JPH01143394A

JPH01143394A - リード付セラミックパッケージ

Info

Publication number: JPH01143394A
Application number: JP29989387A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzuki; 剛鈴木; Yukio Horikawa; 幸男堀川; Toshiki Goto; 後藤　利樹
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はビアホールを介して各配線パターン間の導通を
とるリード付セラミックパッケージに関するものである
。

（従来の技術）従来、ビアホールを介して各配線パターン間の導通をと
るリード付セラミックパッケージの作成法としては、厚
膜法、薄膜法、めっき法等が知られている。

第４図（ａ）　にその製造工程を示す厚膜法は、工程が
簡単となる特徴がある。第４図（ｂ）　にその製造工程
を示す薄膜法および第４図（Ｃ）にその製造工程を示す
めっき法においては、配線パターン幅を細くすることが
でき高密度配線を達成できる特徴がある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述した厚膜法においては、基板表面の
配線パターン幅は、１００　μｍが安定した品質として
形成される限界であり、高密度配線には不向きである欠
点があった。

また、薄膜法においては、スパッタリング又は蒸着法で
行う場合は基板表面の凹凸、粗さ、欠陥に敏感であり、
歩留まりが下がる欠点があった。

さらに、装置コスト、製造コストが高くなる欠点もあっ
た。

さらにまた、めっき法でビアホールに導体ペーストを用
いる場合では、アルカリ金属化合物で工ツチングする際
、ビアホール内の導体物質がエツチング剤に露出してい
るため、ここから腐食して導通不良を起こす欠点があっ
た。また、予じめ孔の開いた基板をエツチングした後、
導体ペーストを埋めて焼成すると、ペーストのみが焼成
収縮して空孔ができる欠点もあった。

さらに、めっき法でビアホールにめっき層を施す場合で
は、ビアホールが高密度化するに従い小径化するためビ
アホールをめっきで導通をとるためには無電解めっきを
行う必要があるが、このとき孔径が小さいと孔中に空気
が残り、めっきが完全につかずボイド不良となり、導通
がとれなくなる事故が発生し易くなる欠点があった。

本発明の目的は上述した不具合を解消して、ビアホール
の信頼性が高いとともに、電極パターンを形成するめっ
き層とセラミック基板との密着性が良好なリード付セラ
ミックパッケージを提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明のリード付セラミックパッケージは、アンカー効
果を有する孔を形成した表層セラミック上に、配線層を
なす無電解めっき層を設けたセラミック基板表面と、裏
面およびピンとの間をビアホールを介して、導通させる
ことを特徴とするものである。

（作　用）上述した構成において、セラミック基板上に形成したア
ンカー効果を有する孔からなる表層セラミックの作用に
より、その上に設ける配線層をなす無電解めっき層とセ
ラミック基板との密着性の良好なリード付セラミックパ
ッケージを得ることができる。

また、ビアホールを印刷により形成すると、めっきで形
成したビアホールによりもボイド発生が少なく信頼性が
高いため好ましい。

（実施例）本発明によるリード付セラミックパッケージ及びその製
造方法の具体的実施例につき、セラミックパッケージを
示す第１図及びその製造方法のフローチャートを示す第
２図を参照しつつ説明する。

まず、基本モデルについて第１図によって説明する。

第１図はセラミック基板が、上層１、内層２、下層３の
３層からなる場合を説明するが、内層は１層に限定され
るものではなく、２層以上の複数であってもよい。

まず内層２は、原料のセラミック材料及び結晶結合材の
一例であるガラス成分のフラックス、さらには適宜有機
バインダー、可塑剤、有機溶剤を加えて混合して形成さ
れたグリーンシートで、所定の位置に、孔４を開けると
同時に加工寸法に打ち抜かれたものである。孔４内には
、Ｗ、Ｍｏ。

Ｃｕ、　　Ａｇ、　　Ａｇ−Ｐｄ等のペーストを充填し
、更にグリーンシートの上にＷ、　Ｍｏ、　　Ｃｕ、　
　Ａｇ。

Ａｇ−Ｐｄ等のペース）５ａを印刷し、回路を形成する
。

次に下層３は、原料のセラミック材料及び結晶結合材の
一例であるガラス成分のフラックス、さらには適宜有機
バインダー、可塑剤、有機溶剤を加えて混合して形成さ
れたグリーンシートで、所定の位置に、孔４を開けると
同時に加工寸法に打ち抜かれたものである。孔４内には
、Ｗ、Ｍｏ。

Ｃｕ、Ａｇ、　　Ａｇ−Ｐｄ等のペーストを充填し、さ
らにグリーンシートの上に、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ。

Ａｇ−Ｐｄ等のペース）５ｂ及び５Ｃを印刷し回路を形
成する。　− 最後に上層１は、原料のセラミック材料及び結晶結合材
の一例であるガラス成分のフラックス、さらには、適宜
有機バインダー、可塑剤、有機溶剤を加えて混合して形
成されたグリーンシートの表面には、粒状のセラミック
を印刷又はロールコータ−、スプレー等の方法で塗布し
、表層セラミック６を形成し、所定の位置に、孔４を開
けると同時に加工方法に打ち抜かれたものである。

上層１、内層２、下層３はプレス機などにより加圧積層
し、焼成すればパッケージ基板７が形成される。

パッケージ基板７には、無電解めっき、必要に応じてさ
らに電気めっきを施したのち、印刷法またはフォトリソ
グラフィの方法により、下層１、表面に回路８が形成さ
れる。下層３にはロー付けなどの方法によりピン１０が
取り付けられる。

第３図（ａ）〜（ｄ）　　は本発明の表層セラミックの
形成法を説明する図である。

原料のセラミック材料及び結晶結合材の一例であるガラ
ス成分のフラクッス、さらには、適宜有機バインダー、
可塑剤、有機溶剤を加えて混合して形成されるグリーン
シート上に、粒状のセラミック材料９を第３図（ａ）に
示されるように配して表層セラミック６を設けることに
より重層構造を形成する。次に、前記グリーンシートを
焼結すれば、このグリーンシート内の前記結晶結合剤の
ガラス成分がしみだし、前記粒状セラミック材料等の表
面を第３図（ｂ）　　に示されるように濡らして、その
ガラス成分による結合層１２を形成する。そして、焼結
後には、この結合層１２を介して粒状セラミック材料の
下端部の端部側が焼結により緻密化され前記クリーンシ
ートに強固に結合される。こうして、これら粒状セラミ
ック材料により粒状突起部が形成され、この粒状突起部
の粒状突起間には上側である表面側から見て奥側に向か
って先広がりの形状となる間隙１３が形成される。この
間隙１３に、第３図（Ｃ）　　に示されるように、施さ
れる無電解めっき層１５の一部が侵入固化されて強固な
アンカー効果が発揮される。

前記粒状セラミック材料９を含むセラミック材料は、ア
ルミナ、ベリリア、窒化珪素、ジルコニア、ムライト等
がある。また、前記結晶結合剤としては、前記ガラス成
分の他に、主成分セラミックスより融点の低い材料や、
拡散係数の大きな材料等がある。要するに、結晶結合剤
が主成分のセラミック材料の焼結の助剤となる構造のセ
ラミックを形成するに用いられるセラミック材料および
結晶結合剤であれば良い。この理由は、結晶結合剤は焼
成時の移行が大きく、濃度勾配で拡散し、エネルギーレ
ベルの低い粒界等の表面へ移行する性質があり、これが
前記粒状セラミックの表面を濡らす結果となるためであ
る。

前記基本的モデルを説明するに際しては、前記結晶結合
剤を含まない１層に配列される前記粒状セラミック材料
９による表層セラミック６としたが、この表層セラミッ
ク６に前記結晶結合剤が含まれても良く、また前記粒状
セラミック材１９が２層、３層等になっても良い。なお
、この２層の場合の前記第３図（ｂ）　に対応する図面
を示せば第３図（ｆｉ）のようになり、同一番号は同一
内容を示している。

次に、前述されたような粒状突起が形成される場合の条
件について詳述する。

１）　前記グリーンシート１１中に含まれる結晶結合剤
に相当する成分およびセラミック材料中に含まれる結晶
結合剤に相当する成分の総量が、全く含まれない場合を
含んで前記表層セラミック６のそれらの総量より多い必
要がある。

この理由は、グリーンシート１１上に形成した表層セラ
ミック６の少なくとも最上層粒子が、結晶結合剤でうめ
られず、そこに粒状突起が形成されるためである。

２）　前記グリーンシート１１が焼結により緻密化し、
緻密体に結合する温度で焼結する必要がある。

この理由は、前記表層セラミック６が焼成される温度で
焼結すれば、前記グリーンシート１１は緻密に焼結せず
に脆い状態になるためである。

３）　前記粒状セラミック材料の形状は、球状、若しく
は、楕円形状のような球状に近いものである必要がある
。

この理由は、表面側から見て奥側に向かって先広がりと
なる間隙１３を形成するためである。

前記粒状セラミック材料による粒状の間隙１３は、この
粒状セラミック材料間に所望間隙を形成する大きさを有
するグラファイト、カーボン粒子等の酸化燃焼可能な間
隙形成材によって制御可能である。

次に、グリーンシート１１と表層セラミック６との重層
構造を形成するには以下の■〜■の手段のうち最適のも
のを選択して使用している。

■　粒状セラミック材料に、有機バインダー、有機溶剤
、可塑剤、間隙形成材等を混合して２０００ｃｐｓの粘
度に調整したペースト状のスラリーをリバースコータ一
方式により帯板状の前記グリ−ンシート１１の両面に展
着させる手段。

■　■と同様に粒状セラミック材料に、有機バインダー
、有機溶剤、可塑剤、間隙形成材等を混合して、はぼ２
００Ｃ１］Ｓの粘度に調整したスラリーをスペレー塗装
法により前記グリーンシート１１の片面若しくは両面に
塗布する手段。

■　転写紙に予め塗布等されたスラリーを、前記グリー
ンシート１１の片面若しくは両面に転写する手段。

■　グリーンシート１１の片面若しくは両面にスラリー
をスクリーン印刷によって印刷する手段。

なお、前述のような手段等によって重層構造になったも
のは、この゛重層構造のものを多段に積み重ねて同時に
焼成しても互いに溶着するようなことはない。

この理由は、表層部のセラミック質の純度が高いため、
焼成中に溶着しないためである。

次に、実際の例について説明する。

実施例１平均粒子径２μｍの低ソーダ量のアルミナ粉末９０重量
％と、ＭｇＯ，Ｃａｂ、　５ｉｎ２粉末１０重量％と有
機バインダーであるブチラール樹脂と可塑材ＤＯＰと有
機溶剤トルエンとブタノールをアルミナ製ボールミルで
混合し、粘度約５０００ｃｐｓのスラリーに調整した。

このスラリーをテープ成形機でグリーンテープとした。

グリーンテープに所定の孔をプレス機で打ち抜き、平均
粒子径１μｍのダンゲステン粉末を用いたペーストで孔
を充填した後、所定の導体配線を同じ粒径のタングステ
ン粉末を用いたペーストでスクリーン印刷した。最上層
のグリーンテープは平均粒径１μｍのＭｇ０５０重量％
と平均粒子径２．０μｍのアルミナ粉末５０重量％の粉
末を用いたペーストを粘度２００ｃｐｓに調整後、表層
セラミックとしてスプレー法により塗布し、乾燥した後
所定の孔を同様に打ち抜き、導体ペーストの充填を行っ
た。所定の配線がなされたテープを温度１５０℃、圧力
２０ｋｇ／ｃｍ’で積層し一体とした後所定の寸法に切
断し、約１６００℃の水素雰囲気で焼成した。焼成基体
にＮ１無電解めっき１μｍを前面につけた後、フォトレ
ジストを全面に塗布し、表面に回路パターン形成し、第
二塩化鉄水溶液でエンチングを行い、５０μｍの線幅の
配線を形成した。また、同工程で、裏面にはリードピン
取り付は用の１．８肛φのパッドを形成した。このパッ
ド上に共晶銀ろう（Ａｇ−Ｃｕ）でコバールのピンを約
８５０℃の水素雰囲気で金具づけした。

ピンの組立後ニッケル無電解めっきを２μｍつけた後シ
アン化金の無電解めっきを２μｍつけ、プラグインパッ
ケージとした。

パッケージ表面のパターンは、スコッチテープによる密
着度テストによる剥離は起こさなかった。

また、パッケージ裏面に取り付けられたピン引張強度は
３．Ｏｋｇであった。

実施例２平均粒径４μｍのカオリンと平均粒径２μｍのシリカを
実施例１のバインダー、可塑剤、溶剤と混合し、スラリ
ー調整した後、所定のグリーンシートとした。

実施例１と同様の打ち抜き、平均粒径１．５　μｍのモ
リブデン粉末と平均粒径２μｍのマンガン粉末を用いた
ペーストで孔充填、導体配線を印刷した。最上層のグリ
ーンテープは平均粒径０．４μｍのジルコニア粉末１０
０重量％を用いたペーストを表層セラミックとしてリバ
ースコーター法で塗布した。乾燥後、実施例１と同様に
打ち抜き孔充填を行った。

所定の配線がなされたテープを温度１５０℃、圧力４０
　ｋｇ／ｃｍ２で積層し、一体とした後、所定の寸法に
切断し、約１３５０℃の水素雰囲気で焼成した。焼成素
体に無電解銅めっき１μｍを全面につけた後、更に硫酸
銅の電気めっき１０μｍをつけ、ニッケルの電気めっき
を２μｍつけ実施例１と同様なフォトレジスト・エツチ
ングを行い所定の導体を残した。この基板に実施例１と
同じろう付ニッケル・金めつきを行い、プラグインパッ
ケージを作った。

また、パッケージ裏面に取り付けられたピン引張強度は
３．５ｋｇであった。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である。例えば、表層セラミ
ック６は、上層１の表面に施す場合を説明したが、上層
１と下層３０両方の表面に施すこともできる。さらに、
表層セラミック６は、クリーンシート上に塗布されて後
、所定の位置に孔４を開けると同時に加工寸法に打ち抜
かれる場合を説明したが、グリーンシートが所定の位置
に孔４を開けると同時に加工寸法に打ち抜かれた後に表
面層セラミック６が塗布されてもよい。また、上層１、
内層２、下層３の３層が積層された後に表層セラミック
６が塗布されて焼成されてもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
のリード付セラミックパッケージによれば、アンカー効
果を有する表層セラミックを設けることにより、配線層
をなす無電解めっき層とセラミック基板とが強固に接着
し、電極パターンを形成するため、めっき層とセラミッ
ク基板との密着性の良好なリード付セラミックパッケー
ジを得ることができる。

また、好適な実施例では、表層セラミックをセラミック
基板と同時に焼成できるため、工程が簡単になるととも
に、ビアホールを印刷により形成しているため、めっき
で形成したスルーホールよりも信頼性を高くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリード付セラミックパッケージの一実
施例を示す図、第２図は本発明のリード付セラミックパッケージの製造
工程のフローチャート、第３図（ａ）〜（ｄ）　はそれぞれ表層セラミックの製
造工程を示す図、第４図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来のリード付セラミ
ックパッケージの製造工程を示したフローチャートであ
る。１・・・上層　　　　　　　２・・・内層３・・・下層
　　　　　　　４・・・孔５ａ、　５ｂ、　５ｃｍ・・
ペースト６・・・表層セラミック７・・・パッケージ基板計・・回路　　　　　　　９・・・粒状セラミック材料
１０・・・ピン　　　　　　　１１・・・グリーンシー
ト１２・・・結合層　　　　　　１３・・・間隙１５・
・・無電解めっき層

Claims

【特許請求の範囲】

１．アンカー効果を有する孔を形成した表層セラミック
上に、配線層をなす無電解めっき層を設けたセラミック
基板表面と、裏面およびピンとの間をビアホールを介し
て導通させることを特徴とするリード付セラミックパッ
ケージ。
２．前記表層セラミックとビアホール内の導体ペースト
とを同時に焼成する特許請求の範囲第１項記載のリード
付セラミックパッケージ。