JPH0864711A

JPH0864711A - 半導体用パッケージ

Info

Publication number: JPH0864711A
Application number: JP6200408A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Iyogi; 靖五代儀; Kaoru Koiwa; 馨小岩; Koji Yamakawa; 晃司山川; Yasuaki Yasumoto; 恭章安本; Nobuo Iwase; 暢男岩瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】半田等からなる突起接続体による接続部信頼
性の向上を図ったＢＧＡ構造の半導体用パッケージを提
供する。【構成】内部配線層を有するパッケージ本体１を、例
えば多層セラミックス回路基板２と、半導体用パッケー
ジが搭載されるボードと多層セラミックス回路基板２と
の中間の熱膨張係数を有する絶縁性基材、例えば樹脂基
板３とを貼り合せた接合基板により構成する。樹脂基板
３の熱膨張係数は、例えば 8×10^-6〜 2×10^-5/Kの範囲
とする。内部配線層と電気的に接続される突起接続体、
例えば半田ボール８を、樹脂基板３の一主面上に形成す
ることにより、ＢＧＡパッケージ１０が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接続端子として半田バ
ンプを有する半導体用パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体チップが実装されるセ
ラミックス、樹脂、金属等からなる各種のパッケージ
は、ＬＳＩの高集積化、高速化、大消費電力化、大型チ
ップ化により、高密度化、高速対応化、高放熱化の傾向
にある。また、これらの半導体の用途も、ワークステー
ション、パーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、
大型コンピュータ等の産業用から、携帯用機器、プリン
タ、コピー、カメラ、テレビ、ビデオ等の電子機器まで
多くの範囲に広がり、半導体の性能自体も向上してい
る。

【０００３】高性能、高集積なＬＳＩを搭載するパッケ
ージには、ＬＳＩと多端子・狭ピッチで接続ができるこ
と、配線密度が高いこと、放熱性がよいこと、高速の信
号を扱うことができること、パッケージの入出力用端子
を多端子・狭ピッチ化することが可能であること等が求
められている。さらに、これらの条件を満足する高性能
なパッケージを、簡単な工程でかつ高信頼性の下で安価
に作製する技術が必要になっている。

【０００４】まず、パッケージと半導体素子との多端子
・狭ピッチによる接続方法としては、ワイヤボンディン
グ法、ＴＡＢ法、フリップチップ法等が使用されてい
る。ワイヤボンディングは、従来から自動化が進み、最
も広く採用されており、プログラミングで形状の異なる
パッケージにも対応可能なため、少量多品種等にも対応
可能である。狭ピッチ化の面でも、最近では 100μm ピ
ッチ前後のボンディングが可能になってきている。

【０００５】ＴＡＢ方式は、多端子のチップを一括ボン
ディングできること、ボンディング後のテストが可能な
こと、リードが太いためにインダクタンスが低減できる
こと、ＬＳＩの放熱パスとしてのリードの効果が期待で
きる等の利点を有することから、液晶ドライバ用ＩＣや
ゲートアレイ等に使用されている。また、フリップチッ
プは、一部高性能なコンピュータやＬＳＩテスタ、ワー
クステーション等に使用されており、実装面積が小さく
できると共に、リード接合に伴う寄生インダクタンスや
容量等を低減できるという利点を有している。

【０００６】上述したような接続技術を有効に機能させ
る上で、パッケージ側も狭ピッチ・多端子のインナーリ
ード部分が必要であると共に、プリント基板等の搭載ボ
ードとパッケージとの接続も、高密度化つまり多端子・
狭ピッチすることが必要になっている。また、前述した
ように、ＬＳＩの高速化によりパッケージも高速信号を
扱う必要があるため、電気特性についての考慮も必要と
なる。

【０００７】パッケージの多端子・狭ピッチ化を満足さ
せるために、パッケージ構造は従来のピン挿入型からＱ
ＦＰ(Quad Flat Package) 等の表面実装型に移行してい
る。表面実装型の中で特に端子数が多く高速なものとし
ては、多層配線を使用したＳＭ−ＰＧＡ（Surface Moun
t type-Pin Grid Array)パッケージや、狭ピッチＱＦＰ
パッケージ等が知られている。しかしながら、これらの
ピンやリードを使用した表面実装型パッケージでは、パ
ッケージ本体にピンやリードを接合しているため、さら
に狭ピッチ化することが困難であった。例えば、ＰＧＡ
パッケージでは1.27mmピッチ、ＱＦＰでは 0.3mmピッチ
より狭ピッチ化するためには、プロセス上問題が大き
く、また実装後の不良率も狭ピッチ化に比例して高くな
っている。また、ＰＧＡやＱＦＰ等のピンやリードを有
するパッケージでは、高速信号を扱おうとすると、ピン
やリード部分でのインダクタンスの効果が大きくなり、
高周波特性による信号の反射や、インダクタンス成分に
よる信号の遅延増加等が起こるという問題があった。パ
ッケージ本体の多層配線構造を高速対応させるために、
特性インピーダンスを制御したり、電源やグラウンド面
を設けてインダクタンスを低減したとしても、上記した
ようなピンやリード部分での特性劣化が大きく、高速信
号への対応が困難であった。

【０００８】ＢＧＡ（Ball Grid Array)パッケージは、
上述したような問題を解決すべく提案されたもので、当
初はスーパーコンピュータや大型コンピュータ等の用途
に使用され、最近ではパーソナルコンピュータや携帯機
器等の民生品へと使用用途が広がってきている。ＢＧＡ
は、パッケージの入出力端子として半田からなる突起接
続体（バンプ）を用いたパッケージ構造であり、上述し
たようなピンやリードに起因するインダクタンスによる
高速信号の反射や遅延等の問題を改善することを可能に
したものである。

【０００９】また、バンプによる接続距離の短縮化に加
えて、バンプ形成による狭ピッチ・多端子化が容易とな
り、ＢＧＡは今後のＬＳＩパッケージとして有望であ
る。さらに、このバンプ形成による狭ピッチ・多端子化
は、パッケージサイズそのものを縮小化し、プリント基
板等への実装密度の向上、配線の寄生容量、インダクタ
ンス、抵抗等の低減による電気特性の向上、パッケージ
の小型化による高周波特性の改善等が期待できる。

【００１０】一方、パッケージの放熱面から見ると、Ｌ
ＳＩの高速化に伴って消費電力が上昇し、発熱量は年々
増加する傾向にあり、パッケージ自体も放熱性に優れる
構造や材料が必要となっている。高放熱性パッケージに
は、セラミックスパッケージが主として使用されてい
る。金属をパッケージ本体とするものや、プリント基
板、樹脂等からなるパッケージに放熱用のヒートシンク
を取り付けたもの等も使用されているが、セラミックス
材料を使用する場合が多い。セラミックスパッケージの
中でも、窒化アルミニウム(AlN) 等の高熱伝導性材料を
使用したものは、特にパッケージの熱抵抗が低いものと
して使用されている。

【００１１】上述したように、セラミックスを用いたＢ
ＧＡパッケージは、高放熱性と優れた電気特性を満足
し、かつ多端子・狭ピッチ化が可能な高密度パッケージ
であり、高速・高集積化された半導体チップ用のパッケ
ージとして期待されている。しかしながら、セラミック
ス製ＢＧＡパッケージは、プリント基板等に搭載した際
に、セラミックス製パッケージ家とプリント基板との間
の熱膨張係数の差が大きいことから、接続部である半田
バンプ部分の接続信頼性が低いという問題を有してい
た。この熱膨張差は、ＢＧＡパッケージをプリント基板
に搭載する際のリフローはんだ付け工程で熱履歴を受け
ることによるものと、通常の使用中における環境温度変
化によるものとがあるが、いずれもセラミックス基板と
プリント基板との熱膨張差が大きいために、機械的強度
が低い半田バンプ部分に熱応力が集中して加わって、半
田バンプにクラックが生じたり、さらには半田バンプが
破断する等して、接続部の信頼性を低下させるという問
題を有していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、セラ
ミックス製ＢＧＡパッケージは、高放熱性と優れた電気
特性を満足し、かつ多端子・狭ピッチ化が可能な高密度
パッケージとして期待されているものの、従来構造では
セラミックス製パッケージとパッケージ搭載用のプリン
ト基板との間の熱膨張係数の差が大きいことから、プリ
ント基板等に搭載する際のリフローはんだ付け工程や使
用中における環境温度変化等により、接続部である半田
バンプ部分の接続信頼性が低下しやすいという問題を有
していた。本発明は、このような課題に対処するべくな
されたもので、半田からなる突起接続体（バンプ）によ
る接続部信頼性の向上を図ったセラミックスを主体とす
るＢＧＡ構造の半導体用パッケージを提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体用パッケ
ージにおいて、請求項１記載の半導体用パッケージは、
内部配線層を有するパッケージ本体と、前記内部配線層
と電気的に接続されると共に、前記パッケージ本体の一
主面上に形成された突起接続体とを具備する半導体用パ
ッケージにおいて、前記パッケージ本体は、セラミック
ス基材と、前記半導体用パッケージが搭載されるボード
と前記セラミックス基材との中間の熱膨張係数を有する
絶縁性基材との接合基材からなり、かつ前記突起接続体
は前記絶縁性基材上に設けられていることを特徴として
いる。

【００１４】また、請求項２記載の半導体用パッケージ
は、内部配線層を有するパッケージ本体と、前記内部配
線層と電気的に接続されると共に、前記パッケージ本体
の一主面上に形成された突起接続体とを具備する半導体
用パッケージにおいて、前記パッケージ本体は、セラミ
ックス基材と、 8×10^-6〜 2×10^-5/Kの範囲の熱膨張係
数を有する絶縁性基材との接合基材からなり、かつ前記
突起接続体は前記絶縁性基材上に設けられていることを
特徴としている。

【００１５】本発明の半導体用パッケージは、パッケー
ジ本体をセラミックス基材と絶縁性基材との接合基材に
より構成したものであり、この接合基材の一方の構成材
料となるセラミックス基材としては、アルミナ基板、窒
化アルミニウム基板、窒化珪素基板、炭化硼素基板等、
実用上はどのような種類の基板を用いてもよいが、基本
的なセラミックス製ＢＧＡの特徴を生かすためには、窒
化アルミニウム、窒化珪素等の熱伝導率の高い材料を用
いることが望ましい。また、その構造は多層回路基板で
も、また単層回路基板でもよい。

【００１６】また、接合基材の他方の構成材料となる絶
縁性基材は、半導体用パッケージが搭載されるプリント
基板等のボードと、上記したセラミックス基材との中間
の熱膨張係数を有する絶縁性材料からなるものであり、
これによりパッケージと搭載ボードとの熱膨張差を緩和
して、突起接続体（バンプ）への熱応力集中が防止でき
る。

【００１７】上述した絶縁性基材としては、 8×10^-6〜
2×10^-5/Kの範囲の熱膨張係数（RT〜773K）を有するも
のが好ましい。絶縁性材料の熱膨張係数が 8×10^-6未満
であると、パッケージとプリント基板等との熱膨張差の
緩和効果を十分に得ることができず、また 2×10^-5/Kを
超えると熱膨張差の緩和効果を十分に得ることができな
い。より好ましい絶縁性基材の熱膨張係数は、 1×10^-5
〜 1.5×10^-5/Kの範囲である。なお、各種セラミックス
材料や絶縁性材料の熱膨張係数を図１３（日経ＢＰ社発
行「ＶＬＳＩパッケージング技術（下）」参考）に示
す。また、プリント基板の代表的な構成材料であるポリ
イミドの熱膨張係数は20〜50×10^-6/Kであり、代表的な
セラミックス基材であるAl₂O ₃の熱膨張係数は 6.7〜
7.0×10^-6/K（96%)、 7.1×10^-6/K（99.5%)、 AlNの熱
膨張係数は 4.4〜 4.9×10^-6/K（日経ＢＰ社発行「ＶＬ
ＳＩパッケージング技術（下）」参考）である。

【００１８】上述したような絶縁性基材としては、板材
をセラミックス基材に貼り合せたもののほか、粘性の高
い絶縁性材料例えば絶縁性ペーストをセラミックス基材
に印刷して絶縁性基材を形成したものを用いてもよい。
絶縁性基材の厚さは、50μm以上であれば熱膨張差の緩
和効果を実用上得ることができるが、 100μm 以上とす
ることが好ましく、さらに好ましくは 500μm 以上とす
ることである。このように、絶縁性基材の厚さを厚くす
るほど、半導体用パッケージとプリント基板等の搭載ボ
ードとの熱膨張差の緩和効果をより十分に得ることがで
きる。ただし、あまり厚くしすぎると、絶縁性基材の種
類にもよるが、放熱性の低下を招くため、絶縁性基材の
厚さは 5mm以下とすることが好ましい。

【００１９】また、絶縁性基材の構成材料としては、有
機絶縁物および無機絶縁物のいずれも用いることがで
き、具体的には樹脂系絶縁性材料、ガラス系絶縁性材
料、これらを含む複合系絶縁性材料等が挙げられる。こ
れら絶縁性基材を形状別に分類すると、リジット基材と
フレキシブル基材が挙げられるが、いずれも使用するこ
とができる。

【００２０】ただし、フレキシブル基材は、ポリイミド
やポリエステルといった比較的厚さの薄いフィルム材料
からなることから、リジット基材のほうが熱膨張差の緩
和の点からは、絶縁性基材の厚さを容易に厚くできるた
めに効果的である。なお、フレキシブル基材であって
も、上述したような厚さを満足すれば実用上十分に使用
することができる。

【００２１】また、樹脂系のリジット基材としては、紙
フェノール、紙エポキシ等の紙基材、ガラス−エポキ
シ、ガラス−ポリイミド等のガラス布基材、ポリエステ
ル等を用いたガラスマット、芯材にセルローズ紙、ガラ
ス布繊維布、合成繊維布、アルミ、金属等を用い、その
表面にガラス布を付けると共に、エポキシ樹脂やポリエ
ステル樹脂等を含浸したコンポジット基材等が挙げら
れ、他に石英繊維布ポリイミド基材やガラスフッ素樹
脂、さらにはポリサルフォン、ポリエーテルイミド、テ
フロン等からなる樹脂基材が例示される。

【００２２】上記したようなリジット基材の中でも、特
にパッケージの搭載ボードに使用する材料と同一材料か
らなるものが望ましく、一般的にボード材として用いら
れている、ガラス布繊維布やガラス布を付けたエポキシ
基材等が良好かつ実用的である。また、石英繊維布ポリ
イミド基材も、熱膨張係数がアルミナ基材とほぼ等しい
ことから、セラミックス基材に貼り合せる絶縁性基材と
して良好である。

【００２３】また、無機系絶縁性基材としては、低融点
ガラス基板、結晶化ガラス基板、ガラス・セラミックス
等が例示される。

【００２４】セラミックス基材と絶縁性基材との接合部
は、信号配線等の電気的な接続と機械的な接合とを兼ね
るものであり、例えば電気的な接続はセラミックス基材
側の入出力部と絶縁性基材側の内部配線層間に半田を介
在させたり、あるいは各入出力パッド部同士を接触させ
ることにより行う。突起接続体は、絶縁性基材の一主面
（セラミックス基材との接合面と反対側の面）上にその
内部配線層に電気的に接続された状態で形成される。突
起接続体を形成する半田としては、種々の半田材料を用
いることができる。

【００２５】また、セラミックス基材と絶縁性基材との
機械的な接合は、例えば以下に示すような絶縁性接着剤
を用いて行う。この貼り合せに用いる接着剤としては、
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エラストマー系、無機系
等が挙げられる。具体的には、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、フェノ
キシ樹脂、ポリアミド、ナイロン１１、ナイロン１２、
共重合ナイロン、飽和ポリエステル、クマロン−インデ
ン樹脂、シアノアクリレート、酢酸ビニル−アクリル酸
エステル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリウレ
タン、ポリビニルブチラール、ユルア樹脂、メラミン樹
脂、ユルアーメラミン共縮合樹脂、フェノール樹脂、レ
ゾルシノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂（脂肪族
ポリアミン、ポリアミド、芳香族ポリアミン、酸無水
物、ジシアンジアミド、ポリサルファイド）、不飽和ポ
リエステル、熱硬化アクリル、ジアクリレート、ジメタ
クリレート、ウレタンジメタクリレート、変性アクリ
ル、ポリイミイド、ポリアミヂイミド、ポリベンツイミ
ダゾール、フェノリック−エポキシ、フェノリック−ポ
リビニルブチラール、フェノリック−ポリビニルホルマ
ール、フェノリック−ニトリルゴム、フェノリック−ナ
イロン、エポキシ−ウレタン、エポキシ−ナイロン、エ
ポキシ−ニトリルゴム、ポリエステル−エポキシ、フェ
ノリック−クロロプレン、エポキシ−シリコーン、天然
ゴム、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、スチレン−
ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブ
チルゴム、ウレタンゴム、塩化ゴム、環化ゴム、ブロッ
クゴム、ウレタンゴム、シリコーン、ポリウレタン、ポ
リイソブチレン、リサージセメント、ハイドロセメン
ト、低融点ガラス、結晶化低融点ガラス等が例示され、
これらを主成分とする接着剤を用いることにより、セラ
ミックス基材と絶縁性基材間を安定かつ強固に接合する
ことができる。

【００２６】さらに好ましくは、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、シアノアクリレート、エポキシ樹脂（脂肪族
ポリアミン、ポリアミド、芳香族ポリアミン、酸無水
物、ジシアンジアミド、ポリサルファイド）、不飽和ポ
リエステル、ポリイミイド、ポリアミヂイミド、ポリベ
ンツイミダゾール、フェノリック−エポキシ、フェノリ
ック−ポリビニルブチラール、フェノリック−ポリビニ
ルホルマール、フェノリック−ニトリルゴム、フェノリ
ック−ナイロン、エポキシ−ウレタン、エポキシ−シリ
コーン、シリコーン、ポリウレタン、低融点ガラス、結
晶化低融点ガラス等を主成分とする接着剤が実用的かつ
効果的であり、本発明において最良の接着剤である。

【００２７】

【作用】セラミックス製パッケージとプリント基板等の
搭載ボードとの接続部、すなわち突起接続体に発生する
熱応力の大きさは、下記の (1)式により表される。

【００２８】 σc ＝（Δα・ΔＴ・Ｅ_c・Ｅ_b・ｔ_b）／（（1-ν）（Ｅ_c・ｔ_c＋Ｅ_b・ｔ_b）） …(1) （式中、σは応力、Δαは熱膨張係数差、ΔＴは温度
差、Ｅはヤング率、νはポアッソン比、ｔは厚さ、添字
のｂとｃはそれぞれボードとセラミックスを示す）上記 (1)式から分かるように、熱応力の大きさはΔαに
比例する。しかも、本発明者らの研究の結果、この熱応
力は熱サイクル試験等の温度変化に対する信頼性試験に
おいて、熱膨脹係数が異なる場合、温度変化に伴って内
部応力を生じ、ボードに反りを生じさせ、接続突起体内
部に亀裂が発生し、接合強度の低下並びに接続抵抗の増
加による接続不良を招くことが明らかとなった。

【００２９】そこで、本発明の半導体用パッケージにお
いては、ボードの熱膨張係数にセラミックス製パッケー
ジの熱膨張係数を近似させるべく、セラミックス基材に
ボードとセラミックス基材との中間の熱膨張係数を有す
る絶縁性基材を貼り合せており、これにより半田からな
る突起接続体内部およびセラミックスパッケージに加わ
る内部応力を緩和することができ、セラミックスを主体
とする高放熱性のパッケージの信頼性を大幅に向上させ
ることが可能となる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３１】実施例１図１は、本発明の一実施例による半導体用ＢＧＡパッケ
ージおよびそれを用いたＢＧＡパッケージデバイスの構
造を示す断面図である。同図において、１はパッケージ
本体であり、このパッケージ本体１は多層セラミックス
回路基板２と絶縁性基材である樹脂基板３との接合基板
からなるものである。この実施例では、多層セラミック
ス回路基板２として AlN製多層セラミックス回路基板
を、また樹脂基板３としてガラス布エポキシ樹脂基板を
用いた。ここで、 AlN製多層セラミックス回路基板２の
熱膨張係数（RT〜773K）は 4.6×10^-6/Kであり、ガラス
布エポキシ樹脂基板３の熱膨張係数（RT〜773K）は 1.5
×10^-5/Kである。

【００３２】AlN製多層セラミックス回路基板２の一方
の主面上には、ダイパッド部や表面配線層４となる導体
層が設けられている。 AlN製多層セラミックス回路基板
２の内部には、導体が充填されたスルーホール５等から
なる内部配線層が設けられており、上記表面配線層４は
スルーホール５と電気的に接続されている。また、AlN
製多層セラミックス回路基板２の他方の主面上には、ス
ルーホール５と電気的に接続された入出力配線パッド６
（裏面導体層）が形成されている。

【００３３】一方、ガラス布エポキシ樹脂基板３には、
上記 AlN製多層セラミックス回路基板２の入出力配線パ
ッド６の形成位置に対応させたスルーホール７が設けら
れており、このスルーホール７内には半田が充填されて
いる。ガラス布エポキシ樹脂基板３の裏面側には、スル
ーホール７の形成位置に対応させて、突起接続体（バン
プ）として半田ボール８が形成されている。

【００３４】AlN製多層セラミックス回路基板２とガラ
ス布エポキシ樹脂基板３とは、スルーホール５とスルー
ホール７とを電気的に接続させた上で、絶縁性接着剤９
により接合されている。すなわち、 AlN製多層セラミッ
クス回路基板２の表面配線層４とガラス布エポキシ樹脂
基板３側の半田ボール８とは、スルーホール５やスルー
ホール７等の内部配線層を介して電気的に接続されてい
る。これらにより、ＢＧＡパッケージ１０が構成されて
いる。

【００３５】上述したようなＢＧＡパッケージ１０に、
半導体チップ１１が実装されてＢＧＡパッケージデバイ
ス１２が構成されている。すなわち、 AlN製多層セラミ
ックス回路基板２表面のダイパッド部には、半導体チッ
プ１１が接合されており、この半導体チップ１１の電極
と AlN製多層セラミックス回路基板２の表面配線層４と
は、ボンディングワイヤ１３により電気的に接続されて
いる。また、半導体チップ１１は、 AlN製多層セラミッ
クス回路基板２に絶縁性接着剤１４で接着された AlN製
リッド１５により気密封止されており、また AlN製リッ
ド１５上には例えばピン状放熱フィン１６が接合されて
いる。これらにより、放熱性に優れたＢＧＡパッケージ
デバイス１２が構成されている。

【００３６】上述したようなＢＧＡパッケージ１０およ
びＢＧＡパッケージデバイス１２は、例えば以下のよう
にして製造したものである。

【００３７】まず、例えば窒化アルミニウムを主成分と
するグリーンシ−トにスルーホール５を形成し、タング
ステンメタライズペーストによる表面印刷、裏面印刷お
よびスルーホール５へのメタライズ充填を行った後、積
層、圧着および還元雰囲気中での焼結を行って、 AlN製
多層配線基板２を作製した。表面配線層４や裏面側の入
出力配線パッド６等は、同時焼結法により得られた Wメ
タライズ層であり、表面側の Wメタライズ層（４）には
ワイヤボンディング性を考慮して Ni/Auメッキ処理を、
裏面側の Wメタライズ層（６）には半田付け性を考慮し
て Ni/Cuメッキ処理を施した。

【００３８】次に、半導体チップ１１をAgガラス系導電
性接着剤を用いて実装した後、ボンディングワイヤ１３
により表面配線層４と接続して、 AlN製多層セラミック
ス回路基板２との電気的接続を得た。次いで、低融点ガ
ラスペースト等の絶縁性接着剤１４を用いて、 AlN製リ
ッド１５を熱処理温度673K近辺で接合し、半導体チップ
１１の気密封止を行った。

【００３９】一方、厚さ 1mmのガラス布エポキシ樹脂基
板３の入出力配線パッド位置に相当する部分に、それぞ
れ直径 0.6mmのスルーホール７を開口した後、絶縁性接
着剤９としてフェノリック−エポキシ樹脂接着剤を用い
て、 AlN製多層セラミックス回路基板２とガラス布エポ
キシ樹脂基板３とを、453K、30分の条件で熱圧着して接
着した。

【００４０】次いで、ガラス布エポキシ樹脂基板３のス
ルーホール７に、 37%Pb-63%Sn系半田ペーストを充填し
た後、その上部に95%Pb-5%Sn半田からなる直径 0.7mmの
半田ボール８を置き、最高温度483Kのリフロー炉により
熱処理して、 AlN製多層セラミックス回路基板２と半田
ボール８とを電気的に接続した。この後、アルミニウム
をベースとしたピン状放熱フィン１６を、エポキシ接着
剤により AlN製リッド１５上に接着して、目的とするＢ
ＧＡパッケージデバイス１２を得た。

【００４１】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２を、図２に示すように、ガラス布エポキシ系プ
リント基板１７上に搭載して、ＢＧＡパッケージデバイ
ス１２の半田ボール８による接続部信頼性を評価した。
ガラス布エポキシ系プリント基板１７としては、内層配
線１８を有する積層構造基板を用い、共晶半田ペースト
をガラス布エポキシ系プリント基板１７の主面の所定領
域に形成された円形パッド上に印刷した後、上記構成の
ＢＧＡパッケージデバイス１２をプリント基板１７の半
田ペースト付きパッド上に載せて、半田の溶融する温度
でリフローして実装した。なお、ガラス布エポキシ系プ
リント基板１７の熱膨張係数は、 1×10^-5/Kである。

【００４２】また、本発明との比較例として、ガラス布
エポキシ樹脂基板３を AlN製多層セラミックス回路基板
２に貼り合せることなく、すなわちパッケージ本体１と
してAlN製多層セラミックス回路基板２のみを用いる以
外は、上記実施例と同様にして、ＢＧＡパッケージ、さ
らにはＢＧＡパッケージデバイスを作製し、ガラス布エ
ポキシ系プリント基板１７に上記実施例と同様の方法で
実装した。

【００４３】上記実施例および比較例による実装モジュ
ールの信頼性試験を以下のようにして実施した。まず、
208K-30min＋ Rt-5min＋398K-30minを 1サイクルとし
て、冷熱サイクル試験を行い、一定のサイクル経過後に
おいて良否を判定した。良否判定には電気抵抗を調べ、
初期値の倍の電気抵抗に到達した場合に不良と判定し
た。なお、電気抵抗を測るために、プリント基板１７に
は半田ボール８およびパッケージ本体１を介して接続抵
抗が測定できるように予め回路が形成されている。以上
のようにして信頼性試験を実施した結果、比較例による
ガラス布エポキシ樹脂基板３を貼り合せていないＢＧＡ
パッケージ、すなわち AlN製多層セラミックス回路基板
２のみを用いたＢＧＡパッケージは、 100サイクル経過
後において不良が発生した。なお、初期の抵抗値は 50m
Ωであった。これに対し、実施例によるＢＧＡパッケー
ジによれば、 500サイクルの冷熱サイクル試験後におい
ても初期の抵抗値 65mΩと同程度の抵抗値が得られ、接
続部信頼性に優れることが確認された。また、 500サイ
クルの冷熱サイクル試験後の試料を断面研磨して、半田
ボールの内部状態を観察したところ、クラックの存在は
認められなかった。また、放熱特性においても、ガラス
布エポキシ樹脂基板３を貼り合せていないＢＧＡパッケ
ージ（比較例）と、窒化アルミニウム多層配線基板２と
ガラス布エポキシ樹脂基板３とを貼り合せたＢＧＡパッ
ケージ（実施例）は、どちらも 2.8〜3.0K/Wと良好な値
が得られた。

【００４４】このように、実施例のＢＧＡパッケージ１
０においては、 AlN製多層セラミックス回路基板２とＢ
ＧＡパッケージ１０を搭載するプリント基板１７との中
間の熱膨張係数を有するガラス布エポキシ樹脂基板３
を、 AlN製多層セラミックス回路基板２に貼り合せてパ
ッケージ本体１を構成しているため、温度変化等に起因
する応力が突起接続体としての半田ボール８に集中する
ことを防止することができる。これにより、ＢＧＡパッ
ケージ１０の接続部の信頼性を大幅に向上させることが
可能となる。なお、 AlN製多層セラミックス回路基板２
とガラス布エポキシ樹脂基板３間は、絶縁性接着剤９に
より強固に接合しているため、熱膨張差に基く熱応力が
加わっても、接合部の信頼性が低下するようなことはな
い。

【００４５】なお、半田ボールや半田ペーストとして
は、高温半田や低温半田、より具体的には Pb-Sn系、 I
n-Sn系、 In-Pb系、Pb-Sn-Bi系、 Au-Sn系等が知られて
いるが、各プロセスの温度条件を考慮すればどのような
半田材料を用いてもよく、以降の実施例についても同様
のことが言える。

【００４６】実施例２図３は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０および
それを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２の構造を示
す図である。

【００４７】この実施例では、多層セラミックス回路基
板２としてアルミナ製多層セラミックス回路基板を用い
た。このアルミナ製多層セラミックス回路基板２は、ア
ルミナを主成分とするグリーンシ−トにスルーホール５
を形成した後、実施例１と同様に、タングステンメタラ
イズペーストによる表面印刷、裏面印刷およびスルーホ
ール５へのメタライズ充填を行い、さらに積層、圧着お
よび還元雰囲気中での焼結を行って作製したものであ
る。表面配線層４や裏面側の入出力配線パッド６等は、
同時焼結法により得られた Wメタライズ層であり、表面
側の Wメタライズ層（４）にはボンディング性を考慮し
て Ni/Auメッキ処理を、裏面側の Wメタライズ層（６）
には半田付け性を考慮して Ni/Cuメッキ処理を施した。
アルミナ製多層セラミックス回路基板の熱膨張係数（RT
〜773K）は 8×10^-6/Kである。

【００４８】次に、90%Pb-Sn半田からなる突起１１ａを
有するフリップチップ構造の半導体チップ１１を、アル
ミナ製多層セラミックス回路基板２の表面配線層４に接
続した後、Agガラス系導電性接着剤１９を用いて AlN製
リッド１５に固定すると共に、リッド１５とアルミナ多
層セラミックス回路基板２とを80%An-Sn半田２０を用い
て接合した。具体的には、80%An-Sn半田２０が溶融する
と共に、Agガラス系導電性接着剤１９が硬化する温度に
加熱して、半導体チップ１１の固定および気密封止を行
った。

【００４９】一方、絶縁性基材である樹脂基板３として
厚さ 1mmのコンポジット基板（芯材に合成繊維布を用
い、その表層にガラス布と銅箔を付けた構造）を用い、
その入出力配線パッド位置に相当する部分に、直径 0.5
mmのメッキを施したスルーホール７を形成した。このコ
ンポジット基板３の熱膨張係数（RT〜773K）は 1.2×10
^-5/Kである。次いで、絶縁性接着剤９としてエポキシ樹
脂接着剤を用いて、アルミナ製多層セラミックス回路基
板２とコンポジット基板３とを、入出力配線パッド６と
メッキを施したスルーホール７とを電気的に接続した上
で、423K、60分の条件で熱圧着して接着した。

【００５０】次に、コンポジット基板３の入出力配線パ
ッド位置に 37%Pb-63%Snからなる半田ペーストを印刷し
た後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具を用いて37
%Pb-63%Sn からなる直径 0.7mmの半田ボール８をそれぞ
れ置き、最高温度483Kのリフロー炉を用いて熱処理し
て、アルミナ製多層セラミックス回路基板２の表面配線
層４と半田ボール８とを電気的に接続した。この後、ア
ルミニウムをベースとした円形状放熱フィン１５をエポ
キシ接着剤により接着した。以上のようにして、高放熱
ＢＧＡパッケージ１０並びにＢＧＡパッケージデバイス
１２を得た。

【００５１】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２を、図４に示すように実施例１と同一のガラス
布エポキシ系プリント基板１７上に搭載して、ＢＧＡデ
バイス１６の半田ボール８による接続部信頼性を、実施
例１と同様にして評価した。また、本発明との比較例と
して、コンポジット基板３をアルミナ製多層セラミック
ス回路基板２に貼り合せることなく、すなわちパッケー
ジ本体１としてアルミナ製多層セラミックス回路基板２
のみを用いる以外は、上記実施例と同様にして、ＢＧＡ
パッケージ、さらにはＢＧＡデバイスを作製した後、ガ
ラス布エポキシ系プリント基板１７に上記実施例と同様
の方法で実装して、実施例と同様に接続部信頼性を評価
した。

【００５２】その結果、比較例によるコンポジット基板
３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ、すなわちアル
ミナ製多層セラミックス回路基板２のみを用いたＢＧＡ
パッケージは、 100サイクル経過後において不良が発生
した。なお、初期の抵抗値は45mΩであった。これに対
して、実施例２によるＢＧＡパッケージによれば、500
サイクルの冷熱サイクル試験後においても初期の抵抗値
62mΩと同程度の抵抗値が得られ、接続部信頼性に優れ
ていることが確認された。また、 500サイクルの冷熱サ
イクル試験後の試料を断面研磨して、半田ボール８の内
部状態を観察したところ、クラックの存在は認められな
かった。

【００５３】また、放熱特性においても、コンポジット
基板３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ（比較例）
と、アルミナ製多層セラミックス回路基板２とコンポジ
ット基板３とを貼り合せたＢＧＡパッケージ（実施例）
は、どちらも 2.2〜2.6K/Wと良好な値が得られた。

【００５４】実施例３図５は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０および
それを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらには
それをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。

【００５５】この実施例では、多層セラミックス回路基
板２として AlN製多層セラミックス回路基板を用いた。
この AlN製多層セラミックス回路基板２は、実施例１と
同様に、窒化アルミニウムを主成分とするグリーンシ−
トにスルーホール５を形成し、タングステンメタライズ
ペーストによる表面印刷、裏面印刷およびスルーホール
５へのメタライズ充填を行った後、積層、圧着および還
元雰囲気中での焼結を行って作製したものである。この
AlN製多層セラミックス回路基板２の熱膨張係数（RT〜
773K）は 4.6×10^-6/Kである。

【００５６】表面配線層４や裏面側の入出力配線パッド
６等は、同時焼結法により得られたWメタライズ層であ
り、表面側の Wメタライズ層（４）にはワイヤボンディ
ング性を考慮して Ni/Auメッキ処理を、裏面側の Wメタ
ライズ層（６）には半田付け性を考慮して Ni/Cuメッキ
処理を施した。

【００５７】次に、半導体チップ１１をAgガラス系導電
性接着剤を用いて実装した後、ボンディングワイヤ１３
により表面配線層４と接続して、 AlN製多層セラミック
ス回路基板２との電気的接続を得た。次いで、半導体チ
ップ１１の機械的、電気的、耐環境的保護を目的に、ポ
ッティング樹脂２１による保護を実施した。

【００５８】一方、樹脂基板３として厚さ 1mmの紙フェ
ノール基板を用い、その入出力配線パッド位置に相当す
る部分に、直径 0.5mmのメッキを施したスルーホール７
を形成した。この紙フェノール基板３の熱膨張係数（RT
〜773K）は 2×10^-5/Kである。次いで、絶縁性接着剤９
としてフェノリック−ポリビニルブチラール樹脂接着剤
を用いて、 AlN製多層セラミックス回路基板２と紙フェ
ノール基板３とを、入出力配線パッド６とメッキを施し
たスルーホール７とを電気的に接続した上で、443K、30
分の条件で熱圧着して接着した。

【００５９】次に、紙フェノール基板３の入出力配線パ
ッド形成位置に 37%Pb-63%Snからなる半田ペーストを印
刷した後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具を用い
て95%Pb-5%Snからなる直径 0.7mmの半田ボール８を置
き、半田ペーストのみが溶融する温度である最高温度48
3Kのリフロー炉を用いて熱処理して、 AlN製多層セラミ
ックス回路基板２の表面配線層４と半田ボール８とを電
気的に接続した。

【００６０】次に、上記構成のＢＧＡパッケージ１０を
ガラス布エポキシ系プリント基板１７へ実装した。実装
は、共晶（37%Pb-Sn）半田ペーストをガラス布エポキシ
系プリント基板１７の主面の所定領域に形成された円形
のパッド上に印刷し、上記構成のＢＧＡパッケージ１０
をプリント基板１７の半田ペースト付きパッド上に載
せ、半田の溶融する温度でリフローすることにより行っ
た。

【００６１】その後、 AlN製リッド１５をリッド固定用
治具２２を用いて固定した。この場合、リッド１５とし
ては予めピン状放熱フィン１６等が接着されたものを用
いる。リッド固定用治具２２は、プラスチックや金属か
らなるものであり、リッド１５と AlN製多層セラミック
ス回路基板２との取り外しを何度でも行うことが可能な
構造となっている。

【００６２】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２をガラス布エポキシ系プリント基板１７上に搭
載した実装モジュールを用いて、実施例１と同様にし
て、ＢＧＡパッケージデバイス１２の半田ボール８によ
る接続部信頼性を評価した。

【００６３】また、本発明との比較例として、紙フェノ
ール基板３を AlN製多層セラミックス回路基板２に貼り
合せることなく、すなわちパッケージ本体１として AlN
製多層セラミックス回路基板２のみを用いる以外は、上
記実施例と同様にして、ＢＧＡパッケージをガラス布エ
ポキシ系プリント基板１７に実装し、実施例と同様に接
続部信頼性を評価した。

【００６４】その結果、比較例による紙フェノール基板
３を貼り合せていないＢＧＡパッケージは、 100サイク
ル経過後において不良が発生した。なお、初期の抵抗値
は 55mΩであった。これに対して、実施例３によるＢＧ
Ａパッケージによれば、 500サイクルの冷熱サイクル
後においても、初期の抵抗値 68mΩと同程度の抵抗値が
得られ、接続部信頼性に優れていることが確認された。
また、 500サイクルの冷熱サイクル試験後の試料を断面
研磨して、半田ボールの内部状態を観察したところ、ク
ラックの存在は認められなかった。

【００６５】また、放熱特性においても、紙フェノール
基板３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ（比較例）
と、 AlN製多層セラミックス回路基板２と紙フェノール
基板３とを貼り合せたＢＧＡパッケージ（実施例）は、
どちらも 2.3〜2.6K/Wと良好な値が得られた。

【００６６】なお、半導体チップ１１の保護に用いたポ
ッティング樹脂２１としては、シリコーン樹脂等を用い
ることができ、またこれと他の樹脂とを 2種類以上重ね
て使用することも可能である。また、上記実施例の半導
体パッケージは、パッケージのリペアーがしやすい構造
となっている。

【００６７】実施例４図６は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０および
それを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらには
それをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。

【００６８】この実施例では、多層セラミックス回路基
板２として AlN製多層セラミックス回路基板を用いた。
この AlN製多層セラミックス回路基板２は、実施例１と
同様にして作製したものであるが、表面配線層４と入出
力配線パッド６とを同一の主面上に形成したものであ
り、いわゆるフェイスダウン型のパッケージとなる。ま
た、 AlN製多層セラミックス回路基板２内には、 W導体
が充填されたスルーホール５等を含む内部配線層が設け
られており、表面配線層４と入出力配線パッド６とが電
気的に接続されている。この AlN製多層セラミックス回
路基板２の熱膨張係数（RT〜773K）は 4.6×10^-6/Kであ
る。なお、表面配線層４となる Wメタライズ層には、ワ
イヤボンディング性を考慮して Ni/Auメッキ処理を施し
た。

【００６９】次に、半導体チップ１１をAgガラス系導電
性接着剤を用いて、 AlN製多層セラミックス回路基板２
の裏面側に実装した後、ボンディングワイヤ１２により
表面配線層４と接続して、 AlN製多層セラミックス回路
基板２との電気的接続を得た。次いで、半導体チップ１
１の機械的、電気的保護を目的として、80%Au-Sn半田を
用いてリッド２３で封止した。

【００７０】一方、樹脂基板３として厚さ 1mmのコンポ
ジット基板（芯材にガラス繊維布を用い、その表層にガ
ラス布と銅箔を付けた構造）を用い、その入出力配線パ
ッド位置に相当する部分に、直径 0.5mmのメッキを施し
たスルーホール７を形成した。このコンポジット基板３
の熱膨張係数（RT〜773K）は 1.2×10^-5/Kである。ま
た、コンポジット基板３の中央部は、半導体チップ１１
の実装位置となるため、その部分を予め除去したコンポ
ジット基板３を用いた。このようなコンポジット基板３
と AlN製多層セラミックス回路基板２とを、絶縁性接着
剤９としてエポキシ樹脂接着剤を用いて、表面配線層４
と同一面に形成された入出力配線パッド６とメッキを施
したスルーホール７とを電気的に接続した上で、423K、
60分の条件で熱圧着して接着した。

【００７１】次に、コンポジット基板３の入出力配線パ
ッド位置に 37%Pb-63%Snからなる半田ペーストを印刷し
た後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具を用いて90
%Pb-10%Sn からなる直径 0.7mmの半田ボール８をそれぞ
れ置き、最高温度483Kのリフロー炉を用いて熱処理し
て、 AlN製多層セラミックス回路基板２の表面配線層４
と半田ボール８とを電気的に接続した。この後、アルミ
ニウムをベースとした円形状放熱フィン１６をエポキシ
接着剤により接着して、高放熱ＢＧＡパッケージ１０並
びにＢＧＡパッケージデバイス１２を得た。

【００７２】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２を、実施例１と同様にガラス布エポキシ系プリ
ント基板１７上に搭載して、ＢＧＡパッケージデバイス
１２の半田ボール８による接続部信頼性を、実施例１と
同様にして評価した。

【００７３】また、本発明との比較例として、コンポジ
ット基板３を AlN製多層セラミックス回路基板２に貼り
合せることなく、すなわちパッケージ本体１として AlN
多層セラミックス回路基板２のみを用いる以外は、上記
実施例と同様にして、ＢＧＡパッケージ、さらにはＢＧ
Ａパッケージデバイスを作製した後、ガラス布エポキシ
系プリント基板１７に上記実施例と同様の方法で実装し
て、実施例と同様に接続部信頼性を評価した。

【００７４】その結果、比較例によるコンポジット基板
３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ、すなわち AlN
製多層セラミックス回路基板２のみを用いたＢＧＡパッ
ケージは、 100サイクル経過後において不良が発生し
た。なお、初期の抵抗値は 78mΩであった。これに対し
て、実施例４によるＢＧＡパッケージによれば、 500サ
イクルの冷熱サイクル試験後においても初期の抵抗値 8
2mΩと同程度の抵抗値が得られ、接続部信頼性に優れる
ことが確認された。また、 500サイクルの冷熱サイクル
試験後の試料を断面研磨して、半田ボール８の内部状態
を観察したところ、クラックの存在は認められなかっ
た。

【００７５】また、放熱特性においても、コンポジット
基板３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ（比較例）
と、 AlN製多層セラミックス回路基板２とコンポジット
基板３とを貼り合せたＢＧＡパッケージ（実施例）は、
どちらも 2.3〜2.6K/Wと良好な値が得られた。

【００７６】実施例５図７は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０および
それを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらには
それをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。この実施例では、多層セラミックス回路基板２とし
て AlN製多層セラミックス回路基板を用いた。この AlN
製多層セラミックス回路基板２は、以下のようにして作
製したものである。

【００７７】まず、窒化アルミニウムを主成分とするグ
リーンシ−トにスルーホール５を形成し、タングステン
メタライズペーストによる内部配線印刷、パッド印刷お
よびスルーホール５へのメタライズ充填を行った後、積
層、圧着および還元雰囲気中での焼結を行った。次い
で、この AlN製多層セラミックス基板の表面を表面粗さ
0.4μm まで研磨した後、Ti/Ni/Auを順次 100nm/500nm/
200nmの厚さでスパッタ法により成膜した。次いで、成
膜面上に写真蝕刻法によりレジストパターンを形成した
後、このレジストパターンをマスクとして順次選択エッ
チングして薄膜表面配線層２４を形成した。なお、この
AlN製多層セラミックス回路基板２は、実施例４と同様
に、薄膜表面配線層２４と入出力配線パッド６とを同一
の主面上に形成したものである。この AlN製多層セラミ
ックス回路基板２の熱膨張係数（RT〜773K）は 4.6×10
^-6/Kである。

【００７８】このような AlN製多層セラミックス回路基
板２のダイパッド部分に、ＴＡＢ（tape outomated bon
ding）構造の半導体チップ１１をAgガラス系導電性接着
剤を用いて実装した後、ＴＡＢリード１１ｂにより薄膜
表面配線層２４と接続して、AlN製多層セラミックス回
路基板２との電気的接続を得た。

【００７９】一方、樹脂基板３として厚さ 3mmのコンポ
ジット基板（芯材にガラス繊維布を用い、その表層にガ
ラス布と銅箔を付けた構造）を用い、その中央部には半
導体チップ１１の搭載部となる凹部を予め形成した。こ
のコンポジット基板３の熱膨張係数（RT〜773K）は 1.4
×10^-5/Kである。また、コンポジット基板３の入出力配
線パッド位置に相当する部分に、直径 0.5mmのメッキを
施したスルーホール７を形成した後、絶縁性接着剤９と
してエポキシ樹脂接着剤を用いて、コンポジット基板３
と AlN製多層セラミックス回路基板２とを、薄膜表面配
線層２４と同一面に形成された入出力配線パッド６とメ
ッキを施したスルーホール７とを電気的に接続した上
で、423K、60分の条件で熱圧着して接着した。

【００８０】次に、コンポジット基板３の入出力配線パ
ッド位置に 37%Pb-63%Snからなる半田ペーストを印刷し
た後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具を用いて90
%Pb-10%Sn からなる直径 0.7mmの半田ボール８を置き、
最高温度483Kのリフロー炉を用いて熱処理して、 AlN製
多層セラミックス回路基板２の薄膜表面配線層２４と半
田ボール８とを電気的に接続した。この後、アルミニウ
ムをベースとした円形状放熱フィン１６をエポキシ接着
剤により接着して、高放熱ＢＧＡパッケージ１０並びに
ＢＧＡパッケージデバイス１２を得た。

【００８１】上記実施例のＢＧＡパッケージ１０のよう
に、半導体チップ１１の搭載部となる凹部を形成した樹
脂基板３を用いることによって、半導体チップ１１の電
気的、機械的保護を目的とする封止が実現できる。

【００８２】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２を、実施例１と同一のガラス布エポキシ系プリ
ント基板１７上に搭載して、ＢＧＡパッケージデバイス
１２の半田ボール８による接続部信頼性を、実施例１と
同様にして評価した。

【００８３】また、本発明との比較例として、コンポジ
ット基板３を AlN製多層セラミックス回路基板２に貼り
合せることなく、すなわちパッケージ本体１として AlN
多層セラミックス回路基板２のみを用いる以外は、上記
実施例と同様にして、ＢＧＡパッケージ、さらにはＢＧ
Ａデバイスを作製した後、ガラス布エポキシ系プリント
基板１７に上記実施例と同様の方法で実装して、実施例
と同様に接続部信頼性を評価した。

【００８４】その結果、比較例によるコンポジット基板
３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ、すなわち AlN
製多層セラミックス回路基板２のみを用いたＢＧＡパッ
ケージは、 100サイクル経過後において不良が発生し
た。なお、初期の抵抗値は 75mΩであった。これに対
して、実施例４によるＢＧＡパッケージによれば、 5
00サイクルの冷熱サイクル試験後においても初期の抵抗
値 88mΩと同程度の抵抗値が得られ、接続部信頼性に優
れることが確認された。また、 500サイクルの冷熱サイ
クル試験後の試料を断面研磨して、半田ボールの内部状
態を観察したところ、クラックの存在は認められなかっ
た。

【００８５】また、放熱特性においても、コンポジット
基板３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ（比較例）
と、 AlN製多層セラミックス回路基板２とコンポジット
基板３とを貼り合せたＢＧＡパッケージ（実施例）は、
どちらも 2.3〜2.6K/Wと良好な値が得られた。

【００８６】実施例６図８は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０および
それを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらには
それをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。

【００８７】この実施例では、多層セラミックス回路基
板２として AlN製多層セラミックス回路基板を用いた。
この AlN製多層セラミックス回路基板２は、実施例５と
同様にして作製したものであり、薄膜表面配線層２４と
して Ti(100nm)/Ni(500nm)/Au(200nm) のスパッタ積層
膜を有するものである。なお、この AlN製多層セラミッ
クス回路基板２は、実施例５と同様に、薄膜表面配線層
２４と入出力配線パッド６とを同一の主面上に形成した
ものである。この AlN製多層セラミックス回路基板２の
熱膨張係数（RT〜773K）は 4.6×10^-6/Kである。

【００８８】このような AlN製多層セラミックス回路基
板２のダイパッド部分に、半導体チップ１１をAgガラス
系導電性接着剤を用いて実装した後、ボンディングワイ
ヤ１２により薄膜表面配線層２４と接続して、 AlN製多
層セラミックス回路基板２との電気的接続を得た。

【００８９】一方、 AlN製多層セラミックス回路基板２
に貼り合せる絶縁性基材としては、多層構造の樹脂基板
２５を、具体的には厚さ 3mmの多層コンポジット基板
（芯材にガラス繊維布を用い、その表層にガラス布と銅
箔を付けた構造）を用い、その中央部には半導体チップ
１１の実装位置となる凹部を予め形成した。この多層コ
ンポジット基板２５の熱膨張係数（RT〜773K）は 1.8×
10^-5/Kである。また、多層コンポジット基板２５の入出
力配線パッド位置に相当する部分には、直径 0.5mmのメ
ッキを施したスルーホール７が形成されており、さらに
シールドパターン２６やグランド用スルーホール２７等
が設けられている。

【００９０】このような多層コンポジット基板２５と A
lN製多層セラミックス回路基板２ととを、絶縁性接着剤
９としてエポキシ樹脂接着剤を用いて、薄膜表面配線層
２４と同一面に形成された入出力配線パッド６とメッキ
を施したスルーホール７とを電気的に接続した上で、42
3K、60分の条件で熱圧着して接着した。

【００９１】次に、多層コンポジット基板２５の入出力
配線パッド位置に 37%Pb-63%Snからなる半田ペーストを
印刷した後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具を用
いて90%Pb-10%Sn からなる直径 0.7mmの半田ボール８を
置き、最高温度483Kのリフロー炉を用いて熱処理して、
AlN製多層セラミックス回路基板２の薄膜表面配線層２
４と半田ボール８とを電気的に接続した。この後、 AlN
製多層セラミックス回路基板２の他方の主面側に予めろ
う付けしたフィン取付け用ネジ２８に、アルミニウムを
ベースとした円形状放熱フィン１６を取付けて、高放熱
ＢＧＡパッケージ１０並びにＢＧＡパッケージデバイス
１２を得た。

【００９２】上記実施例のＢＧＡパッケージ１０のよう
に、半導体チップ１１の実装位置となる凹部を形成した
樹脂基板２５を用いることによって、半導体チップ１１
の電気的、機械的保護を目的とする封止が実現できる。
また、多層コンポジット基板２５に半導体チップ１１の
シールドパターン２８を形成したり、信号線の隣にグラ
ンドのスルーホール２７を形成しておくことによって、
高周波帯域での電気的特性の向上が望める。

【００９３】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２を、実施例１と同一のガラス布エポキシ系プリ
ント基板１７上に搭載して、ＢＧＡパッケージデバイス
１２の半田ボール８による接続部信頼性を、実施例１と
同様にして評価した。

【００９４】また、本発明との比較例として、多層コン
ポジット基板２５を AlN製多層セラミックス回路基板２
に貼り合せることなく、実施例５と同様にＢＧＡパッケ
ージ、さらにＢＧＡデバイスを作製した後、ガラス布エ
ポキシ系プリント基板１７に上記実施例と同様の方法で
実装して、実施例と同様に接続部信頼性を評価した。そ
の結果、比較例による多層コンポジット基板２５を貼り
合せていないＢＧＡパッケージは、 100サイクル経過後
において不良が発生した。なお、初期の抵抗値は 75mΩ
であった。これに対して、実施例４によるＢＧＡパッケ
ージによれば、 500サイクルの冷熱サイクル試験後にお
いても初期の抵抗値 85mΩと同程度の抵抗値が得られ、
接続部信頼性に優れることが確認された。また、 500サ
イクルの冷熱サイクル試験後の試料を断面研磨して、半
田ボール８の内部状態を観察したところ、クラックの存
在は認められなかった。

【００９５】また、放熱特性においても、多層コンポジ
ット基板２５を貼り合せていないＢＧＡパッケージ（比
較例）と、 AlN製多層セラミックス回路基板２とコンポ
ジット基板３とを貼り合せたＢＧＡパッケージ（実施
例）は、どちらも 2.2〜2.4K/Wと良好な値が得られた。

【００９６】実施例７図９は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０および
それを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらには
それをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。この実施例におけるパッケージ本体１は、単層セラ
ミックス回路基板２９と多層樹脂基板２５との接合基板
からなるものであり、単層セラミックス回路基板２９と
しては以下のようにして作製した AlN製単層セラミック
ス回路基板を用いた。

【００９７】すなわち、まず AlN製セラミックス基板の
表面を表面粗さ 0.4μm まで研磨した後、Ti/Ni/Auをス
パッタ法により順次 100nm/500nm/200nmの厚さに成膜し
た。次いで、成膜面上に写真蝕刻法によりレジストパタ
ーンを形成した後、このレジストパターンをマスクとし
て順次選択エッチングして、ランド３０を含む薄膜表面
配線層２４を形成した。この AlN製単層セラミックス回
路基板２９の熱膨張係数（RT〜773K）は 4.6×10^-6/Kで
ある。

【００９８】次に、95%Pb-5%Sn半田からなる突起（バン
プ）１１ａを有するフリップチップ構造の半導体チップ
１１を、 AlN製単層セラミックス回路基板３０の薄膜表
面配線層２４と接続した後、半導体チップ１１を耐湿性
保護の面から、シリコーン樹脂を下層に、エポキシ樹脂
を上層にした 2層構造のポッティング樹脂２１で封止し
た。

【００９９】一方、多層構造の樹脂基板２５としては、
厚さ 3mmの石英繊維布ポリイミド積層基板を用い、その
中央部には半導体チップ１１の実装位置となる凹部を予
め形成した。この石英繊維布ポリイミド積層基板２５の
熱膨張係数（RT〜773K）は 1×10^-5/Kである。また、石
英繊維布ポリイミド積層板２５は、内部配線層３１を有
すると共に、表面にはSnメッキを施したものである。こ
のような石英繊維布ポリイミド積層基板２５の入出力配
線パッド位置に37%Pb-Sn共晶半田３２を印刷し、この37
%Pb-Sn共晶半田３２を介して AlN製単層セラミックス回
路基板２９のランド３０と石英繊維布ポリイミド積層板
２５の内部配線層３１とを電気的に接続した上で、絶縁
性接着剤９としてフェノリック−エポキシ樹脂接着剤を
用いて、AlN製単層セラミックス回路基板２９と石英繊
維布ポリイミド積層板２５とを423K、30分の条件で熱圧
着して接着した。

【０１００】次に、石英繊維布ポリイミド積層基板２５
の入出力配線パッド位置に53%In-Snからなる半田ペース
トを印刷した後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具
を用いて90%Pb-10%Sn からなる直径 0.7mmの半田ボール
８をそれぞれ置き、最高温度438Kのリフロー炉を用いて
熱処理して、 AlN製単層セラミックス回路基板２９の薄
膜表面配線層２４と半田ボール８とを電気的に接続し
た。この後、アルミニウムをベースとした円形状放熱フ
ィン１６をエポキシ接着剤により接着して、高放熱ＢＧ
Ａパッケージ１０並びにＢＧＡパッケージデバイス１２
を得た。

【０１０１】上記実施例のＢＧＡパッケージ１０のよう
に、半導体チップ１１の実装位置となる凹部を形成した
多層樹脂基板２５を用いることによって、半導体チップ
１１の電気的、機械的保護を目的とする封止が実現でき
る。また、石英繊維布ポリイミド積層基板２５に予め半
導体チップ１１のシールドパターンや信号線の隣にグラ
ンドのスルーホールを形成しておくことによって、高周
波帯域での電気的特性の向上が望める。

【０１０２】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２をガラス布エポキシ系プリント基板１７へ実装
した。実装は、53%In-Snからなる半田ペーストをガラス
布エポキシ系プリント基板１７の主面の所定領域に形成
された円形のパッド上に印刷し、上記構成のＢＧＡパッ
ケージデバイス１２をプリント基板１７の半田ペースト
付きパッド上に載せ、半田の溶融する温度(443K)でリフ
ローすることにより行った。

【０１０３】また、本発明との比較例として、石英繊維
布ポリイミド積層基板２５を貼り合せることなく、実施
例５と同様にＢＧＡパッケージ、さらにはＢＧＡデバイ
スを作製した後、ガラス布エポキシ系プリント基板１７
に上記実施例と同様の方法で実装して、実施例と同様に
接続部信頼性を評価した。

【０１０４】その結果、比較例による石英繊維布ポリイ
ミド積層基板２５を貼り合せていないＢＧＡパッケージ
は、 100サイクル経過後において不良が発生した。な
お、初期の抵抗値は 75mΩであった。これに対して、実
施例４によるＢＧＡパッケージによれば、 500サイクル
の冷熱サイクル試験後においても初期の抵抗値 92mΩと
同程度の抵抗値が得られ、接続部信頼性に優れることが
確認された。また、 500サイクルの冷熱サイクル試験後
の試料を断面研磨して、半田ボール８の内部状態を観察
したところ、クラックの存在は認められなかった。

【０１０５】また、放熱特性においても、石英繊維布ポ
リイミド積層基板２５を貼り合せていないＢＧＡパッケ
ージ（比較例）と、 AlN製単層セラミックス回路基板２
９と石英繊維布ポリイミド積層基板２５とを貼り合せた
ＢＧＡパッケージ（実施例）は、どちらも 2.2〜2.4K/W
と良好な値が得られた。

【０１０６】実施例８図１０は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０およ
びそれを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらに
はそれをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。

【０１０７】この実施例では、多層セラミックス回路基
板２としてアルミナ製多層セラミックス回路基板を用い
た。このアルミナ製多層セラミックス回路基板２は、ア
ルミナを主成分とするグリーンシ−トにスルーホール５
の形成およびキャビティ部の打ち抜きを行った後、実施
例１と同様にタングステンメタライズペーストによる表
面印刷、裏面印刷、内層印刷およびスルーホール５への
メタライズ充填を行い、さらに積層、圧着および還元雰
囲気中での焼結を行って作製したものである。アルミナ
製多層セラミックス回路基板２内には、 W導体が充填さ
れたスルーホール５等を含む内部配線層が設けられてお
り、表面配線層４と入出力配線パッド６とが電気的に接
続されている。また、表面配線層４や入出力配線パッド
６となる Wメタライズ層には、ワイヤボンディング性等
を考慮して Ni/Auメッキ処理を施した。このアルミナ製
多層セラミックス回路基板２の熱膨張係数（RT〜773K）
は 8×10^-6/Kである。

【０１０８】次に、 90%W-Cuの複合金属からなるチップ
実装部材３３として、アルミナ製多層セラミック回路基
板２のキャビティ部に挿入して、 Ag-Cuろう材を用いて
接合した。この際、フィン取付け用ネジ２８を同時に接
合した。次いで、半導体チップ１１をＡｇガラス系導電
性接着剤を用いてチップ実装部材３３上に実装した後、
ボンディングワイヤ１３により表面配線層４と接続し
て、アルミナ製多層セラミックス回路基板２との電気的
接続を得た。さらに、半導体チップ１１の機械的、電気
的保護を目的として、ポッティング樹脂２１により封止
した。

【０１０９】一方、樹脂基板３として厚さ 1mmの積層紙
フェノール樹脂基板を用い、その入出力配線パッド位置
に相当する部分に、直径 0.5mmのメッキを施したスルー
ホール７を形成した。積層紙フェノール樹脂基板３とし
ては、中央部を予め除去したものを用いた。このような
積層紙フェノール樹脂基板３とアルミナ製多層セラミッ
クス回路基板２とを、絶縁性接着剤９としてフェノリッ
ク−ポリビニルブチラール樹脂接着剤を用いて458K、20
分の条件で熱圧着して接着した。表面配線層４と同一面
に形成された入出力配線パッド６とメッキを施したスル
ーホール７とは、共晶半田を介して電気的に接続した。
また、積層紙フェノール樹脂基板３は、外部に接続評価
用パッドを有している。積層紙フェノール樹脂基板３の
熱膨張係数（RT〜773K）は 1.7×10^-5/Kである。

【０１１０】次に、積層紙フェノール樹脂基板３の入出
力配線パッド位置に 37%Pb-63%Snからなる半田ペースト
を印刷した後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具を
用いて95%Pb-5%Snからなる直径 0.7mmの半田ボール８を
それぞれ置き、半田ペーストのみが溶融する温度であ
る、最高温度483Kのリフロー炉を用いて熱処理して、ア
ルミナ製多層セラミックス回路基板２の表面配線層４と
半田ボール８とを電気的に接続した。また、半田ボール
形成側のランドは、外側と内側では面積が異なり、外側
にいくに従って面積が大きくなるような構造とした。こ
の後、アルミニウムをベースとした円形状放熱フィン１
６を、フィン取付け用ネジ２８に取付けて、高放熱ＢＧ
Ａパッケージ１０並びにＢＧＡパッケージデバイス１２
を得た。

【０１１１】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２を、実施例１と同一のガラス布エポキシ系プリ
ント基板１７上に搭載して、ＢＧＡパッケージデバイス
１２の半田ボール８による接続部信頼性を、実施例１と
同様にして評価した。

【０１１２】また、本発明との比較例として、積層紙フ
ェノール樹脂基板３をアルミナ製多層セラミックス回路
基板２に貼り合せることなく、すなわちパッケージ本体
１としてアルミナ製多層セラミックス回路基板２のみを
用いる以外は、上記実施例と同様にして、ＢＧＡパッケ
ージ、さらにはＢＧＡパッケージデバイスを作製した
後、ガラス布エポキシ系プリント基板１７に上記実施例
と同様の方法で実装して、実施例と同様に接続部信頼性
を評価した。

【０１１３】その結果、比較例による積層紙フェノール
樹脂基板３を貼り合せていないＢＧＡパッケージは、 1
00サイクル経過後において不良が発生した。なお、初期
の抵抗値は 75mΩであった。これに対して、実施例４に
よるＢＧＡパッケージによれば、 500サイクルの冷熱サ
イクル試験後においても、初期の抵抗値 92mΩに対し12
5mΩと同程度の抵抗値が得られ、接続部信頼性に優れる
ことが確認された。また、 500サイクルの冷熱サイクル
試験後の試料を断面研磨して、半田ボール８の内部状態
を観察したところ、クラックの存在は認められなかっ
た。

【０１１４】また、放熱特性においても、積層紙フェノ
ール樹脂基板３を貼り合せていないＢＧＡパッケージ
（比較例）と、 AlN製多層セラミックス回路基板２とコ
ンポジット基板３とを貼り合せたＢＧＡパッケージ（実
施例）は、どちらも 2.3〜2.6K/Wと良好な値が得られ
た。

【０１１５】上記実施例のＢＧＡパッケージは、パッケ
ージのリペアーがしやすい構造となっている。また、半
導体チップの保護に用いたポッティング樹脂としては、
シリコーン樹脂等を用いることができ、これと他の樹脂
とを 2種類以上重ねて使うことも可能である。さらに、
チップ実装部材は、 90%W-Cu以外のW-Cu系複合材料を用
いてもよく、また Mo-Cu等の複合材料、あるいはCu、Fe
等の金属材料を用いてもよい。

【０１１６】実施例９図１１は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０およ
びそれを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらに
はそれをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。この実施例では、多層セラミックス回路基板２とし
て AlN製多層セラミックス回路基板を用いた。この AlN
製多層セラミックス回路基板の熱膨張係数（RT〜773K）
は 4.6×10^-6/Kである。

【０１１７】AlN製多層セラミックス回路基板２を作製
するにあたって、まず窒化アルミニウムを主成分とする
グリーンシ−トにスルーホール５を形成した後、タング
ステンメタライズペーストによる内層印刷およびスルー
ホール５へのメタライズ充填を行い、さらに積層、圧着
および還元雰囲気中での焼結を行て、多層窒化アルミニ
ウム基材を用意した。次に、この多層窒化アルミニウム
基材の両面を表面粗さ0.4μm に研磨した後、Ti/Ni/Au
をスパッタ法により順次 100nm/500nm/200nmの厚さに両
面成膜した。次いで、成膜面上に写真蝕刻法によって、
レジストパターンを形成した後、このレジストパターン
をマスクとして順次選択エッチングし、表面配線層４お
よび裏面側のランド（図示せず）を形成した。このよう
にして得た高熱電導率を有する AlN製多層セラミックス
回路基板２を用いた。

【０１１８】次に、半導体チップ１１をAgガラス系導電
性接着剤を用いて実装した後、ボンディングワイヤ１３
により薄膜表面配線層２４と接続して、 AlN製多層セラ
ミックス回路基板２との電気的接続を得た。次いで、放
熱フィン１６付きリッド１５と AlN製多層セラミックス
回路基板２とをガラスシール１４により気密に接合し
た。

【０１１９】一方、多層構造の樹脂基板２５として、厚
さ 3mmの石英繊維布ポリイミド積層基板を用いた。石英
繊維布ポリイミド積層板２５は、内部配線層３１を有す
ると共に、表面にはSnメッキを施したものである。石英
繊維布ポリイミド積層板２５の熱膨張係数（RT〜773K）
は 1×10^-5/Kである。

【０１２０】このような石英繊維布ポリイミド積層基板
２５の入出力配線パッド位置に 37%Pb-Sn 共晶半田３２
を印刷し、この37%Pb-Sn共晶半田３２を介して AlN製多
層セラミックス回路基板２のランドと石英繊維布ポリイ
ミド積層基板２５の内部配線層３１とを電気的に接続し
た上で、絶縁性接着剤９としてフェノリック−エポキシ
樹脂接着剤を用いて、 AlN製多層セラミックス回路基板
２と石英繊維布ポリイミド積層板２５とを423K、30分の
条件で熱圧着して接着した。なお、石英繊維布ポリイミ
ド積層基板２５は、バンプ接続部の接続状況を検査する
ためのパッド３４を有している。

【０１２１】次に、石英繊維布ポリイミド積層基板２５
の入出力配線パッド位置に53%In-Snからなる半田ペース
トを印刷した後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具
を用いて90%Pb-10%Sn からなる直径 0.7mmの半田ボール
８をそれぞれ置き、最高温度438Kのリフロー炉を用いて
熱処理して、 AlN製多層セラミックス回路基板２の薄膜
表面配線層２４と半田ボール８とを電気的に接続した。
このようにして、高放熱ＢＧＡパッケージ１０並びにＢ
ＧＡパッケージデバイス１２を得た。

【０１２２】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２をガラス布エポキシ系プリント基板１７へ実装
した。実装は、53%In-Snからなる半田ペーストをガラス
布エポキシ系プリント基板１７の主面の所定領域に形成
された円形のパッド上に印刷し、上記構成のＢＧＡパッ
ケージデバイス１２をプリント基板１７の半田ペースト
付きパッド上に載せ、半田の溶融する温度(443K)でリフ
ローすることにより行った。

【０１２３】また、本発明との比較例として、石英繊維
布ポリイミド積層基板２５を貼り合せることなく、すな
わちパッケージ本体１として AlN製多層セラミックス回
路基板２のみを用いる以外は、上記実施例と同様にし
て、ＢＧＡパッケージ、さらにはＢＧＡパッケージデバ
イスを作製した後、ガラス布エポキシ系プリント基板１
７に上記実施例と同様の方法で実装して、実施例と同様
に接続部信頼性を評価した。

【０１２４】その結果、比較例による石英繊維布ポリイ
ミド積層基板２５を貼り合せていないＢＧＡパッケージ
は、 100サイクル経過後において不良が発生した。な
お、初期の抵抗値は 54mΩであった。これに対して、実
施例によるＢＧＡパッケージによれば、 500サイクルの
冷熱サイクル試験後においても、初期の抵抗値 66mΩに
対し 89mΩと同程度の抵抗値が得られ、接続部信頼性に
優れることが確認された。また、 500サイクルの冷熱サ
イクル試験後の試料を断面研磨して、半田ボール８の内
部状態を観察したところ、クラックの存在は認められな
かった。

【０１２５】また、放熱特性においても、石英繊維布ポ
リイミド積層基板２５を貼り合せていないＢＧＡパッケ
ージ（比較例）と、 AlN製単層セラミックス回路基板２
９と石英繊維布ポリイミド積層基板２５とを貼り合せた
ＢＧＡパッケージ（実施例）は、どちらも 2.2〜2.4K/W
と良好な値が得られた。

【０１２６】実施例１０図１２は、この実施例によるＢＧＡパッケージ１０およ
びそれを用いたＢＧＡパッケージデバイス１２、さらに
はそれをプリント基板１７に実装した構造を示す図であ
る。

【０１２７】この実施例では、多層セラミックス回路基
板２として、実施例１と同様にして作製した AlN製多層
セラミックス回路基板２を用いた。この AlN製多層セラ
ミックス回路基板２は、表面配線層４や裏面側の入出力
配線パッド６、さらには内部配線層として Wメタライズ
層を有するものであり、 Wメタライズ層にはワイヤボン
ディング性等を考慮して Ni/Auメッキ処理を施した。な
お、ワイヤボンディングしない部分はAuの剥離を実施し
て、半田付け部の信頼性を増加させることが好ましい。
AlN製多層セラミックス回路基板２の熱膨張係数（RT〜
773K）は 4.6×10^-6/Kである。

【０１２８】次に、半導体チップ１１をAgガラス系導電
性接着剤を用いて実装した後、ボンディングワイヤ１３
により表面配線層４と接続して、 AlN製多層セラミック
ス回路基板２との電気的接続を得た。次いで、ピン状放
熱フィン１６をエポキシ樹脂接着剤で接合したリッド１
５を、 AlN製多層セラミックス回路基板２にガラスシー
ル１４により気密に接合した。

【０１２９】一方、多層構造の樹脂基板２５として、厚
さ 2mmの石英繊維布ポリイミド積層基板を用いた。石英
繊維布ポリイミド積層板２５は、内部配線層３１を有す
るものである。この石英繊維布ポリイミド積層板２５の
熱膨張係数（RT〜773K）は1×10^-5/Kである。

【０１３０】このような石英繊維布ポリイミド積層基板
２５の入出力配線パッド位置に、37%Pb-Sn 共晶半田
（図示せず）を印刷し、この37%Pb-Sn共晶半田を介して
AlN製多層セラミックス回路基板２の入出力配線パッド
６と石英繊維布ポリイミド積層基板２５の内部配線層３
１とを電気的に接続した。また、 AlN製多層セラミック
ス回路基板２と石英繊維布ポリイミド積層板２５の接合
部の周囲に、絶縁性接着剤９としてエポキシ樹脂接着剤
を塗布し、423K、30分の条件で熱圧着しながらAlN製多
層セラミックス回路基板２と石英繊維布ポリイミド積層
板２５とを接合した。

【０１３１】次に、石英繊維布ポリイミド積層基板２５
の入出力配線パッド位置に53%In-Snからなる半田ペース
トを印刷した後、半田ペーストの印刷層の上部に、治具
を用いて90%Pb-10%Sn からなる直径 0.7mmの半田ボール
８をそれぞれ置き、最高温度438Kのリフロー炉を用いて
熱処理して、 AlN製多層セラミックス回路基板２の薄膜
表面配線層２４と半田ボール８とを電気的に接続した。
このようにして、高放熱ＢＧＡパッケージ１０並びにＢ
ＧＡパッケージデバイス１２を得た。

【０１３２】このようにして得たＢＧＡパッケージデバ
イス１２をガラス布エポキシ系プリント基板１７へ実装
した。実装は、53%In-Snからなる半田ペーストをガラス
布エポキシ系プリント基板１７の主面の所定領域に形成
された円形のパッド上に印刷し、上記構成のＢＧＡパッ
ケージデバイス１２をプリント基板１７の半田ペースト
付きパッド上に載せ、半田の溶融する温度(443K)でリフ
ローすることにより行った。

【０１３３】また、本発明との比較例として、石英繊維
布ポリイミド積層基板２５を貼り合せることなく、すな
わちパッケージ本体１として AlN製多層セラミックス回
路基板２のみを用いる以外は、上記実施例と同様にし
て、ＢＧＡパッケージ、さらにはＢＧＡパッケージデバ
イスを作製した後、ガラス布エポキシ系プリント基板１
７に上記実施例と同様の方法で実装して、実施例と同様
に接続部信頼性を評価した。

【０１３４】その結果、比較例による石英繊維布ポリイ
ミド積層基板２５を貼り合せていないＢＧＡパッケージ
は、 100サイクル経過後において不良が発生した。な
お、初期の抵抗値は 54mΩであった。これに対して、実
施例によるＢＧＡパッケージによれば、 500サイクルの
冷熱サイクル試験後においても、初期の抵抗値 66mΩに
対し 89mΩと同程度の抵抗値が得られ、接続部信頼性に
優れることが確認された。また、 500サイクルの冷熱サ
イクル試験後の試料を断面研磨して、半田ボール８の内
部状態を観察したところ、クラックの存在は認められな
かった。

【０１３５】また、放熱特性においても、石英繊維布ポ
リイミド積層基板２５を貼り合せていないＢＧＡパッケ
ージ（比較例）と、 AlN製単層セラミックス回路基板２
９と石英繊維布ポリイミド積層基板２５とを貼り合せた
ＢＧＡパッケージ（実施例）は、どちらも 2.2〜2.4K/W
と良好な値が得られた。

【０１３６】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、パッケージ構造、セラミック基板材
料、樹脂基板構造、樹脂基板材料、接着剤種類、半田材
料、その他の条件について種々の組合せが可能である。

【０１３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体用
パッケージによれば、セラミック基板とプリント基板等
の搭載ボードとの熱膨張差を、セラミック基板に貼り合
せた絶縁性基材により緩和することができるため、突起
接続体を用いたパッケージの接続部信頼性を大幅に高め
ることができる。これにより、突起接続体を用いた半導
体用パッケージを大形化および多ピン化する場合等にお
いても、高信頼なパッケージを提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるＢＧＡパッケージお
よびそれを用いたＢＧＡパッケージデバイスの構造を示
す断面図である。

【図２】図１に示すＢＧＡパッケージデバイスをボー
ドに搭載した状態を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例２によるＢＧＡパッケージお
よびそれを用いたＢＧＡパッケージデバイスの構造を示
す断面図である。

【図４】図３に示すＢＧＡパッケージデバイスをボー
ドに搭載した状態を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例３によるＢＧＡパッケージ、
それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびそのボー
ドへの搭載状態を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例４によるＢＧＡパッケージ、
それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびそのボー
ドへの搭載状態を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例５によるＢＧＡパッケージ、
それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびそのボー
ドへの搭載状態を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例６によるＢＧＡパッケージ、
それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびそのボー
ドへの搭載状態を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例７によるＢＧＡパッケージ、
それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびそのボー
ドへの搭載状態を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施例８によるＢＧＡパッケー
ジ、それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびその
ボードへの搭載状態を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施例９によるＢＧＡパッケー
ジ、それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびその
ボードへの搭載状態を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施例１０によるＢＧＡパッケー
ジ、それを用いたＢＧＡパッケージデバイスおよびその
ボードへの搭載状態を示す断面図である。

【図１３】各種セラミックス基材および絶縁性基材の
熱膨張係数を示す図である。

【符号の説明】

１……パッケージ本体２……多層セラミックス回路基板３……樹脂基板８……半田ボール１０…ＢＧＡパッケージ１１…半導体チップ１２…ＢＧＡパッケージ本体２５…多層構造樹脂基板２９…単層セラミックス回路基板

フロントページの続き (72)発明者安本恭章神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者岩瀬暢男神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部配線層を有するパッケージ本体と、
前記内部配線層と電気的に接続されると共に、前記パッ
ケージ本体の一主面上に形成された突起接続体とを具備
する半導体用パッケージにおいて、前記パッケージ本体は、セラミックス基材と、前記半導
体用パッケージが搭載されるボードと前記セラミックス
基材との中間の熱膨張係数を有する絶縁性基材との接合
基材からなり、かつ前記突起接続体は前記絶縁性基材上
に設けられていることを特徴とする半導体用パッケー
ジ。
【請求項２】内部配線層を有するパッケージ本体と、
前記内部配線層と電気的に接続されると共に、前記パッ
ケージ本体の一主面上に形成された突起接続体とを具備
する半導体用パッケージにおいて、前記パッケージ本体は、セラミックス基材と、 8×10^-6
〜 2×10^-5/Kの範囲の熱膨張係数を有する絶縁性基材と
の接合基材からなり、かつ前記突起接続体は前記絶縁性
基材上に設けられていることを特徴とする半導体用パッ
ケージ。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の半導体用
パッケージにおいて、前記絶縁性基材は、前記セラミ
ックス基材の入出力配線部と前記突起接続体との間を電
気的に接続する内部配線層を有し、かつ前記絶縁性基材
とセラミックス基材とは絶縁性接着剤により貼り合され
ていることを特徴とする半導体用パッケージ。