JPH0273655A - 亀裂防止パターンを有するセラミック半導体パッケージ - Google Patents

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、−設面に、半導体パッケージに関し、さらに
詳しくは、亀裂を防止する金属パターンをパッケージに
意図的に施したセラミック半導体パッケージに関する。

（従来技術および解決しようとする課題）半導体技術に
おいて、高品質な半導体素子のパッケージか複合セラミ
ック材料で構成される可能性かめることは周知でおる。

セラミックスは、ピン・グリッド・アレイ、リードレス
・チップ・キャリア、デュアル・インライン・サイド・
ブレイズド・パッケージ等のような大ぎなパッケージに
てれを使用した場合、特に有益でおる。これらのセラミ
ック・パッケージは、セラミック材料の単一の層または
相互に接着されているセラミック材料の複数の層から構
成することが可能である。−設面に、セラミック層は、
相互接続用金属線をその上に形成することが可能な所定
の方法で作られる。通常タングステン合金およびその他
の同様な材料が相互接続線を形成するのに使用される。

セラミック半導体パッケージとして、複数層の相互接続
線を設けたものや互いに接着された複数のセラミック層
から成るものが、技術上周知である。

−設面に、セラミックスは複合材料なので、材料の密度
は仝休に均一ではない。材料中の多孔度と結晶粒界は、
セラミック全体に微小な亀裂の形成を促す。微小な亀裂
は、セラミック中で伝播し相互接続線や経路等に使う金
属と遭遇するまで伝播する。非常に多くの複合セラミッ
ク半導体パッケージで微小な亀裂か発生する可能性があ
り、それが比較的歩留りを低く素子の寿命を短くする原
因となる。したがって、複合セラミック半導体パッケー
ジにおいて、微小な亀裂を全体に減少させるかまたは制
限することが強く望まれる。

したがって、本発明の目的は、既存のパッケージより本
質的に強度のあるセラミック半導体パッケージを提供す
ることである。

本発明の他の目的は、既存のパッケージよりも微小な亀
裂が生じたり伝播しにくいセラミック半導体パッケージ
を提供することである。

ｈ■えて本発明の他の目的は、輸送に対する機械的な保
護を従来より必要としないセラミック半導体パッケージ
を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、歩留りの高いセラミック半
導体パッケージを提供づることである。

本発明のさらに他の目的は、素子の寿命の長いセラミッ
ク半導体パッケージを提供することである。

Ｒ後に本発明の他の目的は、金属を内部で増加したこと
でパッケージの熱伝導率が高いセラミック半導体パッケ
ージを提供することでおる。

（課題を解決するための手段） 上述の目的および他の目的おＪ：び特徴は、セラミック
材料のいずれかの層の面に複数の亀裂防止金属パターン
を設けた本発明の実施例によって実現される。複数の亀
裂防止金属パターンは、複数の相互接続金属線と同時に
形成される。複数の相互接続金属線および複数の亀裂防
止金属パターンは、技術上周知のスクリーン印刷法で形
成される。

（実施例） 第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図は、セラミック半導
体パッケージの幾つかの層の平面図を示す。第１Ａ図は
、第１面１２を有するセラミック材料１０の第１層を示
す。半導体パッケージを構成する層に使用するセラミッ
ク材料は、技術上周知の複合材料のうちの一つを使用す
ることが可能である。

セラミック材料の第１１ｉ１１０の第１面１２上には相
互接続用金属線１４が配列されている。相互接続用金属
線１４は、第１面１２に金属をスクリーン印刷すること
で、セラミック材料１０の第１層上に形成される。この
方法は、技術上周知のものであり、口の種のパッケージ
では、通常相互接続用金属線１４はタングステン合金が
用いられる。

セラミック材料１０の第１層はざらにダイ・ホンディン
グ用の窓１６を有し、これを介してチップは、第１面１
２上に設けられたポンディング・パッドにワイヤー・ボ
ンディングすることが可能である。

第１Ｂ図は、第１而２０を有するセラミック材料１８の
第２層を示す。セラミック材料１８の第２層は、セラミ
ック材料１０の第１層と同じ材料である。複数の相互接
続用金属線２２は、セラミック材料１８の第２層の第１
而２０上に、上述した方法で形成される。さらに、相互
接続用金属線２２は、ダイ・ボンディング用パッド２４
を有し、最後にその上にチップかボンディングされる。

ダイ・ホンディング用の窓１６（第１Ａ図参照）は、セ
ラミック層を相互に接着する場合にダイ・ホンディング
・パッド２４と位置合わせされる。

第１Ｃ図は、第１面２Ｂを有するセラミック材料２６の
第３層を示す。再び、セラミック材料２６の第３層は、
セラミック材料１０の第１層およびセラミック材料１８
の第２層と同じ材料である。第１面２８は、上述の方法
で形成された相互接続用金属線３０を有する。セラミッ
ク材料２６の第３層はざらに孔または経路３２を有し、
この経路３２が金属で充満されている場合、これは種々
のセラミック層上に設けられた金属間を電気的に接続す
るために使用される。

第２図を特に参照して、セラミック半導体パッケージの
層３４の大きく拡大した断面図を示す。

層３４は、第１面３８および第２而４ｏを有するセラミ
ック層３６を含む。セラミック層３６の第１而３８上に
配列されているのは、金属層４２であり相互接続用金属
線を構成する。経路４４は、セラミック層３６を通って
金属層４２がら伸びている状態を示す。本実施例では、
経路４４は、金属のみでできている。経路４４は、金属
層４２の相互接続用金属線を他のセラミック半導体パッ
ケージの層上の相互接続用金属線まで延長され、それに
よって異なる層の相互接続用金属線を選択的に接続させ
ることができる。複数の層によって構成される代表的な
セラミック半導体パッケージは、多くの経路４４を有す
る。ざらに、当業者は、すべてのセラミック半導体パッ
ケージが経路４４を有するわけではないことを理解しな
くてはならない。それぞれのセラミック層は、パッケー
ジの外側に治って金属のパターンを用いることで相互接
続されることも可能である。

第１Ａ図、第１Ｂ図、おＪ：び第１Ｃ図に戻り、これら
を参照して、セラミック材料１０の第１面、セラミック
１８の第２而、およびセラミック材料２６の第３ｒｎは
、所定の関係となるよう配置され、複数の層から構成さ
れるセラミック半導体パッケージを形成するため技術上
周知の方法で相互に接着される。本実施例では、相互接
続用金属線１４が相な接続用金属線２２と電気的に接続
され、この相互接続用金属線２２は、第２図に示すよう
な経路によって、相互接続用金属部３０に接続されるこ
とが可能である。複数の層から構成されるセラミック半
導体パッケージには、その他の層も含まれる可能性があ
ることが１！！！解されなくてはならない。複数の層か
ら構成されるセラミック半導体パッケージをここで示し
解説したが、さらに当業者は、その上に相互接続用金属
線を形成したセラミック材料の単一層で構成されるセラ
ミック半導体パッケージが使用される可能性もあること
を理解しなくてはならない。

このタイプのセラミック半導体パッケージは、外部端子
を有する。金属のピン（図示せず）が通常使用される。

金属のピンは、内部の金属に接続され、ろう接のような
技術上よく知られた方法でパッケージに取り付けられる
。

第３図を特に参照して、セラミック半導体パッケージの
層の角部を大きく拡大した平面図が示されている。前述
したように、ここで示すセラミック層３６のような半導
体パッケージの層は、複合材料で構成される。したがっ
て、セラミック層３６は、全体に均一の密度ではない。

その結果、微小な亀裂４６を生じセラミック中に伝播す
る。

これは通常セラミック半導体パッケージの角部に生じる
。微小な亀裂４６は、金属に達するまで伝播しようとし
、この金属は・微小な亀裂４６に対する障壁として働く
。微小な亀裂４６は、セラミック半導体パッケージの歩
留りを低下させると共にこのパッケージを使用する素子
の寿命を短縮する。

第４Ａ図、第４Ｂ図、および第４Ｃ図を特に参照して、
その上に亀裂防止金属パターン４８を有づるセラミック
半導体パッケージの層３６の角部を大きく拡大した平面
図を示しである。これらの図は、亀裂防止金属パターン
４８の異なる配列を図示している。微小な亀裂４６の伝
播は、金属によって抑制されるので、亀裂防止金属パタ
ーン４８をセラミック層３６の角部に設けることによっ
て微小な亀裂４６に対する障壁として機能プることか発
見された。基本的に、亀裂防止金属パターン４８は、微
小な亀裂４６がセラミック層上に設けられた本物の金属
回路に到達する前にその伝播を防止する。本実施例では
、亀裂防止金属パターン４８は、セラミック層３６上に
設けられた相互接続用金属線に電気的または物理的に接
続しないが、これはこのような接続を行うことも可能で
必る。

亀裂防止金属パターン４８は、相互接続用金属線を形成
した場合と同じ方法と同じ金属（通常タングステン合金
）を用いて形成される。したがって、亀裂防止金属パタ
ーン４８を形成するためにそれ以上の処理を行う必要か
ない。本実施例では、亀裂防止金属パターン４８は、セ
ラミック層３６の１つの而にのみ示されているが、亀裂
防止金属パターン４８は、両方の面にも形成することが
可能である。亀裂防止金属パターン４８は、多層セラミ
ック半導体パッケージの１層以上のセラミック層上に形
成することも可能であることを理解しなくてはならない
。また、亀裂防止金属パターンは、図示以外の配列を有
することもできる。例として、線による配列の代わりに
１つの幅の広いパターンを設けてもよい。

微小な亀裂４６に対する障壁として働くことに加え、亀
裂防止金属パターン４８はセラミック半導体パッケージ
全体の熱伝導率を改善する。何故ならば、金属を追加す
ることによってパッケージ中の熱の伝達が改善され、こ
れによってパッケージへの熱の影響が低減される。また
、これらのパッケージの角部は、亀裂防止金属パターン
４８によって強度が増すので、パッケージは破損し難く
輸送に対する機械的な保護もより少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図は、従来のセラミッ
ク半導体パッケージの幾つかの層の平面図を示す。 第２図は、従来のセラミック半導体パッケージの層の一
部を特に拡大した断面図を示す。 第３図は、従来のセラミック半導体パッケージの層の角
部を特に拡大した平面図を示す。 第４Ａ図、第４Ｂ図、および第４Ｃ図は、本発明に従い
、セラミック半導体パッケージの層がその上に複数の亀
裂防止金属パターンを有する状態を特に拡大した平面図
を示す。 （主要符号の説明） １０・・・セラミック材料の第１層、１２・・・セラミ
ック材料１０の第１面、１４・・・相互接続用金属線、
１６・・・ダイ・ホンディング用窓、１８・・・セラミ
ック材料の第２層、 ２０・・・セラミック材料１８の第１面、２２・・・相
互接続用金属線、２４・・・チップのホンディング・パ
ッド、２６・・・セラミック材料の第３層、２８・・・
セラミック材料２６の第１面、３０・・・相互接続用金
属線、３２・・・経路、３４・・・セラミック半導体パ
ッケージの層、３６・・・セラミック層、３８・・・セ
ラミック層３６の第１面、４０・・・セラミック層３６
の第２面、４２・・・相互接続用金属線を構成する金属
層、４４・・・経路、４６・・・微小な亀裂、４８・・
・亀裂防止金属パターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１面および第２面を有するセラミック材料の層
   ； 前記セラミック材料の層の前記第１面上に設けられた複
   数の相互接続用金属線；および 前記セラミック材料の層の前記第１面上に設けられた複
   数の亀裂防止金属パターンであつて、前記セラミック材
   料における亀裂の障壁として機能する複数の亀裂防止金
   属パターン； から成るセラミック半導体パッケージ。
2. （２）複数層のセラミック材料であつて、各層が第１面
   および第２面を有し、各層が相互に接着されている複数
   層のセラミック材料； 前記セラミック材料の１層以上の前記第１面上に設けら
   れた複数の相互接続用金属線であつて、前記セラミック
   材料の種々の層上に設けられた当該相互接続用金属線が
   、前記セラミック材料の層内に設けられた経路によつて
   、前記セラミック材料の種々の他の層上に設けられた他
   の前記相互接続用金属線と電気的に接続される、複数の
   相互接続用金属線；および 前記セラミック材料の１層以上の前記第１面上に設けら
   れた複数の亀裂防止金属パターン；から成るセラミック
   半導体パッケージ。
3. （３）複数層のセラミック材料を設ける段階であって、
   前記セラミック材料の各層が第１面および第２面を有す
   る段階； 前記セラミック材料の層の内少なくとも１層の前記第１
   面上に、相互接続用金属線および亀裂防止金属パターン
   をスクリーン印刷する段階；および 前記相互接続用金属線および亀裂防止金属パターンを含
   む、前記セラミック材料の複数の層を所定の方法で相互
   に接着する段階； から成るセラミック半導体パッケージの製造方法。