JPH1065052A - セラミック積層構造の電子部品用パッケージ本体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最下段のボンディングパッド形成面の凹みを
防ぎつつ内側パッド用金属層と第１及び第３メタルプレ
ーン層をビアを介して接続する構造を、製造工程の増
大、コストの上昇を招かず実現する。 【解決手段】 内側パッド用金属層４と第１メタルプレ
ーン層２１は、内側パッド用金属層４から下に延びるビ
ア１４ａで接続するが、第１メタルプレーン層２１と第
３メタルプレーン層２３とを接続するビア１４ｂと、こ
れが絶縁を保持して貫通するための第２メタルプレーン
層２２の切欠部２２ｋを、平面視、最下段のボンディン
グパッド形成面３より外側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路チップ等
の電子部品（以下、単に集積回路チップともいう）の封
止に用いられるセラミック積層構造の電子部品用パッケ
ージ本体（以下、単に「パッケージ」ともいう）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７及び図８は、このようなパッケージ
１の一例を示したものであり、同図のものは、そのキャ
ビティ２を包囲する最下段のボンディングパッド形成面
３に電源用又はアース用の各パッド用金属層（メタライ
ズ層）４，５が、所定の絶縁間隔をおいて内外２列のリ
ング状に各々一体に纏められて形成されている。このよ
うに、各パッド用金属層（メタライズ層）４，５を各々
一体に纏めて形成するのは次の理由による。すなわち、
この種のパッケージ１に集積回路チップ（図示せず）を
搭載し、その多数の同極端子（電源端子又はアース端
子）とパッケージのパッド用金属層（端子）をワイヤボ
ンドする場合には、本来それと同数のパッド用金属層
（以下、単にパッドともいう）がパッケージ側にも必要
となる。

【０００３】しかし、パッケージのパッドは、通常所定
の厚さ、形状のグリーンシートにコファイヤ用の高融点
金属（タングステン、モリブデン等）ペーストをスクリ
ーン印刷することによって形成しているため、集積回路
チップの端子のようなファインピッチを実現することは
困難である。そこで、このような場合には、図７及び図
８のように纏めた形で形成することが行われる。しか
も、各パッド用金属層４，５をこのように形成しておけ
ば、その領域内でワイヤボンディングの位置を自由に設
定できるので、例えば集積回路チップが設計変更され、
ボンディングパッドの位置が変わるような場合でもその
まま対応できるといったメリットもある。

【０００４】ところで、このような内外２列のパッド用
金属層（以下、内側のものを内側パッド用金属層と、外
側のものを外側パッド用金属層ともいう）４，５は、そ
の下のセラミック層３０〜３３の相互間に形成された交
互に異電位（例えば電源メタルプレーン層又はアースメ
タルプレーン層）となる例えば３層のメタルプレーン層
（層間金属層）２１，２２，２３に、次のように接続さ
れている。すなわち、内側パッド用金属層４とそのすぐ
下の第１メタルプレーン層２１、及びそれと同電位とな
る第３メタルプレーン層２３とは層間の電気的導通確保
のためのビア１４ａを介して、異電位となる第２メタル
プレーン層２２を電気的絶縁を確保しつつ貫通し、それ
らの間を接続している。

【０００５】このため、第１メタルプレーン層２１と第
３メタルプレーン層２３とを接続するビア１４ａが貫通
する第２メタルプレーン層２２には、そのビア１４ａと
の間で絶縁部を設けている。そこで従来より、図８及び
図９に示したように、このような異電位となるメタルプ
レーン層２２をビア１４ａが貫通する場合には、そのビ
ア１４ａが例えば直径０．１〜０．２ｍｍであると、そ
の周囲に存在するメタルプレーン層２２を例えば直径
１．２ｍｍ程度の円形に切り欠いて切欠部２２ｋとす
る。そして、この切欠部２２ｋは、パッケージ１の製造
工程においてグリーンシートのビアホールに金属ペース
トを充填した後、メタルプレーン層２２用の金属ペース
トをスクリーン印刷する際に、切欠部２２ｋの部分を除
いて同ペーストを印刷することで形成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、グリーンシ
ートにこのような切欠部２２ｋを設けると、その部分に
金属ペースト（メタルプレーン層）が存在しない分、そ
の部分は局所的に薄くなる。一方、この種のパッケージ
１は、こうしたグリーンシートを順次、積層して圧着し
た後、焼成することにより形成される。この際、とくに
最下段のボンディングパッド形成面３の下を構成するセ
ラミック層用のグリーンシートはその厚さが比較的薄
く、しかもその積層数が少ないことから、そのまま積
層、圧着して焼成すると、図８，図１０中に２点鎖線で
示したように、メタルプレーン層が存在しない切欠部２
２ｋに対応する最下段のボンディングパッド形成面３
は、その切欠部２２ｋに対応して最大、略そのメタルプ
レーン層２２の厚さ分（例えば数ミクロン〜１０ミクロ
ン程度）凹んでしまい、その面全体として凹凸（段差）
ができてしまう。

【０００７】ボンディングパッド形成面３にこのような
凹みがあると、内側パッド用金属層４及び切欠部２２ｋ
の位置次第で外側パッド用金属層５の平坦性が低下する
ため、従来は、ビア１４ａ用の金属ペーストを充填し、
メタルプレーン層２２用の金属ペーストを印刷した後、
図９，１０に示したように、その切欠部（ビア１４ａの
周囲）２２ｋにアルミナペースト等の絶縁材Ｐをスクリ
ーン印刷にて補填し、その切欠部２２ｋを埋めて平坦に
し、平坦性を確保していた。このように従来はそのよう
な独立の補填工程を要するため、パッケージ１の製造工
程が増加し、コストの上昇を招いているといった問題が
あった。

【０００８】因みに、図８に示したように、外側パッド
用金属層５と第２メタルプレーン層２２との接続は、そ
のパッド用金属層５を最下段のボンディングパッド形成
面３から、その上のセラミック層２９の下面に沿って、
そのボンディングパッド形成面３の側から見て（以下、
平面視という）外側（パッケージの外方）に延長し、そ
の延長部位５ａで、下に向けてビア１５ａを形成し、第
１メタルプレーン層２１を絶縁を保持しつつ貫通して第
２メタルプレーン層２２に接続されている。このため、
第１メタルプレーン層２１には、上記切欠部２２ｋと同
様の切欠部２１ｋを設けることになるが、その切欠部２
１ｋの位置は平面視、最下段のボンディングパッド形成
面３の下に存在しないようにすることができる。したが
って、このビア１５ａのための切欠部２１ｋによって最
下段のボンディングパッド形成面３に凹みがでることは
ないので、前記のような補填は従来行われていない。さ
らに、この種のパッケージの構造上、平面視における外
側（外寄り部位）ほどセラミック層の積層数が多く、ま
た、その厚さも大となることから、この切欠部２１ｋに
よってパッケージの上面に凹みが発生することは実質的
にないし、発生してもパッド用金属層の平坦性を損なわ
ないので問題となることはない。

【０００９】そこで本発明は、上記の問題点に鑑みて案
出されたもので、製造工程の増大及びコストの上昇を招
くことなく、最下段のボンディングパッド形成面の内側
パッド用金属層及び外側パッド用金属層に凹み発生させ
ないようにし、その平坦性を確保することをその目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、最下段のボンディングパッド形成面に
は、そのキャビティ寄りに設けられた内側パッド用金属
層及び該内側パッド用金属層より外側に設けられた外側
パッド用金属層とを備えており、その最下段のボンディ
ングパッド形成面より下のセラミック層には交互に異電
位となる少なくとも３層のメタルプレーン層を備えてお
り、前記内側パッド用金属層はそのすぐ下の第１メタル
プレーン層及びそれと同電位となる他のメタルプレーン
層とビアを介して接続され、さらに前記外側パッド用金
属層は前記内側パッド用金属層と同電位となるメタルプ
レーン層以外のメタルプレーン層と該内側パッド用金属
層と同電位となるメタルプレーン層と絶縁を保持しつ
つ、かつ平面視、最下段のボンディングパッド形成面の
外側でビアを介して接続されてなるセラミック積層構造
の電子部品用パッケージ本体において、前記内側パッド
用金属層と第１メタルプレーン層は、前記内側パッド用
金属層から下に延びるビアを介して平面視、最下段のボ
ンディングパッド形成面の下で接続され、該第１メタル
プレーン層と同電位となる他のメタルプレーン層とを接
続するビアが貫通する異電位となるメタルプレーン層の
絶縁保持用の切欠部を、平面視、最下段のボンディング
パッド形成面上の内側パッド用金属層及び外側パッド用
金属層の下に存在しない配置としたことを特徴とする。

【００１１】上記手段により、該第１メタルプレーン層
と同電位となる他のメタルプレーン層とを接続するビア
が貫通する異電位となるメタルプレーン層の絶縁保持用
の切欠部を、平面視、最下段のボンディングパッド形成
面上の内側パッド用金属層及び外側パッド用金属層の下
に存在しないように配置したことから、その両パッド用
金属層の下には切欠部が存在しないため、従来における
ようなアルミナペースト等による切欠部の補填工程を要
するまでもなく、最下段のボンディングパッド形成面の
内外両パッド用金属層に凹みが発生せず、その面の平坦
性が確保される。

【００１２】なお、上記手段において、該第１メタルプ
レーン層と同電位となる他のメタルプレーン層とを接続
するビアが貫通する異電位となるメタルプレーン層の絶
縁保持用の切欠部を、平面視、最下段のボンディングパ
ッド形成面上の内側パッド用金属層及び外側パッド用金
属層の下に存在しない配置とすることに代えて、該切欠
部を、平面視、最下段のボンディングパッド形成面の下
に存在しない配置としてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例を図１〜４
を参照しながら詳細に説明する。図中１は、本例のセラ
ミック積層構造のパッケージ本体であって、次のように
構成されている。すなわち、パッケージ本体１は、複数
の所定のグリーンシートを積層、熱圧着して焼成するこ
とにより形成されたセラミック積層構造をなし、本例で
は平面視、略正方形の薄板状に形成されてなるもので、
中央の平面視略正方形のキャビティ２を包囲するように
最下段のボンディングパッド形成面３が形成されてお
り、このボンディングパッド形成面３には、絶縁間隔Ｚ
を保持して内外２列で内側パッド用金属層４と外側パッ
ド用金属層５がそれぞれリング状（四角枠状）に形成さ
れている。

【００１４】そして、図３及び図４に示したように、こ
の２種の電位用の内側パッド用金属層４と外側パッド用
金属層５の下に位置するセラミック層３０〜３４には、
本例ではそれらに接続される第１メタルプレーン層２
１、第２メタルプレーン層２２、第３メタルプレーン層
２３の３層のメタルプレーン層があり、内側パッド用金
属層４とキャビティ２のダイアタッチ面をなす第１メタ
ルプレーン層２１とは次のように電気的に接続されてい
る。すなわち、内側パッド用金属層４は平面視、適数の
箇所で外側に膨出するように形成され、その膨出部４ａ
から下に延びるビア１４ａを介して第１メタルプレーン
層２１と接続され、さらに、第１メタルプレーン層２１
と第３メタルプレーン層２３とは、平面視、最下段のボ
ンディングパッド形成面３の外側で、つまり同ボンディ
ングパッド形成面３の幅Ｗの外側（図４中Ｃ−Ｃ線より
外側）において適数の箇所で、それぞれビア１４ｂを介
して接続されている。

【００１５】このビア１４ｂは第２メタルプレーン層２
２を絶縁を保持して貫通するように、その第２メタルプ
レーン層２２に設けられた平面視略円形の切欠部（例え
ば直径１．２ｍｍ）２２ｋの中央を所定の間隙を保持し
て上下に貫通状に配置されている。なお、本例ではこの
切欠部２２ｋは、平面視、それが最下段のパッド形成面
３の下に存在しないように、同パッド形成面３の外側縁
（図４中Ｃ−Ｃ線）より外側（図４左側）に配置されて
おり、後述するようにパッケージの製造過程では、グリ
ーンシートはその切欠部のある状態で、つまりアルミナ
ペースト等で補填されることなく、積層、圧着されてい
る。

【００１６】一方、外側パッド用金属層５は、その外寄
り部位の適所が最下段のボンディングパッド形成面３の
すぐ上のセラミック層２９の下面に沿って外側に延長さ
れている。そしてその延長部５ａから外側パッド用金属
層５と第２メタルプレーン層２２とを接続するビア１５
ａが、第１メタルプレーン層２１を絶縁を保持して貫通
するように、第２メタルプレーン層２１の切欠部２２ｋ
と同様に設けられた平面視略円形の切欠部（例えば直径
１．２ｍｍ）２１ｋの中央を所定の間隙を保持して上下
に貫通状に配置されている。また、この切欠部２１ｋ
も、平面視、最下段のパッド形成面３の下に存在しない
ように、同パッド形成面３の外側縁（図４中Ｃ−Ｃ線）
より外側（図４左側）に配置されている。そして、この
切欠部２１ｋも切欠き状態のまま、グリーンシートを積
層、圧着して焼成されている。

【００１７】しかして本例では、外側パッド用金属層５
と第２メタルプレーン層２２とを接続するビア１５ａ及
びこれが貫通する第１メタルプレーン層２１の切欠部２
１ｋだけでなく、内側パッド用金属層４に接続されてい
るビア１４ｂ及びこれが貫通する第２メタルプレーン層
２２の切欠部２２ｋも、最下段のパッド形成面３の外側
縁（図４中Ｃ−Ｃ線）より外側にあり、ともに同形成面
３の下に存在しない配置とされている。

【００１８】このようなパッケージ１は、詳しくは後述
するがグリーンシートにビア１４ａ，１４ｂ，１５ａ
用、パッド用金属層４，５およびメタルプレーン層２
１，２２，２３用等の高融点金属ペーストを充填又は印
刷して、積層、圧着して同時焼成し、その後所定の鍍金
等を施すことにより製造されるが、この製造過程では、
平面視、最下段のパッド形成面３の下に位置する部位で
は切欠部もなく、セラミック層３０〜３４及びメタルプ
レーン層２１，２２，２３は一定厚さに保持される。し
たがって、その上に形成された内外両パッド用金属層
４，５の表面には凹みが発生しない。このように従来の
ようなアルミナーペースト等の補填工程を要することな
く、最下段のパッド形成面３の表面全体（幅Ｗの範囲）
が平坦に保持される。この結果、集積回路素子を搭載し
てワイヤボンディングする際には、ボンディング領域の
いかんにかかわらずボンディング不良を発生させること
がない。

【００１９】なお、このようなパッケージ本体１の製法
を詳述すると次のようである。すなわち、アルミナ９０
％に焼結助材を１０％加えた組成粉末を、樹脂、可塑
剤、有機溶剤と共に分散混合して泥漿とし、この泥漿を
ドクターブレード法にてグリーンシートに形成し、得ら
れたグリーンシートに穴をあけ、キャビティ及び／又は
層間の電気的導通用ビアホールをパンチング等で設け、
タングステン、モリブデンを主体とするメタライズペー
スをビアホールに充填し、スクリーン印刷法にてパッド
用金属層やメタルプレーン層を形成し、以上の加工を施
した各グリーンシートを所定枚数分積み重ね、積層、圧
着加工する。そして、このように積層、圧着加工した
後、温度約１５００℃、還元雰囲気中にて約３時間同時
焼成して形成する。その後、Ｎｉメッキをすることによ
り、最下段のボンディングパッド形成面３の内側パッド
用金属層４，外側パッド用金属層５など露出しているメ
タライズ層にＮｉメッキを被着形成し、さらにリードピ
ン（図示せず）を固着することにより完成する。

【００２０】なお、上記の形態例では、交互に電位の異
なるメタルプレーン層２１〜２３が３層のもので説明し
たが、本発明においてその数はこれに限定されるもので
はない。例えば、図５に示したように、前記形態例に対
し、最下段のボンディングパッド形成面３の下のセラミ
ック層及びメタルプレーン層がそれぞれ増え、各セラミ
ック層３０〜３５の間のメタルプレーン層２１〜２５が
５層の場合には、図４における第１メタルプレーン層２
１と第３メタルプレーン層２３とを接続したビア１４ｂ
に連設するように、その下にさらにビア１４ｃを設け、
第４メタルプレーン層２４に第２メタルプレーン層２２
に設けた切欠部２２ｋと同じ切欠部２４ｋを設けて同様
にして第３メタルプレーン層２３と第５メタルプレーン
層２５を接続すればよい。

【００２１】すなわち、ビア１４ｃが第４メタルプレー
ン層２４を絶縁を保持して貫通するように、その第４メ
タルプレーン層２４に設けられた切欠部２４ｋの中央を
上下に貫通するように配置すればよい。なお、外側パッ
ド用金属層５に接続された第２メタルプレーン層２２と
第４メタルプレーン層２４を接続するビア１５ｂについ
ても同様、図５に示したように、ビア１５ａに連設する
ようにその下にさらにビア１５ｂを設け、第３メタルプ
レーン層２２に設けた切欠部２３ｋを所定の間隙を保持
して上下に貫通状に配置して接続すればよい。

【００２２】なお、この場合でも、第１メタルプレーン
層２１と同電位となる第３メタルプレーン層２３及び第
５メタルプレーン層２５とを接続するビア１４ａ，１４
ｂが貫通する第２メタルプレーン層２２及び第４メタル
プレーン層２４の絶縁保持用の切欠部２２ｋ，２４ｋ
は、平面視、最下段のボンディングパッド形成面３上の
内側パッド用金属層４及び外側パッド用金属層５の下に
存在しない配置とされていればよく、したがって、第３
メタルプレーン層２３及び第５メタルプレーン層２５と
を接続するビア１４ｃの位置は、第１メタルプレーン層
２１及び第３メタルプレーン層２３とを接続するビア１
４ｂと異なる位置としてもよい。

【００２３】また、上記の形態例では、内側パッド用金
属層と外側パッド用金属層がともに無端のリング状とし
て形成された場合で説明したが、本発明においては図６
に示したパッケージ１のように、内側パッド用金属層４
と外側パッド用金属層５の各々に１又は複数の切れ目４
ｋ，５ｋがある有端の場合など、それらが適数に分割さ
れている場合でも同様に適用できる。また分割されてい
る場合、必ずしも内側パッド用金属層と外側パッド用金
属層とがキャビティを包囲するような環状となっていな
い場合でも同様に適用できる。

【００２４】さらに、上記例では最下段のボンディング
パッド形成面３の下に切欠部２１ｋ，２２ｋ，２３ｋ，
２４ｋが存在しないように設けたが、本発明ではこれら
の切欠部が平面視、内側パッド用金属層４及び外側パッ
ド用金属層５の下とならない位置であれば、同形成面３
の下にその一部若しくは全部が存在していてもよい。す
なわち、最下段のボンディングパッド形成面３のうち、
平面視、図３における内側パッド用金属層４と外側パッ
ド用金属層５との間の絶縁領域（幅Ｚの部位）や図６の
切れ目４ｋ，５ｋなど、パッド用金属層ない空地の部位
の下に切欠部の一部若しくは全部が存在していてもよ
い。切欠部が平面視、最下段のパッド形成面の下に存在
していても、内側パッド用金属層又は外側パッド用金属
層の下に存在していなければ、それらの表面に凹みは発
生しないからである。

【００２５】本発明に係る電子部品用パッケージ本体
は、ＰＧＡ（ピングリッドアレイ）、ＬＧＡ（ランドグ
リッドアレイ）やチップキャリアなど、セラミック層の
層間に電気的導通用のメタルプレーン層を備えてなるセ
ラミック積層構造の各種の電子部品用パッケージ本体に
広く適用できる。本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
様々な態様で実施し得ることは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明に係るセラミック積層
構造の電子部品用パッケージによれば、該第１メタルプ
レーン層と同電位となる他のメタルプレーン層とを接続
するビアが貫通する異電位となるメタルプレーン層の絶
縁保持用の切欠部を、平面視、最下段のボンディングパ
ッド形成面上の内側パッド用金属層及び外側パッド用金
属層の下に存在しない配置としたことから、その両パッ
ド用金属層の下には切欠部が存在しないため、従来にお
けるようなアルミナペースト等による切欠部の補填工程
を要するまでもなく、グリーンシートを積層、圧着した
後、焼成して製造しても、最下段のボンディングパッド
形成面の内側パッド用金属層及び外側パッド用金属層の
平坦性が保持される。すなわち、本発明によれば、従来
のようにアルミナペースト等による切欠部の補填工程
（スクリーン印刷等）を要することなく、パッド用金属
層の凹みが防止される。したがって、補填工程が省略で
きるので、その分、コストの低減が図られる。

【００２７】また、切欠部が平面視、最下段のパッド形
成面の下に存在しない配置とすれば、前記の効果に加
え、内側パッド用金属層と外側パッド用金属層を含む最
下段のパッド形成面の全体において凹みが発生すること
が防止されるので、内側パッド用金属層及び外側パッド
用金属層の平面形状の設計の自由度が増すといった効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミック積層構造の電子部品用
パッケージ本体の実施形態例の平面図。

【図２】図１の中央横断面図。

【図３】図１のＡ部拡大図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】本発明に係る電子部品用パッケージ本体の別の
実施形態例を説明する要部拡大断面図。

【図６】本発明に係る電子部品用パッケージ本体の別の
実施形態例を説明する平面図。

【図７】従来の電子部品用パッケージ本体の平面図。

【図８】図７のＤ−Ｄ線部分拡大断面図。

【図９】図８のＥ−Ｅ線平面拡大断面図。

【図１０】図８において、内側パッド用金属層に接続さ
れたビアの貫通用の切欠部の補填状態、及びその補填が
ない場合に内側パッド用金属層が凹む状態の説明用部分
拡大図。

【符号の説明】

１ 本体 ２ キャビティ ３ 最下段のボンディングパッド形成面 ４ 内側パッド用金属層 ５ 外側パッド用金属層 １４ａ，１４ｂ，１５ａ ビア ２１ｋ，２２ｋ，２３ｋ 切欠部 ２１ 第１メタルプレーン層 ２２ 第２メタルプレーン層 ２３ 第３メタルプレーン層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最下段のボンディングパッド形成面に
   は、そのキャビティ寄りに設けられた内側パッド用金属
   層及び該内側パッド用金属層より外側に設けられた外側
   パッド用金属層とを備えており、その最下段のボンディ
   ングパッド形成面より下のセラミック層には交互に異電
   位となる少なくとも３層のメタルプレーン層を備えてお
   り、前記内側パッド用金属層はそのすぐ下の第１メタル
   プレーン層及びそれと同電位となる他のメタルプレーン
   層とビアを介して接続され、さらに前記外側パッド用金
   属層は前記内側パッド用金属層と同電位となるメタルプ
   レーン層以外のメタルプレーン層と該内側パッド用金属
   層と同電位となるメタルプレーン層と絶縁を保持しつ
   つ、かつ平面視、最下段のボンディングパッド形成面の
   外側でビアを介して接続されてなるセラミック積層構造
   の電子部品用パッケージ本体において、前記内側パッド
   用金属層と第１メタルプレーン層は、前記内側パッド用
   金属層から下に延びるビアを介して平面視、最下段のボ
   ンディングパッド形成面の下で接続され、該第１メタル
   プレーン層と同電位となる他のメタルプレーン層とを接
   続するビアが貫通する異電位となるメタルプレーン層の
   絶縁保持用の切欠部を、平面視、最下段のボンディング
   パッド形成面上の内側パッド用金属層及び外側パッド用
   金属層の下に存在しない配置としたことを特徴とするセ
   ラミック積層構造の電子部品用パッケージ本体。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセラミック積層構造の電
   子部品用パッケージ本体において、該第１メタルプレー
   ン層と同電位となる他のメタルプレーン層とを接続する
   ビアが貫通する異電位となるメタルプレーン層の絶縁保
   持用の切欠部を、平面視、最下段のボンディングパッド
   形成面上の内側パッド用金属層及び外側パッド用金属層
   の下に存在しない配置としたことに代えて、該切欠部
   を、平面視、最下段のボンディングパッド形成面の下に
   存在しない配置としたことを特徴とするセラミック積層
   構造の電子部品用パッケージ本体。