート１の全面に、フィルム９ａ，９ｂが
密着するので、該グリーンシート１の全面がフィルム９
ａ，９ｂの熱伸縮の影響を受け、該熱収縮によって、該
グリーンシート１がフィルム９ａ，９ｂに引っ張られ、
寸法バラツキの発生原因となる。また、このようなグリーンシート１を用いて、積層
セラミックパッケージを製造した場合、上下層の導体パ
ターンを接続するスルーホールの位置ずれが発生し、シ
ョートや断線不良の原因となる。グリーンシートの中央部分から得られる積層セラミ
ックパッケージと、周囲部分から得られる積層セラミッ
クパッケージとでは、その積層ずれの差が大きくなり、
その品質・精度にバラツキが発生する。等の課題があ
る。

【０００６】本発明は、主として、上述した課題に対処
して創作したものであって、その目的とする処は、寸法
精度のすぐれた積層セラミックパッケージの製造方法を
提供することにある。いいかえれば、グリーンシートの
表面に印刷した導体パターンを平滑化するに際し、フィ
ルムの熱伸縮の影響を軽減でき、寸法バラツキを少なく
した積層セラミックパッケージの製造方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、上記目的を達成
するための手段としての本発明の積層セラミックパッケ
ージの製造方法は、表面にワイヤボンディングパターン
及び内部配線パターン等の導体パターンを印刷し、また
スルーホールを穿設し、該スルーホールに導体詰したグ
リーンシートの上下面にフィルムを位置させ、該フィル
ムを介して該グリーンシートのワイヤボンディング部を
形成する箇所を部分加圧し、該ワイヤボンディング部の
導体パターン表面を平滑化した後、該フィルムからグリ
ーンシートを分離し、該部分加圧したグリーンシートを
複数枚積み重ね、該積み重ねたグリーンシートを加圧し
てグリーンシート積層体を作製後、切断、焼成する構成
としている。

【０００８】

【作用】本発明の積層セラミックパッケージの製造方法
は、まず、所望のスルーホールが穿設・導体詰めされ、
かつ導体パターンが印刷されたグリーンシートをフィル
ムで挟み、金型等の加圧装置によって、各グリーンシー
トのワイヤボンディング部を形成する箇所を部分加圧す
る。従って、該グリーンシートは、従来例と異なり、該
フィルムとの密着面積を小さくでき、該フィルムの熱伸
縮の影響を軽減できると共に、該部分加圧によって、該
ワイヤボンディング部を形成する箇所における導体パタ
ーンの表面が平滑化される。続いて、部分加圧したグリ
ーンシートを複数枚積み重ね、これを加圧してグリーン
シート積層体を作製する。

【０００９】そして、このような工程によって製造した
グリーンシート積層体は、グリーンシートの上下層を接
続するスルーホールの位置ずれが少なく、該位置ずれに
よる積層ずれ状態を軽減できるので、ショート・断線不
良の発生を回避できるように作用する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を具体化
した実施例について説明する。ここに、図１〜図５は、
本発明の実施例を示し、図１は製造工程を説明する工程
図、図２はグリーンシートの平面図、図３は部分加圧を
説明するための部分拡大図、図４は導体パターンの平滑
化を説明する断面図、図５は積層体の部分拡大断面図で
ある。

【００１１】本実施例の積層セラミックパッケージの製
造方法は、４層のセラミックパッケージの製造方法であ
って、概略すると、グリーンシート作製工程、スル
ーホール、導体パターン形成工程、グリーンシート部
分加圧工程、グリーンシート積層体作製工程、切断
・焼成工程、の五工程を有する。以下、４層のセラミッ
クパッケージを製造する場合についてそれぞれの工程に
ついて説明する。

【００１２】（グリーンシート作製工程）本工程は、半
導体素子を収納するための積層セラミックパッケージ用
の４枚のグリーンシート１，１・・を作成する工程であ
る。ここで作成するグリーンシートは、有機溶剤として
のポリビニルアルコール、バインダーとしてのポリビニ
ルブチラール、可塑剤としてのフタル酸ブチル、湿潤剤
としてのポリエチレングリコールのアルキルエーテル等
を混合溶解した溶剤に懸濁したアルミナ微粉末をブレー
ディングし、乾燥して作製した。

【００１３】（スルーホール、導体パターン形成工程）
本工程は、前工程で作製した４枚のグリーンシート１，
１・・に、必要に応じてスルーホール２を穿設し、キャ
ビティ形成用孔４を形成し、また導体パターン３を形成
する工程である（図２参照）。すなわち、設計仕様に基
づき、グリーンシート１，１・・に、所望のスルーホー
ル２をパンチングし、かつ該スルーホール２に導体詰め
し、更にグリーンシート１，１・・の表面にタングステ
ンペーストを印刷して、内部配線パターンやワイヤボン
ディングパターンとなる導体パターン３を印刷形成す
る。また、グリンーシート１，１・・に、半導体素子を
搭載するためのキャビティ形成用孔４も形成する。な
お、本実施例では、１枚のシートから９個のセラミック
パッケージを得られる構成としている。

【００１４】（部分加圧工程）本工程は、前工程でスル
ーホール、導体パターンの形成されたグリーンシート
１，１・・のうちで、ワイヤボンディング部５を形成す
る箇所に、導体パターン（ワイヤボンディングパター
ン）３、スルーホール２が設けられているグリーンシー
ト１，１・・について、該ワイヤボンディング部５を形
成する箇所を、それぞれ部分加圧する工程である。すな
わち、グリーンシート１，１・・のワイヤボンディング
部５を形成する箇所を部分加圧して、該箇所に位置する
導体パターン３を平滑化する。ここで、該部分加圧は、
図３に示すように、金型６を用いて行なう。すなわち、
金型６は上型６ａと下型６ｂを有し、下型６ｂに、上下
面をフィルム９ａ，９ｂで挟んだグリーンシート１を載
せて、上型６ａを昇降させて行なう。上型６ａは、部分
加圧する部位の形状で、ここでは、キャビティ形成用孔
４の周囲に形成されるワイヤボンディング部５と同じ形
状に加工されたものを用いている。従って、グリーンシ
ート１には、９個のキャビティ形成用孔４があり、その
周縁にはワイヤボンディング部５が形成されるため、該
部位が同時に部分加圧されることになる。

【００１５】そして、部分加圧することによって、図４
（ａ）に示す導体ペースト７ａが、図４（ｂ）に示すよ
うに、その導体ペースト７ｂの表面が平滑化されること
になる。ここで、最終的に製造する積層セラミックパッ
ケージにおけるワイヤボンディング部の層が何層あるか
によって異なるが、例えば、図５に示すように２層（グ
リーンシートの２層目と３層目）にワイヤボンディング
部５，５が形成される場合であっても、それぞれのグリ
ーンシート１，１・・について、同じ形状の金型６ａを
用いて加圧することもできる。この場合は、ある程度大
きい金型形状とすることが必要となる。すなわち、図６
に示す従来例と同様にして、グリーンシート１の上下面
にフィルム９ａ，９ｂを配し、まず予熱用熱源１０によ
ってグリーンシート１を昇温させ、フィルム９ａ，９ｂ
と共に、加圧部１１（図３の金型６ａ，６ｂ間の所定箇
所）に移動させ、温度：１００〜１３０℃、圧力５０〜
８０ｋｇ／ｃｍ²で部分加圧する。

【００１６】ところで、グリーンシート１と、グリーン
シート１の上下面に配されるフィルム９ａ，９ｂは、そ
の熱膨張率が異なるため、すなわち、グリーンシート１
に比べてフィルム９ａ，９ｂの熱膨張率が大きいため、
加熱・加圧後の降温の際、グリーンシート１とフィルム
９ａ，９ｂの熱収縮が異なり、該グリーンシート１が、
フィルム９ａ，９ｂの熱収縮の影響を受けることにな
る。しかし、本実施例の場合、グリーンシート１は、全
面加圧でなく、そのワイヤボンディング部５を形成する
箇所のみが部分加圧されるので、グリーンシート１とフ
ィルム９ａ，９ｂとの密着した接触面積が小さくなり、
そのためフィルム９ａ，９ｂの熱伸縮による影響が回避
される。従って、グリーンシート１は、各キャビティ形
成用孔４，４・・を中心として、熱膨張、熱収縮するこ
とになり、その寸法バラツキを少なくできることにな
る。

【００１７】（グリーンシート積層体作製工程）本工程
は、前工程で部分加圧したグリーンシートを積み重ね、
加圧してグリーンシート積層体を作製する工程である。
すなわち、グリーンシート１，１・・に形成されている
位置合わせ孔（図示せず）を合わせて、該グリーンシー
ト１，１・・を積み重ねる。本実施例においては、四枚
のグリーンシート１，１・・よりなり、そのうちの２枚
にワイヤボンディング部５が形成され、３枚のグリーン
シート１，１にキャビティ形成用孔４が設けられてい
る。そして、該積み重ねたグリーンシート１，１・・を
治具１３に載せ、金型１５ａ，１５ｂにより加圧するこ
とで、グリーンシート積層体８を得ることができる。こ
こで、金型１５ａにはキャビティ形成用孔４，４・・に
挿入・加圧するためのシリコンゴム等の弾性体からなる
押圧型１６が設けられている。

【００１８】（切断・焼成工程）本工程は、前工程で得
たグリーンシート積層体８を切断して、複数個の未焼成
積層セラミックパッケージ１２，１２・・を作製すると
共に、該未焼成積層セラミックパッケージ１２，１２・
・を焼成して積層セラミックパッケージを作製する工程
である。ここで、グリーンシート積層体８は、９個のセ
ラミックパッケージを得る大きさのグリーンシート１，
１・・で形成されているので、これをカッターによって
切断し、９個の未焼成積層セラミックパッケージ１２，
１２・・に分割し、更に未焼成積層セラミックパッケー
ジ１２，１２・・を、１５００〜１６００℃の温度で焼
成することで、寸法バラツキが少なく、またワイヤボン
ディング性が優れた積層セラミックパッケージを作製で
きる。なお、具体的製品とするには、この工程の後、外
部端子付け、メッキ処理等の一般的な工程を経ることが
必要となる。

【００１９】次に、本実施例の積層セラミックパッケー
ジの製造方法の作用・効果を確認するために、グリーン
シートのワイヤボンディング部を部分加圧した場合（以
下、本実施例方法という）と、グリーンシートを全面加
圧した場合（以下、従来例方法という）について、該加
圧後、該グリーンシートをフィルムから分離して、その
寸法精度を測定した。なお、両実施例ともに、同じ条件
で作製し、導体パターン、スルーホールを形成したグリ
ーンシートを用い、同じポリプロピレンフィルムを用い
た。

【００２０】そして、本実施例方法の場合、その収縮率
が、−０．０１〜−０．０４の範囲内にあったのに対し
て、従来例方法の場合は、−０．０５〜−０．１５の範
囲であった。なお、収縮率δは、次式で計算した。 δ＝〔（ｐ₁−ｐ₂）／ｐ₁〕×１００（％）ここで、ｐ₁はグリーンシートの加圧前のピッチ寸法、
ｐ₂はグリーンシートの加圧後のピッチ寸法である（図
２の４層目参照）。

【００２１】そして、その結果、本実施例方法の場合に
対して、従来例方法の場合は、その収縮率において、５
倍以上の差が確認された。これは、本実施例方法の場
合、グリーンシートのワイヤボンディング部を形成する
箇所のみを部分加圧しているのに対して、従来例方法の
場合、全面加圧を行なっていることによる。すなわち、
本実施例方法の場合、部分加圧であるため、グリーンシ
ートとフィルムとの密着面積が小さくなって、該フィル
ムの熱伸縮による影響を最小限度に軽減できるのに対し
て、従来例方法の場合は、グリーンシートの全面がフィ
ルムと密着するため、該フィルムの熱伸縮の影響が大き
くなることによる。

【００２２】また、本実施例方法と従来例方法で製造し
たグリーンシート積層体を、それぞれ切断分割、焼成し
て作製した積層セラミックパッケージについて、その電
気特性評価を行ない、積層ずれによる内部導体パターン
の断線、ショートの有無を調べた。ここで、それぞれ１
０００枚のグリーンシート積層体を作製し、それぞれを
分割、焼成して作製した９０００個の積層セラミックパ
ッケージについて調べた。そして、その結果、本実施例
方法で作製した積層セラミックパッケージにおいては、
その不良率は２０％であったのに対して、従来例方法で
作製した積層セラミックパッケージにおいては、３５％
の不良率が発生した。これは、積層する各グリーンシー
トがフィルムの熱伸縮によって収縮し、これを積層した
際、スルーホールが位置ずれすることによる。

【００２３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形・実施できる構成を含む。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の積層セラミックパッケージの製造方法によれば、フィ
ルムを上下面に位置させ、該フィルムを介してグリーン
シートのワイヤボンディング部を形成する箇所を部分加
圧し、該グリーンシートとフィルムとの密着面積を小さ
くしているので、該フィルムによる熱伸縮の影響を軽減
できるという効果を有する。

【００２５】また、本発明によれば、該部分加圧したグ
リーンシートを複数枚積み重ね、これを加圧してグリー
ンシート積層体を作製するので、スルーホールの位置ず
れを少なくでき、寸法精度のすぐれ、グリーンシートの
表面に印刷した導体パターンを平滑化するに際し、フィ
ルムの熱伸縮の影響を軽減でき、寸法バラツキを少なく
した積層セラミックパッケージの製造方法を提供するこ
とができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の製造工程を説明する工程図
である。

【図２】グリーンシートの平面図である。

【図３】部分加圧を説明するための部分拡大図であ
る。

【図４】導体パターンの平滑化を説明する断面図であ
る。

【図５】積層体の部分拡大断面図である。

【図６】従来例の製造装置の概略図である。

【符合の説明】

１・・・グリーンシート、２・・・スルーホール、３・
・・導体パターン、４・・・キャビティ形成用孔、５・
・・ワイヤボンディング部、６・・・金型、６ａ・・・
上型、６ｂ・・・下型、７ａ，７ｂ・・・導体ペース
ト、８・・・グリーンシート積層体、９ａ，９ｂ・・・
フィルム、１０・・・予熱用熱源、１１・・・加圧部、
１２・・・未焼成積層セラミックパッケージ、１３・・
・治具、１４・・・ピッチ寸法、１５ａ，１５ｂ・・・
金型、１６・・・押圧型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田拓児山口県美祢市大嶺町東分字岩倉2701番１株式会社住友金属セラミックス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にワイヤボンディングパターン及び
内部配線パターン等の導体パターンを印刷し、またスル
ーホールを穿設し、該スルーホールに導体詰したグリー
ンシートの上下面にフィルムを位置させ、該フィルムを
介して該グリーンシートのワイヤボンディング部を形成
する箇所を部分加圧し、該ワイヤボンディング部の導体
パターン表面を平滑化した後、該フィルムからグリーン
シートを分離し、該部分加圧したグリーンシートを複数
枚積み重ね、該積み重ねたグリーンシートを加圧してグ
リーンシート積層体を作製後、切断、焼成することを特
徴とする積層セラミックパッケージの製造方法。