JPH08213501A - Ceramic package base, method for manufacturing the same, and method for manufacturing ceramic package - Google Patents
Ceramic package base, method for manufacturing the same, and method for manufacturing ceramic packageInfo
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- JPH08213501A JPH08213501A JP7016105A JP1610595A JPH08213501A JP H08213501 A JPH08213501 A JP H08213501A JP 7016105 A JP7016105 A JP 7016105A JP 1610595 A JP1610595 A JP 1610595A JP H08213501 A JPH08213501 A JP H08213501A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 半導体素子を収納するキャビティ部13及び
キャビティ部13の周囲に半田封止用の矩形形状のメタ
ライズ層を備えたセラミック製パッケージ基体11にお
いて、メタライズ層の1辺を含む垂直断面形状に関し、
キャビティ部13近傍積層部分が凹形状に反っており、
その他の外周部積層部分が逆凹形状に反っているパッケ
ージ基体。
【効果】 セラミック製リッドによりパッケージ基体1
1を封止する際に、流動半田層とパッケージ基体との間
にキャビティ内部のガスを抜くための貫通孔が確実に形
成され、前記流動半田層による封着時にキャビティ内部
のガス圧の上昇を防止することができ、スプラッターの
発生を防止することができる。
(57) [Summary] [Structure] In a ceramic package base 11 provided with a cavity 13 for housing a semiconductor element and a rectangular metallization layer for solder sealing around the cavity 13, one side of the metallization layer is provided. Regarding the vertical cross-sectional shape including
The laminated portion near the cavity 13 is warped in a concave shape,
A package substrate in which the other outer peripheral laminated portions are warped in an inverted concave shape. [Effect] Package base 1 with ceramic lid
A through hole for removing gas inside the cavity is surely formed between the fluidized solder layer and the package base when sealing the liquid crystal layer 1, and the gas pressure inside the cavity is increased during sealing by the fluidized solder layer. It is possible to prevent the occurrence of splatter.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はセラミック製パッケージ
基体、その製造方法及びセラミック製パッケージの製造
方法に関し、より詳細には、ICチップやLSIチップ
等の半導体素子を搭載することのできるセラミック製パ
ッケージ用のパッケージ基体、その製造方法及びセラミ
ック製パッケージの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic package base, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the ceramic package. More specifically, the present invention relates to a ceramic package capable of mounting semiconductor elements such as IC chips and LSI chips. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a package base, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a ceramic package.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置において、集積回路などの半
導体素子は、パッケージ基体に設けられた半導体素子搭
載部に収納され、該半導体素子搭載部がリッドで気密に
封止されて実用に供されている。アルミナ等のセラミッ
クスは耐熱性、耐久性、信頼性などに優れるため、この
パッケージ基体及びリッドの材料として好適であり、セ
ラミック製のICパッケージは現在盛んに使用されてい
る。2. Description of the Related Art In a semiconductor device, a semiconductor element such as an integrated circuit is housed in a semiconductor element mounting portion provided on a package base, and the semiconductor element mounting portion is hermetically sealed with a lid for practical use. There is. Since ceramics such as alumina are excellent in heat resistance, durability, reliability, etc., they are suitable as materials for the package base and lid, and IC packages made of ceramics are now actively used.
【0003】図8は半導体素子を収納したセラミック製
のパッケージ基体とセラミック製のリッドとが半田層を
介して接合された半導体装置を模式的に示した断面図で
ある。FIG. 8 is a sectional view schematically showing a semiconductor device in which a ceramic package base housing a semiconductor element and a ceramic lid are joined via a solder layer.
【0004】前記半導体装置を構成するパッケージ基体
31の中央にはキャビティ部36が形成され、その周囲
にはリッド32を封着する際に用いられるメタライズ層
(シールリング)40が形成され、さらにメタライズ層
40の周囲には図示しないマザーボードに接続するため
の外部接続ピン41が立てられている。また、キャビテ
ィ部36は通常その周辺部分が階段状に構成されてお
り、中間の階段部分にはワイヤボンディングのためのパ
ッド部39が形成され、底面部分にはLSI等を載置す
る半導体素子搭載部37が形成されている。一方、前記
半導体装置を構成するリッド32は、セラミック基板3
3、その周縁部(下面外周部及び側面)に形成されたメ
タライズ層34、及びこのメタライズ層34を覆う半田
層35から構成されている。 そして、このパッケージ
基体31に形成されたメタライズ層40とリッド32に
形成されたメタライズ層34を介して半田層35により
パッケージ基体31とリッド32とが接合され、半導体
素子38が気密に封止されている。A cavity portion 36 is formed in the center of a package base 31 constituting the semiconductor device, and a metallization layer (seal ring) 40 used for sealing the lid 32 is formed around the cavity portion 36, and further metallized. External connection pins 41 for connecting to a mother board (not shown) are set up around the layer 40. Further, the cavity portion 36 is usually formed in a stepped shape in its peripheral portion, a pad portion 39 for wire bonding is formed in the middle stepped portion, and a semiconductor element mounting device for mounting an LSI or the like is mounted on the bottom surface portion. The part 37 is formed. On the other hand, the lid 32 constituting the semiconductor device is a ceramic substrate 3
3, a metallization layer 34 formed on the peripheral portion (outer peripheral portion of the lower surface and side surfaces), and a solder layer 35 covering the metallization layer 34. Then, the package base 31 and the lid 32 are joined by the solder layer 35 via the metallized layer 40 formed on the package base 31 and the metallized layer 34 formed on the lid 32, and the semiconductor element 38 is hermetically sealed. ing.
【0005】この半導体装置を構成するセラミック製の
パッケージ基体31は、所定の位置に導電性ペーストが
印刷されたグリーンシートを積層して焼成することによ
り製造される。前記方法により製造されるパッケージ基
体31を、完全な平板状のものとすることは難しく、通
常は多少の反りが観察される。The ceramic package base 31 constituting this semiconductor device is manufactured by stacking and firing green sheets on which conductive paste is printed at predetermined positions. It is difficult to make the package base 31 manufactured by the above method into a perfect flat plate shape, and some warpage is usually observed.
【0006】図9は通常のペーストを使用して導電性ペ
ーストが印刷されたグリーンシートをそのまま積層、焼
成したセラミック製パッケージ基体を模式的に示した断
面図であり、中央にキャビティ部53が形成されてい
る。図9に示したようにパッケージ基体51は凹形状に
反り、外部接続ピン52が立てられている端部付近は大
きく反り上がり、100μm程度の反りとなるため、パ
ッケージ基体としての規格に適合しない。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic package base in which green sheets printed with a conductive paste are stacked and fired as they are using a normal paste, and a cavity 53 is formed in the center. Has been done. As shown in FIG. 9, the package base body 51 warps in a concave shape, and the vicinity of the end where the external connection pin 52 is erected greatly warps to a warpage of about 100 μm, which does not conform to the standard as a package base body.
【0007】そこで、通常はグリーンシート積層体の四
隅に適当な重しを置き、焼成を行う。図10は重しを用
いて製造されたパッケージ基体を模式的に示した断面図
である。この場合には、パッケージ基体61の両端の反
り上がりは抑えられるものの、キャビティ部63が形成
されている中央部が逆凹形状に反り、そのためキャビテ
ィ部63の周辺に形成されている半田封着用のメタライ
ズ層(シールリング)64の各辺も逆凹形状に反ること
になる。また、パッケージ基体61全体の反りも50μ
m程度とかなり大きい。Therefore, normally, appropriate weights are placed at the four corners of the green sheet laminate and firing is performed. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a package base manufactured using a weight. In this case, although the warping of both ends of the package base body 61 is suppressed, the central portion in which the cavity portion 63 is formed warps in an inverted concave shape, so that the solder sealing formed around the cavity portion 63 is not possible. Each side of the metallized layer (seal ring) 64 also warps in an inverted concave shape. Also, the warpage of the entire package base 61 is 50 μm.
It is quite large, about m.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図11(a)はパッケ
ージ基体を封止するためのセラミック製リッドを模式的
に示した底面図であり、(b)は(a)に示したリッド
のI−I線断面図である。FIG. 11 (a) is a bottom view schematically showing a ceramic lid for sealing a package base, and FIG. 11 (b) shows the lid I shown in FIG. 11 (a). It is a -I line sectional view.
【0009】図11に示したように、セラミック製のリ
ッド32のメタライズ層34上に形成されている半田層
35は中央部が薄い凹形状になっている。そのため、平
面形状又は凹形状のメタライズ層が形成されているパッ
ケージ基体をこのリッド32を用いて封止する際には、
半田層35による封着が一気に進行せず、封着が完了す
る直前まで前記メタライズ層と半田層35との間の中央
部にガス抜き用となる貫通孔が残り、この貫通孔を通っ
てキャビティ内部のガスが抜ける。従って、同じ厚さの
半田層が形成されたリッドを使用した場合よりもスプラ
ッター(封着後にもキャビティ内部のガス圧が高くな
り、半田層を通ってガスが吹き抜け、そのために溶融状
態の半田が外部ピン等に付着する現象)は発生しにく
い。しかし、パッケージ基体のキャビティ部の周辺に形
成されたメタライズ層(シールリング)が図10に示し
たように逆凹形状になっている場合、リッド32に形成
された半田層35が凹形状であっても、メタライズ層と
の隙間が小さくなるため、封着時にガス抜き用となる貫
通孔がすぐに塞がり、ガス抜きが完全に行われにくいた
め、スプラッターが発生し易くなるという課題があっ
た。As shown in FIG. 11, the solder layer 35 formed on the metallized layer 34 of the ceramic lid 32 has a concave shape with a thin central portion. Therefore, when the package base on which the flat or concave metallization layer is formed is sealed using this lid 32,
The sealing by the solder layer 35 does not proceed at once, and a through hole for degassing remains in the central portion between the metallization layer and the solder layer 35 until just before the sealing is completed, and the cavity passes through this through hole. Internal gas escapes. Therefore, the splatter (the gas pressure inside the cavity becomes higher even after sealing and the gas blows through the solder layer than when using a lid on which the solder layer of the same thickness is formed, and therefore the molten solder is (Phenomenon of adhering to external pins) is unlikely to occur. However, when the metallized layer (seal ring) formed around the cavity of the package substrate has an inverted concave shape as shown in FIG. 10, the solder layer 35 formed on the lid 32 has a concave shape. However, since the gap between the metallized layer and the metallized layer becomes small, the through hole for degassing at the time of sealing is immediately closed, and it is difficult to completely degas, so that splatter is likely to occur.
【0010】本発明者らは上記課題に鑑み、セラミック
製のリッドを用いてセラミック製のパッケージ基体を封
止する際にスプラッターの発生しにくいパッケージ基体
を製造することを目的として検討を行った結果、粒径が
異なる導体金属粒子を含む導電性ペーストを所定のグリ
ーンシートの所定の箇所に塗布し、積層、焼成すること
により、製造されるセラミック製パッケージ基体の反り
を調節することができることを見出し、本発明を完成す
るに至った。In view of the above problems, the present inventors have conducted an examination for the purpose of manufacturing a package base body in which splatter is less likely to occur when a ceramic package base body is sealed with a ceramic lid. It was found that the warp of a ceramic package substrate manufactured can be adjusted by applying a conductive paste containing conductive metal particles having different particle diameters to a predetermined place of a predetermined green sheet, stacking and firing the paste. The present invention has been completed.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るセラミック製パッケージ基体は、半導体
素子を収納するキャビティ部及び該キャビティ部の周囲
に半田封止用の矩形形状のメタライズ層を備えたセラミ
ック製パッケージ基体において、前記メタライズ層の1
辺を含む垂直断面形状に関し、前記キャビティ部近傍積
層部分が凹形状に反っており、その他の外周部積層部分
が逆凹形状に反っていることを特徴としている(1)。In order to achieve the above object, a ceramic package base according to the present invention comprises a cavity for accommodating a semiconductor element and a rectangular metallized layer for solder sealing around the cavity. In a ceramic package base having:
Regarding the vertical cross-sectional shape including the sides, the laminated portion near the cavity is warped in a concave shape, and the other laminated portions in the outer peripheral portion are warped in an inverted concave shape (1).
【0012】また、本発明に係るセラミック製パッケー
ジ基体の製造方法は、上記(1)記載のセラミック製パ
ッケージ基体の製造方法において、導体金属粒子を含む
導体パターン形成用のペーストが印刷されたグリーンシ
ートの積層体を焼成し、半導体素子収納用のキャビティ
部を備えたセラミック製パッケージ基体を製造する方法
において、前記キャビティ部を囲む枠部の表面側の少な
くとも1層に塗布する前記ペースト中の導体金属粒子と
して、他の下側の層に塗布する前記ペースト中の導体金
属粒子に比べて粗粒の導体金属粒子を使用することを特
徴としている(2)。Further, a method for manufacturing a ceramic package base according to the present invention is the same as the method for manufacturing a ceramic package base described in (1) above, in which a paste for forming a conductor pattern containing conductor metal particles is printed on a green sheet. In the method for manufacturing a ceramic package base body having a cavity for accommodating a semiconductor element by firing the laminated body, the conductive metal in the paste applied to at least one layer on the front surface side of the frame surrounding the cavity. As the particles, it is characterized that coarse conductor metal particles are used as compared with the conductor metal particles in the paste applied to the other lower layer (2).
【0013】また、本発明に係るセラミック製パッケー
ジ基体の製造方法は、上記(2)記載のセラミック製パ
ッケージ基体の製造方法において、前記表面側の少なく
とも1層が最上層であり、下層部のメタライズ層の形成
に用いるペースト中の導体金属粒子が細粒で、かつ導体
金属粒子の平均粒径が外周部の方がその内側よりも小さ
いことを特徴としている(3)。The method for manufacturing a ceramic package base according to the present invention is the same as the method for manufacturing a ceramic package base described in (2) above, wherein at least one layer on the front surface side is the uppermost layer, and the metallization of the lower layer portion is performed. It is characterized in that the conductor metal particles in the paste used for forming the layer are fine particles, and the average particle diameter of the conductor metal particles is smaller in the outer peripheral portion than in the inner portion (3).
【0014】また、本発明に係るセラミック製パッケー
ジ基体の製造方法は、上記(1)記載のパッケージ基体
に形成されたメタライズ層と、セラミック製リッドの外
周縁部に形成された半田層とを重ね合わせて加熱し、前
記半田層を溶融させてキャビティ部を気密に封止するこ
とを特徴としている(4)。Further, in the method for manufacturing a ceramic package base according to the present invention, the metallization layer formed on the package base described in (1) above and the solder layer formed on the outer peripheral edge of the ceramic lid are superposed. It is characterized by heating together to melt the solder layer to hermetically seal the cavity (4).
【0015】[0015]
【作用】焼成後のパッケージ基体の反りは、グリーンシ
ートと、グリーンシート上に印刷される導体金属粒子を
含むペーストとの焼成時の収縮率の差の影響を受ける。
前記ペーストの焼成時の収縮率は、導体金属粒子の粒径
により異なり、その粒径が小さくなる程収縮率は大きく
なる。The warpage of the package substrate after firing is affected by the difference in shrinkage rate during firing between the green sheet and the paste containing the conductive metal particles printed on the green sheet.
The shrinkage rate of the paste during firing depends on the particle size of the conductive metal particles, and the shrinkage rate increases as the particle size decreases.
【0016】前記ペーストに含まれる導体金属粒子の粒
径の違いにより、発生する収縮率が異なることを利用す
ることにより、パッケージ基体の反りを調節することが
できる。The warp of the package substrate can be adjusted by utilizing the fact that the shrinkage rate that occurs depends on the difference in the particle size of the conductive metal particles contained in the paste.
【0017】すなわち、パッケージ基体の製造の際のグ
リーンシートの積層時に、グリーンシート積層体を構成
する所定のグリーンシートに印刷する前記ペースト中の
導体金属粒子の粒径を、グリーンシート各層毎又は同一
グリーンシートの塗布場所により変化させることによ
り、パッケージ基体全体の反りのみでなく、パッケージ
基体の各積層部分の反りをも調整することができる。That is, at the time of stacking the green sheets in the manufacture of the package substrate, the particle size of the conductive metal particles in the paste to be printed on a predetermined green sheet forming the green sheet laminate is the same for each layer of the green sheet or the same. By changing the location of application of the green sheet, not only the warpage of the entire package substrate but also the warpage of each laminated portion of the package substrate can be adjusted.
【0018】本発明に係るセラミック製パッケージ基体
(1)は、半導体素子を収納するキャビティ部及び該キ
ャビティ部の周囲に半田封止用の矩形形状のメタライズ
層を備えたセラミック製パッケージ基体において、前記
メタライズ層の1辺を含む垂直断面形状に関し、前記キ
ャビティ部近傍積層部分が凹形状に反っており、その他
の外周部積層部分が逆凹形状に反っているので、セラミ
ック製リッドにより前記パッケージ基体を封止する際
に、流動半田層とパッケージ基体との間にキャビティ内
部のガスを抜くための貫通孔が形成され易く、前記流動
半田層による封着時にキャビティ内部のガス圧が高くな
りにくく、スプラッターが発生しない。The ceramic package substrate (1) according to the present invention is a ceramic package substrate provided with a cavity for accommodating a semiconductor element and a rectangular metallization layer for solder sealing around the cavity. Regarding the vertical cross-sectional shape including one side of the metallized layer, since the laminated portion near the cavity portion is warped in a concave shape and the other laminated portions in the outer peripheral portion are warped in an inverted concave shape, the package base is formed by a ceramic lid. At the time of sealing, a through hole for removing gas inside the cavity is easily formed between the fluidized solder layer and the package base, and the gas pressure inside the cavity is unlikely to be high at the time of sealing by the fluidized solder layer. Does not occur.
【0019】また、本発明に係るセラミック製パッケー
ジ基体の製造方法(2)によれば、前記キャビティ部を
囲む枠部の表面側の少なくとも1層に塗布する前記ペー
スト中の導体金属粒子として、他の下側の層に塗布する
前記ペースト中の導体金属粒子に比べて粗粒の導体金属
粒子を使用するので、上記(1)記載のパッケージ基体
が確実に製造され、セラミック製リッドにより前記パッ
ケージ基体を封止する際には、流動半田層とパッケージ
基体との間にキャビティ内部のガスを抜くための貫通孔
が確実に形成され、前記流動半田層による封着時にキャ
ビティ内部のガス圧が高くなりにくく、スプラッターが
発生しない。Further, according to the method (2) for manufacturing a ceramic package base according to the present invention, as the conductive metal particles in the paste applied to at least one layer on the front surface side of the frame part surrounding the cavity part, Since the coarse conductive metal particles are used as compared with the conductive metal particles in the paste applied to the lower layer, the package base according to the above (1) can be reliably manufactured, and the package base is formed by the ceramic lid. When sealing, the through-hole for venting the gas inside the cavity is surely formed between the fluidized solder layer and the package base, and the gas pressure inside the cavity becomes high during the sealing by the fluidized solder layer. Difficult and splatter does not occur.
【0020】また本発明に係るセラミック製パッケージ
基体の製造方法(3)によれば、前記表面側の少なくと
も1層が最上層であり、下層部のメタライズ層の形成に
用いるペースト中の導体金属粒子が細粒で、かつ導体金
属粒子の平均粒径が外周部の方がその内側よりも小さい
ので、メタライズ層を含む積層部分の凹形状の反りがよ
り顕著になり、セラミック製リッドにより前記パッケー
ジ基体を封止する際には、キャビティ内部のガスがより
抜け易くなり、スプラッターの発生率がより低下する。Further, according to the method (3) for manufacturing a ceramic package base according to the present invention, at least one layer on the surface side is the uppermost layer, and the conductive metal particles in the paste used for forming the lower metallized layer. Are fine particles, and the average particle diameter of the conductive metal particles is smaller in the outer peripheral portion than in the inner portion, so that the warpage of the concave shape of the laminated portion including the metallized layer becomes more remarkable, and the package lid is formed by the ceramic lid. When sealing, the gas inside the cavity is more likely to escape, and the splatter generation rate is further reduced.
【0021】さらに本発明に係るセラミック製パッケー
ジの製造方法(4)によれば、上記(1)記載のパッケ
ージ基体に形成されたメタライズ層と、セラミック製リ
ッドの外周縁部に設けられた半田層とを重ね合わせて加
熱し、前記半田層の溶融によりキャビティ部を気密に封
止するので、スプラッターが発生することなくセラミッ
ク製パッケージが製造される。Further, according to the method (4) for manufacturing a ceramic package according to the present invention, the metallization layer formed on the package base according to the above (1) and the solder layer provided on the outer peripheral edge of the ceramic lid. And are superposed and heated, and the cavity is hermetically sealed by melting the solder layer, so that a ceramic package is manufactured without generating splatter.
【0022】この他、本発明に係るセラミック製パッケ
ージ基体(1)又は本発明の方法により製造されるセラ
ミック製パッケージ基体(2)、(3)は、キャビティ
部周囲の半導体封止用のメタライズ層近傍が凹形状、そ
の外周部が逆凹形状となっているので、セラミック製パ
ッケージ基体全体の反りが小さくなる。In addition, the ceramic package substrate (1) according to the present invention or the ceramic package substrates (2) and (3) produced by the method of the present invention are metallized layers for semiconductor encapsulation around the cavity. Since the vicinity has a concave shape and the outer peripheral portion has a reverse concave shape, the warpage of the entire ceramic package substrate is reduced.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明に係るセラミック製パッケージ
基体及びその製造方法並びに該パッケージ基体を用いた
セラミック製パッケージ及びその製造方法を図面に基づ
いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A ceramic package base and a method of manufacturing the same according to the present invention, a ceramic package using the package base and a method of manufacturing the same will be described below with reference to the drawings.
【0024】図1は実施例に係るセラミック基体を模式
的に示した断面図であるが、このセラミック基体11は
中央のキャビティ部13及びキャビティ部13近傍が凹
形状に反っており、逆に外部接続ピン12が立てられて
いる面の部分は逆凹形状(凸形状)に反っている。メタ
ライズ層(図4:26b)はパッケージ基体11の表面
で、キャビティ部13の周囲に形成されている。従っ
て、メタライズ層も凹形状となっている。セラミック製
リッドとしては、図11に示したような中央に薄い半田
層35が形成されたものが用いられ、このリッド32を
用いて封着する際には前記メタライズ層の凹形部分と半
田層35の凹形部分とが逆向きで対向することとなり、
封着が一気に進行せず、封着が完了する直前まで中央部
にガス抜き用の貫通孔が残るかたちとなり、この貫通孔
を通ってキャビティ部13のガスが抜けるようになって
いる。従って、同じ厚さの半田層が形成されたリッドを
使用した場合に比べると、スプラッター、すなわち封着
後に半田層を通ってガスが抜け、そのために溶融半田が
外部ピン等に付着する現象はいっそう発生しにくい。次
に、実施例に係るパッケージ基体の製造方法について説
明する。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a ceramic substrate according to an embodiment. In this ceramic substrate 11, the central cavity portion 13 and the vicinity of the cavity portion 13 are warped in a concave shape, and conversely the external The portion of the surface where the connection pin 12 is erected is warped in an inverted concave shape (convex shape). The metallized layer (26 b in FIG. 4) is formed on the surface of the package base 11 and around the cavity 13. Therefore, the metallized layer also has a concave shape. As the ceramic lid, one having a thin solder layer 35 formed in the center as shown in FIG. 11 is used. When sealing is performed using this lid 32, the concave portion of the metallized layer and the solder layer are used. The concave portion of 35 will face in the opposite direction,
The sealing does not proceed at once, and a through hole for degassing remains in the central portion until just before the sealing is completed, and the gas in the cavity portion 13 can escape through the through hole. Therefore, compared to the case of using a lid on which a solder layer of the same thickness is formed, splatter, that is, gas escapes through the solder layer after sealing, and as a result, molten solder adheres to external pins, etc. Hard to occur. Next, a method of manufacturing the package base according to the embodiment will be described.
【0025】図2は、実施例に係るパッケージ基体の製
造に用いる焼成前のグリーンシート積層体を模式的に示
した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a green sheet laminated body before firing which is used for manufacturing the package substrate according to the embodiment.
【0026】このグリーンシート積層体20は、6つの
層が積層されて構成されている。この6つの層を、下か
ら順にグリーンシート第1層21、グリーンシート第2
層22、グリーンシート第3層23、グリーンシート第
4層24、グリーンシート第5層25、グリーンシート
第6層26と呼ぶことにする。本実施例では、このグリ
ーンシート積層体20の中のグリーンシート第2層22
及びグリーンシート第6層26に印刷するペースト中の
粒子の径を従来の場合(比較例)と異なり、種々変化さ
せることにより、製造するパッケージ基体11の反りの
状態を変化させる。The green sheet laminate 20 is constructed by laminating six layers. These six layers are arranged from the bottom in order of the green sheet first layer 21 and the green sheet second layer.
The layers 22, the green sheet third layer 23, the green sheet fourth layer 24, the green sheet fifth layer 25, and the green sheet sixth layer 26 will be called. In the present embodiment, the green sheet second layer 22 in this green sheet laminate 20.
Unlike the conventional case (comparative example), the diameter of the particles in the paste printed on the green sheet sixth layer 26 is changed in various ways to change the warped state of the package substrate 11.
【0027】図3はグリーンシート第2層22に形成す
るペーストの印刷パターンを示した平面図であり、この
場合は外側の印刷パターン22aと内側の印刷パターン
22bとでペースト中のW粒子の粒径を変化させる。FIG. 3 is a plan view showing a print pattern of the paste formed on the second layer 22 of the green sheet. In this case, the outer print pattern 22a and the inner print pattern 22b are particles of W particles in the paste. Change the diameter.
【0028】ここで、粗粒、細粒の定義は次の通りであ
る。W粒子として、実施例では平均粒径が相違する5種
類、比較例では同じく3種類を用いた。これら5種類の
W粒子又は3種類のW粒子の平均粒径から算術平均を求
めることにより、用いるW粒子全体の平均粒子径を定
め、その全体の平均粒子径より大きいものを粗粒、小さ
いものを細粒と定義した。W粒子全体の平均粒子径は、
実施例1、2では、3.3μm、比較例では3.4μm
である。Here, the definitions of coarse particles and fine particles are as follows. As the W particles, five kinds having different average particle diameters were used in Examples, and three kinds were similarly used in Comparative Examples. By determining the arithmetic mean from the average particle diameters of these 5 kinds of W particles or 3 kinds of W particles, the average particle diameter of the whole W particles to be used is determined, and those larger than the average particle diameter of the whole are coarse particles and small particles. Was defined as a fine grain. The average particle size of all W particles is
In Examples 1 and 2, 3.3 μm, and in Comparative Example, 3.4 μm
Is.
【0029】また、図4はグリーンシート第6層26に
形成するペーストの印刷パターンを示した平面図であ
り、この場合は外側の外部接続ピン用パッドの印刷パタ
ーン26aと内側の半田封着に用いるメタライズ層(シ
ールリング)用の印刷パターン26bとはペースト中の
W粒子をいずれも粗粒とした。その他のグリーンシート
21、23・・・ に印刷するペースト中のW粒子の粒径は
従来の場合(比較例)と同様とする。FIG. 4 is a plan view showing a print pattern of the paste formed on the green sheet sixth layer 26. In this case, the print pattern 26a of the pad for external connection pin on the outside and the solder seal on the inside are attached. With respect to the print pattern 26b for the metallized layer (seal ring) used, all W particles in the paste were coarse particles. The particle size of the W particles in the paste printed on the other green sheets 21, 23 ... Is the same as in the conventional case (comparative example).
【0030】下記の表1にはグリーンシート第1層21
〜グリーンシート第6層26に印刷するWペースト中の
W粒子の平均粒径を記載している。Table 1 below shows the green sheet first layer 21.
~ The average particle size of W particles in the W paste to be printed on the green sheet sixth layer 26 is described.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】表1に示しているように、実施例1におい
て、グリーンシート第2層22では、外側の印刷パター
ン22aに2.5μmと平均粒径の小さなW粒子を含む
ペーストを用い、内側の印刷パターン22bには2.7
μmと外側の場合よりも大きな平均粒径のW粒子を含む
ペーストを用い、一方グリーンシート第6層26では、
外側の印刷パターン26a、内側の印刷パターン22b
ともに、3.4μmと平均粒径の大きなW粒子(用いる
W粒子全体の平均粒子径より大きい粗粒)を含むペース
トを用いている。As shown in Table 1, in Example 1, in the green sheet second layer 22, a paste containing W particles having a small average particle diameter of 2.5 μm was used for the outer print pattern 22a, and 2.7 in the print pattern 22b
μm and a paste containing W particles having an average particle diameter larger than that of the outside is used, while in the green sheet sixth layer 26,
Outer print pattern 26a, inner print pattern 22b
In both cases, a paste containing W particles having a large average particle diameter of 3.4 μm (coarse particles larger than the average particle diameter of the entire W particles used) is used.
【0033】また、実施例2では、グリーンシート第2
層22には2.5μmと平均粒径の小さい細粒のW粒子
を含むペーストを印刷し、グリーンシート第6層26に
は、3.4μmと平均粒径の大きい粗粒のW粒子を含む
ペーストを印刷している。In the second embodiment, the green sheet second
The layer 22 is printed with a paste containing fine W particles having a small average particle size of 2.5 μm, and the green sheet sixth layer 26 contains coarse W particles having a large average particle size of 3.4 μm. You are printing the paste.
【0034】以上のようにして実施例1及び2並びに比
較例1に係るグリーンシート積層体20を形成した後、
N2 −H2 還元性ガス雰囲気下に1560℃で2時間焼
成を行うことにより、パッケージ基体11を製造した。
なお、比較例においては、グリーンシートの四隅に3.
2gのMo板からなる重しをおいて焼成を行った。After forming the green sheet laminate 20 according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 as described above,
The package substrate 11 was manufactured by firing at 1560 ° C. for 2 hours in an N 2 —H 2 reducing gas atmosphere.
In addition, in the comparative example, 3.
Firing was performed by placing a weight composed of a 2 g Mo plate.
【0035】図5、図6、及び図7は、それぞれ実施例
1、実施例2及び比較例1に係るパッケージ基体11、
61のキャビティ部13、63のメタライズ層(シール
リング)2辺の凹凸を測定した結果を示したグラフであ
る。FIGS. 5, 6 and 7 show package bases 11 according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1, respectively.
6 is a graph showing the results of measuring the unevenness on the two sides of the metallization layer (seal ring) of the cavity portions 13 and 63 of 61.
【0036】図5〜7より明らかなように、実施例の場
合のパッケージ基体11は、メタライズ層が凹形状をし
ており、一方比較例の場合のパッケージ基体61は、メ
タライズ層が逆凹形状又は波形をしており、実施例に係
るパッケージ基体11を用いた方がリッドによる封着の
際にスプラッターが発生しにくい。As is apparent from FIGS. 5 to 7, the package base 11 of the embodiment has a concave metallization layer, while the package base 61 of the comparative example has a reverse metallization of the metallization layer. Alternatively, the package base 11 according to the embodiment has a corrugated shape, and splatter is less likely to occur during sealing with the lid.
【0037】このことを確認するために実際に、前記実
施例1、実施例2及び比較例1に係るパッケージ基体1
1、61に、図11に示した構成のリッド32を用いて
封着を行い、スプラッターの発生率を測定した。その結
果も併せて上記の表1に示している。In order to confirm this, the package substrate 1 according to the first embodiment, the second embodiment, and the first comparative example is actually used.
The lids 32 having the structure shown in FIG. 11 were used to seal Nos. 1 and 61, and the splatter generation rate was measured. The results are also shown in Table 1 above.
【0038】上記表1より明らかなように、実施例に係
るパッケージ基体11を用いた場合にはスプラッターが
発生していないのに対し、比較例に係るパッケージ基体
61を用いた場合にはスプラッター発生率が2%と大き
な値になった。As is clear from Table 1 above, no splatter is generated when the package substrate 11 according to the embodiment is used, whereas splatter is generated when the package substrate 61 according to the comparative example is used. The rate was as high as 2%.
【0039】また、実施例1及び実施例2の場合に得ら
れたパッケージ基体11は、全体の反り量が50μm以
下と小さく、重しを用いない従来法に比べると1/2以
下、重しを用いた比較例1と比べても同等又はそれ以下
の反り量であった。Further, the package substrate 11 obtained in each of Examples 1 and 2 has a small total warpage amount of 50 μm or less, which is 1/2 or less as compared with the conventional method using no weight. The warpage amount was equal to or less than that of Comparative Example 1 using
【0040】なお、実施例では、導体金属粒子としてW
粒子を用いたが、Mo粒子やMo粒子とW粒子の混合物
等も用いることもできる。In the examples, W is used as the conductive metal particles.
Although particles are used, Mo particles or a mixture of Mo particles and W particles can also be used.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るパッケ
ージ基体(1)にあっては、半導体素子を収納するキャ
ビティ部及び該キャビティ部の周囲に半田封止用の矩形
形状のメタライズ層を備えたセラミック製パッケージ基
体において、前記メタライズ層の1辺を含む垂直断面形
状に関し、前記キャビティ部近傍積層部分が凹形状に反
っており、その他の外周部積層部分が逆凹形状に反って
いるので、セラミック製リッドにより前記パッケージ基
体を封止する際に、流動半田層とパッケージ基体との間
にキャビティ内部のガスを抜くための貫通孔が形成され
易く、前記流動半田層による封止時にキャビティ内部の
ガス圧の上昇を防止することができ、スプラッターの発
生を防止することができる。As described above in detail, in the package substrate (1) according to the present invention, the cavity portion for housing the semiconductor element and the rectangular metallization layer for solder sealing are provided around the cavity portion. In the provided ceramic package base, with respect to the vertical cross-sectional shape including one side of the metallized layer, the cavity portion laminated portion is warped in a concave shape, and the other outer peripheral laminated portion is warped in an inverted concave shape. When sealing the package base with the ceramic lid, a through hole for removing gas inside the cavity is easily formed between the fluidized solder layer and the package base, and the inside of the cavity is sealed at the time of sealing with the fluidized solder layer. It is possible to prevent the gas pressure from rising and prevent the occurrence of splatter.
【0042】また、本発明に係るセラミック製パッケー
ジ基体の製造方法(2)にあっては、前記キャビティ部
を囲む枠部の表面側の少なくとも1層に塗布する前記ペ
ースト中の導体金属粒子として、他の下側の層に塗布す
る前記ペースト中の導体金属粒子に比べて粗粒の導体金
属粒子を使用するので、上記(1)記載のパッケージ基
体を確実に製造することができ、セラミック製リッドに
より前記パッケージ基体を封止する際には、半田層とパ
ッケージ基体との間にキャビティ内部のガスを抜くため
の貫通孔を確実に形成され、前記流動半田層による封着
時にキャビティ内部のガス圧の上昇を防止することがで
き、スプラッターの発生を防止することができる。Further, in the method (2) for manufacturing a ceramic package base according to the present invention, the conductive metal particles in the paste to be applied to at least one layer on the front surface side of the frame portion surrounding the cavity, Since the conductor metal particles that are coarser than the conductor metal particles in the paste applied to the other lower layer are used, the package base according to the above (1) can be reliably manufactured, and the ceramic lid can be manufactured. When the package base is sealed by means of the above, a through hole for venting gas inside the cavity is surely formed between the solder layer and the package base, and the gas pressure inside the cavity is sealed at the time of sealing by the fluidized solder layer. It is possible to prevent the rise of splatter and to prevent the occurrence of splatter.
【0043】また本発明に係るセラミック製パッケージ
基体の製造方法(3)にあっては、前記表面側の少なく
とも1層が最上層であり、下層部のメタライズ層の形成
に用いるペースト中の導体金属粒子が細粒で、かつ導体
金属粒子の平均粒径が外周部の方がその内側よりも小さ
いので、メタライズ層を含む積層部分の凹形状の反りが
より顕著になり、セラミック製リッドにより前記パッケ
ージ基体を封止する際には、キャビティ内部のガスがよ
り抜け易くなり、スプラッターの発生率をより低下させ
ることができる。Further, in the method (3) for manufacturing a ceramic package base according to the present invention, at least one layer on the surface side is the uppermost layer, and the conductive metal in the paste used for forming the lower metallized layer. Since the particles are fine and the average particle diameter of the conductive metal particles is smaller in the outer peripheral portion than in the inner portion, the warpage of the concave shape of the laminated portion including the metallized layer becomes more remarkable, and the package made of the ceramic lid is used. When the substrate is sealed, the gas inside the cavity is more likely to escape, and the splatter generation rate can be further reduced.
【0044】さらに本発明に係るセラミック製パッケー
ジの製造方法(4)によれば、上記(1)記載のパッケ
ージ基体に形成されたメタライズ層と、セラミック製リ
ッドの外周縁部に設けられた半田層とを重ね合わせて加
熱し、前記半田層の溶融によりキャビティ部を気密に封
止するので、スプラッターを発生することなくセラミッ
ク製パッケージを製造することができる。Further, according to the method (4) for manufacturing a ceramic package according to the present invention, the metallization layer formed on the package base according to the above (1) and the solder layer provided on the outer peripheral edge of the ceramic lid. And are superposed and heated, and the cavity is hermetically sealed by melting the solder layer, so that a ceramic package can be manufactured without generating splatter.
【0045】この他、本発明に係るセラミック製パッケ
ージ基体(1)、本発明に係るセラミック製パッケージ
基体の製造方法により得られたセラミック製パッケージ
基体(2)、(3)及び本発明に係るセラミック製パッ
ケージの製造方法により得られたセラミック製パッケー
ジは、キャビティ部周囲の半田封止用のメタライズ層近
傍が凹形状、その外周部が逆凹形状に反っているので、
焼成時に反り防止用の重しを用いないでも、セラミック
製パッケージ基体及びセラミック製パッケージ全体の反
りを小さくすることができるという利点がある。In addition to the above, the ceramic package substrate (1) according to the present invention, the ceramic package substrates (2), (3) obtained by the method for producing a ceramic package substrate according to the present invention, and the ceramic according to the present invention. The ceramic package obtained by the method for manufacturing a package made of metal has a concave shape in the vicinity of the metallization layer for solder sealing around the cavity, and its outer periphery is warped in an inverted concave shape.
Even if a weight for preventing warpage is not used during firing, there is an advantage that the warpage of the ceramic package base and the entire ceramic package can be reduced.
【図1】実施例に係るセラミック基体を模式的に示した
断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a ceramic substrate according to an example.
【図2】実施例に係るパッケージ基体の製造に用いられ
るグリーンシート積層体を模式的に示した断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a green sheet laminate used for manufacturing a package base according to an example.
【図3】グリーンシート第2層に形成するペーストの印
刷パターンを示した平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a print pattern of a paste formed on a second layer of a green sheet.
【図4】グリーンシート第6層に形成するペーストの印
刷パターンを示した平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a print pattern of a paste formed on a sixth layer of a green sheet.
【図5】実施例1に係るパッケージ基体のメタライズ層
2辺の凹凸を測定した結果を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of measuring the unevenness on the two sides of the metallized layer of the package base according to Example 1.
【図6】実施例2に係るパッケージ基体のメタライズ層
2辺の凹凸を測定した結果を示したグラフである。FIG. 6 is a graph showing a result of measuring unevenness on two sides of a metallized layer of a package base according to Example 2.
【図7】比較例1に係るパッケージ基体のメタライズ層
2辺の凹凸を測定した結果を示したグラフである。FIG. 7 is a graph showing a result of measuring unevenness on two sides of a metallization layer of a package base according to Comparative Example 1.
【図8】半導体素子を収納したセラミック製のパッケー
ジ基体とセラミック製のリッドとが半田層を介して接合
された半導体装置を模式的に示した断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device in which a ceramic package base housing a semiconductor element and a ceramic lid are joined via a solder layer.
【図9】通常のペーストを使用して導電パターンが印刷
されたグリーンシートをそのまま積層、焼成したセラミ
ック製パッケージ基体を模式的に示した断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic package base body in which a green sheet on which a conductive pattern is printed using an ordinary paste is laminated and fired as it is.
【図10】グリーンシート積層体の四隅に適当な重しを
置いて、焼成を行った場合に製造されるパッケージ基体
を模式的に示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view that schematically shows a package substrate that is manufactured when appropriate weights are placed at the four corners of the green sheet laminate and firing is performed.
【図11】(a)はパッケージ基体を封着するためのセ
ラミック製リッドを模式的に示した平面図であり、
(b)は(a)に示したリッドのI−I線断面図であ
る。FIG. 11A is a plan view schematically showing a ceramic lid for sealing a package base,
(B) is a sectional view of the lid shown in (a) taken along line I-I.
11 パッケージ基体 13 キャビティ部 11 Package Base 13 Cavity
Claims (4)
該キャビティ部の周囲に半田封止用の矩形形状のメタラ
イズ層を備えたセラミック製パッケージ基体において、
前記メタライズ層の1辺を含む垂直断面形状に関し、前
記キャビティ部近傍積層部分が凹形状に反っており、そ
の他の外周部積層部分が逆凹形状に反っていることを特
徴とするセラミック製パッケージ基体。1. A ceramic package base comprising a cavity for accommodating a semiconductor element and a rectangular metallization layer for solder sealing around the cavity,
Regarding a vertical cross-sectional shape including one side of the metallized layer, the laminated portion near the cavity portion is warped in a concave shape, and the other outer peripheral laminated portions are warped in an inverted concave shape. .
のペーストが印刷されたグリーンシートの積層体を焼成
し、半導体素子収納用のキャビティ部を備えたセラミッ
ク製パッケージ基体を製造する方法において、前記キャ
ビティ部を囲む枠部の表面側の少なくとも1層に塗布す
る前記ペースト中の導体金属粒子として、他の下側の層
に塗布する前記ペースト中の導体金属粒子に比べて粗粒
の導体金属粒子を使用することを特徴とする請求項1記
載のセラミック製パッケージ基体の製造方法。2. A method for producing a ceramic package base body having a cavity for accommodating semiconductor elements by firing a laminate of green sheets on which a conductor pattern forming paste containing conductor metal particles is printed. As the conductive metal particles in the paste applied to at least one layer on the surface side of the frame portion surrounding the cavity, the conductive metal particles are coarser than the conductive metal particles in the paste applied to the other lower layer. 2. The method for manufacturing a ceramic package substrate according to claim 1, wherein:
あり、下層部のメタライズ層の形成に用いるペースト中
の導体金属粒子が細粒で、かつ導体金属粒子の平均粒径
が外周部の方がその内側よりも小さいことを特徴とする
請求項2記載のセラミック製パッケージ基体の製造方
法。3. At least one layer on the surface side is the uppermost layer, the conductive metal particles in the paste used for forming the lower metallized layer are fine particles, and the average particle diameter of the conductive metal particles is in the outer peripheral portion. 3. The method for manufacturing a ceramic package base according to claim 2, wherein the inner side is smaller than the inner side.
れたメタライズ層と、セラミック製リッドの外周縁部に
形成された半田層とを重ね合わせて加熱し、前記半田層
を溶融させてキャビティ部を気密に封止することを特徴
とするセラミック製パッケージの製造方法。4. The metallized layer formed on the package base according to claim 1 and the solder layer formed on the outer peripheral edge of the ceramic lid are superposed and heated to melt the solder layer to form a cavity portion. A method for manufacturing a ceramic package, which comprises hermetically sealing a package.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7016105A JPH08213501A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Ceramic package base, method for manufacturing the same, and method for manufacturing ceramic package |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7016105A JPH08213501A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Ceramic package base, method for manufacturing the same, and method for manufacturing ceramic package |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213501A true JPH08213501A (en) | 1996-08-20 |
Family
ID=11907245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7016105A Pending JPH08213501A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Ceramic package base, method for manufacturing the same, and method for manufacturing ceramic package |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08213501A (en) |
-
1995
- 1995-02-02 JP JP7016105A patent/JPH08213501A/en active Pending
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