JP2005136266A - Ceramic multilayer wiring circuit board, method for manufacturing the same, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロニクス産業で用いられるＬＳＩあるいはＩＣ、チップ部品を搭載するセラミック多層配線基板に係り、さらにその製造方法、およびそのセラミック多層配線基板を用いた半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a ceramic multilayer wiring board on which LSI or IC and chip components used in the electronics industry are mounted, and further relates to a manufacturing method thereof and a semiconductor device using the ceramic multilayer wiring board.
近年、半導体素子の高度化、あるいは複数の半導体素子を１つのセラミック多層配線基板に搭載する半導体装置のモジュール化、あるいは半導体装置の小型化・薄型化の傾向により、半導体装置を構成するセラミック多層配線基板にも配線の高密度化あるいは薄型化の要望が高まっている。 In recent years, with the advancement of semiconductor elements, the modularization of semiconductor devices in which a plurality of semiconductor elements are mounted on a single ceramic multilayer wiring board, or the trend toward miniaturization and thinning of semiconductor devices, the ceramic multilayer wiring that constitutes semiconductor devices There is an increasing demand for higher density or thinner wiring on the substrate.
一般にセラミック多層基板の製造方法として、印刷積層法とグリーンシート積層法とが知られている。 In general, a printing lamination method and a green sheet lamination method are known as methods for producing a ceramic multilayer substrate.
印刷積層法は、焼成済みのセラミック基板上に導体ペーストの印刷・乾燥，焼成と絶縁ペースとの印刷・乾燥，焼成を繰り返して多層化する方法であり、工程が簡便で製造歩留まりがよく、安価にセラミック配線基板が得られるが、配線パターンによる基板表面の段差のため高積層には不向きであり、また、焼成済みのセラミック基板上に印刷形成するため基板にスルーホールがある場合、配線の設計が制約される。 The printing lamination method is a method of multilayering by repeating printing, drying, firing and insulation pace printing, drying, and firing on a fired ceramic substrate. The process is simple, the production yield is good, and the cost is low. A ceramic wiring board can be obtained, but it is not suitable for high stacking due to the step on the board surface due to the wiring pattern, and if there is a through hole in the board for printing on the fired ceramic board, the wiring design Is constrained.
一方、グリーンシート積層法は各グリーンシートにビア孔を形成し、配線を形成した各グリーンシートを熱圧着して積層し、一括に焼成する方法であり、高積層に有利で比較的に自由な配線の設計が可能であるが、焼成時の収縮による寸法安定性が悪く、製造歩留まりが低い。 On the other hand, the green sheet laminating method is a method of forming via holes in each green sheet, laminating each green sheet on which wiring is formed by thermocompression bonding, and firing at a time, which is advantageous for high lamination and relatively free. Wiring can be designed, but the dimensional stability due to shrinkage during firing is poor, and the production yield is low.
従来、半導体素子収納用パッケージあるいは回路基板などに使用されるセラミック多層配線基板は、特許文献１に記載されているように、アルミナセラミックスなどの電気絶縁材料より成る基体と該基体の表面および内部に埋設、焼き付けられているタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属より成る配線導体とにより構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in
前記セラミック多層配線基板の製造方法は、まず、アルミナなどの電気絶縁性に優れたセラミック原料粉末に、適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿状となすと共に、該泥漿状物を、従来周知のドクターブレード法を採用することによってシート状とし、複数枚のセラミック生シート（グリーンシート）を得る。次に、前記セラミック生シートに接続配線用のスルーホールを形成し、該スルーホール内にタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からなる金属ペーストを充填すると共に、前記セラミック生シートの上面に、スクリーン印刷法などの厚膜手法により印刷塗布して、所定パターンの配線用導体を被着させる。 The method for producing the ceramic multilayer wiring board is to first add a suitable organic solvent and solvent to a ceramic raw material powder having excellent electrical insulation properties such as alumina to form a mud, and the mud By adopting a well-known doctor blade method, a sheet is formed to obtain a plurality of green ceramic sheets (green sheets). Next, through holes for connection wiring are formed in the ceramic raw sheet, and a metal paste made of a refractory metal such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) is filled in the through holes, and the ceramic raw sheet A wiring conductor having a predetermined pattern is deposited on the upper surface of the substrate by printing and coating by a thick film method such as a screen printing method.
そして、最後に前記各セラミック生シートを上下に積層すると共に、加圧して生積層体を得て、該生積層体を還元雰囲気中、約１５００℃の温度で焼成し、各セラミック生シートと配線用導電層とを焼結一体化させることによって、製品としてのセラミック多層配線基板を完成させる。 Finally, the ceramic green sheets are stacked one above the other and pressed to obtain a green laminate, and the green laminate is fired in a reducing atmosphere at a temperature of about 1500 ° C. A ceramic multilayer wiring board as a product is completed by sintering and integrating the conductive layer for use.
図４は前記のようなセラミック多層配線基板の一例を示す平面図、図５は図４のセラミック多層配線基板の側面一部を拡大して示す断面図である。 4 is a plan view showing an example of the ceramic multilayer wiring board as described above, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the side surface of the ceramic multilayer wiring board of FIG.
図４，図５に示されるように、この種のセラミック多層配線基板１は、複数のセラミック層２を積層した構造をなし、基板表面（上部）３には半導体素子などの電子部品チップとの接続用端子４が多数配設されており、基板裏面５にはマザーボードとの接続用端子６が多数配設されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, this type of ceramic
さらに、セラミック多層配線基板１の内部には、基板表面３に対し垂直で、かつ金属ペーストＭが充填されたスルーホール（導体）７が多数設けられ、該スルーホール７の端面相互を接続するように配線層８が配設されており、これらを介して基板表面３の接続用端子４と基板裏面５の接続用端子６とが電気的に接続される回路網が形成されている。
しかしながら、従来のグリーンシート積層法によるセラミック多層配線基板の製造では、グリーンシートに配線を印刷したり、スルーホールを形成しなければならないため、製造上ハンドリングが困難であり、基板の薄型化，配線の高密度化が困難である。 However, in the production of a ceramic multilayer wiring board by the conventional green sheet lamination method, wiring must be printed on the green sheet or through holes must be formed, which makes handling difficult in manufacturing, making the board thinner and wiring It is difficult to increase the density.
グリーンシートは、ドクターブレード法により数μｍまで薄くできるが、５０μｍ以下の厚さのグリーンシートに配線層をスクリーン印刷等により形成することは困難であり、セラミック多層配線基板の薄型化には限界がある。 The green sheet can be thinned to several μm by the doctor blade method, but it is difficult to form a wiring layer on a green sheet having a thickness of 50 μm or less by screen printing or the like, and there is a limit to thinning the ceramic multilayer wiring board. is there.
本発明は、前記従来の課題を解決し、安価で生産性の優れた薄型のセラミック多層配線基板、その製造方法、およびそのセラミック多層配線基板を用いた半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a thin ceramic multilayer wiring board that is inexpensive and excellent in productivity, a manufacturing method thereof, and a semiconductor device using the ceramic multilayer wiring board.
前記課題を解決するため、本発明におけるセラミック多層配線基板は、表裏両面に配線層を印刷した２枚以上のグリーンシートを、前記グリーンシートよりも厚さの薄いスルーホールを有する絶縁用グリーンシートを介して積層することにより、薄型のセラミック多層配線基板を構成するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the ceramic multilayer wiring board according to the present invention includes two or more green sheets having wiring layers printed on both front and back surfaces, and an insulating green sheet having a through-hole that is thinner than the green sheet. A thin ceramic multilayer wiring board is formed by laminating the layers.
すなわち、導電性ペーストの印刷，ハンドリングが比較的容易な５０μｍ以上の厚さのグリーンシートにスルーホールを形成して、導電ペーストの充填と表裏両面への配線層を印刷し、積層時の配線層の絶縁を５０μｍ以下の厚さのグリーンシートで行う構成のものである。 That is, through holes are formed in a green sheet with a thickness of 50 μm or more that is relatively easy to print and handle conductive paste, and the conductive paste is filled and wiring layers on both sides are printed. The insulation is performed with a green sheet having a thickness of 50 μm or less.
本発明によれば、基板の薄型化あるいは基板の厚みをほとんど変えずに配線層を増やすことができ配線密度を高めることが可能であり、半導体装置のさらなる小型化，薄型化，高密度化を実現することができる。 According to the present invention, the wiring layer can be increased without increasing the thickness of the substrate or changing the thickness of the substrate, and the wiring density can be increased, and the semiconductor device can be further reduced in size, thickness, and density. Can be realized.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の実施形態に係るセラミック多層配線基板の拡大断面図であり、平面状態は図４，図５に示す従来例と同様の構成である。なお、図４，図５にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付した。 FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a ceramic multilayer wiring board according to an embodiment of the present invention, and the planar state is the same as that of the conventional example shown in FIGS. Note that members corresponding to those described in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals.
図１において、導電材からなる配線層８が形成されている配線印刷用グリーンシート（第１の絶縁層）９と、配線印刷用グリーンシート９と厚さが異なりセラミックからなる絶縁用グリーンシート（第２の絶縁層）１０が交互に積層されている。
In FIG. 1, a wiring printing green sheet (first insulating layer) 9 in which a
図２（ａ）〜（ｆ）は本実施形態に係るセラミック多層配線基板の製造方法を工程順に示す説明図である。 2A to 2F are explanatory views showing a method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board according to this embodiment in the order of steps.
まず、図２（ａ），（ｄ）に示すように、厚さの異なる配線印刷用グリーンシート９と絶縁用グリーンシート１０を作製する。各グリーンシート９，１０は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿物を作り、これを従来周知のドクターブレード法などによりシート状となすことによって形成される。
First, as shown in FIGS. 2A and 2D, a wiring printing
図２（ｂ）に示すように、配線印刷用グリーンシート９に導電性ペーストＭが充填される配線接続用のスルーホール７を形成する。スルーホール７は従来周知の打ち抜き加工法によりグリーンシート９の所定の位置に形成される。
As shown in FIG. 2B, a through
さらに、配線印刷用グリーンシート９には、図２（ｃ）に示す如く、当該グリーンシート９の表裏面両面９ａ，９ｂに配線用の導体１１ａ，１１ｂを被着する。前記配線用導体１１ａ，１１ｂは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）などの高融点金属よりなり、該高融点金属粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペースト（導電性ペースト）を、スクリーン印刷などの厚膜手法を採用することによって、当該グリーンシート９に印刷塗布されて設けられる。
Further, as shown in FIG. 2C,
一方、図２（ｅ）に示すように、配線印刷用グリーンシート９よりも厚さの薄い絶縁用グリーンシート１０には、上下の配線用導体１１ａ，１１ｂを電気的に接続するためのスルーホール７を打ち抜き加工法により形成し、該スルーホール７に接続用導体である導電性ペーストＭを充填する。
On the other hand, as shown in FIG. 2 (e), a through-hole for electrically connecting the upper and
そして、図２（ｆ）に示すように、前記配線印刷用グリーンシート９の間に、絶縁用グリーンシート１０を挟むようにして積層することにより、セラミック生積層体１２を生成する。
Then, as shown in FIG. 2 (f), the ceramic
次に、セラミック生積層体１２を、還元雰囲気中、約１５００℃の温度で焼成し、各グリーンシート９，１０と配線用導体１１ａ，１１ｂと導電性ペーストＭとを一括焼成することにより、セラミック多層配線基板１が完成する。
Next, the ceramic
なお、絶縁用グリーンシート１０の厚さを１５μｍ以下にすることにより、スルーホール７に導電ペーストＭを充填しなくても、図３（ａ）に示すように、グリーンシート１０の積層時に上下の配線用導体１１ａ，１１ｂを設けるための導電体である金属ペーストＰがスルーホール７に流れ込む（矢印方向）ことになり、これによりスルーホール７を金属ペーストＰによって充填して上下層の接続を得ることができる。このため、図２（ｂ）に示すような絶縁用グリーンシート１０のスルーホール７に導電ペーストＭを充填する工程を省略することができて生産性が向上する。
In addition, by making the thickness of the insulating
また、本実施形態の前記セラミック多層配線基板をインターポーザに使用して、半導体素子をフリップチップまたはワイヤーボンド方式により実装することにより半導体装置を得ることができる。 Moreover, a semiconductor device can be obtained by using the ceramic multilayer wiring board of the present embodiment for an interposer and mounting a semiconductor element by a flip chip or wire bond method.
本発明は、エレクトロニクス産業で用いられるＬＳＩあるいはＩＣ，チップ部品を搭載するセラミック多層配線基板に適用され、特に複数のグリーンシートを積層，圧着して未焼成配線基板とし、これを焼成することで製造されるセラミック多層配線基板、その製造方法に用いて有効である。 The present invention is applied to a ceramic multilayer wiring board on which LSI, IC, and chip parts used in the electronics industry are mounted, and in particular, a plurality of green sheets are laminated and pressed to form an unfired wiring board, which is manufactured by firing it. It is effective for use in a ceramic multilayer wiring board and a manufacturing method thereof.
１ セラミック多層配線基板
９ 配線印刷用グリーンシート
１０ 絶縁用グリーンシート
１１ａ，１１ｂ 配線用導体
１２ セラミック生積層体
Ｍ 導電性ペースト
Ｐ 金属ペースト
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| JP2009177011A (en) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Ferrotec Ceramics Corp | Conductive member, and component and equipment using it |
| WO2010147000A1 (en) | 2009-06-17 | 2010-12-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | Laminated wiring board |
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