JPH0798185A

JPH0798185A - セラミックパッケージの製造方法

Info

Publication number: JPH0798185A
Application number: JP5233877A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tokunaga; 憲治徳永
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Integrated Microtechnology Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Integrated Microtechnology Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は焼成成炉内において生地状態のセラミ
ックを焼成治具にて支持し焼成を行うセラミックパッケ
ージの製造方法に関し、信頼性の高いセラミックを焼成
することを目的とする。【構成】生地状態のセラミック１２が載置され、焼成炉
内においてこのセラミック１２を支持するセラミックの
焼成治具１０を、高融点材料よりなる線材１１をメッシ
ュ状に編んだ構成とする。また、この焼成治具１０を構
成する線材１１に対してブラスト処理，メッキ処理等を
行うことにより、その表面を粗化して焼成治具１０とセ
ラミック１２との接触面積を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックパッケージの
製造方法に係り、特にセラミックの焼成時に焼成炉内に
おいて生地状態のセラミックを焼成治具を用いて支持し
焼成処理を行うセラミックパッケージの製造方法に関す
る。

【０００２】一般に半導体装置のパッケージとしてセラ
ミックパッケージが知られている。このセラミックパッ
ケージは、気密封止が可能でありまた容易に低熱抵抗化
が図れるという特徴を有しているため、特に大型のＬＳ
Ｉ(Large Scale InrergratedCircuit）用パッケージと
して多用されている。また、セラミックを多層構造とす
ることにより多ピン化及び配線の容易化を図っている。

【０００３】セラミックパッケージを製造するには、生
地状態のセラミックシート（いわゆるグリーンシート）
上に例えば厚膜印刷法等を用いて所定の配線を形成し、
この配線パターンが形成されたセラミックシートを積み
重ねて所定のパッケージ形状とし、これを焼成炉にて焼
成する。この際、生地状態のセラミックパッケージは板
状の焼成治具上に載置された状態で焼成炉に入れられ、
この焼成治具により生地状態のセラミックパッケージは
焼成炉内に支持される。

【０００４】このように、焼成治具は直接生地状態のセ
ラミックパッケージに接触した状態で焼成処理が行われ
るため、焼成治具の構造はセラミックパッケージの焼成
に直接影響を与える。よって、セラミックシートの焼成
を良好な状態で行うために焼成治具は重要な要素とな
る。

【０００５】

【従来の技術】一般的な積層法を用いたセラミックパッ
ケージの焼成方法を図１５を用いて説明する。

【０００６】同図に示すように、セラミックパッケージ
を製造するには、先ずアルミナ等の原料を粉砕しバイン
ダを混合し、これより例えばテープ法を用いて生地状の
セラミックシートであるグリーンシートを形成する（ス
テップ１０）。続いて、グリーンシートにビアホール(V
ia Hole)を打ち抜き形成した上で（ステップ２０）、グ
リーンシート上にスクリーン印刷等を用いてモリブデン
（Ｍｏ）或いはタングステン（Ｗ）のペーストを印刷し
所定パターンの配線を形成する（ステップ３０）。尚、
ビアホールは後述するように積層される各グリーンシー
トに形成された配線を接続するものであり、ビアホール
内にはタングステンペースト或いはモリブデンペースト
が充填される。

【０００７】次に、上記のように配線及びビアホールが
形成されたグリーンシートは積み重ねられ積層され生地
状態のセラミックパッケージが形成される（ステップ４
０）。続いて、この生地状態のセラミックパッケージは
焼成炉に入れられ約1500℃程度の温度で焼成される（ス
テップ５０）。尚、この焼成処理は配線の酸化を防止す
る面より還元ガスを充填した焼成炉内で実施される。こ
の焼成処理が行われることにより、生地状態のセラミッ
クパッケージ，配線となる各ペーストは焼結する。焼結
されたセラミックパッケージには、電極形成を行うため
のメッキ処理（ステップ６０，８０）及び金属ロウ付け
処理（ステップ７０）が実施されて製品としてのセラミ
ックパッケージが完成する。

【０００８】上記したステップ４０，５０で実施される
積層処理及び焼成処理においては、焼成用の焼成治具を
用いる。従来用いられていた焼成治具を図１６に示す。

【０００９】同図において、１は焼成治具、２は積層さ
れてパッケージ形状に成形されたグリーンシート（以
下、これを焼成前パッケージという）を示している。積
層処理（ステップ４０）において、グリーンシート基板
はこの焼成治具１の上部に積層されて焼成前パッケージ
２が形成される。また、焼成処理（ステップ５０）にお
いては、焼成前パッケージ２は焼成治具１の上部に載置
されたまま焼成炉内に装着されて焼成が行われる。

【００１０】このように、積層処理及び焼成処理におい
て焼成治具１を用いるのは、生地状態である焼成前パッ
ケージ２は柔らかいため、所定の形状に焼成するために
は基台が必要となるためであり、また焼成炉内に装着す
る時においても焼成治具１は焼成前パッケージ２を焼成
炉内の所定位置に支持する機能を奏する。

【００１１】焼成治具１は、このような各機能を奏する
構成とする必要があり、よって従来より焼成治具１は、
平滑面を有した板状部材が用いられており、その材質と
しては高融点材料であるＭｏ或いはＷ等が用いていた。
具体例としては、□１５０mm、厚さ1.5mm,表面処理とし
て＃２４のブラスト処理を行ったＭｏ板が用いられてい
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、平滑面を有
した板状部材を焼成治具１として用いた場合、焼成治具
１と焼成前パッケージ２の底面はその全面において接触
しているため、焼成時に焼成前パッケージ２が焼成治具
１に融着してしまうという問題点があった。

【００１３】周知のように、焼成前パッケージ２が焼結
する際その体積が収縮するが、焼成前パッケージ２が焼
成治具１に融着すると、この融着位置と他の部分とで収
縮差が発生し、焼成後に製品であるセラミックパッケー
ジに放射状の傷が発生したり、また焼成後の寸法が所定
の寸法からずれてしまうという問題点があった。

【００１４】更に、焼成前パッケージ２が焼成治具１に
接触している底面は焼成治具１と密着状態となっている
ため、この接触部分には還元ガスは供給されない。この
ため、上記密着部位に酸化が発生し易く、これに起因し
てセラミックパッケージの信頼性が低下してしまうとい
う問題点があった。

【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、信頼性の高いセラミックを焼成しうるセラミック
の焼成治具及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、下記のような手段を講じたことを特徴と
するものである。

【００１７】請求項１の発明では、生地状態のセラミッ
クパッケージが載置され、焼成炉内においてこのセラミ
ックパッケージを焼成治具にて支持して焼成処理を行う
セラミックパッケージの製造方法において、高融点材料
よりなる線材をメッシュ状に編んだ構成の焼成治具を用
いて焼成処理を行うことを特徴とするものである。

【００１８】請求項２の発明では、生地状態のセラミッ
クパッケージが載置され、焼成炉内においてこのセラミ
ックパッケージを焼成治具にて支持して焼成処理を行う
セラミックパッケージの製造方法において、高融点材料
よりなる板材に複数の開口部を設け棧部を形成した構成
の焼成治具を用いて焼成処理を行うことを特徴とするも
のである。

【００１９】請求項３の発明では、生地状態のセラミッ
クパッケージが載置され、焼成炉内においてこのセラミ
ックパッケージを焼成治具にて支持して焼成処理を行う
セラミックパッケージの製造方法において、共に高融点
材料よりなる基台部と、この基台部に一体的に形成され
た複数の突起部とにより構成した焼成治具を用いて焼成
処理を行うことを特徴とするものである。

【００２０】請求項４の発明では、生地状態のセラミッ
クパッケージが載置され、焼成炉内においてこのセラミ
ックパッケージを焼成治具にて支持して焼成処理を行う
セラミックパッケージの製造方法において、共に高融点
材料よりなる平板状の基板と、この基板の上部に配設さ
れたた複数の小径粒子とにより構成した焼成治具を用い
て焼成処理を行うことを特徴とするものである。

【００２１】請求項５の発明では、少なくとも上記セラ
ミックパッケージと接触する部位を粗面化したことを特
徴とするものである。

【００２２】

【作用】上記請求項１乃至４の発明によれば、焼成治具
がセラミックと接触する面積を小さくすることができる
ため、焼成によりセラミックが収縮しても焼成治具がセ
ラミックに影響を与えることは少なくなり、焼成により
セラミックに傷や寸法ずれが発生するのを防止すること
ができる。

【００２３】また、請求項５の発明によれば、焼成治具
とセラミックとの接触面積は更に小さくなり、より確実
に傷や寸法ずれの発生を防止することができる。

【００２４】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００２５】図１は本発明に係るセラミックパッケージ
の製造方法において用いる焼成治具１０を示している。
同図に示すように、本実施例に係る製造方法では、線材
１１をメッシュ状に編んだ構成の焼成治具１０を用いた
ことを特徴とする。

【００２６】この線材１１は、例えば高融点材料である
モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）等により構成
されたものであり、その径寸法は例えばφ0.35mmのもの
が用いられている。この線材１１は編み上げてれてメッ
シュ構成とされるが、そのメッシュの編み目の密度は例
えば２４メッシュ（１インチに２４本の線材１１が配設
される）とされている。

【００２７】この焼成治具１０は、従来と同様に積層処
理及び焼成処理において使用されるものであり（図１５
のステップ４０，５０参照）、このメッシュ状の焼成治
具１０の上部に生地状のセラミックパッケージ１２（以
下、焼成前パッケージという）は成形される。図１は焼
成治具１０に４個のパッケージ形状に成形された焼成前
パッケージ１２が配設された状態を示している。

【００２８】尚、本実施例に係る焼成治具１０の上部に
焼成前パッケージ１２を配設する処理は従来と同様に行
うことができ、焼成治具１０を用いることにより従来と
積層処理が代わるようなことはない。

【００２９】図２は、焼成前パッケージ１２が搭載され
た焼成治具１０を焼成炉１３内に装着した状態を示して
いる。同図において、１４はチャンバ，１５はヒータ，
１６は基台，１７は還元ガス供給装置を示している。焼
成治具１０は図示しないホルダに配置され、これにより
焼成前パッケージ１２は焼成炉１３内の所定位置に支持
される。

【００３０】チャンバ１４は内部に焼成前パッケージ１
２が搭載された焼成治具１０が装着された状態で基台１
６に装着され、チャンバ内部を外気から遮断するもので
ある。そして、この外気遮断状態において還元ガス供給
装置１７からチャンバ１４の内部に配管１８を介して還
元ガスが充填される。この還元ガスは、焼成前パッケー
ジ１２上に形成されている配線が焼成時に酸化されるの
を防止するために充填される。

【００３１】またヒータ１５は装着された焼成治具１０
の上下に配設されており、焼成前パッケージ１２を例え
ば1500℃で加熱焼成する。この焼成の際、焼成治具１０
を構成する線材はＭｏ等の高融点材料によりなるため、
熱により溶融するようなことはなく焼成前パッケージ１
２を確実に支持する。

【００３２】上記のように、焼成前パッケージ１２は焼
成炉１３で焼成されて製品となるセラミックパッケージ
が形成されるが、ここで焼成治具１０と焼成前パッケー
ジ１２との当接位置に注目して以下説明する。

【００３３】前記したように、焼成治具１０は図３に拡
大して示すように、線材１１をメッシュ状に編んだ構成
とされている。このため、各線材１１の間には多数の開
口部１９が形成されている。また、図４は焼成前パッケ
ージ１２が焼成治具１０上に載置された状態を拡大して
示しているが、同図に示されるように焼成前パッケージ
１２は断面円状の各線材１１の上部に当接することによ
り焼成治具１０上に載置されている。

【００３４】従って、板状の焼成治具１に焼成前パッケ
ージ２を載置した従来の構成（図１６参照）に比べて、
本実施例に係る焼成治具１０を用いることにより焼成治
具１０と焼成前パッケージ１２との接触面積を小さくす
ることができる。このように、焼成治具１０と焼成前パ
ッケージ１２との接触面積が小さくなることにより焼成
治具１０と焼成前パッケージ１２との溶着を防止するこ
とができ、よって焼成により焼成前パッケージ１２が収
縮しても焼成治具１０がセラミックに影響を与えること
は少なくなり、焼成されたセラミックパッケージに傷や
寸法ずれが発生するのを防止することができる。

【００３５】また、各線材１１の間には開口部１９が存
在することにより、還元ガス供給手段１７からチャンバ
１４内に供給される還元ガスは、この開口部１９を介し
て焼成前パッケージ１２の底面（焼成治具１０との対向
面）に回り込むことができ直接触れるため、焼成前パッ
ケージ１２に形成されている配線の酸化を防止すること
ができる。このように、焼成治具１０を高融点材料より
なる線材１１をメッシュ状に編んだ構成とすることによ
り、焼成され完成したセラミックパッケージの信頼性を
向上させることができる。

【００３６】しかるに、単に線材１１をメッシュ状に編
んだ構成とした焼成治具１０では、上記したような従来
発生していた種々の問題点を解決することができるが、
焼成後において焼成されたセラミックパッケージに焼成
治具１０のメッシュ状の模様が残り、製品の外観が損な
われるという新たな問題点が生じた。

【００３７】そこで、本発明者は更に発明を進め、第１
実施例で得られる各種効果を維持しつつ、新たに発生し
た問題点をも解決し得る各種焼成治具及びその製造方法
を発明した。以下、この焼成治具及びその製造方法につ
いて図５乃至図１０を用いて説明する。

【００３８】図５及び図６に示すのは、本発明方法に用
いる焼成治具の第２実施例を示している。焼成されたセ
ラミックパッケージに焼成治具１０のメッシュ状の模様
が残らないようにするには、更に焼成治具と焼成前パッ
ケージ１２との接触面積を小さくしてやればよい。この
ため、本実施例に係る焼成治具２０は、メッシュ状に編
み上げられた線材２１に対してブラスト処理を行い、線
材２１の表面に微細な傷２２を形成（表面を粗化）する
ことにより表面粗化処理を行ったことを特徴とするもの
である。

【００３９】具体的には、線材２１に対して＃２４のブ
ラスト処理を行い、線材２１の表面粗さを中心平均粗さ
Ｒａで 3.0〜 4.0μｍ、最大高さＲ_MAXで32〜36μｍと
なるよう処理する。このブラスト処理を行うことによ
り、線材２１の表面には多数の傷２２が形成されるた
め、図６に示されるように線材２１と焼成前パッケージ
１２との接触面積は小さくなり、焼成されたセラミック
パッケージに焼成治具２０のメッシュ状の模様が残るこ
とを防止することができる。また、線材２１と焼成前パ
ッケージ１２との接触面積が更に小さくなることによ
り、焼成されたセラミックパッケージに傷や寸法ずれが
発生するのをより確実に防止することができる。

【００４０】図７及び図８に示すのは、本発明方法に用
いる焼成治具の第３実施例を示している。本実施例に係
る焼成治具３０は、焼成治具３０とと焼成前パッケージ
１２との接触面積を小さくするために、メッシュ状に編
み上げられた線材３１に対してエッチング処理を行い、
線材３１の表面に微細な傷３２を形成（表面を粗化）し
たことを特徴とするものである。

【００４１】具体的には、線材３１に対して硝酸（ＨＮ
Ｏ₃)と水（Ｈ₂Ｏ）とを１：１の割合で混合したエッチ
ング液を容易、このエッチング液内にメッシュ状に編み
上げられた線材３１を浸漬し約２〜５分程エッチングを
行う。この処理を行うことにより、線材３１の表面粗さ
は第２実施例と略同様の中心平均粗さＲａで 3.0〜 4.0
μｍ、最大高さＲ_MAXで32〜36μｍ程度となる。

【００４２】よって、エッチング処理を行うことによっ
ても、線材３１の表面には多数の傷３２が形成されるた
め、図８に示されるように線材３１と焼成前パッケージ
１２との接触面積は小さくなり、焼成されたセラミック
パッケージに焼成治具３０のメッシュ状の模様が残るこ
とを防止することができると共に、焼成されたセラミッ
クパッケージに傷や寸法ずれが発生するのを確実に防止
することができる。

【００４３】図９及び図１０に示すのは、本発明方法に
用いる焼成治具の第４実施例を示している。本実施例に
係る焼成治具４０は、焼成治具４０とと焼成前パッケー
ジ１２との接触面積を小さくするために、メッシュ状に
編み上げられた線材４１に対してAl₂O_3,Cr₂O₃等の金属
酸化物、或いは炭化物や窒化物の微細粒子４２を溶射法
により溶着し、線材４１の表面を粗化したことを特徴と
するものである。この微細粒子４２を溶着する具体的方
法としては、プラズマジェット法が考えられ、また微細
粒子４２の溶射表面厚さとしては 0.5mm〜1.0mm が適当
である。

【００４４】このように、微細粒子４２をプラズマジェ
ット法により線材４１の表面に溶着することによって
も、図１０に示されるように線材４１と焼成前パッケー
ジ１２との接触面積は小さくなり、焼成されたセラミッ
クパッケージに焼成治具４０のメッシュ状の模様が残る
ことを防止でき、焼成されたセラミックパッケージに傷
や寸法ずれが発生するのを確実に防止することができ
る。

【００４５】上記してきた第１乃至第４実施例において
は、焼成治具１０〜４０の構造を線材１１〜４１をメッ
シュ状に編み上げたものを例に挙げて説明した。しかる
に、焼成治具１０〜４０の構造は線材１１〜４１をメッ
シュ状に編み上げたものに限定されるものではない。図
１１乃至図１４はメッシュ構造を取らない焼成治具の例
を示している。

【００４６】図１１及び図１２に示す焼成治具５０は、
高融点材料よりなる板材をプレス打ち抜きすることによ
り開口部５１を形成し、残った格子状の棧部５２により
焼成前パッケージ１２を支持するよう構成したものであ
る。尚、図１１は焼成治具５０の平面図を、図１２は焼
成前パッケージ１２が載置された状態の焼成治具５０を
示している。

【００４７】また、図１３に示す焼成治具６０は、共に
高融点材料よりなる基板６１とボール体６２とにより焼
成治具６０を構成したことを特徴とするものである。こ
の焼成治具６０は、基板６１の上面に所定の間隔でボー
ル体６２を複数個固定配設し、このボール体６２の上部
に焼成前パッケージ１２が載置されるよう構成したもの
である。

【００４８】更に、図１４に示す焼成治具７０は、基台
部７１の所定位置に複数の突起部７２を一体的に形成し
たことを特徴とするものである。この焼成治具７０は、
各突起部７２の先端部が丸く形成されており、その上部
に焼成前パッケージ１２が載置される。

【００４９】上記した各焼成治具５０〜７０によって
も、焼成前パッケージ１２と各焼成治具５０〜７０との
接触面積は従来に比べて小さくなり、焼成されたセラミ
ックパッケージに傷や寸法ずれが発生するのを防止で
き、また還元ガスが焼成前パッケージ１２の底面まで十
分に回り込むため、セラミックパッケージの信頼性を向
上させることができる。

【００５０】尚、上記した各焼成治具５０〜７０に対
し、第２及び第４実施例で説明した各発明を適用し、焼
成前パッケージ１２と各焼成治具５０〜７０との接触面
積を更に小さくすることにより、より信頼性の高いパッ
ケージを製造できる構成としてもよいことは勿論であ
る。

【００５１】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、請求項１乃
至４の発明によれば、焼成治具がセラミックと接触する
面積を小さくすることができるため、焼成によりセラミ
ックが収縮しても焼成治具がセラミックに影響を与える
ことは少なくなり焼成によりセラミックに傷や寸法ずれ
が発生するのを防止することができ、また請求項５の発
明によれば、焼成治具とセラミックとの接触面積は更に
小さくなり、より確実に傷や寸法ずれの発生を防止する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に用いる焼成治具の第１実施例を説
明する斜視図である。

【図２】本発明方法に用いる焼成治具の第１実施例を焼
成炉に装着した状態を示す図である。

【図３】本発明方法に用いる焼成治具の第１実施例を拡
大して示す図である。

【図４】本発明方法に用いる焼成治具の第１実施例にに
焼成前パッケージが載置された状態を拡大して示す図で
ある。

【図５】本発明方法に用いる焼成治具の第２実施例を拡
大して示す図である。

【図６】本発明方法に用いる焼成治具の第２実施例にに
焼成前パッケージが載置された状態を拡大して示す図で
ある。

【図７】本発明方法に用いる焼成治具の第３実施例を拡
大して示す図である。

【図８】本発明方法に用いる焼成治具の第３実施例にに
焼成前パッケージが載置された状態を拡大して示す図で
ある。

【図９】本発明方法に用いる焼成治具の第４実施例を拡
大して示す図である。

【図１０】本発明方法に用いる焼成治具の第４実施例に
に焼成前パッケージが載置された状態を拡大して示す図
である。

【図１１】プレス加工により形成される焼成治具を示す
図である。

【図１２】図１１に示される焼成治具に焼成前パッケー
ジが載置された状態を拡大して示す図である。

【図１３】基板とボール体により構成される焼成治具を
示す図である。

【図１４】基台部と突起部とが一体構成とされた焼成治
具を示す図である。

【図１５】セラミックパッケージの製造工程を示す工程
図である。

【図１６】従来の焼成治具を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０焼成治具１１，２１，３１，４１線材１２焼成前パッケージ１３焼成炉１５ヒータ２２，３２傷４２微細粒子５１開口部５２棧部６１基板６２ボール体７１基台部７２突起部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生地状態のセラミックパッケージ（１
２）が載置され、焼成炉（１３）内において該セラミッ
クパッケージ（１２）を焼成治具（１０，２０，３０，
４０）にて支持して焼成処理を行うセラミックパッケー
ジの製造方法において、高融点材料よりなる線材（１１，２１，３１，４１）を
メッシュ状に編んだ構成の焼成治具（１０，２０，３
０，４０）を用いて焼成処理を行うことを特徴とするセ
ラミックパッケージの製造方法。
【請求項２】生地状態のセラミックパッケージ（１
２）が載置され、焼成炉（１３）内において該セラミッ
クパッケージ（１２）を焼成治具（５０）にて支持して
焼成処理を行うセラミックパッケージの製造方法におい
て、高融点材料よりなる板材に複数の開口部（５１）を設け
棧部（５２）を形成した構成の焼成治具（５０）を用い
て焼成処理を行うことを特徴とするセラミックパッケー
ジの製造方法。
【請求項３】生地状態のセラミックパッケージ（１
２）が載置され、焼成炉（１３）内において該セラミッ
クパッケージ（１２）を焼成治具（７０）にて支持して
焼成処理を行うセラミックパッケージの製造方法におい
て、共に高融点材料よりなる基台部（７１）と、該基台部
（７１）に一体的に形成された複数の突起部（７２）と
により構成した焼成治具（７０）を用いて焼成処理を行
うことを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。
【請求項４】生地状態のセラミックパッケージ（１
２）が載置され、焼成炉（１３）内において該セラミッ
クパッケージ（１２）を焼成治具（６０）にて支持して
焼成処理を行うセラミックパッケージの製造方法におい
て、共に高融点材料よりなる平板状の基板（６１）と、該基
板（６１）の上部に配設されたた複数の小径粒子（６
２）とにより構成した焼成治具（６０）を用いて焼成処
理を行うことを特徴とするセラミックパッケージの製造
方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のセラ
ミックパッケージの製造方法において、少なくとも該セ
ラミックパッケージ（１２）と接触する部位を粗面化し
たことを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。