JPH0389537A - セラミックパッケージおよびその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、導体パターンを備えた半導体素子搭載用の
高密度実装に適したセラミックパッケージおよびその製
造方法に関する。

［従来の技術］ 半導体装置の部品となるセラミックパッケージにおいて
、例えば、ピン・グリッド・アレイタイプは、セラミッ
クグリーンシートを所望のサイズに切断、各層の位置合
わせ用ガイドホール、半導体素子搭載部、スルーホール
等を成形型で打抜き、そして必要な導体パターンはタン
グステン、モリブデン、モリブデン−マンガン等の高融
点金属を主成分とするペーストにより形成し、次いで、
各層を熱圧着して積層して積層品とした後、１５００〜
１６００℃で還元焼成して、次いで、必要なＮｉ、Ａｕ
等のメツキをし、入出力ピンをろう付し製作される。

従来のスクリーン印刷法においては、導体パターンのラ
インは２００μｍ以上のラインピッチが限界であり、ま
た、より微細パターンの要求に対応しようとしても、ラ
イン形状は複核がりの頂部が丸みのある台形型となり、
また、ライン幅が一層狭くなると、ライン頂部はＡ字（
逆Ｖ字）型となり平坦部がほとんどなくなってしまう。

そのため、半導体装置とするための半導体素子等の実装
のとき、ワイヤボンディング部の平坦面が少なくなり、
ワイヤーのスベリ等が発生する。

近年の電気配線回路の高密度化要求は一層増加し、導体
ラインのピッチの微細化、低抵抗化、ライン形状の平坦
化が望まれているが、その一方法としてフォトリゾグラ
フィー法による微細配線回路の形成方法があり、特開昭
６２−２１６２９０では金属粉末および紫外線硬化樹脂
を主成分とする結合材より成る混合物層を透明シート上
に形成し、透明シート側にマスクフィルムを重ね、その
上から紫外線を照射し、結合材を硬化させ、現像後未硬
化部分を洗浄することによりファインな導体回路パター
ンの形成方法を開示している。

また、特開昭６２−２４７５９０では金属粉末、無機物
粉末及び紫外線硬化樹脂よりなる混合物層を透明フィル
ム上に形成する第一手段と、該フィルム上にマスクフィ
ルムを重ね合せると共にその上から紫外線を照射して樹
脂バインダーを硬化させ未硬化部分を除去して回路パタ
ーンを形成する第二手段と、前記回路パターンを導体回
路を形成すべきセラミック戒形体上に形成して感圧接着
剤層面に加圧転写する第三手段と、回路パターンを転写
した前記成形体を焼成する第四手段による導体回路パタ
ーンの形成方法を開示している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、透明フィルム側から露光する方法では、
フォトマスクと混合物層とに間に介在する透明フィルム
のため、光がその厚さだけ拡がり、シャープなラインを
備えた回路パターンの形成は難しかった。そのうえ、露
光は透明フィルム側からされるため反対側に硬化不十分
な層が存在し、その層が現像条件により溶解したり、し
なかったりするため硬化形成層の厚みのバラツキが生じ
易く、導電性回路とした場合、安定した導通抵抗を得る
ことが難しかった。

また、混合物側からマスクフィルムを介して露光する方
法では、混合物中の導体粉末の反射・散乱により光の透
過強度は指数関数的に減少するためより深い露光には長
時間を要する６例えば、２０μｍ厚みの硬化のための露
光時間は、その半分の厚みの硬化のための約３倍の時間
となる。また、硬化厚みを厚くするには連続して長時間
露光する必要があり、光は反射散乱により等方的に拡が
るため、ライン幅はフォトマスクの幅より拡がってしま
って、ライン形状をシャープに制御することが困難とな
る。例えば、ラインの断面は第７図のようになり、基材
上の取り扱い性や高密度化する点で障害があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点の解決を計るも
ので、導体パターンは高密度で低抵抗であり、また、ワ
イヤボンディング性に優れた、導体ラインからなるセラ
ミックパッケージおよびその製造方法の提供を目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、導電性粉末、および紫外線硬化樹脂を主成分
とする結合材よりなる混合物層を樹脂フィルム等の基材
上に形成し、該混合物層をフォトマスクを介して紫外線
を照射して形成する導体パターンで、該導体パターンの
ラインの側面が略矩形であることを特徴とするセラミッ
クパッケージである。

また、導電性粉末、および紫外線硬化樹脂を主成分とす
る結合材よりなる混合物層を樹脂フィルム等の基材上に
形成し、該混合物層をフォトマスクを介して紫外線を照
射し結合材を硬化させた後、未硬化部分を除去して導体
ラインからなるパターンを形成して、該パターンをセラ
ミックグリーンシートに転写して積層パッケージの回路
部を形成するセラミックパッケージの製造方法において
、（イ〉平坦な基材上に該混合物層を形成し、次いで混
合物層上にファトマスクを載置し、次いで、そのフォト
マスク上から紫外線照射し結合材を硬化させ、以上手段
を２回以上繰り返す工程、（υ〉前記工程の未硬化部分
を除去して硬化部分からなるパターンを形成する工程。

（ハ）該パターンを加圧転写してセラミックグリーンシ
ートに導体パターンを形成する工程であることを特徴と
するセラミックパッケージの製造方法である。

［作用］ 上記構成において、導体パターンの導体ラインの断面形
状が略矩形であるので、セラミックグリーンシートに加
圧転写することにより、セラミックグリーンシートに埋
め込むことが容易になり、該セラミックグリーンシート
を複数枚積層して同時焼成する積層品では、焼成により
発生するデラミがなくなる。また、面積当たりにライン
を密に形成してもラインの下面から上面まで隣接するラ
インとの間隔は一定であり、高密度化をはかることがで
きる。

さらに、断面形状が矩形であるとは、すなわちラインの
上表面が平坦であるため、半導体素子等の実装時、半導
体素子と導体パターンとのワイヤボンディング性もよい
。

高密化できることでＴＡＢ基板等に適した導体パターン
となる。

また、第３図は紫外線露光時間と硬化形成厚みの関係を
示したものであるが、図を参照して製造方法の作用を説
明する。第３図において、厚み２０μｍでは約１５分要
し、厚み１０μｍでは約３分である。このため厚み１０
μ川を２回繰り返せば、露光時間は６分でよい、さらに
１回の硬化形成層は１０μ園程度と薄い層であるため、
層全体が十分に硬化し、硬化形成層のサイドエツチング
はなく、断面形状は矩形でシャープとなる。また、混合
物層側から露光するため現像液を当てる側の硬化は十分
に硬く、初期の厚みをそのまま維持できる。その上に位
置合わせして層を重ねることは原理的には無限で、必要
により高いアスペクト比のライン形成が可能であり、か
つ−層毎にシャープなラインの繰り返しの形成であるの
で、断面形状は矩形であり、また、隣接するラインとの
間隔は上から下まで一定となる。

加圧転写は一例として圧力２０ｋｇ／　Ｑ１２．温度９
０℃の条件下で３Ｑｓｅｃ間の条件でなされるが、導体
ラインの断面形状が矩形であることとあいまって、第７
図のように導体パターンはセラミックグリーンシート層
中に埋め込まれる。このことによりセラミックグリーン
シートを積層する種類のセラミックパッケージでは、焼
成後のデラミ等の変形のない信頼性の高いセラミックパ
ッケージとなる。

［実施例］ 第４図および第５図は本発明のセラミックパッケージの
一実施例で、第４図は斜視図であり、第５図は第４図の
Ａ−Ａ面の断面図である０図において、１１は１層目で
セラミックグリーンシートを打ち抜いて形成されたもの
で、１２は２層目で、中央部を打ち抜かれたセラミック
グリーンシート上に第１図に示したような平面図の本発
明の導体ラインを備えた導体パターン（ダイアタッチ部
等のインナーリード形成部となる）、および次層と導通
を取るためのスルーホール１４に導体を備えている。　
１３は３層目で、セラミックグリーンシートの中央部に
半導体素子を搭載する面に導体層１５および次層と導通
を取るためのスルーホール１４に導体を備えている。

さらに、上述の導体パターンの形成法を第２図の（ａ）
〜（ｄ）の製造工程を説明した図面を参照に詳述する。

導電性金属としてタングステン１００％重量部に、紫外
線硬化樹脂〈例えば、サンノブコＬＲ３５０Ｒ）を２０
〜１００重量部を添加した混合物に溶剤を混合してスリ
ップをつくる。溶剤としては、ブチルセルソルブアセテ
ートを用いたが、エチルセルソルブ等の溶剤でもよい。

　第２図（ａ）はこのスリップをドクターブレード法、
ロールコーター法等のコーテング法によりポリエステル
フィルム等の基材５上に１０μｍ厚み（乾燥後の厚み）
になるように導体混合物層６をコーティングして乾燥し
第１層を形成したものである。次に、第２図（ｂはフォ
トマスク７を第１層の上に密接して重ねてその上から高
圧水銀灯を用いて１５８４０ｍＪ／ｃｎ＋２の露光量（
露光時間は３分〉の紫外線照射を行い、露光部９は８０
μｍ幅、非露光部１０は４０μ鵡のパターンを形成した
ものである。照射量は、使用する導体粉末および紫外線
硬化樹脂の種類により適宜に選ぶが、コーティング層の
底部まで硬化させるものである９次いで第２図（ｃ）は
２回目〜４回目と上記工程を繰り返して、第２層目〜第
４層目と第１層目と同様に導体混合物層をコーティング
、乾燥、露光を行い、トータル乾燥厚み４０μｍのライ
ンを備えたパターンを得たものである。次に第２図（ｄ
）は上記パターン層の現像を一度に行い、非露光部を溶
出・除去することにより、基材５上に導体パターン層を
形成したものである。この現像液としては、トリクロル
エタンを用いたが、紫外線硬化樹脂の種類により選択す
ればよい。

本発明によれば、ライン断面形状は略矩形となる。また
、厚みは前述では４回の積層で形成した場合であるが、
ｎ層であれば５０．６０μｍ・・・１０ｎμｍと厚みを
２増すことは容易である。

また、紫外線硬化樹脂が２０重量部未満であれば、現像
時の形成パターンが剥がれる、一方、１００重量部を越
えると焼成時に形成パターンの発泡が生じる。

［具体例１〜３］ まず、アルミナ粉末と焼結助剤との混合物（アルミナ分
として９４％である）に、有機バインダー可塑剤および
溶剤を加えて混合してスラリーを得る。このスラリーを
ドクターブレード法等のセラミックグリーンシート成形
法で成形する。その後、セラミックグリーンシートを所
望のサイズに切断、各層の位置合わせ用ガイドホール、
半導体素子搭載部、スルーホール等を成形型で打抜く。

そして必要な導体はタングステン、モリブデン、モリブ
デン−マンガン等の高融点金属を主成分とするベースト
により形成する。ダイアタッチ部等のインナーリード形
成部の導体パターンは前述の積層露光法で第１表に示す
条件でパターン形成してパターンを得た。

第１表 形成パターンの１本のラインの厚み方向の幅のバラツキ
は±２μｍ である。

その形成したパターンをセラミックグリーンシートに加
熱転写して形成する。その他の内部電気回路、スルーホ
ール導通はスクリーン印刷法で形成することが好適であ
るが、本発明で行うことができる。その後、各層を１０
０〜１２０℃の温度で熱圧着して積層して積層品とした
後、１５００〜１６００℃で還元焼成する。焼成品には
デラミはなかった。

次に、必要なＮｉ、Ａｕ等のメツキをし、入出力ピンを
ろう付して頂部の平坦な導体ラインを備えたワイヤボン
ディング性に優れたセラミックパッケージを得た。

［比較例１〜３コ 比較例１（ＮＬＬ４）は導電性粉末としてタングステン
粉末を１００重量部と紫外線硬化樹脂４０重量部を添加
した導体混合物に溶剤を混合して導体スリップをつくり
、これを実施例に示した方法にて基材上にコーティング
して４０μｍの導体混合物の形成層を作製した。次にフ
ォトマスクを上に密接して重ねて３９６００＋１１Ｊ／
ｅ１ｍ　２（露光時間３０分）の紫外線照射を行った。

使用したフォトマスクのパターンのライン条件および形
成されたパターンの結果を第２表に示した。

比較例２（ＮＩＬ５）は比較例１とは第２表に示した使
用フォトマスクの条件がことなる他は同一条件であり、
その結果を第２表に示した。

比較例３（Ｎａ６）は比較例１とは紫外線照射量が１５
８４０ＭＪ／Ｃａｌ　”　　（露光時間１５分〉の他は
同一条件であり、その結果を第２表に示した。

（以下余白） 第 表 本発明では導電性粉末としては、金、銀等の貴金属や、
銅、アルミニウム等の卑金属を用いることもできる。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように、導体パターンのライン
断面形状が略矩形であるので、高密度であり、低抵抗で
ある、また、ワイヤボンディングに適した導体ラインか
らなる導体パターンを備えたセラミックパッケージおよ
びその製造方法の提供で、より信頼性の高い半導体装置
の優れた部品の提供の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例としてのセラミックパッケージの
導体パターンの平面図である。 第２図は本発明の導体パターンの製造工程を説明する説
明図である。 第３図は本発明の詳細な説明する紫外線露光時間とライ
ン形成厚の関係を説明する関係図である。 第４図は本発明の一例としてのセラミックパッケージの
各層の構成を説明する斜視図である。 第５図は第４図のＡ−Ａ面の断面図である。 第６図は導体パターンをセラミックグリーンシートに加
熱転写して埋め込んだ状態を説明する断面図である。 第７図は従来方法による導体ラインの形状の断面図であ
る。 ■・・・導体パターン、２・・・導体ライン、３・・・
導体ライン側面、４・・・導体ライン頂面、５・・・基
材、６・・・混合物層、７・・・フォトマスク、８・・
・紫外線照射、９・・・露光部、１０・・・非露光部、
１１・・・セラミックパッケージの１層目、１２・・・
セラミックパッケージの２層目、１３・・・セラミック
パッケージの３層目、１４・・・スルーホール、１５・
・・導体層、１６・・・入出力ビン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性粉末、および紫外線硬化樹脂を主成分とす
   る結合材よりなる混合物層を樹脂フィルム等の基材上に
   形成し、該混合物層をフォトマスクを介して紫外線を照
   射して形成する導体パターンで、該導体パターンのライ
   ンの断面形状が略矩形であることを特徴とするセラミッ
   クパッケージ。
2. （２）導電性粉末、および紫外線硬化樹脂を主成分とす
   る結合材よりなる混合物層を樹脂フィルム等の基材上に
   形成し、該混合物層をフォトマスクを介して紫外線を照
   射し結合材を硬化させた後、未硬化部分を除去して導体
   ラインからなるパターンを形成して、該パターンをセラ
   ミックグリーンシートに転写してセラミックパッケージ
   の回路部を形成するセラミックパッケージの製造方法に
   おいて、 （イ）平坦な基材上に該混合物層を形成し、次いで混合
   物層上にフォトマスクを載置し、次いで、そのフォトマ
   スク上から紫外線照射し結合材を硬化させ、以上手段を
   ２回以上繰り返す工程、 （ロ）前記工程の未硬化部分を除去して硬化部分からな
   るパターンを形成する工程、 （ハ）該パターンを加圧転写してセラミックグリーンシ
   ートに導体パターンを形成する工程であることを特徴と
   するセラミックパッケージの製造方法。