JPH09232462A - 半導体素子収納用パッケージの製造方法 - Google Patents
半導体素子収納用パッケージの製造方法Info
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- Ceramic Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】接続パッドが絶縁基体より剥離したり、接続パ
ッドを外部電気回路基板の配線導体に強固に接合できな
い。 【解決手段】絶縁基体1の少なくとも一主面に設けた電
気接続パッド6を有する凹部1bに、半田ペースト11
を塗布し、該半田ペースト11の表面を絶縁基体1の主
面より突出させ、次にこの半田ペースト11の表面上
に、該半田ペースト11の半田粉末と融点が実質的に同
じ半田ボール14を載置させ、しかる後、前記半田ペー
スト11と半田ボール14を加熱し、半田ペースト11
の半田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させること
によって、球状部を有する接続端子8を形成する。
ッドを外部電気回路基板の配線導体に強固に接合できな
い。 【解決手段】絶縁基体1の少なくとも一主面に設けた電
気接続パッド6を有する凹部1bに、半田ペースト11
を塗布し、該半田ペースト11の表面を絶縁基体1の主
面より突出させ、次にこの半田ペースト11の表面上
に、該半田ペースト11の半田粉末と融点が実質的に同
じ半田ボール14を載置させ、しかる後、前記半田ペー
スト11と半田ボール14を加熱し、半田ペースト11
の半田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させること
によって、球状部を有する接続端子8を形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子を収容す
るための半導体素子収納用パッケージに関するものであ
る。
るための半導体素子収納用パッケージに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、LSI(大規模集積回路素子)等
の半導体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
から成り、その上面略中央部に半導体素子が載置収容さ
れる凹所を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の凹所周辺
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なる複数個のメタライズ配線層
と、前記絶縁基体の下面に形成され、メタライズ配線層
が電気的に接続される複数個の電気接続パッドと、前記
接続パッドにロウ付けされる半田から成る球状の接続端
子と、蓋体とから構成されており、絶縁基体の凹所内に
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
もに絶縁基体上面に蓋体をガラス、樹脂等の封止材を介
して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半
導体素子を気密に収容することによって製品としての半
導体装置となる。
の半導体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
から成り、その上面略中央部に半導体素子が載置収容さ
れる凹所を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の凹所周辺
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なる複数個のメタライズ配線層
と、前記絶縁基体の下面に形成され、メタライズ配線層
が電気的に接続される複数個の電気接続パッドと、前記
接続パッドにロウ付けされる半田から成る球状の接続端
子と、蓋体とから構成されており、絶縁基体の凹所内に
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
もに絶縁基体上面に蓋体をガラス、樹脂等の封止材を介
して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半
導体素子を気密に収容することによって製品としての半
導体装置となる。
【0003】かかる半導体装置は絶縁基体下面の電気接
続パッドにロウ付けされている半田から成る球状の接続
端子を外部電気回路基板の配線導体上に載置させるとと
もに該接続端子を約200℃〜300℃の温度で加熱溶
融し、接続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され、同時に半導体素子収納用
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こととなる。
続パッドにロウ付けされている半田から成る球状の接続
端子を外部電気回路基板の配線導体上に載置させるとと
もに該接続端子を約200℃〜300℃の温度で加熱溶
融し、接続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され、同時に半導体素子収納用
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こととなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体素子収納用パッケージにおいては、アルミナ
セラミックス等から成る絶縁基体の熱膨張係数が6.5
×10-6/℃以上であるのに対し、外部電気回路基板は
一般にガラスエポキシ樹脂から成り、その熱膨張係数が
2×10-5/℃〜4×10-5/℃で両者大きく相違する
ことから半導体素子収納用パッケージの内部に半導体素
子を収容し、半導体装置となした後に外部電気回路基板
に実装した場合、半導体素子の作動時に発する熱が絶縁
基体と外部電気回路基板の両方に繰り返し印加されると
前記半導体素子収納用パッケージの絶縁基体と外部電気
回路基板との間に両者の熱膨張係数の相違に起因する大
きな熱応力が発生するとともにこれが絶縁基体下面の電
気接続パッドの外周部に作用して電気接続パッドを絶縁
基体より剥離させてしまい、その結果、半導体素子収納
用パッケージの内部に収容する半導体素子の各電極を長
期間にわたり所定の外部電気回路に電気的に接続させる
ことができないという欠点を有していた。
来の半導体素子収納用パッケージにおいては、アルミナ
セラミックス等から成る絶縁基体の熱膨張係数が6.5
×10-6/℃以上であるのに対し、外部電気回路基板は
一般にガラスエポキシ樹脂から成り、その熱膨張係数が
2×10-5/℃〜4×10-5/℃で両者大きく相違する
ことから半導体素子収納用パッケージの内部に半導体素
子を収容し、半導体装置となした後に外部電気回路基板
に実装した場合、半導体素子の作動時に発する熱が絶縁
基体と外部電気回路基板の両方に繰り返し印加されると
前記半導体素子収納用パッケージの絶縁基体と外部電気
回路基板との間に両者の熱膨張係数の相違に起因する大
きな熱応力が発生するとともにこれが絶縁基体下面の電
気接続パッドの外周部に作用して電気接続パッドを絶縁
基体より剥離させてしまい、その結果、半導体素子収納
用パッケージの内部に収容する半導体素子の各電極を長
期間にわたり所定の外部電気回路に電気的に接続させる
ことができないという欠点を有していた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑
み、絶縁基体と電気接続パッドとの接合を強固とし、内
部に収容する半導体素子の各電極を長期間にわたり所定
の外部電気回路に正確に電気的接続することができる半
導体素子収納用パッケージの製造方法を提供することを
その目的とするものであり、(1)少なくとも一主面に
複数個の凹部を有し、該凹部内に電気接続パッドを形成
した絶縁基体を準備し、(2)前記凹部に、半田粉末と
フラックスとを混合して成る半田ペーストを塗布し、こ
れにより、該半田ペーストの表面を絶縁基体の主面より
突出させ、(3)前記半田ペーストの表面上に、該半田
ペーストの半田粉末の融点と実質的に同じ融点を有する
半田ボールを載置させ、(4)前記半田ペースト及び半
田ボールを加熱し、半田ペースト中の半田粉末と半田ボ
ールとを溶融一体化させ、これにより、球状部を有する
接続端子を形成することから成ることを特徴とするもの
である。
み、絶縁基体と電気接続パッドとの接合を強固とし、内
部に収容する半導体素子の各電極を長期間にわたり所定
の外部電気回路に正確に電気的接続することができる半
導体素子収納用パッケージの製造方法を提供することを
その目的とするものであり、(1)少なくとも一主面に
複数個の凹部を有し、該凹部内に電気接続パッドを形成
した絶縁基体を準備し、(2)前記凹部に、半田粉末と
フラックスとを混合して成る半田ペーストを塗布し、こ
れにより、該半田ペーストの表面を絶縁基体の主面より
突出させ、(3)前記半田ペーストの表面上に、該半田
ペーストの半田粉末の融点と実質的に同じ融点を有する
半田ボールを載置させ、(4)前記半田ペースト及び半
田ボールを加熱し、半田ペースト中の半田粉末と半田ボ
ールとを溶融一体化させ、これにより、球状部を有する
接続端子を形成することから成ることを特徴とするもの
である。
【0006】また、本発明の製造方法は前記半田ペース
トの粘度が150000乃至350000センチポアズ
であることを特徴とするものである。
トの粘度が150000乃至350000センチポアズ
であることを特徴とするものである。
【0007】更に、本発明の製造方法は前記絶縁基体の
凹部に塗布された半田ペーストの絶縁基体主面からの突
出高さが100μm乃至200μmであることを特徴と
するものである。
凹部に塗布された半田ペーストの絶縁基体主面からの突
出高さが100μm乃至200μmであることを特徴と
するものである。
【0008】また更に本発明の製造方法は、前記半田ボ
ールの直径Xが下記式を満足することを特徴とするもの
である。
ールの直径Xが下記式を満足することを特徴とするもの
である。
【0009】a<X≦0.85b a:絶縁基体の凹部の直径 b:隣接する凹部間の距離と絶縁基体の凹部の直径との
合計
合計
【0010】
【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図1及び図2は本発明の製造方法によっ
て製作された半導体素子収納用パッケージの一実施例を
示し、1は絶縁基体、2は蓋体である。この絶縁基体1
と蓋体2とで半導体素子3を収容する容器4が構成され
る。
細に説明する。図1及び図2は本発明の製造方法によっ
て製作された半導体素子収納用パッケージの一実施例を
示し、1は絶縁基体、2は蓋体である。この絶縁基体1
と蓋体2とで半導体素子3を収容する容器4が構成され
る。
【0011】前記絶縁基体1は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、その上面中央部に半導体素子3が載置
収容される凹状の載置部1aが設けてあり、該載置部1
aには半導体素子3がガラス、樹脂等の接着剤を介して
接着固定される。
体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、その上面中央部に半導体素子3が載置
収容される凹状の載置部1aが設けてあり、該載置部1
aには半導体素子3がガラス、樹脂等の接着剤を介して
接着固定される。
【0012】前記絶縁基体1は半導体素子3が載置収容
される載置部1aの周辺より下面にかけてタングステ
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5が被着形成されており、更に絶縁基体
1の下面には図2に示すように、複数個の凹部1bが隣
接間隔を0.45mm〜0.75mmとして形成され、
該凹部1b内には前記メタライズ配線層5が電気的に接
続されるタングステン、モリブデン等の高融点金属粉末
から成る接続パッド6が被着形成されている。
される載置部1aの周辺より下面にかけてタングステ
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5が被着形成されており、更に絶縁基体
1の下面には図2に示すように、複数個の凹部1bが隣
接間隔を0.45mm〜0.75mmとして形成され、
該凹部1b内には前記メタライズ配線層5が電気的に接
続されるタングステン、モリブデン等の高融点金属粉末
から成る接続パッド6が被着形成されている。
【0013】前記メタライズ配線層5は半導体素子3の
各電極を絶縁基体1の下面側に設けた凹部1b内に形成
されている電気接続パッド6に接続する作用を為し、各
メタライズ配線層5の半導体素子3が載置される載置部
1aの周辺領域には半導体素子3の電極がボンディング
ワイヤ7を介して接続され、また絶縁基体1の下面に導
出する領域は絶縁基体1下面の凹部1b内に形成されて
いる電気接続パッド6に電気的に接続されている。
各電極を絶縁基体1の下面側に設けた凹部1b内に形成
されている電気接続パッド6に接続する作用を為し、各
メタライズ配線層5の半導体素子3が載置される載置部
1aの周辺領域には半導体素子3の電極がボンディング
ワイヤ7を介して接続され、また絶縁基体1の下面に導
出する領域は絶縁基体1下面の凹部1b内に形成されて
いる電気接続パッド6に電気的に接続されている。
【0014】また、前記メタライズ配線層5と電気的に
接続している電気接続パッド6は後述する接続端子8を
絶縁基体1に取着させる際の下地金属層として作用し、
その表面に半田から成る接続端子8がロウ付けされてい
る。
接続している電気接続パッド6は後述する接続端子8を
絶縁基体1に取着させる際の下地金属層として作用し、
その表面に半田から成る接続端子8がロウ付けされてい
る。
【0015】前記電気接続パッド6にロウ付けされてい
る接続端子8は絶縁基体1を外部電気回路基板9上に実
装させるとともに内部に収容する半導体素子3の各電極
を外部電気回路に接続させる作用を為し、接続端子8を
外部電気回路基板9の配線導体10上に載置させるとと
もにこれを200℃〜300℃の温度に加熱し溶融させ
ることによって外部電気回路基板9の配線導体10に接
合される。
る接続端子8は絶縁基体1を外部電気回路基板9上に実
装させるとともに内部に収容する半導体素子3の各電極
を外部電気回路に接続させる作用を為し、接続端子8を
外部電気回路基板9の配線導体10上に載置させるとと
もにこれを200℃〜300℃の温度に加熱し溶融させ
ることによって外部電気回路基板9の配線導体10に接
合される。
【0016】前記接続端子8は凹部1b内の領域と絶縁
基体1の下面側に突出し、直径が凹部1bの径よりも大
きな球状の突出部8aとで形成されている。この接続端
子8を凹部1b内の領域と絶縁基体1の下面側に突出す
る突出部8aとの2つの領域で形成するのは絶縁基体1
を接続端子8を介して外部電気回路基板9上に実装した
後、絶縁基体1と外部電気回路基板9に熱が印加され、
両者間に両者の熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応
力が発生した際、その熱応力の一部を凹部1bの開口部
周辺に作用させて電気接続パット6に大きな熱応力が直
接作用するのを有効に防止するためであり、これによっ
て電気接続パッド6は絶縁基体1に対する接合の信頼性
が極めて高いものとなる。
基体1の下面側に突出し、直径が凹部1bの径よりも大
きな球状の突出部8aとで形成されている。この接続端
子8を凹部1b内の領域と絶縁基体1の下面側に突出す
る突出部8aとの2つの領域で形成するのは絶縁基体1
を接続端子8を介して外部電気回路基板9上に実装した
後、絶縁基体1と外部電気回路基板9に熱が印加され、
両者間に両者の熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応
力が発生した際、その熱応力の一部を凹部1bの開口部
周辺に作用させて電気接続パット6に大きな熱応力が直
接作用するのを有効に防止するためであり、これによっ
て電気接続パッド6は絶縁基体1に対する接合の信頼性
が極めて高いものとなる。
【0017】尚、この場合、前記凹部1bの深さが0.
05mm未満であると凹部1bの開口部周辺への熱応力
の作用が小さいものとなり、電気接続パッド6に大きな
熱応力が直接作用して電気接続パッド6の絶縁基体1に
対する接合の信頼性が低いものとなってしまうため前記
凹部1bの深さは0.05mm以上としておくことが好
ましく、また同時に、前記凹部1bの直径が0.3mm
より小さいと内部に形成されている電気接続パッド6の
面積が狭くなって電気接続パッド6に接続端子8を強固
にロウ付けするのが困難となり、更に1.0mmを越え
ると隣接する接続端子8の球状の突出部8a同士が接触
し短絡し易いものとなってしまうことから前記凹部1b
の直径は0.3mm〜1.0mmの範囲としておくこと
が好ましい。
05mm未満であると凹部1bの開口部周辺への熱応力
の作用が小さいものとなり、電気接続パッド6に大きな
熱応力が直接作用して電気接続パッド6の絶縁基体1に
対する接合の信頼性が低いものとなってしまうため前記
凹部1bの深さは0.05mm以上としておくことが好
ましく、また同時に、前記凹部1bの直径が0.3mm
より小さいと内部に形成されている電気接続パッド6の
面積が狭くなって電気接続パッド6に接続端子8を強固
にロウ付けするのが困難となり、更に1.0mmを越え
ると隣接する接続端子8の球状の突出部8a同士が接触
し短絡し易いものとなってしまうことから前記凹部1b
の直径は0.3mm〜1.0mmの範囲としておくこと
が好ましい。
【0018】前記接続端子8はまたその突出部8aの直
径が0.35mm未満となると接続端子8の絶縁基体1
下面に突出する量が少なくなり、接続端子8を介して絶
縁基体1の接続パッド6と外部電気回路基板9の配線導
体10とを接合させる際、その接合の信頼性が低いもの
となる危険性がある。そのため前記接続端子8の突出部
8aの直径は0.35mm以上としておくことが好まし
い。
径が0.35mm未満となると接続端子8の絶縁基体1
下面に突出する量が少なくなり、接続端子8を介して絶
縁基体1の接続パッド6と外部電気回路基板9の配線導
体10とを接合させる際、その接合の信頼性が低いもの
となる危険性がある。そのため前記接続端子8の突出部
8aの直径は0.35mm以上としておくことが好まし
い。
【0019】かくしてこの半導体素子収納用パッケージ
によれば、絶縁基体1の凹所1aに半導体素子3をガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して固定するとともに半導体素
子3の各電極をボンディングワイヤ7を介してメタライ
ズ配線層5に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体1の
上面に蓋体2をガラス、樹脂等から成る封止材を介して
接合させ、絶縁基体1と蓋体2とから成る容器4内部に
半導体素子3を気密に収容することによって製品として
の半導体装置となる。
によれば、絶縁基体1の凹所1aに半導体素子3をガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して固定するとともに半導体素
子3の各電極をボンディングワイヤ7を介してメタライ
ズ配線層5に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体1の
上面に蓋体2をガラス、樹脂等から成る封止材を介して
接合させ、絶縁基体1と蓋体2とから成る容器4内部に
半導体素子3を気密に収容することによって製品として
の半導体装置となる。
【0020】また、かかる半導体装置は絶縁基体1下面
の接続端子8を外部電気回路基板9の配線導体10上に
載置させるとともにこれを約200℃〜300℃の温度
で加熱溶融させ、接続端子8を配線導体10に接合させ
ることよって外部電気回路基板9上に実装されるととも
に内部に収容する半導体素子3の各電極が所定の配線導
体10に電気的に接続されることとなる。
の接続端子8を外部電気回路基板9の配線導体10上に
載置させるとともにこれを約200℃〜300℃の温度
で加熱溶融させ、接続端子8を配線導体10に接合させ
ることよって外部電気回路基板9上に実装されるととも
に内部に収容する半導体素子3の各電極が所定の配線導
体10に電気的に接続されることとなる。
【0021】次に上述の半導体素子収納用パッケージの
製造方法を図3乃至図6に基づき説明する。
製造方法を図3乃至図6に基づき説明する。
【0022】まず図3に示すように、上面に半導体素子
が載置収容される凹状の載置部1aを、下面に複数個の
凹部1bを各々有し、かつ前記載置部1aの周辺より下
面側に導出する複数個のメタライズ配線層5と凹部1b
内に前記メタライズ配線層5と電気的に接続する電気接
続パッド6を形成した絶縁基体1を準備する。
が載置収容される凹状の載置部1aを、下面に複数個の
凹部1bを各々有し、かつ前記載置部1aの周辺より下
面側に導出する複数個のメタライズ配線層5と凹部1b
内に前記メタライズ配線層5と電気的に接続する電気接
続パッド6を形成した絶縁基体1を準備する。
【0023】前記絶縁基体1は酸化アルミニウム質焼結
体やムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料より成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から
成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグ
ネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適
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従来周知のドクターブレー
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)となし、しかる後、前記グリー
ンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複
数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することによっ
て製作される。
体やムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料より成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から
成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグ
ネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適
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従来周知のドクターブレー
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)となし、しかる後、前記グリー
ンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複
数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することによっ
て製作される。
【0024】また前記絶縁基体1の上面に設けられてい
る半導体素子を載置収容するための凹状の載置部1a及
び下面に設けられている複数個の凹部1bは前記グリー
ンシートの各々に予めパンチングによる穴明け加工を施
しておくことによって絶縁基体1の所定位置に所定形状
に形成される。
る半導体素子を載置収容するための凹状の載置部1a及
び下面に設けられている複数個の凹部1bは前記グリー
ンシートの各々に予めパンチングによる穴明け加工を施
しておくことによって絶縁基体1の所定位置に所定形状
に形成される。
【0025】更に前記メタライズ配線層5及び電気接続
パッド6はタングステン、モリブデン等の高融点金属粉
末から成り、該高融点金属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得た金属ペーストを絶
縁基体1となるグリーンシートの各々に予め従来周知の
スクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布してお
くことによってメタライズ配線層5は絶縁基体1の半導
体素子が載置される凹状の載置部1a周辺から下面凹部
1bにかけて、また電気接続パッド6は絶縁基体1下面
の凹部1b内に形成される。
パッド6はタングステン、モリブデン等の高融点金属粉
末から成り、該高融点金属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得た金属ペーストを絶
縁基体1となるグリーンシートの各々に予め従来周知の
スクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布してお
くことによってメタライズ配線層5は絶縁基体1の半導
体素子が載置される凹状の載置部1a周辺から下面凹部
1bにかけて、また電気接続パッド6は絶縁基体1下面
の凹部1b内に形成される。
【0026】次に図4(a)に示すように、前記絶縁基
体1の凹部1bに半田ペースト11を塗布し、該半田ペ
ースト11の表面を絶縁基体1の下面より突出させる。
体1の凹部1bに半田ペースト11を塗布し、該半田ペ
ースト11の表面を絶縁基体1の下面より突出させる。
【0027】前記絶縁基体1の凹部1bへの半田ペース
ト11の塗布は、従来周知のスクリーン印刷法を採用す
ることによって行われ、例えば、図4(b)に示すよう
に絶縁基体1を裏返してその下面側に、絶縁基体1の凹
部1bと対応する位置に凹部1bの径より若干大きい
(約150μm程度大きい)径の穴12aを有する厚み
が100〜200μm程度のステンレス製マスク板12
を配置するとともに該ステンレス製マスク板12の上面
に半田ペースト11を配給し、しかる後、この半田ペー
スト11をスキージ13の摺動により一部を穴12aを
介して絶縁基体1の凹部1bに被着させることによって
行われる。
ト11の塗布は、従来周知のスクリーン印刷法を採用す
ることによって行われ、例えば、図4(b)に示すよう
に絶縁基体1を裏返してその下面側に、絶縁基体1の凹
部1bと対応する位置に凹部1bの径より若干大きい
(約150μm程度大きい)径の穴12aを有する厚み
が100〜200μm程度のステンレス製マスク板12
を配置するとともに該ステンレス製マスク板12の上面
に半田ペースト11を配給し、しかる後、この半田ペー
スト11をスキージ13の摺動により一部を穴12aを
介して絶縁基体1の凹部1bに被着させることによって
行われる。
【0028】また前記半田ペースト11は平均粒径が5
0μm以下の半田粉末に、樹脂にアミンのハロゲン化水
素塩から成る活性剤、天然植物に含まれる有機酸及びア
ルコールから成る溶剤を添加したフラックスを8〜10
重量%含有させて形成される粘度が150000〜35
0000センチポアズ(25℃、マルコム株式会社製ス
パイラル型回転粘度計PCU−2型、ロータ回転数10
ppm)のものが使用され、半田粉末としては錫46.
0重量%、鉛46.0重量%、ビスマス8.0重量%か
ら成るもの、錫94.6重量%、銀3.4重量%、鉛
2.0重量%から成るもの、錫94.6重量%、銀3.
4重量%、ビスマス2.0重量%から成るもの、錫9
8.5重量%、銀1.0重量%、銅0.5重量%から成
るもの、錫96.5重量%、銀3.5重量%から成るも
のが使用される。
0μm以下の半田粉末に、樹脂にアミンのハロゲン化水
素塩から成る活性剤、天然植物に含まれる有機酸及びア
ルコールから成る溶剤を添加したフラックスを8〜10
重量%含有させて形成される粘度が150000〜35
0000センチポアズ(25℃、マルコム株式会社製ス
パイラル型回転粘度計PCU−2型、ロータ回転数10
ppm)のものが使用され、半田粉末としては錫46.
0重量%、鉛46.0重量%、ビスマス8.0重量%か
ら成るもの、錫94.6重量%、銀3.4重量%、鉛
2.0重量%から成るもの、錫94.6重量%、銀3.
4重量%、ビスマス2.0重量%から成るもの、錫9
8.5重量%、銀1.0重量%、銅0.5重量%から成
るもの、錫96.5重量%、銀3.5重量%から成るも
のが使用される。
【0029】前記絶縁基体1の凹部1bに塗布された半
田ペースト11は、後述する半田ボール14を絶縁基体
1の凹部1b上に配置させる際、その位置決めを行うと
ともに半田ボール14とともに所定の大きさの球状の突
出部8aを有する接続端子8を形成する作用を為し、表
面を絶縁基体1の下面より一定の高さ突出させておくこ
とによって、半田ペースト11が半田ボール14と密着
し、半田ペースト11に含まれるフラックスの粘着性で
半田ボール14を絶縁基体1の凹部1b上に強く仮止め
する。
田ペースト11は、後述する半田ボール14を絶縁基体
1の凹部1b上に配置させる際、その位置決めを行うと
ともに半田ボール14とともに所定の大きさの球状の突
出部8aを有する接続端子8を形成する作用を為し、表
面を絶縁基体1の下面より一定の高さ突出させておくこ
とによって、半田ペースト11が半田ボール14と密着
し、半田ペースト11に含まれるフラックスの粘着性で
半田ボール14を絶縁基体1の凹部1b上に強く仮止め
する。
【0030】尚、前記絶縁基体1の凹部1bに塗布され
た半田ペースト11は、絶縁基体1下面からの突出高さ
が100μm未満であれば、半田ペースト11上に半田
ボール14を載置させ半田ペースト11のフラックスに
よる粘着性で位置決めする際、その粘着力が不足して、
半田ボール14を強く仮止めすることができず、また2
00μmを越えると半田ペースト11の一部が絶縁基体
1の下面に広がり、隣接する凹部1bに塗布した半田ペ
ースト11同士が接触してしまう危険性がある。従っ
て、前記絶縁基体1の凹部1bに塗布された半田ペース
ト11は、絶縁基体1下面からの突出高さを100μm
〜200μmの範囲としておくことが好ましい。
た半田ペースト11は、絶縁基体1下面からの突出高さ
が100μm未満であれば、半田ペースト11上に半田
ボール14を載置させ半田ペースト11のフラックスに
よる粘着性で位置決めする際、その粘着力が不足して、
半田ボール14を強く仮止めすることができず、また2
00μmを越えると半田ペースト11の一部が絶縁基体
1の下面に広がり、隣接する凹部1bに塗布した半田ペ
ースト11同士が接触してしまう危険性がある。従っ
て、前記絶縁基体1の凹部1bに塗布された半田ペース
ト11は、絶縁基体1下面からの突出高さを100μm
〜200μmの範囲としておくことが好ましい。
【0031】また、前記半田ペースト11は半田粉末の
平均粒径が50μmを越えると半田ペースト11の流動
性が悪いものとなって、半田ペースト11を絶縁基体1
の凹部1bに塗布する際、その塗布が困難となるため半
田ペースト11の半田粉末はその平均粒径を50μm以
下としておくことが好ましい。
平均粒径が50μmを越えると半田ペースト11の流動
性が悪いものとなって、半田ペースト11を絶縁基体1
の凹部1bに塗布する際、その塗布が困難となるため半
田ペースト11の半田粉末はその平均粒径を50μm以
下としておくことが好ましい。
【0032】更に、前記半田ペースト11は含有される
フラックスの量が8重量%未満であると半田ペースト1
1の粘度が350000センチポアズ以上の高いものと
なって凹部1bへの塗布が困難となり、また10重量%
を越えると半田ペースト11の粘度が150000セン
チポアズ以下の低いものとなって絶縁基体1の凹部1b
に塗布した際、一部が絶縁基体1の下面に大きく広が
り、隣接する凹部1bに塗布した半田ペースト11同士
が接触してしまう。従って、前記半田ペースト11に含
有されるフラックスの量は8〜10重量%とし、半田ペ
ースト11の粘度を150000乃至350000セン
チポアズの範囲としておくことが好ましい。
フラックスの量が8重量%未満であると半田ペースト1
1の粘度が350000センチポアズ以上の高いものと
なって凹部1bへの塗布が困難となり、また10重量%
を越えると半田ペースト11の粘度が150000セン
チポアズ以下の低いものとなって絶縁基体1の凹部1b
に塗布した際、一部が絶縁基体1の下面に大きく広が
り、隣接する凹部1bに塗布した半田ペースト11同士
が接触してしまう。従って、前記半田ペースト11に含
有されるフラックスの量は8〜10重量%とし、半田ペ
ースト11の粘度を150000乃至350000セン
チポアズの範囲としておくことが好ましい。
【0033】そして次に、図5(a)に示すように、前
記絶縁基体1下面の凹部1bに塗布された半田ペースト
11の表面上に、該半田ペースト11の半田粉末と融点
が実質的に同じ半田ボール14を載置させ、半田ペース
ト11に含まれるフラックスの粘着性によって半田ペー
スト11上に半田ボール14を仮止めする。
記絶縁基体1下面の凹部1bに塗布された半田ペースト
11の表面上に、該半田ペースト11の半田粉末と融点
が実質的に同じ半田ボール14を載置させ、半田ペース
ト11に含まれるフラックスの粘着性によって半田ペー
スト11上に半田ボール14を仮止めする。
【0034】前記半田ペースト11の表面上への半田ボ
ール14の載置は、図5(b)に示すように、半田ペー
スト11が塗布された絶縁基体1の下面側に該絶縁基体
1の凹部1bと対応する位置に穴15aを有する金属プ
レート15を配置させ、しかる後、金属プレート15の
穴15a内に半田ボール14を1個ずつ挿入させること
によって行われる。
ール14の載置は、図5(b)に示すように、半田ペー
スト11が塗布された絶縁基体1の下面側に該絶縁基体
1の凹部1bと対応する位置に穴15aを有する金属プ
レート15を配置させ、しかる後、金属プレート15の
穴15a内に半田ボール14を1個ずつ挿入させること
によって行われる。
【0035】前記半田ボール14としては、半田ペース
ト11の半田粉末と同じ組成の半田が好適に使用される
が、必ずしも同じ組成の半田に限られるものではなく、
融点が実質的に同じであれば異なる組成の半田であって
もよい。
ト11の半田粉末と同じ組成の半田が好適に使用される
が、必ずしも同じ組成の半田に限られるものではなく、
融点が実質的に同じであれば異なる組成の半田であって
もよい。
【0036】そして最後に、これを酸素量が500pp
m以下の窒素雰囲気中、約200℃〜300℃の温度で
加熱し、半田ペースト11中のフラックスを気散させる
とともに半田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させ
ると、図6に示すように、絶縁基体1の下面に球状の突
出部8aを有する接続端子8が形成され、これによっ
て、半導体素子収納用パッケージが完成する。
m以下の窒素雰囲気中、約200℃〜300℃の温度で
加熱し、半田ペースト11中のフラックスを気散させる
とともに半田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させ
ると、図6に示すように、絶縁基体1の下面に球状の突
出部8aを有する接続端子8が形成され、これによっ
て、半導体素子収納用パッケージが完成する。
【0037】尚、前記接続端子8の絶縁基体1下面に形
成される球状の突出部8aは半田ペースト11の半田粉
末と半田ボール14とを溶融一体化させた際、表面張力
によって形成される。
成される球状の突出部8aは半田ペースト11の半田粉
末と半田ボール14とを溶融一体化させた際、表面張力
によって形成される。
【0038】また前記接続端子8を半田ペースト11の
半田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させて形成す
るのは半田ボール14のみで接続端子8を形成しようと
した場合、次の問題を招来してしまうためである。
半田粉末と半田ボール14とを溶融一体化させて形成す
るのは半田ボール14のみで接続端子8を形成しようと
した場合、次の問題を招来してしまうためである。
【0039】即ち、半田ボール14の径が絶縁基体1の
下面に設けた凹部1bの径より小さい時、凹部1bに半
田ボール14を配置させ、これを溶融させて接続端子8
となす際、形成される接続端子8は半田ボール14が凹
部1b内に完全に入り込んで絶縁基体1の下面に所定の
径の球状突出部8aを形成することができず、その結
果、接続端子8を介して電気接続パッド6を外部電気回
路基板の配線導体に接合させる場合、絶縁基体1の下面
に突出する接続端子8の量が少ないため接続端子8を配
線導体に強固に接合させることができず、半導体素子の
各電極を所定の配線導体に確実、強固に電気的接続でき
ないという欠点を生じ、また半田ボール14の径が絶縁
基体1の下面に設けた凹部1bの径より大きい時、凹部
1bに半田ボール14を配置させ、これを溶融させて接
続端子8となす際、半田ボール14が凹部1bの開口部
に当接して凹部1b内部に形成されている接続パッド6
と接触せず、その結果、溶融した半田ボール14の電気
接続パッド6へのロウ付けが不完全となって接続端子8
の電気接続パッド6に対するロウ付け強度が弱いものと
なってしまう。更に半田ボール14の径を絶縁基体1の
下面に設けた凹部1bの径より大きくし、且つ凹部1b
の深さを浅くすることによって半田ボール14の一部が
凹部1b内の電気接続パッド6と接触するようにして接
続端子8を形成することも考えられるが、凹部1bの深
さを浅くすると絶縁基体1と外部電気回路基板9との熱
膨張係数の相違に起因して発生する熱応力を凹部1bの
開口部周辺に大きく作用させることができず、その結
果、前記熱応力が電気接続パッド6に直接作用して電気
接続パッド6を絶縁基体1より剥離させてしまう。その
ため絶縁基体1下面に設けた凹部1b内の電気接続パッ
ド6に剥離を発生させることなく、該電気接続パッド6
に絶縁基体1の下面側に所定の径の球状突出部8aを有
する接続端子8をロウ付けするためには、深さの深い凹
部1bに半田ペースト11を塗布するとともに該半田ペ
ースト11上に半田ペースト11の半田粉末と融点が実
質的に同じ半田から成る凹部1bの径より大きい径を有
する半田ボール14を載置させて半田ボール14を半田
ペースト11を介して凹部1b内の電気接続パッド6に
接触させておき、しかる後、半田ペースト11の半田粉
末と半田ボール14とを溶融一体化させれば、凹部1b
内の電気接続パッド6に絶縁基体1の下面側に所定の径
の球状の突出部8aを有する接続端子8を強固にロウ付
けすることが可能となる。
下面に設けた凹部1bの径より小さい時、凹部1bに半
田ボール14を配置させ、これを溶融させて接続端子8
となす際、形成される接続端子8は半田ボール14が凹
部1b内に完全に入り込んで絶縁基体1の下面に所定の
径の球状突出部8aを形成することができず、その結
果、接続端子8を介して電気接続パッド6を外部電気回
路基板の配線導体に接合させる場合、絶縁基体1の下面
に突出する接続端子8の量が少ないため接続端子8を配
線導体に強固に接合させることができず、半導体素子の
各電極を所定の配線導体に確実、強固に電気的接続でき
ないという欠点を生じ、また半田ボール14の径が絶縁
基体1の下面に設けた凹部1bの径より大きい時、凹部
1bに半田ボール14を配置させ、これを溶融させて接
続端子8となす際、半田ボール14が凹部1bの開口部
に当接して凹部1b内部に形成されている接続パッド6
と接触せず、その結果、溶融した半田ボール14の電気
接続パッド6へのロウ付けが不完全となって接続端子8
の電気接続パッド6に対するロウ付け強度が弱いものと
なってしまう。更に半田ボール14の径を絶縁基体1の
下面に設けた凹部1bの径より大きくし、且つ凹部1b
の深さを浅くすることによって半田ボール14の一部が
凹部1b内の電気接続パッド6と接触するようにして接
続端子8を形成することも考えられるが、凹部1bの深
さを浅くすると絶縁基体1と外部電気回路基板9との熱
膨張係数の相違に起因して発生する熱応力を凹部1bの
開口部周辺に大きく作用させることができず、その結
果、前記熱応力が電気接続パッド6に直接作用して電気
接続パッド6を絶縁基体1より剥離させてしまう。その
ため絶縁基体1下面に設けた凹部1b内の電気接続パッ
ド6に剥離を発生させることなく、該電気接続パッド6
に絶縁基体1の下面側に所定の径の球状突出部8aを有
する接続端子8をロウ付けするためには、深さの深い凹
部1bに半田ペースト11を塗布するとともに該半田ペ
ースト11上に半田ペースト11の半田粉末と融点が実
質的に同じ半田から成る凹部1bの径より大きい径を有
する半田ボール14を載置させて半田ボール14を半田
ペースト11を介して凹部1b内の電気接続パッド6に
接触させておき、しかる後、半田ペースト11の半田粉
末と半田ボール14とを溶融一体化させれば、凹部1b
内の電気接続パッド6に絶縁基体1の下面側に所定の径
の球状の突出部8aを有する接続端子8を強固にロウ付
けすることが可能となる。
【0040】更に、前記半田ボール14は、その直径が
絶縁基体1の凹部1bの直径と隣接する凹部1b間の距
離との合計に対して85%を越えると隣接する接続端子
8の突出部8a同士が接触して電気的に短絡してしまう
危険性がある。従って、前記半田ボール14は、その直
径が絶縁基体1の凹部1bの直径より大きく、且つ絶縁
基体1の凹部1bの直径と隣接する凹部1b間の距離と
の合計に対し85%以下としておくことが好ましい。
絶縁基体1の凹部1bの直径と隣接する凹部1b間の距
離との合計に対して85%を越えると隣接する接続端子
8の突出部8a同士が接触して電気的に短絡してしまう
危険性がある。従って、前記半田ボール14は、その直
径が絶縁基体1の凹部1bの直径より大きく、且つ絶縁
基体1の凹部1bの直径と隣接する凹部1b間の距離と
の合計に対し85%以下としておくことが好ましい。
【0041】
【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージの
製造方法によれば、絶縁基体の少なくとも一主面に複数
個の凹部を設けるとともに該凹部内に形成された電気接
続パッドに接続端子をロウ付けしたことから絶縁基体と
外部電気回路基板との間に発生する熱応力は絶縁基体の
下面に設けた凹部の開口部周辺に作用して電気接続パッ
ドに大きな熱応力が直接作用することはなく、その結
果、電気接続パッドの絶縁基体に対する接合の信頼性が
極めて高いものとなる。
製造方法によれば、絶縁基体の少なくとも一主面に複数
個の凹部を設けるとともに該凹部内に形成された電気接
続パッドに接続端子をロウ付けしたことから絶縁基体と
外部電気回路基板との間に発生する熱応力は絶縁基体の
下面に設けた凹部の開口部周辺に作用して電気接続パッ
ドに大きな熱応力が直接作用することはなく、その結
果、電気接続パッドの絶縁基体に対する接合の信頼性が
極めて高いものとなる。
【0042】また接続端子を絶縁基体1の少なくとも一
主面に設けた電気接続パッドが形成されている凹部に半
田ペーストを塗布するとともに該半田ペースト上に半田
ペースト中の半田粉末と融点が実質的に同一の半田ボー
ルを載置させ、しかる後、これを加熱し、半田ペースト
の半田粉末と半田ボールとを溶融一体化させることによ
って形成することから接続端子は凹部内に形成されてい
る電気接続パッドに電気的接続をもって確実、強固にロ
ウ付けされ、同時に絶縁基体の一主面側に所定の大きさ
の球状の突出部が形成され、接続端子を所定の外部電気
回路基板の配線導体に強固に接合させることも可能とな
る。
主面に設けた電気接続パッドが形成されている凹部に半
田ペーストを塗布するとともに該半田ペースト上に半田
ペースト中の半田粉末と融点が実質的に同一の半田ボー
ルを載置させ、しかる後、これを加熱し、半田ペースト
の半田粉末と半田ボールとを溶融一体化させることによ
って形成することから接続端子は凹部内に形成されてい
る電気接続パッドに電気的接続をもって確実、強固にロ
ウ付けされ、同時に絶縁基体の一主面側に所定の大きさ
の球状の突出部が形成され、接続端子を所定の外部電気
回路基板の配線導体に強固に接合させることも可能とな
る。
【図1】本発明の製造方法によって製作された半導体素
子収納用パッケージの位置実施例を示す断面図である。
子収納用パッケージの位置実施例を示す断面図である。
【図2】図1に示す半導体素子収納用パッケージの要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図3】本発明の製造方法を説明するための図である。
【図4】(a)(b)は本発明の製造方法を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図5】(a)(b)は本発明の製造方法を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図6】本発明の製造方法を説明するための図である。
1・・・絶縁基体 1a・・半導体素子が載置される載置部 1b・・凹部 2・・・蓋体 3・・・半導体素子 5・・・メタライズ配線層 6・・・電気接続パッド 8・・・端子電極 8a・・端子電極の突出部 11・・半田ペースト 14・・半田ボール
Claims (4)
- 【請求項1】(1)少なくとも一主面に複数個の凹部を
有し、該凹部内に電気接続パッドを形成した絶縁基体を
準備し、(2)前記凹部に、半田粉末とフラックスとを
混合して成る半田ペーストを塗布し、これにより、該半
田ペーストの表面を絶縁基体の主面より突出させ、
(3)前記半田ペーストの表面上に、該半田ペーストの
半田粉末の融点と実質的に同じ融点を有する半田ボール
を載置させ、(4)前記半田ペースト及び半田ボールを
加熱し、半田ペースト中の半田粉末と半田ボールとを溶
融一体化させ、これにより、球状部を有する接続端子を
形成することから成る半導体素子収納用パッケージの製
造方法。 - 【請求項2】前記半田ペーストの粘度が150000乃
至350000センチポアズであることを特徴とする請
求項1に記載の半導体素子収納用パッケージの製造方
法。 - 【請求項3】前記凹部に塗布された半田ペーストの絶縁
基体主面からの突出高さが100μm乃至200μmで
あることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
半導体素子収納用パッケージの製造方法。 - 【請求項4】前記半田ボールは、その直径Xが下記式を
満足することを特徴とする請求項1乃至3に記載の半導
体素子収納用パッケージの製造方法。 a<X≦0.85b a:絶縁基体の凹部の直径 b:隣接する凹部間の距離と絶縁基体の凹部の直径との
合計
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---|---|---|---|
JP03672496A JP3346695B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 半導体素子収納用パッケージの製造方法 |
US08/800,792 US5918796A (en) | 1996-02-23 | 1997-02-14 | Method of fabricating package for housing semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03672496A JP3346695B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 半導体素子収納用パッケージの製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09232462A true JPH09232462A (ja) | 1997-09-05 |
JP3346695B2 JP3346695B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=12477702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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US20020046627A1 (en) * | 1998-06-10 | 2002-04-25 | Hitoshi Amita | Solder powder, flux, solder paste, soldering method, soldered circuit board, and soldered joint product |
US6475555B2 (en) * | 1999-10-29 | 2002-11-05 | International Business Machines Corporation | Process for screening features on an electronic substrate with a low viscosity paste |
US7357291B2 (en) * | 2002-01-30 | 2008-04-15 | Showa Denko K.K. | Solder metal, soldering flux and solder paste |
JP2006233286A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Seiko Epson Corp | マスク、マスクの製造方法、パターン形成装置、パターン形成方法 |
US7153765B2 (en) * | 2005-03-31 | 2006-12-26 | Intel Corporation | Method of assembling soldered packages utilizing selective solder deposition by self-assembly of nano-sized solder particles |
JP4828595B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2011-11-30 | 新光電気工業株式会社 | 導電性ボール除去方法及び導電性ボール除去装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3719981A (en) * | 1971-11-24 | 1973-03-13 | Rca Corp | Method of joining solder balls to solder bumps |
DE3684602D1 (de) * | 1986-10-08 | 1992-04-30 | Ibm | Verfahren zum herstellen von loetkontakten fuer ein keramisches modul ohne steckerstifte. |
JPS63304636A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-12 | Hitachi Ltd | はんだキヤリア及びその製法並びにこれを用いた半導体装置の実装方法 |
US5133495A (en) * | 1991-08-12 | 1992-07-28 | International Business Machines Corporation | Method of bonding flexible circuit to circuitized substrate to provide electrical connection therebetween |
US5203075A (en) * | 1991-08-12 | 1993-04-20 | Inernational Business Machines | Method of bonding flexible circuit to cicuitized substrate to provide electrical connection therebetween using different solders |
US5442852A (en) * | 1993-10-26 | 1995-08-22 | Pacific Microelectronics Corporation | Method of fabricating solder ball array |
US5620129A (en) * | 1995-02-17 | 1997-04-15 | Rogren; Philip E. | Device and method for forming and attaching an array of conductive balls |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP03672496A patent/JP3346695B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-14 US US08/800,792 patent/US5918796A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US5918796A (en) | 1999-07-06 |
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---|---|---|---|
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