JPH0455536B2 - - Google Patents

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JPH0455536B2
JPH0455536B2 JP61185913A JP18591386A JPH0455536B2 JP H0455536 B2 JPH0455536 B2 JP H0455536B2 JP 61185913 A JP61185913 A JP 61185913A JP 18591386 A JP18591386 A JP 18591386A JP H0455536 B2 JPH0455536 B2 JP H0455536B2
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JP
Japan
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sheet
powder
green sheet
ceramic substrate
metallized
Prior art date
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JP61185913A
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JPS6342148A (ja
Inventor
Takashi Shoji
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/756Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

Landscapes

  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明はセラミツク基板のメタライズ技術に係
り、より詳細には、サーデイツプ基板などのセラ
ミツク基板に導電性材料を付着させてメタライズ
処理する方法及びそれに用いる導電性材料に関す
る。 (従来の技術) 近年、電子機器の薄型化、コンパクト化は著し
く、集積度の増加と共に一段と信頼性が向上し、
用途も拡大の一途をたどつている。モノリシツク
ICでは急速な密度の増加、小型化がすすんでき
ており、一方ハイブリツトICの分野でも特に自
動車用制御回路や電源装置用などの産業機器にお
いては耐熱性、耐衝撃性に優れた大規模ハイブリ
ツトIC化の傾向が強い。最近のハイブリツトIC
では、セラミツク基板上にダイオード、トランジ
スタ、半導体ICなどの能動部品のほか、コイル、
トランス、コンデンサーなどほとんどの電気部品
を搭載している。集積度も一段と増加し信頼度も
飛躍的に向上した混成集積回路が開発されてい
る。 これらのハイブリツトICはセラミツク基板上
に個別部品或いはICエレメントを搭載したり、
厚膜技術を駆使して構成されている。サーデイツ
プICは通常A2O396%程度のアルミナ基板上に
シリコンのICチツプをボンデイングペーストを
使用して固着しているが、一層耐久力のある固着
力が要求されている。 通常、サーデイツプIC用のボンデイング方法
においてはAu系導電ペースト又は半田、ガラス
などが使用されている。Au系導電ペーストは導
電性に優れ、化学的にもまつたく安定で、Auワ
イヤーとのボンダビリテイーが最も良く、Siとも
容易に合金化し、基板との接着も極めて良好であ
るが、高価であるという難点がある。この難点を
解消するため、AuをAgに代えてAgの欠点であ
るマイグレーシヨンを防止するためにPdを添加
したAg−Pd系のペーストが開発されてきた。 これら従来のペーストによるセラミツク基板の
メタライズ法としては種々の方法がある(例、特
開昭60−195079参照)。例えば、Au系又はAg−
Pd,Ag−Pt等のAg系の金属粉末にガラス質金
属酸化物を混合し、ビヒクルを用いて希釈混練し
て導電ペーストとし、第3図a,bに示すよう
に、これをセラミツク基板1のキヤビテイ部2の
底部にドツテイングした後、全面に拡散させ約1
時間のレベリング処理を行つた後、約1時間乾燥
し、Au系ペーストの場合は約870〜900℃,Ag系
ペーストの場合は約900〜930℃で焼成してメタラ
イズ処理し、その上にSiチツプ3等を搭載する方
法がある。 (発明が解決しようとする問題点) しかし、このような導電ペーストによるメタラ
イズ法では、色調、表面粗さ、気孔率等々の特
性管理が非常に難しく、工程が複雑であり、
希釈中に沈降分離の現象が生じるので取扱いが難
しい。更には、膜厚の管理は希釈率によつてい
るものの均一な膜厚が得られず、個々には相当バ
ラツキが大きく、しかも、Siを搭載しない部分
もメタライズ化されてしまうのでコスト高になる
という欠点があつた。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、作業
性がよく簡略な工程によつて必要な部分だけ処理
でき、均一な特性、膜厚のメタライズ層を低コス
トで安定して形成できる技術を提供することを目
的とするものである。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明者は、従来の
メタライズ法の欠点が導電ペーストの性状に起因
することに鑑み、ペースト状でない新たな性状の
導電性材料について鋭意研究を重ねた結果、導電
ペースト組成物をシート状にすることにより、希
釈、ドツテイング、レベリング等の処理を必要と
せず、優れた膜特性のメタライズ層を形成し得る
メタライズ技術を見い出し、本発明をなしたもの
である。 すなわち、本発明に係るセラミツク基板のメタ
ライズ用導電性シートは、導電ペースト組成物で
あつて、これをシート状に成形後、乾燥したグリ
ーンシートからなることを特徴とするものであ
る。 また本発明によるセラミツク基板のメタライズ
方法は、導電性ペースト組成物をシート状に成形
し、このシートを適宜寸法にパンチングした後、
セラミツク基板の所定箇所に貼り付け、焼成する
ことを特徴とするものである。 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。 前述の如く、従来の導電ペーストは溶剤で希釈
して使用されていたのに対し、本発明ではシート
状に成形したグリーンシートを用いるので、希釈
並びに希釈に伴う以降の不可避的工程を全く必要
とせず、これを所定箇所に貼り付る工程を必要と
するだけである。 まず、出発材料としては、従来の導電ペースト
と同様のAu系、Ag系の組成物、或いはこれに少
量のガラスフリツトを混合した組成物、更にはガ
ラスの粉末を用いることができる。 Au系としてはAu100%粉末、Au−Pt系粉末な
どがある。またAg系としては、Ag100%粉末の
ほか、Ag−Pd系粉末やAg−Pt系粉末やAg−Cu
系粉末、Ag−Cu−(酸化イツトリウム及び/又
は五酸化バナジウム)系粉末、Ag−Cu−(銅有
機物)系粉末などがある。 なお、Ag系の場合、組成物の一例を挙げるな
らば、Ag−(0.1〜10%)Cu,Ag−(0.2〜10%)
Pt,Ag−(0.2〜30%)Pd,Ag−(0.1〜10%)Cu
−(20ppm〜2%)酸化イツトリウム及び/又は
(20〜500ppm)五酸化バナジウム、Ag−(0.1〜
10%)Cu−(20ppm〜2%)酸化イツトリウム−
(組成物中の銅純物の合計が0.1〜10%となる量)
銅有機物、などがある。これらの組成物の場合、
Ag微粉末やAgとCu,AgとPd,AgとPtなどの
複合微粉末を用い、更にAg微粉末全体の30%以
上をフレーク状のAg粒子とすると、フリツトレ
スタイプで接着力、耐熱性、耐衝撃性を向上させ
ることができる。 従来の導電ペーストは上記金属微粉末を主とし
て有機溶媒中に分散させたものであるが、本発明
では固型成分が同じであれば良く、テープ成形技
術が利用できれば必ずしも有機溶媒は必要としな
い。 以上のような原料粉末は、水、バインダー、界
面活性剤等々を適宜添加して混練し、テープ成形
技術によりシート状にする。テープ成形するには
粘度が30〜40kcos位が最も成形性が良好である。
テープ成形に際しては、アクリル樹脂等の樹脂製
シート、好ましくはグリーンシートとの分離を容
易にするために表面にSi樹脂を塗布したものを用
いる。シート上にはドクターブレードなどの掻き
板にて所望厚さで均一化する。成形後、常温で自
然乾燥して樹脂製シートから分離し、グリーンシ
ートを得る。なお、強制乾燥するとグリーンシー
トに気孔が多く発生するので、好ましくない。 得られたグリーンシートは、パンチングにより
所定寸法に切り出し、シート貼り付面に水、エチ
ルアルコール、テレピネオール、ブチルカルビト
ール等の溶剤を含ませたうえでセラミツク基板の
キヤビテイ部などの所定箇所に貼り付ける。その
後、従来と同様、焼成してメタライズ面を得る。
なお、パンチング時に残つた不要のグリーンシー
ト部については、再混練して再シート化すること
ができる。 第1図及び第2図はパンチングしたグリーンシ
ートを用いてサーデイツプ基板のキヤビテイ部を
メタライズ処理した一例を示しており、第1図の
如く、セラミツク基板1のキヤビテイ部2に搭載
すべきSiチツプ3よりも若干広面積の円形又は矩
形(正方形)のグリーンシート5を用いたり、ま
た第2図に示すようにジヤンパー線6をとる場合
には、Siチツプ部とジヤンパー線のボンデイング
グランド部の複数個所に各々グリーンシート5を
用いればよい。勿論、キヤビテイ部全面をグリー
ンシートを用いてメタライズ処理することもで
き、この場合にはグリーンシートを約600℃で脱
脂して貼り付けるとよい。 一般的な焼成は厚膜焼成炉が利用でき、大気雰
囲気で行う。通常のマツフル炉でも良い。良好な
メタライズ面を得るには目安として600℃までは
50℃/min以下で加熱し、600℃以上は急速加熱
で良い。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 実施例 1 粉末成分として次の組成(wt%)のものを準
備し、これをV型混合器にて充分に混合した。 Pd(平均粒径1.2μ) 2% Cu−Ag複合粉 0.8% Y2O3(平均粒径1.3μ) 0.003% 銀(平均粒径1.6μ) 残部 更に、この混合粉末に水、アクリル系バインダ
ー、界面活性剤等を次の割合で配合し、ポツト・
ミル(ウレタン・コーテイング製)で24時間混合
処理した。 水 12部 セラモP−17(第一工業薬品(株)製)3部 セラモTB−13(第一工業薬品(株)製)
24部 アンチフロスF1−102(第一工業薬品(株)
製) 0.1部 ステアリン酸(和光純薬製) 0.6部 上記混合粉末 60部 混合処理後、ポツト・ミルから取り出し、表面
にSi樹脂を塗布したポリエステル製シートでドク
ターブレード方式のテープ成形技術を利用して成
形した。ドクターブレードによる厚みは50μ,
100μ,150μの厚みとした。 成形後、常温で一昼夜乾燥した。乾燥後、ポリ
エステル製シートから自然に剥離して得られたグ
リーンシートは、10cm×20cmであつた。 次に、このシートを6mm□にパンチングし、ブ
ラツク・アルミナ(寸法31.7×13×2mmt)上に、
シート貼り付面に水を含ませてキヤビテイー底部
に貼り付けた。更にワトキンス・ジヨンソン社製
4MC型厚膜焼成炉により大気雰囲気中で焼成し
た。焼成条件は昇温から冷却まで60分間プロフア
イルで、ピーク温度は920℃で10分間保持した。
焼成によりグリーンシート貼り付け部は4mm□に
収縮し、良好なメタライズ面が得られた。 実施例 2 粉末成分として 金粉(平均粒径1.3μ) 96% ガラス粉(平均粒径5.2μ) 4% を準備し、V型混合器で充分に混合した。なお、
ガラス粉の組成は、SiO215%,B2O310%,
PbO40%,BaO20%及びZnO15%であつた。 この混合粉末に水、アクリル系バインダー、界
面活性剤等を次の割合で配合した。 上記混合粉末 70部 セラモP−17 2.5部 セラモTB−13 20.6部 アンチフロスF−102 0.1部 ステアリン酸 0.5部 水 10.3部 次いで、これを実施例1と同様にして、20μ,
50μのグリーンシートを成形し、キヤビテイ部に
貼り付け、870℃で焼成してメタライズ面を得た。 実施例 3 粉末成分のうち、金属粉のみがPt0.4%を含み、
他は実施例1の粉末成分と同一の粉末成分を準備
し、また別途粉末成分としてPt,Pdを含まずに
Agのみの粉末を準備し、これらについて、実施
例1と同様の条件にて、各々50μのグリーンシー
トを成形し、キヤビテイ部に貼り付け、焼成して
メタライズ面を得た。但し、焼成温度は上記Pt
を含む場合は910℃,Agのみの場合は920℃とし
た。 以上の各実施例において、焼成後のメタライズ
面の膜厚、色調、表面粗さを調べると共に、ダイ
アタツチ性と、Au−Si系プリフオームを使用し
てSiチツプをメタライズ面にダイボンデイングに
より搭載した後、熱シヨツク試験後のダイプツシ
ユテストを実施し並びに垂直引張強度を調べた。
それらの結果を第1表に示す。 なお、ここで、ダイアタツチ性は、シリコンチ
ツプを搭載処理後、シリコンチツプを剥離し、シ
リコンチツプの裏側にAu−Si共晶膜ができてい
るかどうかを見た。◎印は10個テストし、いずれ
もAu−Si共晶膜がシリコンチツプ裏面に観察さ
れたものを示す。 ダイプツシユ性はシリコンチツプを搭載処理
後、シリコンチツプに剪断応力をかけて剥離試験
した。◎印は10個テストし、いずれもシリコンチ
ツプがメタライズ面から剥離せず、シリコンチツ
プ自身が破壊したものを示す。 また、垂直引張強度測定は次の方法によつて行
なつた(第4図参照)。 セラミツク基板1を450℃に保ち、メタライズ
面にプレホーム8とスタツド9を乗せ、2〜3度
こすりつけた後冷却し、第4図に示すような試料
とした後、垂直引張試験を行つた。 スタツド…接着部径3.3mmφ,Agメツキ10μmt
銅製 プレホーム…Au−2%Si,50μmt×2mm×2
mm 引張速度……15mm/min 測定点数は10点とし、最小値30Kg以上、平均値
35Kg以上とする。スタツド切れモードとなること
が望ましい。
【表】 第1表からわかるように、いずれの膜厚でも気
孔がなく均一で色調、表面粗さも良好で従来技術
によるよりもダイアタツチ性が優れている。ま
た、ダイプツシユテストの結果も良く、強度も大
きい。 (発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、導電ペ
ースト組成物をテープ成形技術によつてシート状
にし、これを用いて基板の所要個所に貼り付け、
焼成してメタライズ処理するので、従来のメタラ
イズ処理のような希釈、ドツデイング、レベルリ
ング工程を必要とせず、工程が簡略化されると共
に、得られたメタライズ面は気孔率、色調、表面
粗さが良好で均一な膜厚てなり、ダイアタツチ性
に優れている。更にはシート状で用いるので作業
性がよく、必要な部分だけメタライズ処理できる
と共にパンチングにより残つた部分は再混練によ
り再度シート化できるので、貴金属の使用量が節
減されて低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による導電性グリーンシートを
用いてサーデイツプ基板のキヤビテイ部にSiチツ
プ用のグランドをメタライズ処理した状態を示す
図で、aは断面図、bは円形グリーンシートを用
いたときの斜視図、cは矩形グリーンシートを用
いたときの斜視図であり、第2図は同様にキヤビ
テイ部にSiチツプ用及びジヤンパー線用のグラン
ドとしてそれぞれ導電性グリーンシートを用いて
メタライズした例を示す断面図であり、第3図は
従来技術により上記Siチツプ用のグランドとして
キヤビテイ部の底部全面をメタライズ処理した状
態を示す図で、aは断面図、bは斜視図であり、
第4図は垂直引張強度測定法を説明する図であ
る。 1……セラミツク基板、2……キヤビテイ部、
3……Siチツプ、4……メタライズ層、5……導
電性グリーンシート、6……ジヤンパー線、7…
…リード、8……プレホーム、9……スタツド。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 導電ペースト組成物であつて、シート状に成
    形後、乾燥したグリーンシートからなることを特
    徴とする導電性シート。 2 導電性ペースト組成物をシート状に成形し、
    このシートを適宜寸法にパンチングした後、セラ
    ミツク基板の所定箇所に貼り付け、焼成すること
    を特徴とするセラミツク基板のメタライズ方法。
JP61185913A 1986-08-07 1986-08-07 導電性シ−ト及びそれによるメタライズ方法 Granted JPS6342148A (ja)

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