JPH08186195A - 電子部品用パッケージ - Google Patents

電子部品用パッケージ

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JPH08186195A
JPH08186195A JP6328768A JP32876894A JPH08186195A JP H08186195 A JPH08186195 A JP H08186195A JP 6328768 A JP6328768 A JP 6328768A JP 32876894 A JP32876894 A JP 32876894A JP H08186195 A JPH08186195 A JP H08186195A
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JP
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wiring
ceramic
glass
layer
wiring pattern
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JP6328768A
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Michio Horiuchi
道夫 堀内
Hiroshi Miyagawa
弘志 宮川
Yoichi Harayama
洋一 原山
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Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度配線が可能でかつ安価に得られる電子
部品用パッケージを提供する。 【構成】 軟化点が９５０℃以下のガラスを主成分と
し、厚さ方向に導体配線１２が貫通したガラス層１４が
１層以上セラミック基板１０上に積層、溶着され、表面
に外部接続端子用パッドもしくは金属ボール１６または
ピン３２が形成されていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に高密度配線を有しか
つ安価に得られる電子部品用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体素子の高性能化、高密度化
に伴い、それらの実装時にも高密度配線や高放熱性等が
要求されている。その一方で従来以上に低コスト化の要
求が高まっている。高密度配線で高いＩ／Ｏ数を実現す
るパッケージとしてはピングリッドアレイ（ＰＧＡ）や
ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）といったエリアアレイ
型パッケージがこれ迄のＱＦＰ（クワッドフラットパッ
ケージ）に代わって多用されるようになってきた。従来
ＰＧＡ型パッケージのほとんどはセラミックで製造され
ていたが、コストが高いこと、焼成時の収縮に伴う寸法
精度の問題、製造プロセスが長いことなどから、最近で
はプラスティック製ＰＧＡが多く検討されている。また
ＢＧＡ型パッケージではプラスティック製のものの方が
多くなっている。
【０００３】これらプラスティック製パッケージはいず
れも配線密度が低い。それは主としてスルーホールの存
在が平面配線の高密度化を疎外するためである。スルー
ホール内に導電性ペースト等を充填し、平坦化した後、
高密度な配線を形成する等、高密度化の方法がいくつか
あるが、いずれも著しいコストアップにつながる。また
プラスティック製パッケージは一般にセラミックに比べ
著しく放熱性に劣り、これを改善するため金属ヒートシ
ンク付き構造としたり、メタルコア構造とする等の方法
があるが、これらもコストアップにつながる。さらにプ
ラスティック製パッケージは耐環境信頼性に劣るという
問題を抱えている。
【０００４】高密度配線を寸法精度高く形成でき、耐環
境性の高い方法としてセラミック上に薄膜法により配線
するものがあるが、層数の増加に伴い著しくコストが高
くなる。これは薄膜工程におけるプロセス費用自体が高
い上に、配線の接着性や、有害な化学的相互作用を防ぐ
必要から単一金属だけで配線形成できないこと、絶縁層
材料が高価であることに主に起因している。例えばセラ
ミック上に銅等の薄膜を形成するためには、銅のセラミ
ックへの密着性を向上させるためにチタン層を介在する
などしており、また銅上にポリイミド等の絶縁層を形成
する場合、銅のポリイミドへの拡散を防止するためクロ
ム層をバリヤ層として形成するなどしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は上記問
題点を解決すべくなされたもので、その目的とするとこ
ろは、高密度配線が可能でかつ安価に得られる電子部品
用パッケージを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、軟化点が９５０
℃以下のガラスを主成分とし、厚さ方向に導体配線が貫
通したガラス層が１層以上セラミック基板上に積層、溶
着され、表面に外部接続端子用パッドもしくは外部接続
端子が備えられていることを特徴としている。また前記
１層以上のガラス層の間および／または表面に厚さ方向
に導体配線が貫通したセラミック層を前記ガラス層によ
り溶着するようにして一体化することができる。あるい
は、前記セラミック基板上に厚さ方向に導体配線が貫通
した前記ガラス層と厚さ方向に導体配線が貫通した前記
セラミック層とを交互に積層することもできる。
【０００７】前記ガラス層はガラス相を６０体積％以上
含有させるようにするとセラミックとの溶着が容易に行
える。前記ガラス層およびセラミック層に前記セラミッ
ク基板が露出する、電子部品搭載用の凹状のキャビティ
を形成すると好適である。前記セラミック基板をアルミ
ナセラミック、窒化アルミニウムセラミック、ムライト
セラミックのうちのいずれかで形成することができる。
また、前記ガラス層に、柱状のガラスの焼成体であっ
て、内部に、該焼成体の融点、流動点または軟化点より
も高い融点を有する金属配線体が軸線に平行に多数配設
された柱状焼成体を軸線に垂直な方向からスライスした
ものを用いると安価にできて好適である。
【０００８】さらに、前記セラミック層に、柱状のセラ
ミックの焼成体であって、内部に、該焼成体の焼成温度
よりも低い融点を有する金属配線体が軸線に平行に多数
配設された柱状焼成体を軸線に垂直な方向からスライス
したものを用いると安価にできて好適である。前記ガラ
ス層、セラミック基板、セラミック層のいずれかに厚さ
方向の導体配線と電気的に接続する平面配線パターンを
形成することができる。前記セラミック基板もしくはセ
ラミック層、および前記ガラス層はあらかじめ相対密度
９０％以上に緻密化した後に積層し、前記ガラス層の軟
化点以上で熱処理して一体化するようにすると好適であ
る。前記平面配線パターンが、前記セラミック基板もし
くはセラミック層、または前記ガラス層があらかじめ相
対密度９０％以上に緻密化された後、該基板もしくは層
上に形成されることによって、寸法精度、位置精度のよ
い平面配線パターンとすることができる。
【０００９】前記平面配線パターンのうちの積層体内部
に位置する内部配線パターンを薄膜で形成することがで
きる。あるいは前記平面配線パターンのうちの積層体内
部に位置する内部配線パターンをめっき皮膜で形成する
ことができる。前記厚さ方向の導体配線および平面配線
パターンを銅を主成分とする金属で形成し、かつ該導体
配線および平面配線パターン間にビスマスもしくはアン
チモンまたはこれらの化合物を介在させ、１０５０℃以
下の温度で熱処理することによって導体配線と平面配線
パターンとを接続するようにすると好適である。あるい
は、前記厚さ方向の導体配線および平面配線パターンを
銅を主成分とする金属で形成し、かつ該導体配線および
平面配線パターン間に金または銀を介在させ、１０５０
℃以下の温度で熱処理することによって導体配線と平面
配線パターンとを接続すると好適である。
【００１０】
【作用】本発明によれば、高密度配線が可能で、かつ安
価な電子部品用パッケージが提供できる。ガラス層にガ
ラス相が６０体積％以上のものを用いることによって、
セラミック基板、セラミック層、隣接するガラス層との
間の結合が良好に行える。半導体素子を搭載するセラミ
ック基板に窒化アルミニウムセラミックを、信号線が配
設されるセラミック層に誘電率の低いムライトセラミッ
クを用いることによって放熱性、電気的特性に優れるパ
ッケージを提供できる。ガラス層、セラミック層は内部
に金属配線体が内包された柱状の焼成体を形成して、こ
の焼成体を金属配線体と垂直な方向からスライスした基
板を用いることによって安価なパッケージに形成でき
る。
【００１１】平面配線パターンが、セラミック基板もし
くはセラミック層、またはガラス層があらかじめ相対密
度９０％以上に緻密化された後、該基板もしくは層上に
形成されることによって、シュリンケージの影響を回避
でき、寸法精度、位置精度のよい平面配線パターンを有
するパッケージが提供される。平面配線パターンのうち
の積層体内部に位置する内部配線パターンが薄膜もしく
はめっき皮膜で形成されることによって、より高密度な
配線パターンを有するパッケージを提供できる。厚さ方
向の導体配線および平面配線パターンが銅を主成分とす
る金属で形成され、かつ該導体配線および平面配線パタ
ーン間にビスマスもしくはアンチモンまたはこれらの化
合物、あるいは銀もしくは金が介在されて熱処理される
ことによって導体配線と平面配線パターンとが強固に結
合され、機械的、電気的信頼性の高いパッケージが提供
される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例を示す。１
０はセラミック基板である。該セラミック基板１０上に
導体配線１２が厚さ方向に貫通したガラス層１４ａが溶
着されている。１６は外部接続端子としての金属（はん
だ）ボールであり、ガラス層１４ａ表面に露出する導体
配線１２に固着されている。１８はキャビティであり、
ガラス層１４ａ中央に貫通穴が形成され、この部位のセ
ラミック基板１０表面が露出して底面をなすことによっ
て形成されている。
【００１３】セラミック基板１０の表面には平面配線パ
ターン２０が形成されている。平面配線パターン２０の
うち２０ａの部分がセラミック基板１０とガラス層１４
ａとの間に挟まれた内部配線パターンに形成され、２０
ｂの部位がキャビティ１８内に露出する露出配線パター
ンに形成されている。内部配線パターン２０ａはセラミ
ック基板１０上に銅等の薄膜が直接スパッタリング等の
薄膜法によって形成されている。従来であれば、薄膜は
セラミックとの密着性を高めるため下層にチタン層等を
形成する複合膜にする必要がある。このため従来セラミ
ック上にはメタライズパターンを形成し、焼成後このメ
タライズパターン上にめっき皮膜を形成する厚膜法によ
るものしか行われていないのが実情である。
【００１４】しかしながら、本実施例では内部配線パタ
ーン２０ａ上をガラス層１４ａで覆うので、内部配線パ
ターン２０を直接薄膜で形成してもセラミック基板１０
との密着性は十分確保される。また従来スパッタリング
等による薄膜は表層にのみ形成するものとされていた
が、本実施例ではセラミック基板１０上にガラス層１４
ａを溶着して積層、一体化するので内部に薄膜によるパ
ターンを形成できる。したがって密な内部配線パターン
とすることができる。また内部配線パターン２０ａは、
薄膜によりパターン形成した後、その上に必要に応じて
めっき皮膜を形成するようにしてもよい。また内部配線
パターン２０ａはアディティブ法によるめっき皮膜で形
成してもよい。露出配線パターン２０ｂは従来と同様な
薄膜法または厚膜法によって形成できる。キャビティ１
８のセラミック基板１０上に半導体素子（電子部品）２
２が搭載され、半導体素子２２と露出配線パターン２２
ｂとがワイヤ２４にて電気的に接続される。半導体素子
２２は図示しないポッティング樹脂あるいはキャップに
て封止されて半導体装置に完成される。
【００１５】図２はガラス層を２層設けた実施例を示
す。すなわち、セラミック基板１０上に、厚み方向に導
体配線１２が貫通したガラス層１４ａと厚み方向に導体
配線１２が貫通したガラス層１４ｂとが積層して形成さ
れている。ガラス層１４ａの表面にも薄膜による平面配
線パターン２６が形成されている。ガラスの表面上には
スパッタリング等の薄膜法により密着性のよい薄膜を形
成できる。もちろんこの平面配線パターン２６上に必要
に応じてめっき皮膜を形成してもよい。また内部配線パ
ターン２０ａはアディティブ法によるめっき皮膜で形成
してもよい。平面配線パターン２６と半導体素子とがワ
イヤ２４により接続される。その他の構成は図１の実施
例と同様であるので、同一符号を付し、説明を省略す
る。本実施例では、セラミック基板１０上、ガラス層１
４ａ上に平面配線パターンを形成しているからさらに密
な配線パターンに形成できる。
【００１６】図３に示す実施例は、平面配線パターン２
０（この場合、グランドプレーンとして用いられる）を
有するセラミック基板１０上に、厚み方向に導体配線１
２が貫通し、平面配線パターン２６ａを有するガラス層
１４ａ、厚み方向に導体配線１２が貫通すると共に表面
に平面配線パターン２８が形成されたセラミック層３０
ａ、厚み方向に導体配線１２が貫通するガラス層１４ｂ
がこの順に積層され、ガラス層１４ａ、１４ｂの溶着力
により一体化されている。平面配線パターン２６ａは図
２の平面配線パターン２６と同様に形成される。セラミ
ック層３０ａ上の平面配線パターン２８も図１の平面配
線パターン２０と同様に形成され、半導体素子とワイヤ
により接続される。他の構成は図１に示すものと同様で
あるので、同一符号を付し、説明を省略する。図４に示
す実施例は図３に示す実施例の最上層のガラス層１４ｂ
上にさらに厚み方向に導体配線１２を有するセラミック
層３０ｂをガラス層１４ｂにより溶着したもので、他の
構成は図３のものと同じである すなわち図３、図４に示す実施例はセラミック層とガラ
ス層とを交互に積層し、ガラス層の溶着力により一体化
されているものである。
【００１７】図５は、図３に示す実施例のはんだボール
１６の代わりに外部接続端子としてピン３２を接続しＰ
ＧＡ型パッケージに形成した実施例を示す。他の構成は
図３に示すものと同じであるので、同一符号を付し、そ
の説明を省略する。なお、ピン３２はろう材を用いてガ
ラス層１４ｂの導体配線１２の露出部にろう付けしても
よいが、後記する他の方法によっても金属線を用いてガ
ラス層１４ｂの導体配線１２と一体に形成することもで
きる。図６は図４に示す実施例のはんだボール１６の代
わりにピン３２を接続しＰＧＡ型パッケージに形成した
実施例を示す（他の符号を省略する）。本実施例のピン
３２はセラミック層３０ｂの導体配線１２にろう材を用
いてピン３２をろう付けしている。
【００１８】図７はさらに多層に形成した例を示す。す
なわち平面配線パターン２０を有するセラミック基板１
０、厚み方向に導体配線を有し、平面配線パターン２６
ａを有するガラス層１４ａ、厚み方向に導体配線を有
し、平面配線パターン２６ｂを有するガラス層１４ｂ、
厚み方向に導体配線を有し、平面配線パターン２６ｃを
有するガラス層１４ｃ、厚み方向に導体配線を有し、平
面配線パターン２８を有するセラミック層３０ａ、厚み
方向に導体配線を有するガラス層１４ｄ、厚み方向に導
体配線を有するセラミック層３０ｂをこの順に積層し、
各ガラス層の溶着力により一体化しているものである。
多層に形成することにより、より密な配線パターンとす
ることができ、また電気的特性に優れるパッケージを提
供できる。
【００１９】図８はキャビティアップ型パッケージに形
成した実施例を示す。すなわち本実施例では、図３に示
す実施例のものにおいて、セラミック基板１０に厚み方
向に導体配線１２を貫通して形成し、図３のものでは最
上層のガラス層１４ｂに設けたはんだボール１６の代わ
りに、セラミック基板１０の下面側に露出する導体配線
１２にはんだボール１６を設けたものである。このよう
に図３に示す型のパッケージ以外に他の実施例のものも
同様にキャビティダウン型のパッケージに形成しうるこ
とはもちろんである。またはんだボールでなくピンを固
定してキャビティダウン型のＰＧＡパッケージに形成で
きる。また以上の各実施例において、はんだボールやピ
ンの代わりにパッドを固定してもよいことはもちろんで
ある。
【００２０】図９〜図１１は図４に示すパッケージの製
造工程を示す。まず図９に示すように、表面に平面配線
パターン２０を形成したセラミック基板１０を用意す
る。平面配線パターン２０は通常のごとく厚膜法により
形成してもよいが、前記したように露出配線パターン２
０ｂのみを通常の薄膜法または厚膜法により形成し、内
部配線パターン２０ａとなる部位は薄膜法により密着層
を介さず直接セラミック板上に形成してもよい。また内
部配線パターン２０ａはアディティブ法によるめっき皮
膜で形成してもよい。
【００２１】さらに厚み方向に導体配線１２が貫通し、
さらに平面配線パターン２６ａを有するガラス層１４ａ
を準備する。平面配線パターン２６ａは厚み方向に導体
配線１２が貫通されるようにあらかじめ焼成されたガラ
ス板上に前記したごとく薄膜法またはアディティブ法に
よって形成すると好適である。このようにあらかじめ焼
成されて緻密化されたガラス板上に平面配線パターン２
６ａを形成することによって、ガラスのシュリンケージ
を考慮する必要がないから、平面配線パターン２６ａを
寸法精度よく形成できる。厚み方向に導体配線１２が貫
通されたガラス板は、通常のように未焼成のグリーンシ
ートにスルーホールを形成し、このスルーホール内に導
体ペーストを充填して焼成することによって形成しても
よいが、後記するように金属配線体を用いると好適であ
る。
【００２２】また、厚み方向に導体配線１２が貫通し、
さらに平面配線パターン２８を有するセラミック層３０
ａを準備する。該セラミック層３０ａ上の平面配線パタ
ーン２８も、まず厚み方向に導体配線１２を有するセラ
ミック板を焼成した後、この焼成後のセラミック板上に
前記セラミック基板１０上の平面配線パターン２０と同
様にして形成することができる。厚み方向に導体配線１
２を有するセラミック板も、通常のように未焼成のグリ
ーンシートにスルーホールを形成し、このスルーホール
内に導体ペーストを充填して焼成することによって形成
してもよいが、後記するように金属配線体を用いると好
適である。さらにまた厚み方向に導体配線１２を有する
ガラス層１４ｂと、厚み方向に導体配線１２を有するセ
ラミック層３０ｂを前記と同様にして準備する。
【００２３】次に、図１０に示すように、前記のごとく
準備したセラミック基板１０、ガラス層１４ａ、セラミ
ック層３０ａ、ガラス層１４ｂ、セラミック層３０ｂを
この順に適宜な治具内に積層して組み込み、適宜な炉
（図示せず）内で加温してガラス層を軟化、あるいは溶
融し、一体化するのである。次に図１１に示すように焼
成体を炉内から取出し、はんだ槽（図示せず）にリフロ
ーしてセラミック層３０ｂ表面に露出している導体配線
１２上にはんだボール１６を付着させてＢＧＡパッケー
ジに形成できる。前記した他のパッケージも上記と同様
にして、セラミック基板１０、ガラス層１４、セラミッ
ク層３０を適宜に積層して、ガラス層１４の溶着力によ
り一体化して形成することができる。
【００２４】セラミック基板１０、セラミック層３０は
アルミナセラミック、窒化アルミニウムセラミック、ム
ライトセラミックの内のいずれかを用いることができ
る。セラミック基板１０、セラミック層３０と組み合わ
せて用いられるガラス層１４はその熱膨張係数がこれら
セラミックと近いものを用いるのが好ましい。また前記
セラミックはコストや特性を考慮して２種以上を組み合
わせると効果的である。例えばガラス層１４には熱膨張
係数が4.5 ×10-6／℃前後のものを準備し、半導体素子
が搭載される放熱部となるセラミック基板１０には熱伝
導率の高い窒化アルミニウムセラミックを、また信号層
となる平面配線パターンが配線される層には誘電率の低
いムライトセラミックを用い、各々ガラス層１４で電気
的および機械的に接合することで、限られたコストで良
好な電気的および熱的特性を有するパッケージを得るこ
とができる。
【００２５】前記の各種パッケージは、いずれも各層を
あらかじめ相対密度９０％以上に緻密化した後に積層
し、ガラス層１４中のガラスの軟化点以上で熱処理する
ことによって得られる。具体的には、相対密度９０％以
上に緻密化しており、厚さ方向に導体配線が貫通してい
る以下の各材料からなる層をあらかじめ準備する。その
１つは軟化点が950 ℃以下のガラス相を好適には６０体
積％以上含有する層であり、その他はアルミナセラミッ
ク、窒化アルミニウムセラミック、ムライトセラミック
からなる層である。これら各層には必要に応じ表面に平
面配線パターンを形成する。この平面配線パターンは前
記したように、薄膜工程、めっき工程あるいは厚膜工程
によって形成できる。
【００２６】次にガラス層１４同士あるいはガラス層１
４とセラミックの各層とが重なり合うように積層する。
続いてこれをガラス層のガラスの軟化点以上の温度で熱
処理することによって積層された全層を一体化する。こ
の一体化が完全に行われるためには工程中に該ガラスが
十分に軟化することが必要である。そのためには工程中
の加熱温度をできるだけ高くすればよいが、導体金属に
銅や金等電気的特性に有利な金属を用いる場合にはそれ
ら融点が各々1083℃、1063℃であるため、処理温度はそ
れ以下が望ましい。この温度以下で前記接合一体化が必
要な十分な軟化を得るためには該ガラスの軟化点が950
℃以下であるのがよいのである。
【００２７】またガラス層１４中に含まれるガラスの量
は６０体積％以上が望ましく、さらに望ましくは７０体
積％以上がよい。ガラス層１４中のガラス以外の成分は
４０体積％以下の無機粉末またはファイバーであり、例
えばアルミナやシリカあるいはムライト等の粉末または
ファイバーである。これらの種類と量は該ガラス層１４
の熱膨張係数、機械的強度、および前記一体化工程の処
理温度における軟化程度によって決定されるが、該ガラ
スが所望の熱膨張係数と軟化点を有するものであり、セ
ラミック層との積層で構造上十分な強度が得られるか、
または結晶化し高強度化する傾向があるものの場合に
は、これら無機粉末またはファイバーの添加は不要であ
る。
【００２８】前記各層の一体化に要する熱処理条件は用
いるガラス成分と平面配線パターンや導体配線となる導
体材料によって変わる。一般には該ガラスの軟化点以上
好ましくは該ガラスの軟化点より５０℃高い温度以上、
導体材料の融点以下好ましくは導体材料の融点より３０
℃低い温度以下の範囲で、保持時間を１時間以下として
好ましくは若干の荷重をかけて行う。用いる導体材料が
銅等酸化されやすい金属を用いる場合にはドライ窒素等
中性ガス雰囲気中で熱処理を行う。
【００２９】各層表面に形成された平面配線パターンは
層中を貫通した導体配線によって導通され、層間の導通
は前記一体化処理の際にとられる。しかしながら該層間
の電気的結合は用いられる導体材料と処理温度および荷
重の量にもよるが、導体部同士を単に突き合わせて処理
しただけでは、処理後該導体部同士が接触しているだけ
で、一般に機械的、電気的信頼性に乏しいものとなる。
例えば銅を用いた場合、非常に平滑で平坦性の高い面同
士を重ね合わせ荷重すれば、900 ℃辺りから機械的、電
気的に結合させることができる。しかし、該平面配線パ
ターンや導体配線の表面粗度がある程度高くなったり荷
重量が減少すると銅の融点近くの温度まで昇温しないと
機械的、電解的結合は難しくなる。銅の融点近く、例え
ば1050℃以上に昇温すると、配線の形状や形成方法によ
り、配線の変形が起こったり、用いるガラスの種類によ
ってはガラスの発泡や層の変形が起こるので好ましくな
い。また荷重量が多すぎると前記ガラス層の変形が起こ
り、特に該ガラス層にキャビティ対応用の貫通穴がある
場合にはその辺縁で特に変形する傾向が強いので荷重量
はなるべく少なくする必要がある。
【００３０】このような場合、機械的、電気的結合を行
いたい銅の配線間に第３成分を介在させた後熱処理する
ことにより信頼性の高い機械的、電気的結合を実現でき
る。該第３成分としては銀または金があげられる。これ
らを該銅配線部表面に薄膜法等の手段で配せば800 ℃程
度の処理温度から良好な結合が得られる。また第３成分
としては、ビスマスもしくはアンチモンまたはこれらの
化合物、例えばBi2O3、Sb2O5 、BiCl2 、BiCl3 等があ
げられる。これらも前記同様に該銅配線表面にスパッタ
リングや蒸着法等で薄膜形成するが、サスペンジョンあ
るいは溶液により塗布膜を形成すれば800 ℃以下の処理
温度から良好な結合が得られる。
【００３１】次に以上のようにして得られた積層体の表
面に外部接続用端子を設ける。ランドグリッドアレイ構
造とする場合には、あらかじめ層を貫通する導体配線端
部にパッドを形成しておく。ボールを付ける場合には、
錫−鉛系はんだボールが良好に用いられる。ピンを付け
る場合には、従来用いられるコバールピンをろう付けす
ることができるが、特にピン付け側表面がガラス層であ
る場合には、後記するピン付きガラス層を用いて、前記
一体化処理工程中にピンも同時に取り付けてしまうこと
ができる。
【００３２】前記各層、すなわちガラス層１４、セラミ
ック基板１０、セラミック層３０は、通常のグリーンシ
ート法によって前記したごとく製造できるが、生産性を
高め、特性向上を図る上では以下に述べる方法によるの
がよい。特にガラス層１４は、ガラスの含有量が８０体
積％以上になるとグリーンシート方法による製造が困難
となる。そこで厚み方向に導体配線を有するガラス層１
４を次の方法によって製造した。熱膨張係数約 4.5×１
０-6／℃、軟化点約６４０℃のボロシリケートガラスの
平均粒径約１６μｍの粉末をエタノール中に分散させた
高濃度サスペンジョンを、直径約0.24mmの銅ワイアから
なる金属配線体（導体配線）１２を貫通させた径約１４
cmの鉄製の容器４０内に満たし、沈降充填後乾燥させ、
未焼成体４２とした。（図１２）。これを容器４０ごと
ドライＮ2 雰囲気中、最高温度７００℃で１時間焼成し
た後、容器４０を切断して焼成体４４（図１３）を取り
出した。
【００３３】焼成体４４の外周には多くのクラックが生
じていたものの全て外周部に局在し、焼成体４４内部に
及ぶものはなかった。これを外周研削した後、金属配線
体１２に垂直に内周刃のスライサで厚さ約0.7 mmのガラ
ス層１４（図１４）を切り出し、内部に大きな気孔やク
ラック特に金属配線体１２周辺にクラックの発生してい
ないことを確認した。なお、４６は金属配線体１２を所
定のパターンで貫通させる貫通孔があけられた蓋体であ
る。金属配線体としてはニッケル、鉄、銀、金を用いる
こともできる。また中央にキャビティとなる貫通穴を有
するガラス層１４を形成するには、図１２に示す容器４
０中央に、ガラスと剥離可能な材料で形成した角筒（図
示せず）を挿入しておけばよい。
【００３４】他の実施例を以下に示す。熱膨張係数約
6.5×１０-6／℃、軟化点約８５０℃のCaO-BaO-SiO2系
ガラスの平均粒径約１５μｍの粉末をエタノール中に分
散させた高濃度サスペンジョンを、直径約0.24mmの銅ワ
イアからなる金属配線体を貫通させた直径９cmのアルミ
ナセラミック製円筒型容器内に満たし、沈降充填後乾燥
させ、未焼成体とした。これをアルミナセラミック容器
のままドライＮ2 雰囲気中、最高温度１０２０℃で１時
間焼成し、焼成体とした。アルミナセラミック製容器お
よび焼成体共にクラックの発生はみられなかった。これ
をアルミナセラミック製容器ごと金属配線体に垂直に内
周刃のスライサで厚さ約0.7 mmの基板を切り出し、内部
に大きな気孔やクラック、特にビア周辺にクラックの発
生していないことを確認した。なお、金属配線体として
はニッケル、鉄、金を用いることもできる。なお、上記
各実施例で中央にキャビティとなる貫通穴を有するガラ
ス層１４を得るには、得るべき柱状体の中央に位置する
ように、ガラス相と剥離可能な筒体（図示せず）を配置
して、焼成後筒体を抜き取ることによって容易に貫通穴
を形成できる。
【００３５】すなわち、厚み方向に導体配線を有するガ
ラス層１４を得るには、まず軸線に平行な金属配線体を
有する柱状の焼成体を得て、次いで軸線に垂直にこの柱
状体を切断することにより導体配線を有するガラス層１
４が容易に得られる。上記柱状の焼成体を得るために
は、柱状の未焼成体を成形する必要があり、その方法と
してはスリップ鋳込み成形や、押し出し成形法などが適
用できる。しかし、軸線に平行な金属配線体を形成する
ことは従来法の応用では難しく、少なくとも未焼成体成
形後あるいは焼成後に金属配線体を形成することは以下
の諸点で難しい。従来法によれば未焼成体にスルーホー
ルを形成し、そこに金属ペーストを充填し焼成される
が、まず柱状の未焼成体に長いスルーホールを精度良く
形成することが困難であり、例えスルーホールが形成で
きても金属ペーストを十分な密度で充填することが難し
い。また焼成体においても同様である。
【００３６】そこで本実施例においては金属配線体を用
い、これを未焼成体成形時に同時に未焼成体内に貫通さ
せ導体配線とする。次にこれを焼成して焼成体が得られ
るのである。未焼成体材料は金属配線体の融点よりも低
い融点または流動点または軟化点を有するものを用い
る。したがって、上記焼成中に未焼成体のガラス相部分
が流動化する。そのため未焼成体は焼成後の形状に等し
い内容構造を有する容器内で焼成される必要がある。こ
の容器は通常未焼成体の成形時に使用したものをそのま
ま用いることが可能である。容器内に成形されそのまま
焼成することができるので、未焼成体を得る際に特にバ
インダー成分および可塑剤成分を加える必要がない。そ
のため未焼成体の乾燥は従来より容易になり、更に脱バ
インダー工程は不要になる。
【００３７】該柱状の焼成体のガラス相部分は焼成処理
温度において十分流動化するものであれば基本的にはど
の様な組成物でも良いが、好ましくは結晶化ガラスまた
は非晶質ガラスを主成分としたものが良い。または、こ
れらガラスにアルミナセラミックやムライトセラミック
等の各種セラミック粉末を組成物が焼成温度に十分流動
化するのを妨げない程度の量加えたものが用いられる。
焼成温度はこれらの組成にも依るが一般に５００℃〜１
４００℃の範囲内の最高温度で上記柱状の焼成体が得ら
れる。また金属配線体１２としては、銅、ニッケル、
鉄、アルミニウム、銀、金などのいずれか一種以上を主
成分とする金属を用いることができる。
【００３８】ところで、上記金属配線体が貫通した未焼
成体のガラス相は焼成時に緻密化に伴う収縮を起こし、
一方金属配線体は逆に熱膨張する。しかし未焼成体のガ
ラス相はある温度で流動化してしまうので、上記の体積
変化に伴う応力は解消される。焼成後の冷却過程におい
ては金属配線体１２とガラス相の熱膨張係数差が応力発
生の原因となるが、金属配線体の径がある程度細く、ま
たヤング率がある程度小さければ問題は発生しない。柱
状の焼成体の高さにもよるが、両者の熱膨張係数がおよ
そ１２×１０-6／℃程度の差があっても問題となる様な
応力は生じず、クラックや断線等は発生しない。
【００３９】熱膨張係数差による応力で問題になり易い
のは第１に未焼成体とその焼成に用いる容器の間の熱膨
張係数差が大きい場合である。焼成中に用いられる容器
としては銅、ニッケル、鉄のいずれか一種以上を主成分
とする金属製容器あるいはアルミナ、ムライト、窒化ホ
ウ素の内のいずれか一種以上を主成分とするセラミック
製容器あるいはグラファイト製容器が用いられる。この
内、未焼成体が焼成後該容器と接着しない場合、例えば
六方晶窒化ホウ素製あるいはグラファイト製の容器を用
いると焼成後冷却過程において焼成体が容器から離れ易
く、この場合には応力の問題はない。金属製容器を用い
る場合には容器壁の厚さをなるべく薄くすることで、破
壊を防ぐことができる。この効果は容器に銅を用いる場
合に良好に得られる。しかし、その他の金属で壁厚が大
きい容器であっても、未焼成体の組成によっては柱状の
焼成体全体に及ぶクラックは生じず、焼成体の底部およ
び外周部に限定的に開放したクラックが生ずるのみでこ
の様な場合は後の工程でガラス層１４を得る上で支障と
ならない。一方、アルミナセラミックやムライトセラミ
ック製の容器を用いる場合には未焼成体と容器の熱膨張
係数差はおよそ３×１０-6／℃以下に合わせる必要があ
る。
【００４０】以上の様にして、一つの焼成体から多数の
ガラス層１４を得ることができる。例えば高さ２０cmの
柱状の焼成体から0.6 〜0.7 mm厚程度の導体配線１２を
有するガラス層１４を１８０枚以上得ることができる。
これらガラス層１４は切り出しで得られているので個々
で焼成される場合の様な反りがなく、従ってそのままほ
ぼ１００％両面研磨工程に移行させることができる。ま
た導体配線１２はグリーンシートを積層し接続されたも
のではないので積層ズレによる断線や高抵抗化の問題が
ない。また、未焼成体を円柱状にしておくと、焼成時に
収縮が均一になるので、切断されたガラス層１４のサイ
ズ（直径）を一定にできる。また、角柱状にしておく
と、有効利用できる面積を増やすことができる。
【００４１】上記のようにしてガラス層１４を形成する
ことによって、柱状の焼成体から多数のガラス層１４を
一度に得られるので製造コストを大幅に下げることがで
きる。また導体配線は、グリーンシートを積層接続して
形成されているのではなく、金属配線体を切断して得ら
れているので、積層ズレによる導通不良の問題がなく、
また得られるガラス層１４の形状や寸法精度の再現性も
よい。さらにガラス層１４毎に焼成されているのではな
く焼成後の切り出しによって得られるので、反りの問題
がなく、歩留りも高い。
【００４２】次に厚み方向に導体配線１２を有するセラ
ミック層３０またはセラミック基板１０を得るには次の
ようにした。平均粒径約１μｍの窒化アルミニウム粉９
８重量部、酸化イットリウム２重量部、アクリルバイン
ダー８重量部、ジ−ｎ−ブチルフタレート５重量部、界
面活性剤１重量部に１−ブタノン９０重量部を加え通常
グリーンシート法で行うのと同様にボールミルにより４
８時間混合してスラリーを得た。これを真空脱泡しなが
ら粘度を約10000 センチポアズに調整した。図１５に示
すように、底面に得るべき導体配線のパターンにしたが
って孔が設けられた直径約２００ｍｍの有底のプラスチ
ック製の円筒容器５０の孔に銅からなる金属配線体１２
（直径約0.24mm、市販の被覆配線の金属束を取り出した
もの）を多数通して、さらに金属配線体（導体配線）１
２の上下端を孔開板５２、５２に挿通して固定し、円筒
容器５０内に多数の金属配線体１２が張設された治具を
あらかじめ準備しておく。なお、５４、５４は孔開板５
２、５２の支持フレーム、５６は支柱、５８は支持ベー
スである。
【００４３】そして上記調整されたスラリー６０をプラ
スチック製の円筒容器５０に注入した。さらに真空クラ
イオポンプ（図示せず）にて粘度を約200000センチポア
ズに調整した。これを大気開放にして一昼夜放置乾燥
後、金属配線体１２の突出端を切断し、粘度約70000 セ
ンチポアズの前記と同組成の窒化アルミニウムスラリー
６２を注入した（図１６）。これを乾燥後反対面も同様
な処理を行い、全体を十分に乾燥させた後、成形された
未焼成体を円筒容器５０からとり出した（図１７）。未
焼成体の円柱の高さは約１４cmであった。以上がスリッ
プ鋳込み成形法である。これを湿潤性Ｎ2 雰囲気中で脱
バインダー後、ドライＮ2 雰囲気中ＢＮ（窒化ホウ素）
製セル内で最高温度１８００℃にて５時間焼成し焼成体
６４（セラミック基板製造用焼成体）を得た（図１
８）。これをスライサーにて半分に切断し、内部に銅か
らなる金属配線体１２が良好に形成されていることを確
認した。さらにスライサーにて焼成体６４を軸線に垂直
に切断して導体配線１２を有するセラミック層３０を得
た（図１９）。なお中央にキャビティとなる貫通穴を有
するセラミック層３０を形成するには、図１５に示す円
筒容器５０の中央にセラミックと剥離可能な材料で形成
した角筒（図示せず）を挿入しておけばよい。
【００４４】次に他の実施例を示す。平均粒径約２μｍ
のアルミナ粉９２重量部に酸化ケイ素、酸化マグネシウ
ム、炭酸カルシウムよりなる焼成助剤８重量部およびポ
リビニルアルコール４重量部、グリセリン３．５重量
部、純水２５重量部を加え、加圧ニーダーにて一次混練
後減圧下にて二次混練を行った。得られたペーストをワ
イアガイド付き口金を装着した公知の真空押し出し成形
機（図示せず）にて直径約0.4mm の銅からなる金属配線
体を内在する１５０mm角の角柱の未焼成体に形成した。
この未焼成体の両端面に上記のペーストを塗布した後、
湿潤性Ｎ2 雰囲気中で脱バインダー処理後、ドライＮ2
雰囲気中ムライト系焼成用セル内で最高温度１５５０℃
にて２時間焼成し焼成体（セラミック焼成体）を得た。
これをスライサーにて厚さ約 1.0mmのセラミック層に切
り出し導体配線が良好に形成されていることを確認し
た。本実施例において、銅の金属配線体の代わりに金か
らなる金属配線体を用いて上記雰囲気中または大気中で
焼成した場合にも同様に良好な導体配線が確認された。
【００４５】さらに他の実施例を示す。平均粒径約２μ
ｍの電融ムライト粉９８重量部に平均粒径約１μｍの酸
化イットリウム粉２重量部を加え、これをエタノール１
００重量部中にホモジュナイザーを用い7500RPM で30分
の条件で混合分散した。アルミナを主成分とする円筒容
器に上記スラリーを移し、一定時間後、直径約0.4mm の
銅からなる金属配線体を支持板にて沈降物上に立て、さ
らに放置沈降させた。最後に、支持板から上記金属配線
体を切断してはずし、沈降物中に金属配線体が埋まるま
でスラリーを供給し、自然沈降させた。沈降物の高さの
経時変化がなくなったところで上澄みのエタノールを除
き、３時間の自然乾燥後、１時間の赤外線乾燥を行っ
た。これを容器と共にドライＮ2雰囲気中、最高温度154
0℃にて２時間焼成し、焼成体を得た。焼成収縮した上
記焼成体は容器から容易に取り出せ、これをスライサー
にて厚さ約１．０mmのセラミック層に切り出し、導体配
線が良好に形成されていることを確認した。
【００４６】またさらに他の実施例を示す。［００３
７］の実施例と同一の９２重量％アルミナ組成物１００
重量部にエタノール１００重量部を加え、［００３８］
の実施例と同様にしてスラリーを得た。埋設する金属配
線体として直径約０．４mmのアルミニウム線材を用い、
［００３８］の実施例と同様にして沈降充填体を得た。
これを大気中で容器と共に最高温度1550℃にて２時間焼
成した。得られた円柱状の焼成体の両端部を切断したと
ころ、金属配線体（導体配線）は銀色の金属光沢が観察
され、テスタにより両端部間に導通があることを確認し
た。
【００４７】さらにまた他の実施例を示す。［００３
７］の実施例と同一のアルミナ粉末に５０体積％になる
量のホウケイ酸ガラス粉末を加えた組成物１００重量部
にエタノール１００重量部を加え、［００３８］の実施
例と同様にして、スラリーを得た。埋設する金属配線体
として直径約０．４mmの銀線材を用い、［００３８］の
実施例と同様にして沈降充填体を得た。これを大気中、
最高温度980 ℃で２時間の焼成を行った。得られた焼成
体をスライサーにて厚さ約１．０mmの基板に切り出し、
導体配線が良好に形成されていることを確認した。本実
施例において、銀の金属線材のかわりにアルミニウムか
らなる金属線材を用いても良好な導体配線が確認でき
た。また、銅の金属線材を用いドライＮ2 雰囲気中、最
高温度1100℃、２時間の焼成を行った場合にも良好な導
体配線が確認された。
【００４８】すなわち、厚み方向に導体配線１２を有す
るセラミック層３０を得るには、まず内部に軸線に平行
な金属配線体を有する柱状のセラミックの焼成体を得
て、次いで軸線に垂直にこの柱状体を切断することによ
り厚み方向に導体配線を有するセラミック層を得るので
ある。上記柱状の焼成体を得るためには、柱状の未焼成
体を成形する必要がある。柱状の未焼成体の成形法とし
てはスリップ鋳込み成形法や押し出し成形法などが適用
できる。
【００４９】しかし、少なくとも未焼成体成形後あるい
は焼成後に金属配線体を形成することは以下の諸点で難
しい。まず未焼成体においては長いスルーホールを精度
よく形成することが困難であり、例えスルーホールが形
成できても金属ペーストを十分な密度で充填することが
難しい。また焼成体においてもスルーホールの形成は難
しく、また例えスルーホールが形成できても金属ペース
トあるいは溶融金属を注入することは非常に困難であ
る。
【００５０】そこで本実施例では金属配線体を用い、こ
れをセラミックの未焼成体成形時に同時に組み込むこと
により、導体配線とするのである。その方法としては各
種方法が適用可能だが前記のスリップ鋳込み成形法や押
し出し成形法が好適に採用できる。これらの成形法で外
部に金属配線体が突出したあるいは露出した未焼成体が
得られる。必要によっては、焼成時に金属配線体が溶融
した際に金属部を露出させない様にするため、金属配線
体の突出部を切断後スラリーあるいはペースト状とした
セラミック組成物で未焼成体の端部を被覆し、金属配線
体の端部を露出させないようにする。すなわち、焼成時
金属配線体が溶融し、蒸発してしまわないようにするた
めである。しかる後、上記未焼成体を焼成して柱状の焼
成体が得られる。ところで、上記金属配線体を内含する
未焼成体は焼成時に緻密化に伴う収縮を起こすが、金属
配線体はそれ自体収縮する傾向はなく、むしろ熱膨張す
る傾向にある。そのため通常焼成時に大きな応力が生
じ、セラミックの破壊が生じてしまう。
【００５１】しかし、本実施例では該金属配線体に上記
セラミックの焼成温度よりも低い融点を有する金属を用
いることにより、セラミックの破壊を防ぐことができ
る。この金属の融点はより好ましくはセラミックの焼成
収縮が始まる温度程度のものが良い。これによりセラミ
ックの収縮が開始する時には金属配線体が液状となって
おり、セラミックの収縮に伴う体積減少分の液体金属が
収容できるスペースがあれば問題となる応力は生じな
い。
【００５２】このスペースは各種方法で容易に設けるこ
とができる。例えば金属配線体の端面を覆うためのセラ
ミックペーストあるいはスラリーによるコーティング時
に所定の空隙を設けても良いし、あるいは金属配線体を
あらかじめ熱分解性のポリマーでコーティングしておい
て焼成時にポリマーが熱分解してスペースが確保される
ようにしてもよい。しかし、焼成後のセラミックは９５
％程度の緻密度であるから、未焼成体の大きさや金属配
線体の太さによってはこの様なスペースは必ずしも必要
ではない。
【００５３】本実施例では上記の様にセラミックの焼成
中に金属配線体が液化して内含されることになる。そこ
で通常液化金属の蒸発やしみ込みあるいは拡散などによ
り導体金属事態が無くなってしまったり、セラミックが
正常に焼成されなかったり、あるいは金属配線体間にシ
ョートが生じたりすることが心配されるが、液化金属の
蒸発に対しては上記のように未焼成体端部にコーティン
グをすることによって対処でき、またセラミック中への
液化金属のしみ込みあるいは拡散は実際ほとんど起こら
ないことが確認された。発明者らは窒化アルミニウムセ
ラミック、アルミナセラミック、ムライトセラミック、
低温焼成セラミック等のセラミックにおいて銅、金、
銀、アルミニウム等の金属が同時焼成可能であること、
特に銅と金はより安定に金属配線体の形成に用いうるこ
とを確認した。各種セラミックは従来それらの焼成に採
用されていた温度および雰囲気で焼成することができ
る。以上の様にして、内部に軸線に平行な金属配線体
（導体配線）を有する柱状の焼成体が得られる。
【００５４】なお焼成雰囲気は大気中で行えればコスト
の点から有利である。発明者らが確認したところ、金属
配線体が銅であるときは、大気中では銅が酸化してしま
うことから、非酸化性雰囲気中でなければならない。金
属配線体がアルミニウムであるときも同様にアルミニウ
ムの酸化が予想された。しかし、金属配線体がアルミニ
ウムのときは予想に反してアルミニウムの酸化は認めら
れなかった。アルミニウムの金属配線体の表面側には酸
化膜の形成が認められたが、この酸化膜が一種のバリヤ
ーとなって、中心部への酸素の進入をくい止めるからで
はないかと考えられる。その結果金属配線体がアルミニ
ウムの場合には、低コストな大気中での焼成が行え、ま
た電気的導通にも支障を来さなかった。
【００５５】また、本実施例では、スラリー状あるいは
ペースト状のセラミックを用いて未焼成体を形成する。
すなわちドクターブレード法によるグリーンシート形成
時のような未焼成グリーンシートの保形性が必要ではな
い。そのため、有機バインダーを用いないか、あるいは
少量しか使用しないスラリー状あるいはペースト状のセ
ラミックに調整することができ、これを金属配線体を平
行に張設した容器中に注入し、乾燥することによって、
上記未焼成体を得ることができる。有機バインダーを用
いるときは、焼成時にバインダー出しが必須である。そ
のため、従来のようにグリーンシートを用いる場合、厚
物だとバインダー出しが十分行えないので、高々厚さ３
ｃｍ程度の薄物の焼成しか行えない。しかるに有機バイ
ンダーを用いない場合には、バインダー出しを行う必要
がないことから、十分な厚物の焼成が可能となった。例
えば焼成後の大きさにおいて、直径１０ｃｍ、高さ２０
ｃｍ程度の円柱状のものが焼成可能となった。これによ
り生産性が大幅に向上した。
【００５６】厚み方向に導体配線を有するセラミック層
は上記焼成体を軸線に垂直に所定の厚さに切断して得ら
れるが、セラミック層とした後の工程の種類により必要
であれば、セラミック層に切断してしまう前に外周部を
研削により整えたり、オリエンテーションフラット加工
等を行う。切断後、通常は両面研磨を行う。以上の様に
して、一つの焼成体から多数のセラミック層が得られ
る。例えば高さ２０cmの円柱状焼成体から0.6 〜0.7 mm
厚程度のセラミック層を１８０枚以上得ることができ
る。これらセラミック層は切り出しで得られているので
個々で焼成される場合の様な反りがなく、従ってそのま
まほぼ１００％両面研磨工程に移行させることができ
る。また、金属配線体（導体配線）はグリーンシートを
積層して接続されたものではないので積層ズレによる断
線や高抵抗化の問題がない。また、未焼成体を円柱状に
しておくと、焼成時の収縮が均一になるので切断された
セラミック層のサイズ（直径）を一定にできる。また、
角柱状にしておくと、有効利用できる面積を増やすこと
ができる。
【００５７】本実施例によれば、高密度で位置精度の良
い導体配線を有するセラミック層３０が、従来法より著
しく短い製造工程で得られ、しかも工程当たりに得られ
るセラミック層の取れ数が多いので、製造コストを大幅
に下げることができる。また、導体配線は積層により接
続して形成されているのではなく、金属配線体を切断し
て得ているので積層ズレによる導通不良の問題がなく、
また得られるセラミック層同士の形状や寸法、精度等の
再現性も良い。またセラミック層毎に焼成されるのでは
なく焼成後に切り出しによってセラミック層が得られる
ので、反りの問題がなく歩留りも高い。
【００５８】なお、図５における、ピン３２を最上層の
ガラス層１４ｂの導体配線１２と一体に金属線を用いて
形成するには次のようにするとい。金属線を用いてガラ
ス層１４ｂの導体配線１２と一体に形成することもでき
る。図２０は、上記ピン３２（導体配線１２を含む）が
植立されたガラス層１４ｂを製造する治具を示す。７０
は上に開放された容器であり、ガラス層１４ｂのガラス
の濡れ性の悪いグラファイト、六方晶窒化ホウ素等の材
料から形成されている。容器７０の内底面の周縁部に段
状の支持部６１が形成されている。支持部７１は容器７
０の内底面の周縁部全長に設けてもよいし、複数個所に
分散して設けてもよい。支持部７１は後記するピンガイ
ド板７２の下面を容器７０内底面との間にガラス層１４
ｂの厚み分だけの間隔があくように支持すればよいもの
である。したがってまた支持部７１は容器７０と一体で
なく別体のものであっても差し支えない。
【００５９】７２はピンガイド板であり、容器７０と同
じ材質のものを用いるとよい。ピンガイド板７２には、
得るべきガラス層１４ｂのピン３２の配列に合わせてピ
ン３２挿通用のスルーホール７４が形成されている。ま
たピンガイド板７２の適所（コーナー部近傍）には、ガ
ラス層形成材料の余剰分を排出するためのドレインホー
ル７５を設けるとよい。ピンガイド板７２の厚さは、ピ
ン３２のガラス層外に突出する長さと同じ厚さにすると
よい。７７は押圧体であり、容器７０、ピンガイド板７
２と同材質のもので形成されている。押圧体７７は製造
時にピン３２頭部ならびにピンガイド板７２上面を押圧
する。７８は必要に応じて使用する錘であり、材質は特
に問われないが、タングステン等の比重の高い金属ある
いはアルミナ等のセラミックが好適である。
【００６０】ガラス層１４ｂの材料はガラスを主成分と
する。この材料はガラス粉状のものを使用してもよい
が、製造管理上から、スラリー化したものを用い、容器
７０内に沈降充填させるようにすると好適である。すな
わち、容器７０内に、ガラスを主成分とする原料粉を有
機溶剤等の分散媒中に分散させたスラリーを供給し、原
料粉を沈降充填させて乾燥させて分散媒を飛ばす。次い
でピン３２をセット（スルーホール７４に挿通）したグ
ラファイト製ピンガイド板７２を置き、さらにその上に
グラファイト製の押圧板７７を置き、セットされた上記
ピン３２をピンガイド板７２上面と端部が同一高さとな
るまで押し込み、この押圧板７７上に錘７８を乗せてセ
ットする（図２１）。炉（図示せず）中で焼成処理す
る。焼成雰囲気はドライＮ2 ガス中が好ましい。
【００６１】焼成時、余剰の材料はドレインホール７５
に流出する。このドレインホール７５に流出した余剰材
料は後に研摩等により除去できる。なお、材料を無駄な
く使用するためにドレインホール７５に流出する材料は
できるだけ少ない方が好ましい。このため最適量を供給
するが、この最適量は、スラリーを沈降充填し、乾燥し
た後の相対充填密度あるいはスラリー中の無機成分の相
対密度と焼成後の焼成密度から決定される。例えば乾燥
後の材料の相対密度が１．２で焼成後の焼成密度が２．
４であれば、２倍の材料を用いるのである。焼成後、冷
却して治具内から製品を取り出せばよい。このようにし
て、ピン３２がガラス層１４ｂを貫通し、一端側がガラ
ス層１４ｂの表面から突出するものを製造することがで
きる。なお、中央に貫通穴を有するピン付きガラス層１
４ｂを得るには、図２２に示すように、ガラスから剥離
可能な材料を用いた貫通穴形成用のスペーサー８２を容
器７０の中央に配置しておけばよい。
【００６２】〔実施例９〕直径約0.3 ｍｍの銅ワイヤと
内サイズ１７ｍｍ角で肉厚約７０μｍの銅製角筒を貫通
させたもの、および直径約0.3 ｍｍの銅ワイヤと内サイ
ズ２０ｍｍ角で肉厚約７０μｍの銅製角筒を貫通させた
ものの２種の内径約１０ｃｍの窒化ホウ素セラミック製
円筒容器の各々に、熱膨張係数約6.6 ×10-6／℃、軟化
点約850 ℃のCaO-BaO-SiO2系ガラスの平均粒径約１５μ
ｍの粉末をエタノール中に分散させた高濃度サスペンジ
ョンを満たし、沈降充填後乾燥させ、未焼成体とした。
これらを窒化ホウ素容器ごとドライＮ2 雰囲気中最高温
度960 ℃３時間焼成し、基板製造用柱状焼成体を得た。
【００６３】これら焼成体を銅ワイヤに垂直な方向から
スライスし、内周辺で約0.5 ｍｍの厚さの２種類の基板
（ガラス層）を切り出した。各々のガラス層表面にアデ
ィティブ法銅めっきにより所望の平面配線パターンもし
くはパッドを形成した。また別途、あらかじめ厚膜法で
表面に銅メタライズパターンを形成した厚さ約1.2 ｍｍ
の９６％アルミナセラミック基板を用意した。前記２枚
のガラス層をアルミナセラミック基板上に積層し、さら
に上部に窒化ホウ素セラミック板およびアルミナセラミ
ック板を載置して荷重し、ドライＮ2ガス雰囲気中最高
温度920 ℃３０分の処理を行い、一体化させた。これを
パッケージ外形サイズにスライサーで切断後、表面パッ
ドにフラックスを塗布し、錫−鉛はんだボールを配置
し、230 ℃でリフローしてボール付けを行い、キャビテ
ィダウン型ボールグリッドアレイパッケージを完成し
た。
【００６４】〔実施例１０〕直径約0.3 ｍｍの銅ワイヤ
と内サイズ１７ｍｍ角で肉厚約７０μｍの銅製角筒を貫
通させたもの、および直径約0.3 ｍｍの銅ワイヤと内サ
イズ２０ｍｍ角で肉厚約７０μｍの銅製角筒を貫通させ
たものの２種の内径約１０ｃｍの窒化ホウ素セラミック
製円筒型容器の各々に、熱膨張係数約2.6 ×10-6／℃、
軟化点約830℃のボロシリケートガラスの最大粒径約６
０μｍの粉末に平均粒径約２μｍのアルミナ粉を２０体
積％加えた混合粉末をエタノール中に分散させた高濃度
サスペンジョンを満たし、沈降充填後乾燥させ、未焼成
体とした。これを窒化ホウ素容器ごとドライＮ2 ガス雰
囲気中最高温度980 ℃、３時間焼成し、基板製造用柱状
焼成体を得た。これらを各々銅ワイヤに垂直にスライス
して、各々厚さ約0.35ｍｍと0.5 ｍｍの基板（ガラス
層）を得た。各々の両面にアディティブ法銅めっきによ
り各々のパターンの平面配線パターンを形成した。
【００６５】これとは別に２重量％の酸化イットリウム
を添加したムライトのグリーンシートにスルーホールを
あけそこに銅ペーストを充填後のスルーホールを加工し
ていない前記ムライトのグリーンシートを最上層と最下
層となるよう積層し、弱還元湿潤性雰囲気中1570℃で２
時間焼成して得た基板を両面研摩し、直径約0.3 ｍｍの
導体配線が両面に露出し内サイズが各々１７ｍｍ角と２
４ｍｍ角の貫通穴を有する厚さ約0.35ｍｍのムライトセ
ラミック層２種を得た。この内２４ｍｍ角の貫通穴を有
する層の一方の導体配線端面にスパッタリング法でチタ
ン層と銅層からなるパッドを形成した。さらにこれとは
別に同様のチタン−銅系薄膜メタライズパターンを形成
した厚さ約1.2 ｍｍの窒化アルミニウムセラミック基板
を用意した。
【００６６】次にこれら各基板と層を、最下部に窒化ア
ルミニウム基板、その上に１７ｍｍ角貫通穴のあるガラ
ス層、その上に１７ｍｍ角貫通穴のあるムライトセラミ
ック層、その上に２０ｍｍ角貫通穴のあるガラス層さら
にその上に２４ｍｍ角貫通穴のあるムライトセラミック
層となるように積層し、その上に窒化ホウ素セラミック
板とアルミナセラミック板を載置して荷重し、これをド
ライＮ2 ガス雰囲気中、最高温度950 ℃、２０分処理し
一体化させた。その後ムライトセラミック層の表面露出
部のパッド表面に無電解ニッケルと無電解金めっきを施
した。これをパッケージ外形サイズに切断後、表面パッ
ドに錫−鉛はんだボールを230 ℃でリフローして取り付
けてキャビティダウン型ボールグリッドアレイパッケー
ジを完成した。
【００６７】〔実施例１１〕実施例１と同じガラスを用
いて実施例１と同様にして直径約0.3 ｍｍの導体配線と
１７ｍｍ角の貫通穴を有する厚さ約0.35ｍｍのガラス層
を得、その表面にアディティブ銅めっきで平面配線パタ
ーンを形成した。次に実施例２と同じ工程と同一焼成条
件で、直径約0.3 ｍｍの導体配線と１７ｍｍ角の貫通穴
を有する厚さ約0.35ｍｍの９２％アルミナセラミック層
を得、厚膜法により銅メタライズパターンを形成した。
これらとは別に直径約0.46ｍｍのコバールピンをセット
したカーボン治具に実施例１と同じガラスのエタノール
サスペンジョンを充填し、乾燥後ドライＮ2 ガス雰囲気
中960 ℃で１時間処理し、ピン貫通のガラス層を得た。
【００６８】また厚さ約1.2 ｍｍの９２％アルミナセラ
ミック基板上に厚膜法で銅メタライズパターンを形成し
たものを準備した。次にピン貫通のガラス層を除く各層
と基板の相互接続部に、BiCl3 のエタノール溶液を塗布
し、乾燥後、アルミナ基板、導体配線付きガラス層、導
体配線付きアルミナ層、ピン貫通ガラス層の順番で積層
し、ドライＮ2 ガス雰囲気中最高温度890 ℃で３０分処
理し、各層を一体化させ、キャビティダウン型ピングリ
ッドアレイパッケージを完成させた。
【００６９】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのはもちろんである。
【００７０】
【発明の効果】本発明によれば、高密度配線が可能で、
かつ安価な電子部品用パッケージが提供できる。ガラス
層にガラス相が６０体積％以上のものを用いることによ
って、セラミック基板、セラミック層、隣接するガラス
層との間の結合が良好に行える。半導体素子を搭載する
セラミック基板に窒化アルミニウムセラミックを、信号
線が配設されるセラミック層に誘電率の低いムライトセ
ラミックを用いることによって放熱性、電気的特性に優
れるパッケージを提供できる。ガラス層、セラミック層
は内部に金属配線体（導体配線）が内包された柱状の焼
成体を形成して、この焼成体を金属配線体と垂直な方向
からスライスした基板を用いることによって安価なパッ
ケージに形成できる。
【００７１】平面配線パターンが、セラミック基板もし
くはセラミック層、またはガラス層があらかじめ相対密
度９０％以上に緻密化された後、該基板もしくは層上に
形成されることによって、シュリンケージの影響を回避
でき、寸法精度、位置精度のよい平面配線パターンを有
するパッケージが提供される。平面配線パターンのうち
の積層体内部に位置する内部配線パターンが薄膜もしく
はめっき皮膜で形成されることによって、より高密度な
配線パターンを有するパッケージを提供できる。厚さ方
向の導体配線および平面配線パターンが銅を主成分とす
る金属で形成され、かつ該導体配線および平面配線パタ
ーン間にビスマスもしくはアンチモンまたはこれらの化
合物、あるいは銀もしくは金が介在されて熱処理される
ことによって導体配線と平面配線パターンとが強固に結
合され、機械的、電気的信頼性の高いパッケージが提供
される。ッケージ。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例を示した断面図である。
【図２】第２の実施例を示した断面図である。
【図３】第３の実施例を示した断面図である。
【図４】第４の実施例を示した断面図である。
【図５】第５の実施例を示した断面図である。
【図６】第６の実施例を示した断面図である。
【図７】第７の実施例を示した断面図である。
【図８】第８の実施例を示した断面図である。
【図９】各層の積層順の一例を示す工程図である。
【図１０】積層、焼成後の断面図である。
【図１１】はんだボールを設け、完成したパッケージの
断面図である。
【図１２】未焼成体を成形する状況の説明図である。
【図１３】金属配線体を内包する柱状の焼成体の説明図
である。
【図１４】柱状の焼成体をスライスして形成したガラス
層の説明図である。
【図１５】未焼成体成形方法を示す説明図である。
【図１６】成形体の金属配線体を切断後カバー用スラリ
ーを加えた状態の説明図である。
【図１７】さらに他端面もセラミック未焼成物で覆った
未焼成体の説明図である。
【図１８】セラミック基板製造用焼成体の説明図であ
る。
【図１９】上記焼成体をスライスして得られたセラミッ
ク層の説明図である。
【図２０】ピン付きガラス層製造用の治具の組立図であ
る。
【図２１】上記治具内に材料を配置、充填した状態の説
明図である。
【図２２】中央に貫通穴を有するピン付きガラス層を形
成する説明図である。
【符号の説明】
１０ セラミック基板 １２ 導体配線 １４ ガラス層 １６ はんだボール １８ キャビティ ２０ 平面配線パターン ２２ 半導体素子 ２６ 平面配線パターン ２８ 平面配線パターン ３０ａ セラミック層 ４０ 容器 ４４ 焼成体 ５０ 容器 ６４ 焼成体
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｃ 23/52 Ｂ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軟化点が９５０℃以下のガラスを主成分
    とし、厚さ方向に導体配線が貫通したガラス層が１層以
    上セラミック基板上に積層、溶着され、表面に外部接続
    端子用パッドもしくは外部接続端子が備えられているこ
    とを特徴とする電子部品用パッケージ。
  2. 【請求項２】 前記１層以上のガラス層の間および／ま
    たは表面に厚さ方向に導体配線が貫通したセラミック層
    が前記ガラス層により溶着されていることを特徴とする
    請求項１記載の電子部品用パッケージ。
  3. 【請求項３】 前記セラミック基板上に厚さ方向に導体
    配線が貫通した前記ガラス層と厚さ方向に導体配線が貫
    通した前記セラミック層とが交互に積層されていること
    を特徴とする請求項２記載の電子部品用パッケージ。
  4. 【請求項４】 前記ガラス層およびセラミック層に前記
    セラミック基板が露出する、電子部品搭載用の凹状のキ
    ャビティが形成されていることを特徴とする請求項１、
    ２または３記載の電子部品用パッケージ。
  5. 【請求項５】 前記ガラス層はガラス相を６０体積％以
    上含有することを特徴とする請求項１、２、３または４
    記載の電子部品用パッケージ。
  6. 【請求項６】 前記セラミック基板はアルミナセラミッ
    ク、窒化アルミニウムセラミック、ムライトセラミック
    のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１、
    ２、３、４または５記載の電子部品用パッケージ。
  7. 【請求項７】 前記ガラス層は、柱状のガラスの焼成体
    であって、内部に、該焼成体の融点、流動点または軟化
    点よりも高い融点を有する金属配線体が軸線に平行に多
    数配設された柱状焼成体を軸線に垂直な方向からスライ
    スしたものであることを特徴とする請求項１、２、３、
    ４、５または６記載の電子部品用パッケージ。
  8. 【請求項８】 前記セラミック層は、柱状のセラミック
    の焼成体であって、内部に、該焼成体の焼成温度よりも
    低い融点を有する金属配線体が軸線に平行に多数配設さ
    れた柱状焼成体を軸線に垂直な方向からスライスしたも
    のであることを特徴とする請求項１、２、３、４、５ま
    たは６記載の電子部品用パッケージ。
  9. 【請求項９】 前記ガラス層、セラミック基板、セラミ
    ック層のいずれかに厚さ方向の導体配線と電気的に接続
    する平面配線パターンを有することを特徴とする請求項
    １、２、３、４、５、６、７または８記載の電子部品用
    パッケージ。
  10. 【請求項１０】 前記セラミック基板もしくはセラミッ
    ク層、および前記ガラス層があらかじめ相対密度９０％
    以上に緻密化された後に積層され、前記ガラス層の軟化
    点以上で熱処理されて一体化されていることを特徴とす
    る請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載
    の電子部品用パッケージ。
  11. 【請求項１１】 前記平面配線パターンが、前記セラミ
    ック基板もしくはセラミック層、または前記ガラス層が
    あらかじめ相対密度９０％以上に緻密化された後、該基
    板もしくは層上に形成されることを特徴とする請求項１
    ０記載の電子部品用パッケージ。
  12. 【請求項１２】 前記平面配線パターンのうちの積層体
    内部に位置する内部配線パターンが薄膜で形成されてい
    ることを特徴とする請求項９、１０または１１記載の電
    子部品用パッケージ。
  13. 【請求項１３】 前記平面配線パターンのうちの積層体
    内部に位置する内部配線パターンがめっき皮膜で形成さ
    れていることを特徴とする請求項９、１０または１１記
    載の電子部品用パッケージ。
  14. 【請求項１４】 前記厚さ方向の導体配線および平面配
    線パターンが銅を主成分とする金属で形成され、かつ該
    導体配線および平面配線パターン間にビスマスもしくは
    アンチモンまたはこれらの化合物が介在され、１０５０
    ℃以下の温度で熱処理されることによって導体配線と平
    面配線パターンとが接続されていることを特徴とする請
    求項９、１０、１１、１２または１３記載の電子部品用
    パッケージ。
  15. 【請求項１５】 前記厚さ方向の導体配線および平面配
    線パターンが銅を主成分とする金属で形成され、かつ該
    導体配線および平面配線パターン間に金または銀が介在
    され、１０５０℃以下の温度で熱処理されることによっ
    て導体配線と平面配線パターンとが接続されていること
    を特徴とする請求項９、１０、１１、１２または１３記
    載の電子部品用パッケージ。
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