JPH0917904A - Wiring board and semiconductor device receiving package using it and packaging structure thereof - Google Patents

Wiring board and semiconductor device receiving package using it and packaging structure thereof

Info

Publication number
JPH0917904A
JPH0917904A JP19520695A JP19520695A JPH0917904A JP H0917904 A JPH0917904 A JP H0917904A JP 19520695 A JP19520695 A JP 19520695A JP 19520695 A JP19520695 A JP 19520695A JP H0917904 A JPH0917904 A JP H0917904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal expansion
package
linear thermal
expansion coefficient
semiconductor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP19520695A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3193275B2 (en
Inventor
Hideto Yonekura
秀人 米倉
Koichi Yamaguchi
浩一 山口
Noriaki Hamada
紀彰 浜田
Takeshi Kubota
武志 窪田
Yasuyoshi Kunimatsu
廉可 國松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26444311&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0917904(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP19520695A priority Critical patent/JP3193275B2/en
Priority to US08/623,979 priority patent/US5763059A/en
Publication of JPH0917904A publication Critical patent/JPH0917904A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3193275B2 publication Critical patent/JP3193275B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain a strong and stable connection state for a long term by using a sintered material, having a specific value of a linear thermal expansion coefficient at a temperature in a specific range, produced by baking a molded body containing a filler in a ratio within a specific of value, which filter containing a metal oxide whose linear thermal expansion coefficient is not less than a specific value. SOLUTION: As an insulating board for a package, a molded body containing 20-80volume% of lithium silicic acid glass having 5-30weight% of Li2 O and a yielding point of 400 deg.C-800 deg.C and 80-20volume% of a filler containing a metal oxide whose linear thermal expansion coefficient is not less then 6ppm/ deg.C at 40 deg.C-400 deg.C, is sintered. Further, by using the sintered body having a linear thermal expansion coefficient of 8-18ppm/ deg.C at 40 deg.C-400 deg.C, the linear thermal expansion coefficient of the sintered body can easily be controlled in the range of 8-18ppm/ deg.C and the sintered body can be manufactured with improved reproducibility. Thus, the semiconductor device received in the container can be electrically connected accurately and strongly for a long term.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メタライズ配線層
を具備する配線基板、その配線基板を具備する半導体素
子収納用パッケージおよびその実装構造に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring board having a metallized wiring layer, a semiconductor device package having the wiring board, and a mounting structure thereof.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、配線基板は、絶縁基板の表面あるい
は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板を用いた代表的な例として、半導体
素子、特にLSI(大規模集積回路素子)等の半導体集
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、一般にアルミナセラミックス等の電気絶縁材料か
らなり、その上面中央部に半導体素子を収容するための
凹所を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の凹所周辺から
下面にかけて導出されるタングステン、モリブデン等の
高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層と、
前記絶縁基板の下面に形成され、メタライズ配線層が電
気的に接続される複数個の接続パッドと、前記接続パッ
ドにロウ付け取着される接続端子と、蓋体とから構成さ
れており、絶縁基板の凹所底面に半導体素子をガラス、
樹脂等から成る接着剤を介して接着固定させ、半導体素
子の各電極とメタライズ配線層とをボンディングワイヤ
を介して電気的に接続させるとともに絶縁基板上面に蓋
体をガラス、樹脂等の封止材を介して接合させ、絶縁基
板と蓋体とから成る容器内部に半導体素子を気密に封止
することによって製品としての半導体素子収納用パッケ
ージとなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a wiring board has a structure in which a metallized wiring layer is disposed on the surface or inside of an insulating substrate.
Further, as a typical example using this wiring board, a semiconductor element housing package for housing a semiconductor element, particularly a semiconductor integrated circuit element such as an LSI (Large Scale Integrated Circuit Element) is generally made of an electrical material such as alumina ceramics. An insulating substrate made of an insulating material and having a recess for accommodating a semiconductor element in the center of its upper surface, and a plurality of refractory metal powders such as tungsten and molybdenum that are led out from the periphery of the recess of the insulating substrate to the lower surface. Individual metallized wiring layers,
It is composed of a plurality of connection pads formed on the lower surface of the insulating substrate and electrically connected to the metallized wiring layer, connection terminals brazed and attached to the connection pads, and a lid. The semiconductor element is glass on the bottom of the recess of the substrate,
The electrodes of the semiconductor element and the metallized wiring layer are electrically connected to each other through a bonding wire, and the lid is attached to the upper surface of the insulating substrate by a sealing material such as glass or resin. The semiconductor element as a product is packaged by bonding the semiconductor element through the above, and hermetically sealing the semiconductor element inside the container composed of the insulating substrate and the lid.

【0003】また、かかる半導体素子収納用パッケージ
は、外部電気回路基板の配線導体と接続するには、半導
体素子収納用パッケージの前記絶縁基板下面の接続パッ
ドに接続された接続端子と外部電気回路基板の配線導体
とを半田等により電気的に接続することができる。
In order to connect the semiconductor element housing package to the wiring conductor of the external electric circuit board, the connection terminals connected to the connection pads on the lower surface of the insulating board of the semiconductor element housing package and the external electric circuit board are connected. The wiring conductor can be electrically connected by soldering or the like.

【0004】一般に、半導体素子の集積度が高まるほ
ど、半導体素子に形成される電極数も増大するが、これ
に伴いこれを収納する半導体収納用パッケージにおける
端子数も増大することになる。ところが、電極数が増大
するに伴いパッケージ自体の寸法を大きくするにも限界
があり、より小型化を要求される以上、パッケージにお
ける端子の密度を高くすることが必要となる。
Generally, as the degree of integration of a semiconductor element increases, the number of electrodes formed on the semiconductor element also increases, but along with this, the number of terminals in a semiconductor housing package for housing the same also increases. However, there is a limit to increase the size of the package itself as the number of electrodes increases, and it is necessary to increase the density of terminals in the package because further miniaturization is required.

【0005】これまでのパッケージにおける端子の密度
を高めるための構造としては、パッケージの下面にコバ
ールなどの金属ピンを接続したピングリッドアレイ(P
GA)が最も一般的であるが、最近では、パッケージの
4つの側面に導出されたメタライズ配線層にガルウイン
グ状(L字状)の金属ピンが接続されたタイプのクワッ
ドフラットパッケージ(QFP)、パッケージの4つの
側面に電極パッドを備え、リードピンがないリードレス
チップキャリア(LCC)、さらに絶縁基板の下面に半
田からなる球状端子を多数配置したボールグリッドアレ
イ(BGA)等があり、これらの中でもBGAが最も高
密度化が可能であると言われている。
As a structure for increasing the density of terminals in a conventional package, a pin grid array (P) in which metal pins such as Kovar are connected to the lower surface of the package is used.
GA) is the most common, but recently, a quad flat package (QFP) of the type in which gull wing-shaped (L-shaped) metal pins are connected to metallized wiring layers led out on four sides of the package, package There is a leadless chip carrier (LCC) that has electrode pads on the four side surfaces, and a ball grid array (BGA) in which a large number of spherical terminals made of solder are arranged on the lower surface of an insulating substrate. Is said to be the highest density possible.

【0006】このボールグリッドアレイ(BGA)で
は、接続パッドに半田などのロウ材からなる球状端子を
ロウ付けした端子により構成し、この球状端子を外部電
気回路基板の配線導体上に載置当接させ、しかる後、前
記端子を約250〜400℃の温度で加熱溶融し、球状
端子を配線導体に接合させることによって外部電気回路
基板上に実装することが行われている。このような実装
構造により、半導体素子収納用パッケージの内部に収容
されている半導体素子はその各電極がメタライズ配線層
及び接続端子を介して外部電気回路に電気的に接続され
る。
In this ball grid array (BGA), a spherical terminal made of a brazing material such as solder is brazed to a connection pad, and the spherical terminal is placed and abutted on a wiring conductor of an external electric circuit board. After that, the terminals are heat-melted at a temperature of about 250 to 400 ° C., and the spherical terminals are joined to the wiring conductors to be mounted on the external electric circuit board. With such a mounting structure, each electrode of the semiconductor element housed inside the semiconductor element housing package is electrically connected to the external electric circuit through the metallized wiring layer and the connection terminal.

【0007】また、半導体素子収納用パッケージにおけ
る絶縁基板としては、ガラス−セラミックスなどの焼結
体からなる絶縁材料が主として用いられている。
Further, as an insulating substrate in a package for housing a semiconductor element, an insulating material made of a sintered body such as glass-ceramic is mainly used.

【0008】例えば、特開昭63−117929号公報
においては、ZnO−Al2 3 −SiO2 系ガラスを
用いたガラスセラミック体が提案されており、かかる公
報によれば、化学組成と熱処理条件の制御によって珪酸
亜鉛の他にコーディライトまたは亜鉛尖小石の結晶を生
成させることで、線熱膨張係数を制御できると報告して
いる。
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-117929 proposes a glass ceramic body using ZnO--Al 2 O 3 --SiO 2 glass. According to such a publication, the chemical composition and heat treatment conditions are set. It has been reported that the coefficient of linear thermal expansion can be controlled by producing crystals of cordierite or zinc pebbles in addition to zinc silicate by controlling the.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】これらのパッケージに
おける絶縁基板として使用されているアルミナ、ムライ
トなどのセラミックスは、200MPa以上の高強度を
有し、しかもメタライズ配線層などとの多層化技術とし
て信頼性の高いことで有用ではあるが、その線熱膨張係
数は約4〜7ppm/℃程度であるのに対して、パッケ
ージが実装される外部電気回路基板として最も多用され
ているガラス−エポキシ絶縁層にCu配線層が形成され
たプリント基板の線熱膨張係数は11〜18ppm/℃
と非常に大きい。
Ceramics such as alumina and mullite used as an insulating substrate in these packages have a high strength of 200 MPa or more and are reliable as a multi-layering technology with a metallized wiring layer. Although it is useful because of its high thermal conductivity, its coefficient of linear thermal expansion is approximately 4 to 7 ppm / ° C, while it is used as the glass-epoxy insulating layer that is most often used as an external electric circuit board on which a package is mounted. The linear thermal expansion coefficient of the printed circuit board on which the Cu wiring layer is formed is 11 to 18 ppm / ° C.
And very big.

【0010】そのため、半導体素子収納用パッケージの
内部に半導体集積回路素子を収容し、しかる後、プリン
ト基板などの外部電気回路基板に実装した場合、半導体
集積回路素子の作動時に発する熱が絶縁基板と外部電気
回路基板の両方に繰り返し印加されると前記絶縁基板と
外部電気回路基板との間に両者の線熱膨張係数の相違に
起因する大きな熱応力が発生する。この熱応力は、パッ
ケージにおける端子数が300以下の比較的少ない場合
には、大きな影響はないが、端子数が300を超え、パ
ッケージそのものが大型化するに従い、その影響が増大
する傾向にある。即ち、パッケージの作動および停止の
繰り返しにより熱応力が繰り返し印加されると、この熱
応力が絶縁基板下面の接続パッドの外周部、及び外部電
気回路基板の配線導体と端子との接合界面に作用し、そ
の結果、接続パッドが絶縁基板より剥離したり、端子が
配線導体より剥離したりし、半導体素子収納用パッケー
ジの接続端子を外部電極回路の配線導体に長期にわたり
安定に電気的接続させることができないという欠点を有
していた。
Therefore, when the semiconductor integrated circuit element is housed inside the semiconductor element housing package and then mounted on an external electric circuit board such as a printed circuit board, the heat generated during the operation of the semiconductor integrated circuit element acts as an insulating substrate. When repeatedly applied to both the external electric circuit board, a large thermal stress is generated between the insulating board and the external electric circuit board due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the two. This thermal stress has no significant effect when the number of terminals in the package is relatively small, such as 300 or less, but the effect tends to increase as the number of terminals exceeds 300 and the package itself becomes larger. That is, when thermal stress is repeatedly applied by repeating the operation and stop of the package, this thermal stress acts on the outer peripheral portion of the connection pad on the lower surface of the insulating substrate and the bonding interface between the wiring conductor and the terminal of the external electric circuit board. As a result, the connection pad may be peeled off from the insulating substrate or the terminal may be peeled off from the wiring conductor, so that the connection terminal of the package for housing the semiconductor element can be stably electrically connected to the wiring conductor of the external electrode circuit for a long time. It had the drawback of not being able to.

【0011】また、特開昭63−117929号公報に
おけるガラスセラミック体を利用した集積回路パッケー
ジ基板では高い線熱膨張係数の基板が得られると報告さ
れているものの、公報に記載されているように同一の組
成でもわずかな熱処理条件の相違により析出結晶相が変
化し線熱膨張係数を安定して制御することが難しく、し
かも高価な結晶性ガラスを使用するため、パッケージを
安価に製造することができないものである。
Further, although it has been reported that a substrate having a high coefficient of linear thermal expansion can be obtained in the integrated circuit package substrate using a glass ceramic body disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-117929, as described in the publication. Even with the same composition, the precipitated crystal phase changes due to slight differences in heat treatment conditions, making it difficult to control the linear thermal expansion coefficient in a stable manner. Moreover, since expensive crystalline glass is used, the package can be manufactured inexpensively. It cannot be done.

【0012】また、一般にガラス−セラミック焼結体を
作製する場合に用いられるガラスとしては、ホウ珪酸ガ
ラスが最も用いられるが、このホウ珪酸ガラスは、その
屈伏点が比較的高いために焼結させるためにはガラスを
主成分とする必要がある。そのために、低温で焼成する
場合には、高価なガラスを多量に必要とするために製造
コストが高くなるという問題があった。また、脱バイン
ダーおよび焼結が十分に行われない場合があり、そのた
めにガラスの組成やフィラーを細かく制御する必要があ
った。
In general, borosilicate glass is most used as a glass used for producing a glass-ceramic sintered body, but this borosilicate glass is sintered because of its relatively high yield point. Therefore, it is necessary to use glass as a main component. Therefore, in the case of firing at a low temperature, there is a problem that the manufacturing cost becomes high because a large amount of expensive glass is required. In addition, there are cases where debinding and sintering are not sufficiently performed, and therefore, it was necessary to finely control the composition of glass and the filler.

【0013】さらに、配線基板や半導体素子収納用パッ
ケージによれば、絶縁基板とその内部および表面に配設
されるメタライズ配線層とを同時焼成することが行われ
るが、高熱膨張を有するような絶縁基板との同時焼成に
ついては何ら検討されていないのが現状である。
Further, according to the wiring board and the package for accommodating semiconductor elements, the insulating substrate and the metallized wiring layer provided inside and on the surface of the insulating substrate are simultaneously fired. At present, there is no study on co-firing with a substrate.

【0014】従って、本発明は、高熱膨張特性を有する
絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層を具備
する配線基板や、高熱膨張特性を有し且つ半導体素子が
収納された半導体素子収納用パッケージをガラス−エポ
キシ樹脂等を絶縁体とする外部電気回路に対して、強固
に且つ長期にわたり安定した接続状態を維持できる高信
頼性の半導体素子収納用パッケージ、ならびにその実装
構造を提供することを目的とするものである。
Therefore, the present invention provides a wiring board having a metallized wiring layer on the surface or inside of an insulating substrate having a high thermal expansion characteristic, and a semiconductor element storage package having a high thermal expansion characteristic and storing a semiconductor element. An object of the present invention is to provide a highly reliable package for housing a semiconductor element, which can maintain a stable and stable connection state for a long time with respect to an external electric circuit using glass-epoxy resin or the like as an insulator, and a mounting structure thereof. To do.

【0015】さらに、Cuメタライズ配線層との同時焼
成を可能とし、バインダーの効率的な除去および比較的
少ないガラス量でも低温での焼結を行うことのできる高
品質で且つ安価な配線基板および半導体素子収納用パッ
ケージを提供することを目的とするものである。
Furthermore, a high-quality and inexpensive wiring board and semiconductor capable of co-firing with a Cu metallized wiring layer, capable of efficiently removing a binder and sintering at a low temperature even with a relatively small amount of glass. An object is to provide a package for storing elements.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点に対して検討を重ねた結果、絶縁基板として、Li2
Oを5〜30重量%含有するリチウム珪酸ガラスが焼結
過程において,線熱膨張係数が13ppm/℃のリチウ
ム珪酸結晶を安定に析出させることから、かかるガラス
に対して、さらにフィラー成分として高熱膨張係数の化
合物を添加し、これを焼成することで、高熱膨張の焼結
体を作製できること、また、リチウム珪酸ガラスはホウ
珪酸ガラスに比較して屈伏点が比較的低く、その結果、
ガラスの添加量が少なくても低温焼成が可能であること
を見出し、本発明に至った。
As a result of repeated studies on the above problems, the inventors of the present invention found that Li 2 was used as an insulating substrate.
Lithium silicate glass containing 5 to 30% by weight of O stably deposits lithium silicate crystals with a linear thermal expansion coefficient of 13 ppm / ° C in the sintering process. By adding a compound having a coefficient and firing it, a sintered body having a high thermal expansion can be produced, and lithium silicate glass has a relatively low yield point as compared with borosilicate glass, and as a result,
The inventors have found that low-temperature firing is possible even when the amount of glass added is small, and completed the present invention.

【0017】即ち、本発明は、絶縁基板の表面あるいは
内部にメタライズ配線層が配設された配線基板におい
て、前記絶縁基板が、Li2 Oを5〜30重量%含有
し、屈伏点が400℃〜800℃のリチウム珪酸ガラス
を20〜80体積%と、40℃〜400℃における線熱
膨張係数が6ppm/℃以上の金属酸化物を含むフィラ
ーを80〜20体積%の割合で含む成形体を焼成した4
0℃〜400℃における線熱膨張係数が8〜18ppm
/℃の焼結体からなることを特徴とする。
That is, according to the present invention, in a wiring board in which a metallized wiring layer is provided on the surface or inside of the insulating substrate, the insulating substrate contains 5 to 30% by weight of Li 2 O and the yield point is 400 ° C. A molded body containing 20 to 80% by volume of lithium silicate glass at ˜800 ° C. and 80 to 20% by volume of a filler containing a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient at 40 ° C. to 400 ° C. of 6 ppm / ° C. or more. Baked 4
Coefficient of linear thermal expansion at 0 ° C to 400 ° C is 8 to 18 ppm
It is characterized by comprising a sintered body of / ° C.

【0018】また、半導体素子収納用パッケージにおけ
る絶縁基板として、Li2 Oを5〜30重量%含有し、
屈伏点が400℃〜800℃のリチウム珪酸ガラスを2
0〜80体積%と、40℃〜400℃における線熱膨張
係数が6ppm/℃以上の金属酸化物を含むフィラーを
80〜20体積%の割合で含む成形体を焼成した40℃
〜400℃における線熱膨張係数が8〜18ppm/℃
の焼結体により構成する。
Also, as an insulating substrate in a package for accommodating semiconductor elements, it contains 5 to 30% by weight of Li 2 O,
2 lithium silicate glass with a yield point of 400 ℃ ~ 800 ℃
40 degreeC which baked the molded object which contains 0-80 volume% and the filler containing the metal oxide whose linear thermal expansion coefficient in 40 degreeC-400 degreeC is 6 ppm / degreeC or more at 80-20 volume% 40 degreeC.
Linear thermal expansion coefficient at ~ 400 ° C is 8-18ppm / ° C
It is composed of a sintered body.

【0019】また、本発明によれば、少なくとも有機樹
脂を含む絶縁体の表面に配線導体が被着形成された外部
電気回路基板上に、絶縁基板として上記の焼結体を有す
る半導体素子収納用パッケージを接続端子を介して回路
基板の配線導体にロウ付け接合し実装されるものであ
る。
Further, according to the present invention, for storing a semiconductor element, the above-mentioned sintered body is provided as an insulating substrate on an external electric circuit board having a wiring conductor formed on the surface of an insulating body containing at least an organic resin. The package is mounted by brazing and connecting to the wiring conductor of the circuit board via the connection terminal.

【0020】[0020]

【作用】本発明によれば、配線基板や、半導体素子収納
用パッケージの絶縁基板として、Li2 Oを5〜30重
量%含有し、屈伏点が400℃〜800℃のリチウム珪
酸ガラスを20〜80体積%と、40℃〜400℃にお
ける線熱膨張係数が6ppm/℃以上の金属酸化物を含
むフィラーを80〜20体積%の割合で含む成形体を焼
成した40℃〜400℃における線熱膨張係数が8〜1
8ppm/℃の焼結体を用いることにより、焼結体の線
熱膨張係数を8〜18ppm/℃の範囲で容易に制御す
ることができるともに、再現よく製造することができ
る。また、上記ガラスとして、Li2 Oを必須の成分と
してその含有量が5〜30重量%のリチウム珪酸ガラス
を用いることにより、焼結後の焼結体中に高熱膨張のリ
チウム珪酸(例えば、Li2 SiO3 )を析出すること
ができる。
According to the present invention, as a wiring substrate or an insulating substrate for a semiconductor element housing package, 20 to 20% of lithium silicate glass containing 5 to 30% by weight of Li 2 O and having a yield point of 400 to 800 ° C is used. Linear heat at 40 ° C to 400 ° C obtained by firing a molded body containing 80% by volume and a filler containing a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient at 40 ° C to 400 ° C of 6 ppm / ° C or more at a ratio of 80 to 20% by volume. Expansion coefficient is 8 to 1
By using the sintered body of 8 ppm / ° C., the linear thermal expansion coefficient of the sintered body can be easily controlled within the range of 8 to 18 ppm / ° C., and the product can be reproducibly manufactured. Further, by using lithium silicate glass containing Li 2 O as an essential component in an amount of 5 to 30 wt% as the above glass, high thermal expansion of lithium silicate (for example, Li 2 SiO 3 ) can be deposited.

【0021】さらに、リチウム珪酸ガラスの屈伏点を4
00℃〜800℃とすることにより、ガラス含有量を低
減し、フィラーを増量することができるもので、焼成収
縮開始温度を上昇することが可能である。それにより、
成形時に添加された有機樹脂等の成形用バインダーを効
率的に除去するとともに、絶縁基体と同時に焼成される
メタライズとの焼成条件のマッチングを図ることでき
る。
Further, the yield point of lithium silicate glass is set to 4
By setting the temperature to 00 ° C. to 800 ° C., the glass content can be reduced and the filler can be increased, and the firing shrinkage start temperature can be increased. Thereby,
It is possible to efficiently remove the molding binder such as an organic resin added at the time of molding, and to match the firing conditions with the metallization that is fired at the same time as the insulating substrate.

【0022】また、リチウム珪酸ガラスから析出するリ
チウム珪酸結晶相の線熱膨張係数は13ppm/℃程度
であるが、かかるガラスにフィラーとしてさらに、40
℃〜400℃における線熱膨張係数が6ppm/℃以上
の金属酸化物を含むフィラーを添加することにより、焼
結体全体の線熱膨張係数を8〜18ppm/℃の範囲で
容易に制御することができるのである。
Further, the coefficient of linear thermal expansion of the lithium silicate crystal phase precipitated from the lithium silicate glass is about 13 ppm / ° C.
To easily control the linear thermal expansion coefficient of the entire sintered body in the range of 8 to 18 ppm / ° C by adding a filler containing a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient of 6 ppm / ° C or higher at 0 ° C to 400 ° C. Can be done.

【0023】このように、ガラス−エポキシ基板などの
プリント基板からなる外部電気回路に対して実装される
半導体素子収納用パッケージにおける絶縁基板として4
0〜400℃の温度範囲における線熱膨張係数が8〜1
8ppm/℃のセラミックスを用いることにより、絶縁
基板と外部電気回路基板との間に両者の線熱膨張係数の
差が小さくなり、その結果、絶縁基板と外部電気回路基
板の線熱膨張係数の相違に起因する熱応力によって端子
が外部電気回路の配線導体とが接続不良を起こすことが
なく、これによっても容器内部に収容する半導体素子と
外部電気回路とを長期間にわたり正確に、且つ強固に電
気的接続させることが可能となる。
As described above, as an insulating substrate in a package for accommodating semiconductor elements mounted on an external electric circuit formed of a printed circuit board such as a glass-epoxy substrate, 4
The linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 0 to 400 ° C is 8 to 1
By using the ceramics of 8 ppm / ° C., the difference in linear thermal expansion coefficient between the insulating substrate and the external electric circuit substrate becomes small, and as a result, the difference in linear thermal expansion coefficient between the insulating substrate and the external electric circuit substrate. The terminal does not cause a connection failure between the terminal and the wiring conductor of the external electric circuit due to the thermal stress, which also ensures that the semiconductor element housed inside the container and the external electric circuit can be accurately and firmly electrically connected for a long period of time. It becomes possible to make a physical connection.

【0024】また、パッケージの内部配線として使用さ
れるCuの線熱膨張係数18ppm/℃に対しても近似
の線熱膨張係数を有するため、メタライズ配線の基板へ
の密着性等の信頼性を高めることができる。
Further, since the linear thermal expansion coefficient of Cu used as the internal wiring of the package is approximately 18 ppm / ° C., the reliability of the adhesion of the metallized wiring to the substrate is improved. be able to.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施例を示す添
付図面に基づき詳細に説明する。図1及び図2は、本発
明におけるBGA型の半導体素子収納用パッケージとそ
の実装構造の一実施例を示す図であり、このパッケージ
は、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が
配設された、いわゆる配線基板を基礎的構造とするもの
であり、Aは半導体素子収納用パッケージ、Bは外部電
気回路基板をそれぞれ示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings showing an embodiment. FIG. 1 and FIG. 2 are views showing an embodiment of a package for housing a BGA type semiconductor device and a mounting structure thereof according to the present invention. This package has a metallized wiring layer provided on the surface or inside an insulating substrate. In addition, a so-called wiring board has a basic structure, A indicates a package for housing a semiconductor element, and B indicates an external electric circuit board.

【0026】半導体素子収納用パッケージAは、絶縁基
板1と蓋体2とメタライズ配線層3と端子4およびパッ
ケージの内部に収納される半導体素子5により構成さ
れ、絶縁基板1及び蓋体2は半導体素子5を内部に気密
に収容するための容器6を構成する。つまり、絶縁基板
1は上面中央部に半導体素子5が載置収容される凹部1
aが設けてあり、凹部1a底面には半導体素子5はガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して接着固定される。
The semiconductor element housing package A is composed of an insulating substrate 1, a lid 2, a metallized wiring layer 3, terminals 4 and a semiconductor element 5 housed inside the package. The insulating substrate 1 and the lid 2 are semiconductors. A container 6 for hermetically housing the element 5 therein is configured. That is, the insulating substrate 1 has a recess 1 in which the semiconductor element 5 is placed and housed in the center of the upper surface.
a is provided, and the semiconductor element 5 is bonded and fixed to the bottom surface of the recess 1a through an adhesive such as glass or resin.

【0027】また、絶縁基板1には半導体素子5が載置
収容される凹部1aの周辺から下面にかけて複数個のメ
タライズ配線層3が被着形成されており、更に絶縁基板
1の下面には図2に示すように多数の凹部1bが設けら
れており、凹部1bの底面にはメタライズ配線層3と電
気的に接続された接続パッド3aが被着形成されてい
る。この接続パッド3aの表面には半田(錫−鉛合金)
などのロウ材から成る突起状端子4が外部電気回路基板
への接続端子4として取着されている。この突起状端子
4の取付方法としては、球状もしくは柱状のロウ材を接
続パッド3aに並べる方法と、スクリーン印刷法により
ロウ材を接続パッド上に印刷する方法がある。
On the insulating substrate 1, a plurality of metallized wiring layers 3 are adhered and formed from the periphery of the concave portion 1a in which the semiconductor element 5 is mounted and accommodated to the lower surface. As shown in FIG. 2, a large number of recesses 1b are provided, and connection pads 3a electrically connected to the metallized wiring layer 3 are adhered to the bottom surface of the recesses 1b. Solder (tin-lead alloy) is formed on the surface of the connection pad 3a.
A protruding terminal 4 made of a brazing material such as is attached as a connection terminal 4 to the external electric circuit board. As a method of mounting the protruding terminals 4, there are a method of arranging a spherical or columnar brazing material on the connection pad 3a and a method of printing the brazing material on the connection pad by a screen printing method.

【0028】この接続パッド3aに取着されている接続
端子4は絶縁基板1の下面に突出部4aを有しており、
半導体素子5の各電極が接続されている接続パッド3a
を外部電気回路基板Bの配線導体8に接続させるととも
に半導体素子収納用パッケージAを外部電気回路基板B
上に実装させる作用を為す。
The connection terminal 4 attached to the connection pad 3a has a protrusion 4a on the lower surface of the insulating substrate 1,
Connection pad 3a to which each electrode of the semiconductor element 5 is connected
Is connected to the wiring conductor 8 of the external electric circuit board B, and the semiconductor element housing package A is connected to the external electric circuit board B.
It has the effect of being mounted on top.

【0029】なお、接続パッド3aと電気的に接続され
たメタライズ配線層3は、半導体素子5の各電極とボン
ディングワイヤ7を介して電気的に接続されることによ
り、半導体素子の電極は、接続パッド3aと電気的に接
続されることになる。なお、外部電気回路基板Bは、絶
縁体9の表面に配線導体8が形成されている。
The metallized wiring layer 3 electrically connected to the connection pads 3a is electrically connected to each electrode of the semiconductor element 5 through the bonding wires 7, so that the electrodes of the semiconductor element are connected to each other. It will be electrically connected to the pad 3a. In the external electric circuit board B, the wiring conductor 8 is formed on the surface of the insulator 9.

【0030】一方、外部電気回路基板Bは、絶縁体9と
配線導体8により構成されており、絶縁体9は、少なく
とも有機樹脂を含む材料からなるプリント基板からな
る。具体的には、ガラス−エポキシ系複合材料などのよ
うに40〜400℃における線熱膨張係数が12〜16
ppm/℃の絶縁材料からなる。また、この回路基板B
の表面に形成される配線導体8は、絶縁体との線熱膨張
係数の整合性と、良電気伝導性の点で、通常、Cu、A
u、Al、Ni、Pb−Snなどの金属導体からなる。
On the other hand, the external electric circuit board B is composed of an insulator 9 and a wiring conductor 8, and the insulator 9 is a printed circuit board made of a material containing at least an organic resin. Specifically, the linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. is 12 to 16 like glass-epoxy composite materials.
It is composed of an insulating material of ppm / ° C. Also, this circuit board B
The wiring conductor 8 formed on the surface of the copper is usually made of Cu, A or the like in terms of the matching of the coefficient of linear thermal expansion with the insulator and the good electrical conductivity.
It is made of a metal conductor such as u, Al, Ni, or Pb—Sn.

【0031】半導体素子収納用パッケージAを外部電気
回路基板Bに実装するには、パッケージAの絶縁基板1
下面の接続パッド3aに取着されている半田から成る突
起状端子4を外部電気回路基板Bの配線導体8上に載置
当接させ、しかる後、約250〜400℃の温度で加熱
することにより、半田などのロウ材からなる突起状端子
4自体が溶融し、端子4を配線導体8に接合させること
によって外部電気回路基板B上に実装される。この時、
配線導体8の表面には端子4とのロウ材による接続を容
易に行うためにロウ材が被着形成されていることが望ま
しい。
In order to mount the package A for accommodating semiconductor elements on the external electric circuit board B, the insulating substrate 1 of the package A is used.
The projecting terminals 4 made of solder attached to the connection pads 3a on the lower surface are placed and abutted on the wiring conductors 8 of the external electric circuit board B, and then heated at a temperature of about 250 to 400 ° C. As a result, the protruding terminal 4 itself made of a brazing material such as solder is melted, and the terminal 4 is joined to the wiring conductor 8 to be mounted on the external electric circuit board B. At this time,
It is desirable that a brazing material is adhered to the surface of the wiring conductor 8 in order to easily connect the terminal 4 with the brazing material.

【0032】また、他の例として、図3に示すように前
記接続端子として、接続パッド3aに対して高融点材料
からなる球状端子10を低融点ロウ材11によりロウ付
けしたものが適用できる。この高融点材料は、ロウ付け
に使用される低融点ロウ材よりも高融点であることが必
要で、ロウ付け用ロウ材が例えばPb40重量%−Sn
60重量%の低融点の半田からなる場合、球状端子は例
えばPb90重量%−Sn10重量%の高融点半田や、
Cu、Ag、Ni、Al、Au、Pt、Feなどの金属
により構成される。
As another example, as shown in FIG. 3, a spherical terminal 10 made of a high melting point material is brazed to the connection pad 3a by a low melting point brazing material 11 as the connection terminal. This high melting point material needs to have a higher melting point than the low melting point brazing material used for brazing, and the brazing brazing material is, for example, Pb 40 wt% -Sn.
In the case of being composed of a solder having a low melting point of 60% by weight, the spherical terminal may be, for example, a solder having a high melting point of 90% by weight of Pb and 10% by weight of Sn,
It is composed of a metal such as Cu, Ag, Ni, Al, Au, Pt, and Fe.

【0033】かかる構成においてはパッケージAの絶縁
基板1下面の接続パッド3aに取着されている球状端子
10を外部電気回路基板Bの配線導体8上に載置当接さ
せ、しかる後、球状端子10を半田などのロウ材12に
より配線導体8に接着させて外部電気回路基板B上に実
装することができる。また、低融点のロウ材としてAu
−Sn合金を用いて接続端子を外部電気回路基板に接続
してもよく、さらに上記球状端子に代わりに柱状の端子
を用いてもよい。
In such a structure, the spherical terminal 10 attached to the connection pad 3a on the lower surface of the insulating substrate 1 of the package A is placed and abutted on the wiring conductor 8 of the external electric circuit board B, and then the spherical terminal is attached. 10 can be mounted on the external electric circuit board B by adhering it to the wiring conductor 8 with a brazing material 12 such as solder. Au is used as a low melting point brazing material.
The connection terminal may be connected to the external electric circuit board using —Sn alloy, and a columnar terminal may be used instead of the spherical terminal.

【0034】次に、図4にリードレスチップキャリア
(LCC)型パッケージCの外部伝回路基板Bへの実装
構造について説明する。なお、図4において、図1と同
一部材については同一の符号を付与した。図4における
パッケージCでは、半導体素子の電極と個々に接続され
たメタライズ配線層3が絶縁基板1の4つの側面に導出
され、側面に導出されたメタライズ配線層が接続端子4
を構成している。また、このパッケージCによれば、電
磁波障害を防止するために、半導体素子5を収納する凹
部1aにエポキシ樹脂等が充填され、また凹部は導電性
樹脂からなる蓋体13により密閉されている。また、パ
ッケージCの底面にはアースのための導電層14が形成
されている。
Next, the mounting structure of the leadless chip carrier (LCC) type package C on the external transmission circuit board B will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the package C in FIG. 4, the metallized wiring layers 3 individually connected to the electrodes of the semiconductor element are led out to four side surfaces of the insulating substrate 1, and the metallized wiring layers led to the side surfaces are connected to the connection terminals 4.
Is composed. Further, according to this package C, in order to prevent electromagnetic interference, the recess 1a for housing the semiconductor element 5 is filled with epoxy resin or the like, and the recess is sealed by the lid 13 made of a conductive resin. Further, a conductive layer 14 for grounding is formed on the bottom surface of the package C.

【0035】このパッケージCを外部電気回路基板Bに
実装するには、パッケージCの絶縁基板1側面の接続端
子4を外部電気回路基板Bの配線導体8上に載置当接さ
せてロウ材等により電気的に接続する。この時、接続端
子4は配線導体8の表面にはロウ材による接続を容易に
行うためでそれぞれロウ材が被着されていることが望ま
しい。
To mount the package C on the external electric circuit board B, the connecting terminals 4 on the side surface of the insulating substrate 1 of the package C are placed on and abutted on the wiring conductors 8 of the external electric circuit board B, and brazing material or the like is used. To electrically connect. At this time, the connection terminals 4 are desirably coated with a brazing material on the surface of the wiring conductor 8 in order to facilitate connection with the brazing material.

【0036】(絶縁基板の材質)本発明によれば、この
ような外部電気回路基板Bの表面に実装される半導体素
子収納用パッケージとして、その絶縁基板1が40〜4
00℃の温度範囲における線熱膨張係数が8〜18pp
m/℃、特に9〜14ppm/℃の焼結体からなること
が重要である。これは、前述した外部電気回路基板Bと
の熱膨張差により熱応力の発生を緩和し、外部電気回路
基板BとパッケージAとの電気的接続状態を長期にわた
り良好な状態に維持するために重要であり、この線熱膨
張係数が8ppm/℃より小さいか、あるいは18pp
m/℃より大きいと、いずれも熱膨張差に起因する熱応
力が大きくなり、外部電気回路基板BとパッケージAと
の電気的接続状態が悪化することを防止することができ
ない。
(Material of Insulating Substrate) According to the present invention, the insulating substrate 1 is 40 to 4 as a package for accommodating semiconductor elements mounted on the surface of such an external electric circuit board B.
The linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 00 ° C is 8 to 18 pp
It is important that the sintered body has m / ° C, especially 9 to 14 ppm / ° C. This is important for alleviating the generation of thermal stress due to the difference in thermal expansion between the external electric circuit board B and the electrical connection state between the external electric circuit board B and the package A maintained for a long period of time. And the coefficient of linear thermal expansion is less than 8 ppm / ° C, or 18 pp
If it is larger than m / ° C., the thermal stress due to the difference in thermal expansion becomes large, and it is impossible to prevent deterioration of the electrical connection state between the external electric circuit board B and the package A.

【0037】なお、絶縁基板の熱膨張係数が8〜18p
pm/℃と大きくなるに伴い、Siを基板とする半導体
素子との熱膨張差が逆に大きくなってしまう。そのた
め、接着材としては、半導体素子が熱膨張差により剥離
しないように半導体素子の絶縁基板への接着材を適宜選
択することが必要である。望ましくは、その熱膨張差を
緩衝可能な可撓性の材料により接着することが望まし
く、例えば、エポキシ系、ポリイミド系などの有機系接
着材や、場合によってはこれにAgなどの金属を配合し
たものが好適に使用される。
The thermal expansion coefficient of the insulating substrate is 8 to 18 p.
With the increase in pm / ° C., the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the semiconductor element using Si as the substrate increases. Therefore, as the adhesive material, it is necessary to appropriately select an adhesive material for the insulating substrate of the semiconductor element so that the semiconductor element does not peel off due to the difference in thermal expansion. Desirably, the adhesive is made of a flexible material capable of buffering the difference in thermal expansion. For example, an organic adhesive such as an epoxy-based or polyimide-based adhesive, or in some cases, a metal such as Ag is blended. Those are preferably used.

【0038】本発明によれば、このような高線熱膨張係
数を有する絶縁基板を構成する焼結体として、結晶性ガ
ラス20〜80体積%と、フィラー成分を80〜20体
積%含む成形体を焼成してなる焼結体により構成するも
のである。この結晶性ガラスとフィラー成分の量を上記
の範囲に限定したのは、結晶性ガラス成分量が20体積
%より少ない、言い換えればフィラー成分が80体積%
より多いと液相焼結することができずに高温で焼成する
必要があり、その場合、メタライズ同時焼成においてメ
タライズが溶融してしまう。また、結晶性ガラスが80
体積%より多い、言い換えるとフィラー成分が20体積
%より少ないと焼結体の特性が結晶性ガラスの特性に大
きく依存してしまい、材料特性の制御が困難となるとと
もに、焼結開始温度が低くなるために配線導体と同時焼
成できないといった問題が生じる。また、原料のコスト
も高くなる。
According to the present invention, as a sintered body constituting the insulating substrate having such a high linear thermal expansion coefficient, a molded body containing 20 to 80% by volume of crystalline glass and 80 to 20% by volume of a filler component. It is composed of a sintered body obtained by firing. The amount of the crystalline glass and the filler component is limited to the above range because the amount of the crystalline glass component is less than 20% by volume, in other words, the filler component is 80% by volume.
If the amount is larger, liquid phase sintering cannot be performed and it is necessary to fire at a high temperature. In that case, the metallization melts in the metallization simultaneous firing. Also, the crystalline glass is 80
If the content of the filler is more than 20% by volume, that is, if the content of the filler is less than 20% by volume, the properties of the sintered body largely depend on the properties of the crystalline glass, making it difficult to control the material properties and lowering the sintering start temperature. Therefore, there arises a problem that it cannot be fired at the same time as the wiring conductor. Also, the cost of the raw material increases.

【0039】また、結晶性ガラスとしては、Li2 Oを
5〜30重量%、特に5〜20重量%の割合で含有する
リチウム珪酸ガラスを用いることが重要であり、このよ
うなリチウム珪酸ガラスを用いることにより高熱膨張係
数を有するリチウム珪酸を析出させることができる。な
お、Li2 O中の含有量が5重量%より低いと、焼成時
にリチウム珪酸の結晶の生成量が少なくなり高熱膨張化
が達成できず、30重量%より多いと誘電正接が100
×10-4を越えるため、基板としての特性が劣化する。
また、このガラス中にはPbを実質的に含まないことが
望ましい。これは、Pbが毒性を有するため、製造工程
中での被毒を防止するための格別な装置および管理を必
要とするために焼結体を安価に製造することができない
ためである。Pbが不純物として不可避的に混入する場
合を考慮すると、Pb量は0.05重量%以下であるこ
とが望ましい。
As the crystallizable glass, it is important to use a lithium silicate glass containing 5 to 30% by weight, particularly 5 to 20% by weight of Li 2 O, and such a lithium silicate glass is used. By using it, lithium silicic acid having a high coefficient of thermal expansion can be deposited. If the content in Li 2 O is lower than 5% by weight, the amount of lithium silicic acid crystals produced during firing will be small and high thermal expansion cannot be achieved. If the content is higher than 30% by weight, the dielectric loss tangent will be 100.
Since it exceeds × 10 -4 , the characteristics as a substrate deteriorate.
Further, it is desirable that Pb is not substantially contained in this glass. This is because Pb is toxic and requires a special apparatus and control for preventing poisoning during the manufacturing process, so that the sintered body cannot be manufactured at low cost. Considering the case where Pb is unavoidably mixed as an impurity, the amount of Pb is preferably 0.05% by weight or less.

【0040】さらに、結晶性ガラスの屈伏点は400℃
〜800℃、特に400〜650℃であることも必要で
ある。これは、結晶性ガラスおよびフィラーからなる混
合物を成形する場合、有機樹脂等の成形用バインダーを
添加するが、このバインダーを効率的に除去するととも
に、絶縁基体と同時に焼成されるメタライズとの焼成条
件のマッチングを図るために必要であり、屈伏点が40
0℃より低いと結晶性ガラスが低い温度で焼結が開始さ
れるために、例えばAg、Cu等の焼結開始温度が60
0〜800℃のメタライズとの同時焼成ができず、また
成形体の緻密化が低温で開始するためにバインダーは分
解揮散できなくなりバインダー成分が残留し特性に影響
を及ぼす結果になるためである。一方、屈伏点が800
℃より高いと結晶性ガラス量を多くしないと焼結しにく
くなるため、高価な結晶性ガラスを大量に必要とするた
めに焼結体のコストを高めることになる。
Further, the yield point of crystalline glass is 400 ° C.
It is also necessary that the temperature is from 800 to 800C, especially from 400 to 650C. This is because when molding a mixture of crystalline glass and a filler, a molding binder such as an organic resin is added, but this binder is efficiently removed, and at the same time, firing conditions with metallization that is fired at the same time as the insulating substrate. Necessary to achieve matching, the yield point is 40
If the temperature is lower than 0 ° C., the sintering of the crystalline glass starts at a low temperature.
This is because simultaneous firing with metallization at 0 to 800 ° C. cannot be performed, and densification of the molded body starts at a low temperature, so that the binder cannot be decomposed and volatilized, and a binder component remains to affect the properties. On the other hand, the yield point is 800
If the temperature is higher than ℃, sintering becomes difficult unless the amount of crystalline glass is increased, and the cost of the sintered body is increased because a large amount of expensive crystalline glass is required.

【0041】このフィラー成分は、結晶性ガラスの屈伏
点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。即
ち、結晶性ガラスの屈伏点が400℃〜650℃と低い
場合、低温での焼結性が高まるためフィラーの含有量は
50〜80体積%の比較的多く配合できる。これに対し
て、結晶性ガラスの屈伏点が650℃〜800℃と高い
場合、焼結性が低下するためフィラーの含有量は20〜
50体積%の比較的少なく配合することが望ましい。
It is desirable that the amount of this filler component be appropriately adjusted according to the yield point of the crystalline glass. That is, when the yield point of the crystalline glass is as low as 400 ° C. to 650 ° C., the sinterability at low temperatures is increased, so that the content of the filler can be relatively large as 50 to 80% by volume. On the other hand, when the yield point of the crystalline glass is as high as 650 ° C. to 800 ° C., the sinterability is reduced, so that the content of the filler is 20 to
It is desirable to add a relatively small amount of 50% by volume.

【0042】本発明において用いられる結晶性ガラス
は、フィラー無添加では収縮開始温度は700℃以下
で、850℃以上では溶融してしまい、メタライズ配線
層等を配設することができない。しかし、フィラーを2
0〜80体積%の割合で混合することにより焼成温度に
おいて、結晶の析出とフィラー成分を液相焼結させるた
めの液相を形成させることができる。また、成形体全体
の収縮開始温度を上昇させることができるため、このフ
ィラーの含有量の調整により用いるメタライズの種類に
よりメタライズ配線層との同時焼成条件のマッチングを
図ることができる。また、原料コストを下げるためには
高価な結晶性ガラスの含有量を減少させることが好まし
い。
The crystalline glass used in the present invention has a shrinkage initiation temperature of 700 ° C. or lower without a filler, and melts at 850 ° C. or higher, so that a metallized wiring layer or the like cannot be provided. But 2 fillers
By mixing in a proportion of 0 to 80% by volume, a liquid phase for crystal precipitation and liquid phase sintering of the filler component can be formed at the firing temperature. Further, since the shrinkage start temperature of the entire molded body can be raised, it is possible to match the simultaneous firing conditions with the metallized wiring layer depending on the type of metallization used by adjusting the content of the filler. Further, in order to reduce the raw material cost, it is preferable to reduce the content of expensive crystalline glass.

【0043】例えば、メタライズ配線層として、Cu、
Ag、Ni、Pd、Auのうちの1種以上により構成す
る場合、これらのメタライズの焼成は600〜1000
℃で生じるため、同時焼成を行うには、結晶性ガラスの
屈伏点は400℃〜650℃であり、フィラーの含有量
は50〜80体積%であるのが好ましい。また、このよ
うに高価な結晶性ガラスの配合量を低減することにより
焼結体のコストも低減できる。
For example, as the metallized wiring layer, Cu,
When the metallization is made of one or more of Ag, Ni, Pd, and Au, firing of these metallizations is 600 to 1000.
Since it occurs at a temperature of 0 ° C., the yield point of the crystalline glass is preferably 400 ° C. to 650 ° C., and the content of the filler is preferably 50% to 80% by volume in order to perform the co-firing. Further, by reducing the amount of the expensive crystalline glass, the cost of the sintered body can be reduced.

【0044】また、結晶性ガラスの40℃〜400℃に
おける線熱膨張係数が6〜18ppm/℃、特に、7〜
13ppm/℃であることも必要である。これは、線熱
膨張係数が上記範囲を逸脱するとフィラーとの熱膨張差
が生じ、焼結体の強度の低下の原因になる。また、フィ
ラーの線熱膨張係数が6ppm/℃未満では、焼結体の
線熱膨張係数を8〜18ppm/℃にすることも困難と
なる。
The linear thermal expansion coefficient of the crystalline glass at 40 ° C. to 400 ° C. is 6 to 18 ppm / ° C., especially 7 to
It is also necessary to be 13 ppm / ° C. This is because when the linear thermal expansion coefficient deviates from the above range, a difference in thermal expansion with the filler occurs, which causes a decrease in strength of the sintered body. Further, if the linear thermal expansion coefficient of the filler is less than 6 ppm / ° C, it becomes difficult to set the linear thermal expansion coefficient of the sintered body to 8 to 18 ppm / ° C.

【0045】上記の特性を満足する結晶性ガラスとして
は、例えば SiO2 −Li2 O−Al2 3 、 SiO2 −Li2 O−Al2 3 −MgO−TiO2 SiO2 −Li2 O−Al2 3 −MgO−Na2 O−F SiO2 −Li2 O−Al2 3 −K2 O−Na2 O−ZnO、 SiO2 −Li2 O−Al2 3 −K2 O−P2 5 SiO2 −Li2 O−Al2 3 −K2 O−P2 5 −ZnO−Na2 O SiO2 −Li2 O−MgO、 SiO2 −Li2 O−ZnO、 等の組成物が挙げられ、このうち、SiO2 は本発明に
よれば、リチウム珪酸を形成するための必須の成分であ
り、SiO2 はガラス全量中、60〜85重量%の割合
で存在し、SiO2 とLi2 Oとの合量がガラス全量
中、65〜95重量%であることがリチウム珪酸結晶を
析出させる上で望ましい。なお、このリチウム珪酸ガラ
ス中には、B2 3 は1重量%以下であることが望まし
い。
Examples of the crystalline glass satisfying the above characteristics are SiO 2 —Li 2 O—Al 2 O 3 and SiO 2 —Li 2 O—Al 2 O 3 —MgO—TiO 2 SiO 2 —Li 2 O. -Al 2 O 3 -MgO-Na 2 O-F SiO 2 -Li 2 O-Al 2 O 3 -K 2 O-Na 2 O-ZnO, SiO 2 -Li 2 O-Al 2 O 3 -K 2 O -P 2 O 5 SiO 2 -Li 2 O-Al 2 O 3 -K 2 O-P 2 O 5 -ZnO-Na 2 O SiO 2 -Li 2 O-MgO, SiO 2 -Li 2 O-ZnO, etc. composition can be mentioned, of which according to the SiO 2 is present invention, an essential component for forming a lithium silicate, SiO 2 is in the glass the total amount, present in a proportion of 60 to 85 wt%, The total content of SiO 2 and Li 2 O is 65 to 95% by weight in the total amount of glass, and lithium silicate It is desirable for precipitating crystals. In this lithium silicate glass, B 2 O 3 is desirably 1% by weight or less.

【0046】この結晶性ガラスとフィラーとの混合物
は、適当な成形の有機樹脂バインダーを添加した後、所
望の成形手段、例えば、ドクターブレード、圧延法、金
型プレス等によりシート状に任意の形状に成形後、焼成
する。
The mixture of the crystalline glass and the filler is added to an organic resin binder of a suitable shape, and then formed into a sheet by a desired forming means such as a doctor blade, a rolling method or a die press. After molding, it is fired.

【0047】焼成にあたっては、まず、成形のために配
合したバインダー成分を除去する。バインダーの除去
は、700℃前後の大気雰囲気中で行われるが、配線導
体としてCuを用いる場合には、水蒸気を含有する10
0〜700℃の窒素雰囲気中で行われる。この時、成形
体の収縮開始温度は700〜850℃程度であることが
望ましく、かかる収縮開始温度がこれより低いとバイン
ダーの除去が困難となるため、成形体中の結晶化ガラス
の特性、特に屈伏点を前述したように制御することが必
要となる。
In firing, first, the binder component blended for molding is removed. The binder is removed in an air atmosphere at about 700 ° C., but when Cu is used as the wiring conductor, it contains water vapor.
This is performed in a nitrogen atmosphere at 0 to 700 ° C. At this time, it is preferable that the shrinkage start temperature of the molded body is about 700 to 850 ° C., and if the shrinkage start temperature is lower than this, it becomes difficult to remove the binder. It is necessary to control the yield point as described above.

【0048】焼成は、850℃〜1300℃の酸化性雰
囲気中で行われ、これにより相対密度90%以上まで緻
密化される。この時の焼成温度が850℃より低いと緻
密化することができず、1300℃を越えるとメタライ
ズ配線層との同時焼成でメタライズ層が溶融してしま
う。但し、配線導体としてCuを用いる場合には、85
0〜1050℃の窒素などの非酸化性雰囲気中で行われ
る。
The firing is performed in an oxidizing atmosphere at 850 ° C. to 1300 ° C., whereby the relative density is densified to 90% or more. If the baking temperature at this time is lower than 850 ° C., the metallization layer cannot be densified, and if it exceeds 1300 ° C., the metallization layer is melted by simultaneous baking with the metallization wiring layer. However, when Cu is used as the wiring conductor, 85
This is performed in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen at 0 to 1050 ° C.

【0049】このようにして作製されたガラスセラミッ
ク焼結体中には、結晶性ガラスから生成した結晶相、結
晶性ガラスとフィラーとの反応により生成した結晶相、
あるいはフィラー成分が分解して生成した結晶相等が存
在し、これらの結晶相の粒界にはガラス相が存在する。
析出する結晶相としては、焼結体全体の線熱膨張係数を
高める上で、少なくとも40〜400℃における線熱膨
張係数が6ppm/℃以上の結晶相が析出することが望
ましい。
In the glass-ceramic sinter thus produced, the crystalline phase produced from crystalline glass, the crystalline phase produced by the reaction of crystalline glass and the filler,
Alternatively, there is a crystal phase or the like generated by decomposition of the filler component, and a glass phase exists at the grain boundaries of these crystal phases.
As the crystal phase to be precipitated, in order to increase the linear thermal expansion coefficient of the entire sintered body, it is desirable that a crystal phase having a linear thermal expansion coefficient of at least 6 ppm / ° C at 40 to 400 ° C be precipitated.

【0050】このような線熱膨張係数が6ppm/℃以
上の結晶相としては、クリストバライト(SiO2 )、
クォーツ(SiO2 )、トリジマイト(SiO2 )、フ
ォルステライト(2MgO・SiO2 )、スピネル(M
gO・Al2 3 )、ウォラストナイト(CaO・Si
2 )、モンティセラナイト(CaO・MgO・SiO
2 )、ネフェリン(Na2 O・Al2 3 ・Si
2 )、リチウムシリケート(Li2 O・SiO2 )、
ジオプサイド(CaO・MgO・2SiO2 )、メルビ
ナイト(3CaO・MgO・2SiO2 )、アケルマイ
ト(2CaO・MgO・2SiO2 )、マグネシア(M
gO)、アルミナ(Al2 3 )、カーネギアイト(N
2 O・Al2 3 ・2SiO2 )、エンスタタイト
(MgO・SiO2 )、ホウ酸マグネシウム(2MgO
・B2 3 )、セルシアン(BaO・Al2 3 ・2S
iO2 )、B2 3 ・2MgO・2SiO2 、ガーナイ
ト(ZnO・Al2 3 )、ペタライト(LiAlSi
4 10)の群から選ばれる少なくとも1種以上が挙げら
れる。これらの中でも特に8ppm/℃以上の結晶相が
良い。また、上記フィラー中には、その添加により最終
焼結体の線熱膨張係数が18ppm/℃を越える場合が
ある。その場合には、線熱膨張係数が小さいフィラーと
混合して線熱膨張係数を適宜制御することが必要であ
る。
Examples of such a crystal phase having a linear thermal expansion coefficient of 6 ppm / ° C. or higher include cristobalite (SiO 2 ),
Quartz (SiO 2 ), tridymite (SiO 2 ), forsterite (2MgO · SiO 2 ), spinel (M
gO ・ Al 2 O 3 ), wollastonite (CaO ・ Si
O 2 ), Monticellanite (CaO ・ MgO ・ SiO
2 ), nepheline (Na 2 O ・ Al 2 O 3・ Si
O 2 ), lithium silicate (Li 2 O.SiO 2 ),
Jiopusaido (CaO · MgO · 2SiO 2) , Merubinaito (3CaO · MgO · 2SiO 2) , Akerumaito (2CaO · MgO · 2SiO 2) , magnesia (M
gO), alumina (Al 2 O 3 ), carnegieite (N
a 2 O.Al 2 O 3 .2SiO 2 ), enstatite (MgO.SiO 2 ), magnesium borate (2MgO
・ B 2 O 3 ), celsian (BaO ・ Al 2 O 3・ 2S)
iO 2 ), B 2 O 3 .2MgO.2SiO 2 , garnite (ZnO.Al 2 O 3 ), petalite (LiAlSi)
At least one selected from the group of 4 O 10 ). Among these, a crystal phase of 8 ppm / ° C. or more is particularly preferable. In addition, the linear thermal expansion coefficient of the final sintered body may exceed 18 ppm / ° C. due to the addition of the filler. In that case, it is necessary to mix with a filler having a small coefficient of linear thermal expansion to appropriately control the coefficient of linear thermal expansion.

【0051】また、上記焼結体を絶縁基板として、C
u、Ag、Ni、Pd、Auのうちの1種以上からなる
メタライズ配線層を配設した配線基板やパッケージを製
造するには、絶縁基板を構成するための前述したような
結晶化ガラスとフィラーからなる原料粉末に適当な有機
バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して泥漿物を作る
とともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロ
ール法を採用することによってグリーンシート(生シー
ト)と作製する。そして、メタライズ配線層3及び接続
パッドとして、適当な金属粉末に有機バインダー、可塑
剤、溶剤を添加混合して得た金属ペーストを前記グリー
ンシートに周知のスクリーン印刷法により所定パターン
に印刷塗布する。また、場合によっては、前記グリーン
シートに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形成
し、このホール内にもメタライズペーストを充填する。
そしてこれらのグリーンシートを複数枚積層し、グリー
ンシートとメタライズとを同時焼成することにより多層
構造のパッケージを得ることができる。
Further, using the above sintered body as an insulating substrate, C
In order to manufacture a wiring board or a package in which a metallized wiring layer made of at least one of u, Ag, Ni, Pd, and Au is arranged, a crystallized glass and a filler as described above for forming an insulating substrate are manufactured. An appropriate organic binder, a plasticizer, and a solvent are added to and mixed with the raw material powder made of to prepare a slurry, and the slurry is prepared as a green sheet (raw sheet) by employing a doctor blade method or a calendar roll method. Then, as the metallized wiring layer 3 and the connection pad, a metal paste obtained by adding and mixing an organic binder, a plasticizer and a solvent to an appropriate metal powder is printed and applied to the green sheet in a predetermined pattern by a known screen printing method. In some cases, the green sheet is appropriately punched to form a through hole, and the hole is filled with a metallizing paste.
By stacking a plurality of these green sheets and simultaneously firing the green sheets and metallization, a package having a multilayer structure can be obtained.

【0052】以下、本発明をさらに具体的な例で説明す
る。
The present invention will be described below in more concrete examples.

【0053】[0053]

【実施例】【Example】

実施例1 結晶性ガラスとして、重量比率で74%SiO2 −1
4%Li2 O−4%Al2 3 −2%P2 5 −2%K
2 O−2%ZnO−2%Na2 O(Pb含有量50pp
m以下、屈伏点480℃)、および重量比率で78%
SiO2 −10%Li2 O−4%Al2 3 −2%P2
5 −2%K2 O−3%K2 O−1%Na2 O(Pb含
有量50ppm以下、屈伏点480℃)の2種のガラス
を準備し、このガラスに対して表1に示すようにフィラ
ー成分として、フォルステライト(2MgO・Si
2 、線熱膨張係数10ppm/℃)、クォーツ(Si
2 、線熱膨張係数15ppm/℃)、クリストバライ
ト(SiO2 、線熱膨張係数20ppm/℃)、ウォラ
ストナイト(CaO・SiO2 、線熱膨張係数9ppm
/℃)、ペタライト(LiAlSi4 10、線熱膨張係
数8ppm/℃)、MgO(線熱膨張係数9ppm/
℃)、ネフェリン(Na2 O・Al2 3 ・SiO2
線熱膨張係数9ppm/℃)ムライト(3Al2 3
2SiO2 、線熱膨張係数4ppm/℃)、アルミナ
(Al2 3 、線熱膨張係数7ppm/℃)、を用いて
表1に示す調合組成になるように秤量混合した。この混
合物を粉砕後、有機バインダーを添加して十分に混合し
た後、1軸プレス法により3.5×3.5×15mmの
形状の成形体を作製し、この成形体を700℃のN2
2 O中で脱バインダ処理した後、窒素雰囲気中で65
0〜1300℃で焼成して焼結体を作製した。
Example 1 As crystalline glass, 74% by weight of SiO 2 −1
4% Li 2 O-4% Al 2 O 3 -2% P 2 O 5 -2% K
2 O-2% ZnO-2% Na 2 O (Pb content 50 pp
m or less, yield point 480 ° C), and weight ratio of 78%
SiO 2 -10% Li 2 O- 4% Al 2 O 3 -2% P 2
Two kinds of glass having O 5 -2% K 2 O-3% K 2 O-1% Na 2 O (Pb content of 50 ppm or less, yield point 480 ° C.) were prepared, and shown in Table 1 for this glass. As a filler component, forsterite (2MgO.Si
O 2 , linear thermal expansion coefficient 10ppm / ° C, quartz (Si
O 2 , linear thermal expansion coefficient 15 ppm / ° C., cristobalite (SiO 2 , linear thermal expansion coefficient 20 ppm / ° C.), wollastonite (CaO · SiO 2 , linear thermal expansion coefficient 9 ppm)
/ ° C), petalite (LiAlSi 4 O 10 , linear thermal expansion coefficient 8 ppm / ° C), MgO (linear thermal expansion coefficient 9 ppm /
℃), nepheline (Na 2 O ・ Al 2 O 3・ SiO 2 ,
Linear thermal expansion coefficient 9ppm / ℃) Mullite (3Al 2 O 3 ·
2SiO 2 , linear thermal expansion coefficient of 4 ppm / ° C.), and alumina (Al 2 O 3 , linear thermal expansion coefficient of 7 ppm / ° C.) were weighed and mixed so as to have the composition shown in Table 1. After pulverizing this mixture, adding an organic binder and thoroughly mixing the mixture, a molded product having a shape of 3.5 × 3.5 × 15 mm is produced by a uniaxial pressing method, and the molded product is subjected to N 2 at 700 ° C. +
After debindering in H 2 O, 65 in a nitrogen atmosphere
A sintered body was produced by firing at 0 to 1300 ° C.

【0054】次に、上記のようにして得られた焼結体に
対して40〜400℃の線熱膨張係数を測定し表1に示
した。また、焼結体を直径60mm、厚さ2mmに加工
し、JISC2141の手法で比誘電率と誘電損失を求
めた。測定はLCRメータ(Y.H.P4284A)を
用いて行い、1MHz,1.0Vrsmの条件で25℃
における静電容量を測定し、この静電容量から25℃に
おける比誘電率を測定した。また、脱バインダー処理後
における残留炭素の有無を確認した。
Next, the coefficient of linear thermal expansion at 40 to 400 ° C. was measured for the sintered body obtained as described above and shown in Table 1. Further, the sintered body was processed into a diameter of 60 mm and a thickness of 2 mm, and the relative dielectric constant and the dielectric loss were determined by the method of JISC2141. The measurement is performed using an LCR meter (YHP4284A) at 25 ° C under the conditions of 1 MHz and 1.0 Vrsm.
Was measured, and the relative dielectric constant at 25 ° C. was measured from the capacitance. Moreover, the presence or absence of residual carbon after the binder removal treatment was confirmed.

【0055】(実装時の熱サイクル試験)次に、表1に
おける各原料組成物を用いて、溶媒としてトルエンとイ
ソプロピルアルコール、バインダーとしてアクリル樹
脂、可塑剤としてDBP(ジブチルフタレート)を用い
てドクターブレード法により厚み500μmのグリーン
シートを作製した。
(Heat cycle test during mounting) Next, using each raw material composition in Table 1, toluene and isopropyl alcohol as a solvent, an acrylic resin as a binder, and DBP (dibutyl phthalate) as a plasticizer were used to prepare a doctor blade. A green sheet having a thickness of 500 μm was produced by the method.

【0056】このグリーンシートの表面にCuメタライ
ズペーストをスクリーン印刷法に基づきメタライズ配線
層を塗布した。また、グリーンシートの所定箇所にスル
ーホールを形成しスルーホール内が最終的に基板の下面
に露出するように形成し、そのスルーホール内にもCu
メタライズペーストを充填した。そして、メタライズペ
ーストが塗布されたグリーンシートをスルーホールの位
置合わせを行いながら6枚積層し圧着した。
A Cu metallization paste was applied to the surface of this green sheet by a screen printing method to apply a metallization wiring layer. Also, a through hole is formed at a predetermined position of the green sheet so that the inside of the through hole is finally exposed to the lower surface of the substrate, and Cu is also formed in the through hole.
Filled with metallization paste. Then, six green sheets to which the metallizing paste was applied were laminated and pressure-bonded while positioning the through holes.

【0057】この積層体を700℃でN2 +H2 O中で
脱バインダ後、各焼成温度で窒素雰囲気中でメタライズ
配線層と絶縁基板とを同時に焼成しパッケージ用の配線
基板を作製した。
After removing the binder from this laminate in N 2 + H 2 O at 700 ° C., the metallized wiring layer and the insulating substrate were simultaneously fired in a nitrogen atmosphere at each firing temperature to produce a wiring board for a package.

【0058】次に、配線基板の下面にスルーホールに接
続する箇所に凹部を形成しCuメタライズからなる接続
パッドを作製した。そして、その接続パッドに図1に示
すように半田(錫30〜10%−鉛70〜90%)から
なる接続端子を取着した。なお、接続端子は、1cm2
当たり30端子の密度で配線基板の下面全体に形成し
た。
Next, a concave portion was formed on the lower surface of the wiring board at a position to be connected to the through hole, and a connection pad made of Cu metallization was prepared. Then, connection terminals made of solder (30 to 10% of tin-70 to 90% of lead) were attached to the connection pads as shown in FIG. The connection terminal is 1 cm 2
It was formed on the entire lower surface of the wiring board at a density of 30 terminals per contact.

【0059】一方、ガラス−エポキシ基板からなる40
〜800℃における線熱膨張係数が13ppm/℃の絶
縁体の表面に銅箔からなる配線導体が形成されたプリン
ト基板を準備した。
On the other hand, a glass-epoxy substrate 40
A printed circuit board having a wiring conductor made of a copper foil formed on the surface of an insulator having a linear thermal expansion coefficient of 13 ppm / ° C. at −800 ° C. was prepared.

【0060】そして、上記のパッケージ用配線基板をプ
リント基板の上の配線導体とパッケージ用絶縁基板の接
続端子が接続されるように位置合わせし、これをN2
雰囲気中で260℃で3分間熱処理しパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装した。この熱処理により
パッケージ用配線基板の半田からなる接続端子が溶けて
プリント基板の配線導体と電気的に接続されたことを確
認した。
Then, the package wiring board is aligned so that the wiring conductors on the printed circuit board and the connection terminals of the package insulating board are connected, and this is placed in an N 2 atmosphere at 260 ° C. for 3 minutes. After heat treatment, the package wiring board was mounted on the surface of the printed board. By this heat treatment, it was confirmed that the solder connection terminals of the package wiring board were melted and electrically connected to the wiring conductors of the printed circuit board.

【0061】次に、上記のようにしてパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装したものを大気の雰囲気
にて−40℃と125℃の各温度に制御した恒温槽に試
験サンプルを15分/15分の保持を1サイクルとして
最高1000サイクル繰り返した。そして、各サイクル
毎にプリント基板の配線導体とパッケージ用配線基板と
の電気抵抗を測定し電気抵抗に変化が現れるまでのサイ
クル数を表1に示した。また、同時焼成によるCuメタ
ライズ層に対して、メタライズ層の剥離、溶融、焼結不
良についての評価を行った。
Next, the test sample was mounted on the surface of the printed wiring board for packaging as described above, and the test sample was placed in a constant temperature bath controlled at temperatures of -40 ° C. and 125 ° C. for 15 minutes / Holding for 15 minutes was set as one cycle, and the cycle was repeated up to 1000 cycles. The electrical resistance between the wiring conductor of the printed circuit board and the wiring substrate for the package was measured for each cycle, and the number of cycles until the electrical resistance changed was shown in Table 1. Further, with respect to the Cu metallized layer obtained by co-firing, peeling, melting, and sintering failure of the metallized layer were evaluated.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】表1より明らかなように、ガラスの含有量
が20体積%より少ない試料No.9では、いずれも緻密
な焼結体を得ることができず、80体積%を越える試料
No.2、7、15、16ではメタライズ層が溶融しCu
と同時焼成できなかった。
As is clear from Table 1, in the sample No. 9 having a glass content of less than 20% by volume, a dense sintered body could not be obtained, and the sample No. 2 exceeding 80% by volume was not obtained. , 7, 15 and 16, the metallized layer was melted and Cu
And could not be fired at the same time.

【0064】これに対してフィラー量が20〜80体積
%の本発明品は、脱バイ不良の発生がなく、Cuメタラ
イズの同時焼成も良好であった。また、線熱膨張係数が
8〜18ppm/℃のガラスセラミックを絶縁基板とし
て作製したパッケージ用配線基板では昇降温1000サ
イクル後もプリント基板の配線導体とパッケージ用配線
基板との間に電気抵抗変化は全く見られず、極めて安定
で良好な電気的接続状態を維持できた。
On the other hand, the product of the present invention having a filler content of 20 to 80% by volume did not cause debye failure and the co-firing of Cu metallization was good. Further, in a package wiring board manufactured by using a glass ceramic having a linear thermal expansion coefficient of 8 to 18 ppm / ° C. as an insulating substrate, there is no change in electrical resistance between the wiring conductor of the printed circuit board and the package wiring board even after 1000 cycles of temperature increase / decrease. It was not seen at all, and extremely stable and good electrical connection could be maintained.

【0065】また、X線回折測定による結晶相の同定を
行った結果、本発明の焼結体は、いずれも結晶相として
リチウム珪酸およびフィラー成分による結晶相が検出さ
れた。
Further, as a result of identifying the crystal phase by X-ray diffraction measurement, the crystal phases of lithium silicic acid and the filler component were detected as the crystal phases in all the sintered bodies of the present invention.

【0066】実施例2 結晶性ガラスとして、表2に示すように、Li2 O量が
異なるガラスに対して、フィラーとしてフォルステライ
トを用いて、ガラス:フィラーが重量比で30:70と
なる割合で混合し、これを実施例1と同様にして成形
し、脱バインダー処理し、表2に示す温度で焼成した。
そして、上記のようにして得られた焼結体に対して実施
例1と同様にして、40〜400℃の線熱膨張係数、比
誘電率、誘電損失および脱バインダー処理後における残
留炭素の有無を確認した。
Example 2 As crystallizable glass, as shown in Table 2, the ratio of glass: filler was 30:70 in weight ratio, using forsterite as a filler, with respect to glasses having different amounts of Li 2 O. Were mixed in the same manner as in Example 1, molded in the same manner as in Example 1, debindered, and fired at the temperatures shown in Table 2.
Then, in the same manner as in Example 1, with respect to the sintered body obtained as described above, the linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C., the relative dielectric constant, the dielectric loss, and the presence or absence of residual carbon after the debinding process were performed. It was confirmed.

【0067】また,表2の組成物を用いて実施例1と同
様にCuをメタライズ配線層とする配線基板を作製し,
これをガラス−エポキシ基板に実装し、実装時の熱サイ
クル試験を行い、さらに同時焼成によるCuメタライズ
の配線層について観察した。結果は表3に示した。
A wiring board having Cu as a metallized wiring layer was prepared in the same manner as in Example 1 using the compositions shown in Table 2.
This was mounted on a glass-epoxy substrate, a thermal cycle test at the time of mounting was performed, and a wiring layer of Cu metallization by simultaneous firing was observed. The results are shown in Table 3.

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】[0069]

【表3】 [Table 3]

【0070】表2および表3の結果から明らかなよう
に、屈伏点が400℃より低い試料No.32ではCuと
の同時焼成ができなかった。屈伏点が800℃を越える
試料No.33では焼成温度を高めないと焼結することが
できず、そのためにCuのメタライズができなかった。
また、結晶化ガラス中にLi2 Oを含まない試料No.2
6では線熱膨張係数が6ppm/℃より低く、フィラー
との熱膨張差に起因すると思われるクラックの発生が認
められた。また、Li2 Oの含有量が30重量%を越え
る試料No.31では誘電損失が100×10-4より大き
くなった。
As is clear from the results of Tables 2 and 3, the sample No. 32 having a yield point lower than 400 ° C. could not be co-fired with Cu. In the sample No. 33 having a yield point of more than 800 ° C., it was not possible to sinter unless the firing temperature was raised, and therefore Cu metallization could not be performed.
In addition, a sample No. 2 containing no Li 2 O in the crystallized glass
In No. 6, the coefficient of linear thermal expansion was lower than 6 ppm / ° C., and the occurrence of cracks which was considered to be due to the difference in thermal expansion with the filler was recognized. Further, in the sample No. 31 having a Li 2 O content of more than 30% by weight, the dielectric loss was larger than 100 × 10 -4 .

【0071】これに対して、Li2 O含有量が5〜30
重量%であり、屈伏点が400℃〜800℃のガラスを
用いた試料No.27〜30では、いずれもバインダーの
除去をほぼ完全に行うことができ、緻密質な焼結体を作
製することができた。また、Cuメタライズ層との同時
焼成も可能であり強固な接着強度を示した。
On the other hand, if the Li 2 O content is 5 to 30
In Sample Nos. 27 to 30 using glass having a yield point of 400 ° C. to 800 ° C., the binder can be almost completely removed to produce a dense sintered body. I was able to. Further, co-firing with the Cu metallized layer was also possible and showed strong adhesive strength.

【0072】なお、X線回折測定による結晶相の同定を
行った結果、Li2 Oが存在しない試料No.26を除
き、いずれの試料においてもリチウム珪酸およびフィラ
ー成分であるフォルステライト結晶相が検出された。
As a result of the identification of the crystal phase by X-ray diffraction measurement, lithium silicic acid and the forsterite crystal phase as the filler component were detected in all the samples except the sample No. 26 in which Li 2 O was not present. Was done.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の配線基板
および半導体素子収納用パッケージによれば、線熱膨張
係数が大きいプリント基板などの外部電気回路基板に実
装した場合に、両者の線熱膨張係数の差に起因する応力
発生を抑制し、パッケージと外部電気回路とを長期間に
わたり正確、かつ強固に電気的接続させることが可能と
なる。しかも、半導体回路素子の大型化による多ピン化
に十分対応できる信頼性の高いパッケージの実装構造を
実現できる。
As described above in detail, according to the wiring board and the package for accommodating semiconductor elements of the present invention, when the wiring board and the package for mounting the semiconductor element are mounted on an external electric circuit board such as a printed circuit board having a large coefficient of linear thermal expansion, the wires of the both boards are accommodated. It is possible to suppress the stress generation due to the difference in the coefficient of thermal expansion, and to electrically connect the package and the external electric circuit accurately and firmly for a long period of time. Moreover, it is possible to realize a highly reliable package mounting structure that can sufficiently cope with the increase in the number of pins due to the increase in size of semiconductor circuit elements.

【0074】さらに、高コストの結晶性ガラスと低コス
トのフィラーとの組み合わせにより原料コストを下げ、
しかもメタライズとの同時焼成を可能とし、バインダー
の効率的な除去を行うことができるため、高品質で且つ
安価な配線基板および半導体素子収納用パッケージを提
供できる。
Furthermore, the cost of raw materials can be reduced by combining high-cost crystalline glass and low-cost filler,
Moreover, since it is possible to perform co-firing with metallization and remove the binder efficiently, it is possible to provide a high-quality and inexpensive wiring board and semiconductor element housing package.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のBGA型の半導体素子収納用パッケー
ジの実装構造を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a mounting structure of a BGA type semiconductor element housing package of the present invention.

【図2】図1の要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.

【図3】接続端子の他の実施例における要部拡大断面図
である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of another embodiment of the connection terminal.

【図4】本発明のリードレスチップキャリア型のパッケ
ージの実装構造を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a mounting structure of a leadless chip carrier type package of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・絶縁基板 1b・・凹部 2・・・蓋体 3・・・メタライズ配線層 3a・・接続パッド 4・・・接続端子 4a・・突出部 5・・・半導体素子 6・・・容器 8・・・配線導体 9・・・絶縁体 A・・・BGA型パッケージ B・・・外部電気回路基板 C・・・LCC型パッケージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 1b ... Recess 2 ... Lid 3 ... Metallized wiring layer 3a ... Connection pad 4 ... Connection terminal 4a ... Projection 5 ... Semiconductor element 6 ... Container 8 ... Wiring conductor 9 ... Insulator A ... BGA type package B ... External electric circuit board C ... LCC type package

フロントページの続き (72)発明者 窪田 武志 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 國松 廉可 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内Front page continued (72) Inventor Takeshi Kubota 1-1 Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Kyocera Stock Company Kagoshima Kokubun Plant (72) Inventor Ren Kunimatsu 1-1, Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Kyocera Corporation Inside the Kagoshima Kokubu Factory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ
配線層が配設された配線基板において、前記絶縁基板
が、Li2 Oを5〜30重量%含有し、屈伏点が400
℃〜800℃のリチウム珪酸ガラスを20〜80体積%
と、40℃〜400℃における線熱膨張係数が6ppm
/℃以上の金属酸化物を含むフィラーを80〜20体積
%の割合で含む成形体を焼成して得られた40℃〜40
0℃における線熱膨張係数が8〜18ppm/℃の焼結
体からなることを特徴とする配線基板。
1. A wiring board in which a metallized wiring layer is provided on the surface or inside of an insulating substrate, wherein the insulating substrate contains 5 to 30% by weight of Li 2 O and has a yield point of 400.
20 ~ 80% by volume of lithium silicate glass at ℃ ~ 800 ℃
And the linear thermal expansion coefficient at 40 ° C to 400 ° C is 6 ppm
40 ° C. to 40 ° C. obtained by firing a molded body containing a filler containing a metal oxide of not less than / ° C. at a ratio of 80 to 20% by volume.
A wiring board comprising a sintered body having a linear thermal expansion coefficient at 0 ° C of 8 to 18 ppm / ° C.
【請求項2】接続端子が取着された絶縁基板と、蓋体と
からなる容器内部に半導体素子が収納され、前記接続端
子と前記半導体素子の電極とが前記絶縁基板の表面ある
いは内部に配設されたメタライズ配線層により電気的に
接続されてなる半導体素子収納用パッケージにおいて、
前記絶縁基板が、Li2 Oを5〜30重量%含有し、屈
伏点が400℃〜800℃のリチウム珪酸ガラスを20
〜80体積%と、40℃〜400℃における線熱膨張係
数が6ppm/℃以上の金属酸化物を含むフィラーを8
0〜20体積%の割合で含む成形体を焼成して得られた
40℃〜400℃における線熱膨張係数が8〜18pp
m/℃の焼結体からなることを特徴とする半導体素子収
納用パッケージ。
2. A semiconductor element is housed in a container consisting of an insulating substrate having connection terminals attached thereto and a lid, and the connection terminals and electrodes of the semiconductor element are arranged on the surface or inside of the insulating substrate. In a package for housing a semiconductor element, which is electrically connected by the provided metallized wiring layer,
The insulating substrate contains lithium silicate glass having a Li 2 O content of 5 to 30% by weight and a yield point of 400 ° C. to 800 ° C.
8 to 80% by volume and a filler containing a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient of 6 ppm / ° C. or more at 40 ° C. to 400 ° C.
The linear thermal expansion coefficient at 40 ° C. to 400 ° C. obtained by firing a molded body containing 0 to 20% by volume is 8 to 18 pp.
A package for storing a semiconductor element, which is made of a sintered body of m / ° C.
【請求項3】少なくとも有機樹脂を含む絶縁体の表面に
配線導体が被着形成された外部電気回路基板上に、請求
項2記載の半導体素子収納用パッケージの前記接続端子
を前記配線導体にロウ付け接合し実装してなることを特
徴とする半導体素子収納用パッケージの実装構造。
3. The connection terminal of the package for accommodating a semiconductor element according to claim 2, wherein the wiring conductor is soldered to the wiring conductor on an external electric circuit board having a wiring conductor adhered to the surface of an insulator containing at least an organic resin. A mounting structure of a package for accommodating a semiconductor element, which is characterized by being attached and bonded.
JP19520695A 1995-03-31 1995-07-31 Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof Expired - Fee Related JP3193275B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19520695A JP3193275B2 (en) 1995-04-27 1995-07-31 Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof
US08/623,979 US5763059A (en) 1995-03-31 1996-03-29 Circuit board

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-103704 1995-04-27
JP10370495 1995-04-27
JP19520695A JP3193275B2 (en) 1995-04-27 1995-07-31 Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0917904A true JPH0917904A (en) 1997-01-17
JP3193275B2 JP3193275B2 (en) 2001-07-30

Family

ID=26444311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19520695A Expired - Fee Related JP3193275B2 (en) 1995-03-31 1995-07-31 Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3193275B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000164758A (en) * 1998-11-27 2000-06-16 Nec Corp Semiconductor package assembly and assembling method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000164758A (en) * 1998-11-27 2000-06-16 Nec Corp Semiconductor package assembly and assembling method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP3193275B2 (en) 2001-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3426926B2 (en) Wiring board and its mounting structure
JP3346693B2 (en) Glass-ceramic sintered body and wiring board using the same
JP4671836B2 (en) Method for producing glass ceramic sintered body
JP3323043B2 (en) Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof
JP3339999B2 (en) Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof
JP3297567B2 (en) Package for housing semiconductor element and its mounting structure
JP3193275B2 (en) Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof
JP3559407B2 (en) Glass ceramic sintered body and multilayer wiring board using the same
JP3323074B2 (en) Wiring board, package for housing semiconductor element and its mounting structure
JP3210837B2 (en) Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof
JP3699571B2 (en) Wiring board and its mounting structure
JP3305579B2 (en) Wiring board, semiconductor element storage package and mounting structure
JP3719834B2 (en) Low temperature fired ceramics
JP3210844B2 (en) Wiring board, semiconductor device storage package using the same, and mounting structure thereof
JP3314131B2 (en) Wiring board
JP3347583B2 (en) Wiring board mounting structure
JPH1117065A (en) Wiring board, package for accommodation of semiconductor element using the wiring board, and mounting structure thereof
JP3450998B2 (en) Wiring board and its mounting structure
JP3748315B2 (en) Wiring board, semiconductor element storage package and mounting structure
JPH10135370A (en) Wiring board, package for semiconductor element and mounting structure thereof
JP3677468B2 (en) Package and its mounting structure
JP2002324876A (en) Wiring board and its mounting method
JP3420450B2 (en) Package for storing semiconductor elements
JPH11335156A (en) Low-temperature fired porcelain composition and production of porcelain
JP3439962B2 (en) Package for storing semiconductor elements

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees