JP3856573B2

JP3856573B2 - Leadless package manufacturing method

Info

Publication number: JP3856573B2
Application number: JP25457098A
Authority: JP
Inventors: 匡太鎌田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-08-24
Also published as: JP2000068414A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品封止用のリードレスパッケージに関し、詳しくは水晶振動子、ＳＡＷフィルタ、トランジスタ、ＩＣ等の電子部品を封止するセラミック積層タイプのリードレスパッケージ（配線基板）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、この種のリードレスパッケージ（以下、単にパッケージともいう）１の一例を示すものである。このものは、パッケージ本体２の上面中央にキャビティ３を備えており、その表面４の外周縁より若干内側であってその外周縁に沿って所定の幅で形成されたロー付け用金属層５にＮｉ鍍金などをかけた上に、銀（Ａｇ）ロー９で封止用リング（以下、単にリングともいう）３１をロー付けしてなるものである。封止用リング３１はコバールや４２アロイなどからなり、キャビティ３に電子部品を搭載した後、図示しないリッドを被せて封止するように構成されている。そして、側面１１には平面視半円弧状又は角形状の適数のキャスタレーション（凹部）１２を備えており、本例では、平面視長辺をなす側面１１のキャスタレーション１２に、配線層をなす金属層（以下側面金属層ともいう）１３を設けている（図１２、１３参照）。
【０００３】
そして、ロー付け用金属層５と側面金属層１３との間には両金属層を接続するようにさらに金属層（接続用金属層ともいう）１７を備えており、両金属層５，１３間の電気的導通がとられている。また、本体２には裏面１５の外周縁に沿う適所にも金属層１６を備えており、キャスタレーション１２の側面金属層１３との電気的導通がとられている。なお、ロー付け用金属層５の幅Ｗ１は封止用リング３１の幅より広めに設定されており、同リング３１の外側にてロー付けにおけるフィレットが形よく形成されるようになっている。
【０００４】
このようなキャスタレーション１２を備えたセラミック製のパッケージ１は、通常、多数を一度に製造（生産）するため、次のようにして製造されている。すなわち、各層を成す多数個取り用のグリーンシート（セラミックグリーンシート）を製造し、これにキャスタレーション用などのスルーホールを穿孔し、さらに各配線層をなす金属層用にタングステンやモリブデン等の高融点金属を成分とする金属（導体）ペーストをスクリーン印刷し、或いは真空引きしつつスクリーン印刷する。こうして金属ペースト層が印刷された複数の所定のグリーンシートを積層、圧着して多数個取り用の未焼成（生）セラミック大基板（大判）を形成する。
【０００５】
図１４は、このようにして形成される未焼成セラミック大基板の表面をなすグリーンシート２１のパッケージ単位１ａ（１パッケージ部分）及びそれに隣接するパッケージ単位１ａ部分を示すものである。図１４では、完成品（パッケージ）におけるロー付け用金属層５がその表面４の外周縁より若干内側に引下がって形成されているのに対応し、グリーンシート２１の各パッケージ単位１ａを区画する境界線（図中１点鎖線）ｋから内側に所定の幅（例えば０．１ｍｍ）引き下がるようにして金属ペースト５ａを印刷している。これは、積層後の焼成済セラミック大基板としてロー付け用金属層とした後、リングをロー付けする際に、溶融ローが隣接するパッケージ単位１ａへ濡れ広がらないようにするためである。
【０００６】
一方で図１４中、拡大図に示したように、表面を成すグリーンシート２１のうち、隣接するパッケージ単位１ａの両ロー付け用金属層５をなす金属ペースト層５ａの間には、キャスタレーション用のホール１２ａを挟むようにして接続用金属層１７のための金属ペースト層１７ａを印刷している。なお、同拡大図に示したように、この金属ペースト層１７ａは印刷時のずれ等を考慮し、スルーホール１２ａの直径より広い幅Ｗ２で印刷され、同ホール１２ａの外側の境界線ｋを跨ぐ（横断する）ようになっている。また、前記もしたようにロー付け用金属層５をなす金属ペースト層５ａは境界線から所定量引き下がって印刷されているが、リング３１の幅より広い幅Ｗ１で印刷されている。
【０００７】
このようなグリーンシートを積層、圧着してなる多数個取り用の未焼成セラミック大基板には、例えば両面にパッケージ単位に分割用の分割溝（ブレーク溝ともいう）をその単位相互間の境界線ｋに沿って刃を押し付けるなどして縦横に入れる。そして、この溝入れ（工程）後、焼成して焼成済セラミック大基板とすると同時に各金属ペースト層を金属層とする。次にこのような金属層にロー付けできるようにするため、通常はＮｉ鍍金をかけ、図１５に示したように、その鍍金（図示せず）のかけられた各ロー付け用金属層５の各々に封止用リングともいう）３１を銀ロー９でロー付けする。その後、封止用リング３１などにＮｉ鍍金、及びＡｕ（金）鍍金をかけて仕上げ、最後に、境界線ｋに設けられた分割溝２６に沿って切断（折り取る）してパッケージ単位に分割する。かくして、図１１に示した封止用リング３１付きのリードレスパッケージ１を多数同時に製造するのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記製法において封止用リング３１のロー付けは、製造効率上、ロー付け炉に熱容量の異なる各種のパッケージなどを混載して行うのが普通である。このような場合には温度管理を厳しくするとしても、他のパッケージのロー付け性を考慮し、その温度に若干の幅を持たせる必要がある。このため、例えばロー付け温度を低めに設定すると次のような問題が生じることがある。すなわち、ロー付け温度が低いため、ローが十分に溶融しなかったり、接合用のロー９の内部にボイドができたり、ロー溜りができてしまうなど、ロー付け接合部断面に好ましいフィレットが形成されず、結果としてリング３１の接合強度の低下や封止不良を起こしたり、外観不良を招いてしまうことがあった。
【０００９】
一方、温度を高めに設定して封止用リング３１をロー付けする際には、ローは十分に溶融し接合面つまりロー付け用金属層５に充満するし好ましいフィレットも形成される。ところが、その金属層５は表面にローが濡れやすいＮｉ鍍金がかけられているため、溶融ローは溶融と同時にＮｉ鍍金面に濡れ広がる。この場合、前記したようにパッケージ単位１ａ相互間の境界線ｋの部位には金属層が形成されてないためにローは濡れず、したがって境界線を超えて濡れ広がることはない。しかし、ロー付け用金属層５はキャスタレーション用のホール１２ａ内の金属層１３に接続用金属層１７を介して連なっているため、同ホール１２ａ内の金属層１３に濡れ広がる（流れ込む）といった問題があった。すなわち、このような流れ込みがあると、ロー材で覆われ、又は埋められたキャスタレーション用のホールは分割時に（隣接の製品のキャスタレーション部のメタライズを剥がしたり）セラミックから割れたり、異形に分割されたりする。
【００１０】
さらに、ロー付け用金属層５とキャスタレーション用の金属層（側面金属層）１３の導通を確実にするため、前記したように、接続用金属層１７のための金属ペースト層１７ａはスルーホール１２ａの直径より広めに印刷されているため（図１４拡大図参照）、境界線ｋのうち、同ホール１２ａの近傍では、分割溝２６を乗り越えてブリッジを作ってしまうことがあった。このような溶融ローのブリッジのある下で鍍金をし、後工程で分割すると、分割が正常に行われず、図１６に示したように、分割面をなす側面１１のセラミックや金属層１７にカケ（凹み）ｅが発生したり、図１７に示したように、その反対の分割面をなす側面１１では突起（バリ）ｖが発生したりするといった問題を起こしてしまう。
【００１１】
本発明は、封止用リングをロー付けした後に焼成済セラミック大基板を分割することで製造されるリードレスパッケージのこうした問題点を解消すべく成されたもので、ロー付け温度をローが十分溶融した状態でロー付けされるように高温としても、溶融ローがキャスタレーション用の金属層などの不要部位に濡れ広がることなくそのパッケージの製造ができる製法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は、表面の外周縁より内側であって該外周縁に沿って形成されたロー付け用金属層に封止用リングがロー付けされ、側面に側面金属層を有するキャスタレーションを備えると共に、前記ロー付け用金属層と該側面金属層との電気的導通のための接続用金属層を備えてなるセラミック積層タイプのリードレスパッケージを製造する方法であって、
前記キャスタレーション用のスルーホールが穿孔されると共に、前記金属層のうち、セラミック層に応じて備えてなる金属層をなすように印刷された金属ペースト層を有する各グリーンシートを積層して多数個取り用の未焼成セラミック大基板を形成し、
この未焼成セラミック大基板の少なくとも一主面にパッケージ単位に分割用の分割溝を入れ、
その後、焼成して焼成済セラミック大基板とすると同時に前記金属ペースト層を金属層とし、
その後、前記ロー付け用金属層に鍍金をかけ、
その鍍金のかけられた該ロー付け用金属層の各々に封止用リングをロー付けし、その後、該封止用リングに仕上げ用の鍍金をかけ、
その後、分割溝に沿って分割することによって封止用リング付きの前記リードレスパッケージを多数同時に製造する方法において、
前記分割溝入れ工程の前に、
パッケージの表面をなすグリーンシートの各パッケージ単位の前記接続用金属層のための金属ペースト層の上であって、前記ロー付け用金属層のための金属ペースト層と前記側面金属層のための金属ペースト層との間を横断すると共に、前記スルーホールの周囲を連続して環状に覆うように、同時焼成可能のロー不濡れ材ペーストを印刷し、そのロー不濡れ材ペーストの印刷後、未焼成セラミック大基板において、前記境界線にそのロー不濡れ材ペーストの上から分割溝を入れることを特徴とする。
【００１３】
このような製法では、未焼成セラミック大基板を焼成すると、表面のうち接続用金属層の上であってロー付け用金属層とキャスタレーション用のホールの金属層との間を横断するようにロー不濡れ材層が同時に形成される。したがって、その後、例えばＮｉ鍍金をかけ、封止用リングをロー付けするに当り、ロー付け温度を高温にしてそのローを十分溶融しても、溶融ローは、ロー不濡れ材層がロー濡れ広がり防止ダム作用をなし、その濡れ広がりが防止される。つまり、溶融ローのキャスタレーション用のホールへの流れ込みやホール近傍の分割溝への流れ込みが防止される。したがって、仕上げ鍍金後に分割しても、外観不良や切断面のカケ等の不良の発生が防止される。
【００１４】
つまり、本発明によれば、各種製品を混載してロー付けする際でも、ロー付け温度をローが十分溶融するように高めに設定できるから、リングのロー付け不良を招くこともない。なお、前記手段において、「分割溝入れ工程の前に」としたのは、この溝入れ工程後に、前記ロー不濡れ材ペーストを印刷した場合には、その溝のホール近傍が同ペーストによって部分的に埋められるため、ブレーク時においてブレーク断面に溶融ローが流れ込んだ場合と同様にカケや突起が発生し、本発明の課題を解消できないためである。
【００１５】
本発明では「分割溝入れ工程の前に」ロー不濡れ材ペーストを印刷すれば良く、したがってグリーンシートの積層後にロー不濡れ材ペーストを印刷してもよいが、前記ロー不濡れ材ペーストはグリーンシートの積層前に印刷するのが製造効率上好ましい。なお、前記ロー不濡れ材ペーストは、同時焼成でき、焼成後にローが濡れない素材であればよいが、グリーンシートと同素材とするのが好ましい。したがって、グリーンシートがアルミナセラミックを主成分とする場合には、同主成分を素材とするアルミナペーストとするのが好ましい。
【００１６】
タングステンやモリブデン等の高融点金属からなるロー付け用金属層にかけられるロー付けのための鍍金の代表的なものはＮｉ鍍金であるが、ロー材と濡れるものであればよく、したがってＮｉ鍍金に代えて他の鍍金を用いることもできる。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ等の一又は複数の鍍金である。そして、仕上げ用の鍍金として、本発明の対象をなすパッケージには、Ｎｉ鍍金をかけ、その上にＡｕ鍍金をかけるのが普通であるが、これに限定されるものではない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図１〜５を参照しながら詳細に説明する。図１は、本例のセラミック製のリードレスパッケージ１の斜視図であり、このものはその本体（基板）２が、平面視、略長方形で、上面中央にキャビティ３を備えるように形成されている。そして、その表面（上面）４の外周縁より内側であって外周縁に沿って所定の幅Ｗ１で形成されたロー付け用金属層５の上に矩形枠状の封止用リング３１が銀ロー９を介してロー付けされている。なお、ロー付け用金属層５の幅Ｗ１は同リング３１の外側にてロー付けにおけるフィレットが形よく形成されるように同リング３１の幅より広くされ、外縁が同リング３１の外縁より外側に位置するようにされている。また本体２の側面１１にはその厚さ方向に平面視半円弧状とされたキャスタレーション１２や図示はしないが角形状とされたキャスタレーションに金属層（側面金属層）１３が形成されている（図２参照）。ただし本例では、平面視、長辺に形成されたキャスタレーション１２にのみ金属層１３が形成され、この金属層１３は裏面１５の外周縁の適所に形成された金属層１６に連なっている（図３参照）。
【００１８】
なお、ロー付け用金属層５と側面金属層１３とは接続用金属層１７を介して接続されて電気的導通が確保されているが、この接続用金属層（ロー付け用金属層５と側面金属層１３との間）１７を被覆して横断するようにアルミナ層（ロー不濡れ材層ともいう）１８が形成されている。本例のパッケージ１は、封止用リング３１を含む金属層の表面に仕上鍍金として、図示はしないがＮｉ（ニッケル）鍍金及びＡｕ（金）鍍金がかけられている。ただし、ロー付け用金属層５にはリング３１のロー付け前にＮｉ鍍金（図示せず）がかけられている。なお、本例における本体２は、アルミナセラミックの三層構造からなり、全厚み１ｍｍ程度で、平面視７×５ｍｍ程度のものである。そしてリング３１は、矩形枠状を成し線材部の横断面が□０．３ｍｍ程度のものである。
【００１９】
さて次にこのようなセラミック積層タイプのリードレスパッケージ１の製法を詳述する。例えばアルミナ９０％に焼結助材を１０％加えた組成粉末を、樹脂、可塑剤、有機溶剤と共に分散混合して、泥漿とし、これをドクターブレード法にて多数個取り用の各グリーンシート（大判）に形成する。そして、そのグリーンシート（大判）に各層の設計に応じてキャビティ及びキャスタレーション用のスルーホール（例えば直径０．４ｍｍ）などを穿孔する。
【００２０】
次のそのシート面にタングステン、モリブデン粉末を主成分とする金属（導体）ペーストをスクリーン印刷法にて各金属層（配線層）のパターンに印刷し、さらにスルーホール内に真空引きして印刷する。このとき、図４、５に示したように、パッケージの表面を成すグリーンシート２１の表面のうち、ロー付け用金属層５のための金属ペースト５ａの印刷面（印刷パターン）は、従来と同様に隣接するパッケージ単位１ａ相互間で境界線ｋを挟んで微小な間隙（例えば０．２ｍｍ）Ｈを設けておく。図中の１点鎖線ｋはパッケージ単位１ａを区画する境界（線）を示す。
【００２１】
また、図４〜６に示したように、表面を成すグリーンシート２１については、ロー付け用金属層５と側面金属層１３との電気的導通がとれるように、隣接するパッケージ単位１ａの両ロー付け用金属層（ペースト５ａ）相互間であってキャスタレーション用のホール１２ａを挟むようにして接続用金属層１７のための金属ペースト層１７ａも同時に印刷し、ホール１２ａ内面の金属ペースト層１３ａと連なるようになっている。このとき、要すれば、図４，５に示したように、接続用金属層のための金属ペースト層１７ａは印刷時のずれ等を考慮し、従来と同様にスルーホール１２ａの直径より大きく幅Ｗ２で印刷し、同ホール１２ａの外側の境界線ｋを跨ぐ（横断する）ように印刷する。
【００２２】
次に図７に示したように、パッケージ１の表面をなすグリーンシート２１における各パッケージ単位１ａの接続用金属層１７のための金属ペースト層１７ａの上であって、ロー付け用金属層５のための金属ペースト層５ａと側面金属層１３のための金属ペースト層１３ａとの間を被覆、横断するようにロー不濡れ材ペースト１８ａを所定の厚さ印刷（塗布）する。ただし、本例ではグリーンシート２１と同素材からなるアルミナペーストを印刷し、その幅Ｗ３は、接続用金属層１７のための金属ペースト層１７ａの幅Ｗ２より大きくした。
【００２３】
そして、このように形成された各グリーンシートを積層、熱圧着して多数個取り用の未焼成セラミック大基板を作る。次に、図８に示したように、各グリーンシート２１〜２３を積層して形成された未焼成セラミック大基板２５において、隣接する各パッケージ単位１ａ相互間の境界線ｋ、或いは図示はしないがパッケージ単位と外周寄りの捨て代（大基板の周縁部分）との間の境界線に沿って分割できるよう、縦横に所定の深さの分割溝２６を刃を押し付けて入れる。この分割溝２６は、片面でもよいが本例では切断を容易とするため両面に入れた。
【００２４】
この分割溝２６入れ後、未焼成セラミック大基板２５を温度約１５００℃、還元雰囲気中にて所定時間焼成する。すると、金属層５、１３、１６、１７、ロー不濡れ材層１８が同時焼成された焼成済セラミック大基板となる。その後、封止用リング３１のロー付けのため、電解鍍金又は無電解鍍金法により、ロー付け用金属層５を含め表裏両面の金属層１６、１７、やキャスタレーション用のホール１２の金属層１３などにＮｉ鍍金をかける。この際、ロー不濡れ材層１８はアルミナセラミックであるから鍍金はかからない。
【００２５】
次に、このような焼成済セラミック大基板２７のうち、図９，１０に示したように、Ｎｉ鍍金（図示せず）のかけられたロー付け用金属層５の上（Ｎｉ鍍金面）に、封止用リング３１を銀ロー（プリフォーム）９を介してセット（配置）する。そして、その銀ロー９が十分溶融する温度（例えば８５０℃）にてそのローをリフローし、冷却する。こうすることで封止用リング３１はロー付け用金属層５のＮｉ鍍金面にロー付けされる。このとき溶融温度は高めであるからロー９は十分溶解し、その接合面に濡れ広がる。したがってロー溜まりやボイドの発生もなく、しかも接合面の縁には形のよいフィレットが形成され、同リング３１は高い封止性及び接合強度で接合される。
【００２６】
そして、このロー付けにおいては溶融と同時にローが濡れ広がるものの、隣接するパッケージ単位１ａ相互間の境界ｋでは金属層５が幅Ｈ分ないため、つまりセラミックが分割溝２６を挟んで微小幅Ｈで露出しているから、従来と同様にそこへは濡れ広がらない（図１０参照）。一方、キャスタレーション用のホール１２ａに向かって濡れ広がるローはロー不濡れ材層１８の濡れ広がり防止のダム作用により、その濡れ広がりを止められる。このため、同ホール１２ａ内のＮｉ鍍金面にローが付着することが防止されるし、同ホール１２ａ近傍の境界線ｋにも濡れ広がらない。したがって、溶融ローが分割溝２６を越えてブリッジを形成することもない。
【００２７】
次に、このように封止用リング３１がロー付けされた焼成済セラミック大基板２７において、仕上げ用鍍金として、Ｎｉ鍍金及び金鍍金をかけた後、分割溝２６に沿って切断（折り取る）する。かくては、図１に示したリードレスパッケージ１が一度に多数得られる。そして、こうして得られた各パッケージ１は、ローの濡れ広がりによる従来のようなブリッジもないことから、切断面をなすパッケージ１の側面１１にカケや突起の発生も防止される。このように、本発明に係る製法では、封止用リング３１のロー付け温度を高めに設定してもキャスタレーション１２へのロー材の濡れ広がりもないし、分割時におけるカケ等の問題も発生しない。
【００２８】
なお前記形態では、金属ペーストの印刷ずれや寸法誤差などを考慮し、アルミナペーストの印刷幅Ｗ３を金属ペースト１７ａの印刷幅Ｗ２より、全体で０．２ｍｍ程度広めとなるようにした（図７参照）が、これについては、印刷精度に応じて適宜に設定すればよい。また、ロー不濡れ材層１８は、ロー付け用金属層５とキャスタレーション１２の金属層１３との間にあり、リング３１をロー付けする際の溶融ローがキャスタレーション用のホール１２ａや分割溝（境界線）２６に流れ込むのを防止ないし阻止できれば良く、したがって、その形成パターン（平面形状）は前記形態のものに限定されない。また、アルミナペーストなどのロー不濡れ材ペーストの印刷厚さは、その印刷パターンの幅やロー材の厚さなどに応じ、溶融ローの濡れ広がりを防止できるように適宜に設定すれば良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、封止用リングをロー付けする際、ローが十分溶融した状態でロー付けされるようにそのロー付け温度を高温としても、溶融ローがキャスタレーション用の金属層などの不要部位に濡れ広がることがないので、外観不良や切断時のクラックの発生も防止できる。すなわち、本発明によれば、ロー付け温度をそのローが十分濡れ広がる高温に設定できるので、熱容量の異なる各種のパッケージを混載してロー付けする際でも温度管理が容易となり、封止不良やリングの接合不良を招くことなく、パッケージの品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製法で製造されたパッケージの実施形態を表面側からみた一部省略斜視図。
【図２】図１のパッケージの要部拡大図。
【図３】図２中Ａ−Ａ線断面図。
【図４】表面を成すグリーンシートの部分拡大平面図。
【図５】図４のＢ部拡大図。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】キャスタレーション用のホールとロー付け用金属層ペースト層の間にアルミナペーストを印刷した図。
【図８】未焼成セラミック大基板に分割溝を入れた部分拡大断面図。
【図９】焼成済セラミック大基板のロー付け用金属層に封止用リングを銀ロー付けするときのキャスタレーション用のホール中央を通る断面図。
【図１０】図９の平面図。
【図１１】従来のパッケージを表面側からみた一部省略斜視図。
【図１２】図１１のパッケージの要部拡大図。
【図１３】図１２中のＡ−Ａ線断面図。
【図１４】表面を成すグリーンシートの部分拡大平面図及びその要部拡大図。
【図１５】従来の焼成済セラミック大基板のロー付け用金属層に封止用リングを銀ロー付けした断面図。
【図１６】図１５の大基板をパッケージ単位に分割したとき、溶融ローの濡れ広がりに起因する問題点を説明する部分斜視図。
【図１７】図１５の大基板をパッケージ単位に分割したとき、溶融ローの濡れ広がりに起因する問題点を説明する部分斜視図。
【符号の説明】
１リードレスパッケージ
１ａパッケージ単位
４パッケージの表面
５ロー付け用金属層
５ａロー付け用金属層のための金属ペースト層
９ロー
１１側面
１２キャスタレーション
１２ａキャスタレーション用のスルーホール
１３側面金属層
１３ａ側面金属層のための金属ペースト層
１７接続用金属層
１７ａ接続用金属層のための金属ペースト層
１８ロー不濡れ材層
１８ａロー不濡れ材ペースト（アルミナペースト）
２１，２２，２３グリーンシート
２５未焼成セラミック大基板
２６分割溝
２７焼成済セラミック大基板
３１封止用リング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a leadless package for encapsulating electronic components, and more particularly, to a method for manufacturing a ceramic laminated type leadless package (wiring substrate) for encapsulating electronic components such as a crystal resonator, a SAW filter, a transistor, and an IC. .
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 shows an example of this type of leadless package (hereinafter also simply referred to as a package) 1. This is provided with a cavity 3 in the center of the upper surface of the package body 2, and a brazing metal layer 5 that is formed slightly inside the outer peripheral edge of the surface 4 and with a predetermined width along the outer peripheral edge. A plating ring (hereinafter also simply referred to as a ring) 31 is brazed with a silver (Ag) row 9 after Ni plating or the like is applied. The sealing ring 31 is made of Kovar, 42 alloy, or the like, and is configured so as to be sealed with a lid (not shown) after an electronic component is mounted on the cavity 3. The side surface 11 is provided with a suitable number of castellations (recesses) 12 having a semicircular arc shape or a square shape in plan view. In this example, a wiring layer is provided on the castellation 12 on the side surface 11 having a long side in plan view. A formed metal layer (hereinafter also referred to as a side metal layer) 13 is provided (see FIGS. 12 and 13).
[0003]
Further, a metal layer (also referred to as a connecting metal layer) 17 is provided between the brazing metal layer 5 and the side metal layer 13 so as to connect both metal layers, and between the metal layers 5 and 13. The electrical continuity is taken. Further, the main body 2 is provided with a metal layer 16 at appropriate positions along the outer peripheral edge of the back surface 15, and is electrically connected to the side metal layer 13 of the castellation 12. Note that the width W1 of the brazing metal layer 5 is set wider than the width of the sealing ring 31, and a fillet for brazing is formed in a good shape outside the ring 31.
[0004]
The ceramic package 1 provided with such a castellation 12 is usually manufactured as follows in order to manufacture (produce) a large number at once. That is, a green sheet (ceramic green sheet) for making multiple layers is manufactured, through holes for castellation and the like are drilled in this, and high metal such as tungsten or molybdenum is used for the metal layer that forms each wiring layer. A metal (conductor) paste containing a melting point metal as a component is screen-printed or screen-printed while being evacuated. A plurality of predetermined green sheets printed with the metal paste layer are laminated and pressed to form a large unfired (raw) ceramic large substrate (large format).
[0005]
FIG. 14 shows a package unit 1a (one package part) and a package unit 1a part adjacent to the package unit 1a of the green sheet 21 forming the surface of the unfired ceramic large substrate thus formed. In FIG. 14, corresponding to the fact that the brazing metal layer 5 in the finished product (package) is formed slightly inwardly from the outer peripheral edge of the surface 4, each package unit 1 a of the green sheet 21 is partitioned. The metal paste 5a is printed so that a predetermined width (for example, 0.1 mm) is pulled inward from the boundary line (one-dot chain line in the figure) k. This is to prevent the molten solder from spreading into the adjacent package unit 1a when the ring is brazed after the fired ceramic large substrate after lamination is formed into a brazing metal layer.
[0006]
On the other hand, as shown in the enlarged view in FIG. 14, among the green sheets 21 forming the surface, between the metal paste layers 5a forming the both brazing metal layers 5 of the adjacent package unit 1a, there is a castellation. The metal paste layer 17a for the connection metal layer 17 is printed so as to sandwich the hole 12a. As shown in the enlarged view, the metal paste layer 17a is printed with a width W2 wider than the diameter of the through hole 12a in consideration of a shift during printing, and straddles the boundary line k outside the hole 12a. (To cross). Further, as described above, the metal paste layer 5a forming the brazing metal layer 5 is printed with a predetermined amount pulled down from the boundary line, but is printed with a width W1 wider than the width of the ring 31.
[0007]
A large-sized unfired ceramic large substrate obtained by laminating and pressure-bonding such green sheets has, for example, dividing grooves (also referred to as break grooves) for dividing into package units on both sides. Insert the blade vertically and horizontally by pressing the blade along k. And after this grooving (process), it fires and it becomes a baked ceramic large substrate, and simultaneously, each metal paste layer is made into a metal layer. Next, in order to be able to braze to such a metal layer, Ni plating is usually applied, and as shown in FIG. 15, each of the brazing metal layers 5 to which the plating (not shown) is applied is applied. Each of them is also brazed with a silver solder 9. After that, Ni plating and Au (gold) plating are applied to the sealing ring 31 and the like, and finally, cutting (breaking) is performed along the dividing groove 26 provided in the boundary line k to divide into package units. To do. Thus, a number of leadless packages 1 with the sealing ring 31 shown in FIG. 11 are manufactured simultaneously.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the manufacturing method, brazing of the sealing ring 31 is usually performed by mounting various packages having different heat capacities in a brazing furnace in terms of manufacturing efficiency. In such a case, even if temperature control is strict, it is necessary to give a certain range to the temperature in consideration of the solderability of other packages. For this reason, for example, if the brazing temperature is set lower, the following problem may occur. In other words, since the brazing temperature is low, a preferable fillet is formed in the brazed joint cross section, such as a case where the braze does not melt sufficiently, a void is formed in the joining row 9 or a lodge is formed. As a result, the bonding strength of the ring 31 may be reduced, sealing failure may occur, or appearance may be deteriorated.
[0009]
On the other hand, when brazing the sealing ring 31 at a high temperature, the bra is sufficiently melted to fill the joining surface, that is, the brazing metal layer 5, and a preferable fillet is formed. However, since the surface of the metal layer 5 is coated with Ni plating that is easy to wet the row, the molten row spreads wet on the Ni plating surface simultaneously with melting. In this case, as described above, the metal layer is not formed at the position of the boundary line k between the package units 1a, so that the row does not get wet, and therefore, the row does not spread beyond the boundary line. However, the brazing metal layer 5 is connected to the metal layer 13 in the castellation hole 12a via the connection metal layer 17, so that the metal layer 13 in the hole 12a spreads out (flows) into the metal layer 13. was there. In other words, if there is such a flow, the castellation holes covered or filled with brazing material will be cracked from the ceramic when splitting (the metallization of the castellation part of the adjacent product is peeled off) or split into irregular shapes. Or
[0010]
Further, as described above, the metal paste layer 17a for the connecting metal layer 17 is formed in the through hole 12a in order to ensure the conduction between the brazing metal layer 5 and the metal layer (side metal layer) 13 for castration. (See the enlarged view of FIG. 14), in the boundary line k, in the vicinity of the hole 12a, a bridge may be formed over the dividing groove 26. When plating is performed under such a melting-low bridge and divided in a subsequent process, the division is not performed normally. As shown in FIG. 16, the ceramic or metal layer 17 on the side surface 11 forming the divided surface is broken. (Dent) e occurs, and as shown in FIG. 17, a problem occurs such that a protrusion (burr) v is generated on the side surface 11 forming the opposite divided surface.
[0011]
The present invention has been made to solve such problems of leadless packages manufactured by dividing a fired ceramic large substrate after brazing a sealing ring. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of manufacturing a package even when a high temperature is applied so as to be brazed in a molten state without causing the molten solder to spread and spread on unnecessary portions such as a metal layer for castration.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a brazing metal layer brazed to a brazing metal layer formed along and along the outer peripheral edge of a surface, and a side metal layer on a side surface. And a ceramic laminated type leadless package comprising a metal layer for electrical connection between the brazing metal layer and the side metal layer,
Both the through-hole for said castellations are perforated, of said metal layer, by laminating the green sheets which have a metal paste layer printed so as to form a metal layer made provided in accordance with the ceramic layer Form a large unfired ceramic substrate for multi-cavity,
A dividing groove for dividing is put into a package unit on at least one main surface of the unfired ceramic large substrate,
After that, the fired ceramic large substrate and simultaneously the metal paste layer as a metal layer,
Then, plating the brazing metal layer ,
Attach each row the sealing ring of the brazing metal layer which is applied with the plating, then applying a plating for finishing the sealing ring,
Thereafter, in a method of simultaneously manufacturing a large number of the leadless packages with sealing rings by dividing along the dividing grooves,
Before the split grooving step,
A metal paste layer for the connection metal layer of each package unit of the green sheet forming the surface of the package, the metal paste layer for the brazing metal layer and the metal for the side metal layer A non-fired raw non-wetting material paste that can be co- fired is printed so as to cross between the paste layers and continuously cover the periphery of the through hole in an annular shape. In the ceramic large substrate, a dividing groove is formed on the boundary line from above the low non-wetting material paste.
[0013]
In such a manufacturing method, when an unsintered ceramic large substrate is fired, the solder is placed on the surface of the connecting metal layer so as to cross between the brazing metal layer and the metal layer of the castellation hole. A non-wetting material layer is formed simultaneously. Therefore, after that, for example, when Ni plating is applied and the sealing ring is brazed, even if the brazing temperature is set high and the brazing is sufficiently melted, the molten non-wetting material layer spreads out. Prevents dams and prevents their spreading. That is, it is possible to prevent the molten row from flowing into the castellation hole and into the dividing groove near the hole. Therefore, even if it is divided after finishing plating, the occurrence of defects such as poor appearance and chipped cut surfaces is prevented.
[0014]
In other words, according to the present invention, even when various products are mixed and brazed, the brazing temperature can be set high so that the bra is sufficiently melted. In the above means, “before the divided grooving step” is used when the low non-wetting material paste is printed after the grooving step, and the vicinity of the hole in the groove is partially covered by the paste. This is because chips and protrusions are generated in the same manner as in the case where melted solder flows into the break cross section during a break, and the problem of the present invention cannot be solved.
[0015]
In the present invention, the low non-wetting material paste may be printed “before the split grooving step”, and thus the low non-wetting material paste may be printed after the green sheets are laminated. It is preferable in terms of production efficiency to print before the sheets are laminated. The low-wetting material paste may be any material that can be fired at the same time and does not wet the raw material after firing, but is preferably the same material as the green sheet. Therefore, when the green sheet has alumina ceramic as a main component, it is preferable to use an alumina paste having the main component as a raw material.
[0016]
A typical plating for brazing applied to a brazing metal layer made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum is Ni plating. However, it is sufficient if it is wet with the brazing material. Other types of plating can also be used. For example, one or a plurality of platings such as Au, Ag, Cu, and Co. As a finishing plating, a Ni plating is generally applied to a package which is an object of the present invention, and an Au plating is applied thereon, but the present invention is not limited to this.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a ceramic leadless package 1 according to the present embodiment, in which a main body (substrate) 2 is substantially rectangular in a plan view and is provided with a cavity 3 at the center of the upper surface. Yes. Then, a rectangular frame-shaped sealing ring 31 is placed on the brazing metal layer 5 which is inside the outer peripheral edge of the surface (upper surface) 4 and has a predetermined width W1 along the outer peripheral edge. 9 is brazed. The width W1 of the brazing metal layer 5 is wider than the width of the ring 31 so that a fillet in brazing is formed well outside the ring 31, and the outer edge is outside the outer edge of the ring 31. It is supposed to be located. Further, a metal layer (side metal layer) 13 is formed on the side surface 11 of the main body 2 on a castellation 12 having a semicircular arc shape in a plan view in the thickness direction or a castellation having a square shape (not shown). (See FIG. 2). However, in this example, the metal layer 13 is formed only on the castellation 12 formed on the long side in plan view, and this metal layer 13 is connected to the metal layer 16 formed at a suitable position on the outer peripheral edge of the back surface 15 ( (See FIG. 3).
[0018]
Note that the brazing metal layer 5 and the side metal layer 13 are connected via the connecting metal layer 17 to ensure electrical continuity. However, the connecting metal layer (the brazing metal layer 5 and the side metal layer 5 is secured). An alumina layer (also referred to as a low non-wetting material layer) 18 is formed so as to cover and cross 17) (between the metal layer 13). In the package 1 of this example, although not shown, Ni (nickel) plating and Au (gold) plating are applied as finish plating to the surface of the metal layer including the sealing ring 31. However, Ni plating (not shown) is applied to the brazing metal layer 5 before brazing of the ring 31. The main body 2 in this example has a three-layer structure of alumina ceramic, has a total thickness of about 1 mm, and is about 7 × 5 mm in plan view. The ring 31 has a rectangular frame shape and the cross section of the wire portion is about □ 0.3 mm.
[0019]
Next, a manufacturing method of such a ceramic laminated type leadless package 1 will be described in detail. For example, a composition powder obtained by adding 10% of a sintering aid to 90% alumina is dispersed and mixed with a resin, a plasticizer, and an organic solvent to form a slurry, and this is used for each green sheet ( Large format). Then, in the green sheet (large format), a cavity and a through hole for castellation (for example, a diameter of 0.4 mm) are drilled according to the design of each layer.
[0020]
Next, a metal (conductor) paste mainly composed of tungsten and molybdenum powder is printed on the surface of the sheet on the pattern of each metal layer (wiring layer) by screen printing, and is further drawn by vacuuming in the through hole. . At this time, as shown in FIGS. 4 and 5, the printing surface (printing pattern) of the metal paste 5a for the brazing metal layer 5 among the surfaces of the green sheet 21 forming the surface of the package is the same as the conventional one. A minute gap (for example, 0.2 mm) H is provided between the package units 1a adjacent to each other with the boundary line k interposed therebetween. A one-dot chain line k in the figure indicates a boundary (line) that partitions the package unit 1a.
[0021]
Also, as shown in FIGS. 4 to 6, the green sheets 21 forming the surface of both the adjacent package units 1a are connected so that the brazing metal layer 5 and the side metal layer 13 can be electrically connected. The metal paste layer 17a for the connection metal layer 17 is printed at the same time so as to sandwich the castellation hole 12a between the attachment metal layers (pastes 5a), so as to be continuous with the metal paste layer 13a on the inner surface of the hole 12a. It has become. At this time, if necessary, as shown in FIGS. 4 and 5, the metal paste layer 17a for the connection metal layer has a width larger than the diameter of the through-hole 12a in the same manner as in the past in consideration of a shift during printing. Printing is performed at W2 so as to straddle (cross) the boundary line k outside the hole 12a.
[0022]
Next, as shown in FIG. 7, on the metal paste layer 17 a for the connection metal layer 17 of each package unit 1 a in the green sheet 21 that forms the surface of the package 1, The non-wetting material paste 18a is printed (applied) with a predetermined thickness so as to cover and cross between the metal paste layer 5a for the side metal layer 13a and the metal paste layer 13a for the side metal layer 13. However, in this example, an alumina paste made of the same material as that of the green sheet 21 was printed, and its width W3 was made larger than the width W2 of the metal paste layer 17a for the connecting metal layer 17.
[0023]
The green sheets thus formed are then laminated and thermocompression bonded to produce a large unfired ceramic large substrate. Next, as shown in FIG. 8, in the unfired ceramic large substrate 25 formed by laminating the green sheets 21 to 23, the boundary line k between the adjacent package units 1a, or not shown. A dividing groove 26 having a predetermined depth is inserted by pressing a blade vertically and horizontally so that it can be divided along a boundary line between the package unit and the disposal margin (periphery of the large substrate) near the outer periphery. This dividing groove 26 may be on one side, but in this example, it was put on both sides in order to facilitate cutting.
[0024]
After inserting the dividing grooves 26, the unfired ceramic large substrate 25 is fired at a temperature of about 1500 ° C. in a reducing atmosphere for a predetermined time. Then, the fired ceramic large substrate is obtained by simultaneously firing the metal layers 5, 13, 16, 17 and the low non-wetting material layer 18. Thereafter, for brazing of the sealing ring 31, the metal layers 16 and 17 on both the front and back surfaces including the brazing metal layer 5 and the metal layer 13 of the hole 12 for castellation are formed by electrolytic plating or electroless plating. Ni plating is applied. At this time, since the low non-wetting material layer 18 is made of alumina ceramic, no plating is applied.
[0025]
Next, in such a fired ceramic large substrate 27, as shown in FIGS. 9 and 10, on the brazing metal layer 5 to which Ni plating (not shown) is applied (Ni plating surface). Then, the sealing ring 31 is set (arranged) via the silver row (preform) 9. Then, the row is reflowed and cooled at a temperature (for example, 850 ° C.) at which the silver row 9 is sufficiently melted. By doing so, the sealing ring 31 is brazed to the Ni plating surface of the brazing metal layer 5. At this time, since the melting temperature is high, the row 9 is sufficiently dissolved and spreads on the joint surface. Therefore, there is no occurrence of low accumulation or void, and a well-formed fillet is formed at the edge of the joint surface, and the ring 31 is joined with high sealing performance and joint strength.
[0026]
In this brazing, the solder spreads simultaneously with melting, but the metal layer 5 does not have a width H at the boundary k between adjacent package units 1a. That is, the ceramic has a minute width H across the dividing groove 26. Since it is exposed, it does not get wet and spread as in the conventional case (see FIG. 10). On the other hand, the row spreading wet toward the castellation hole 12a can be prevented from spreading due to the dam action of the row non-wetting material layer 18 to prevent wetting and spreading. For this reason, it is prevented that low adheres to the Ni plating surface in the hole 12a, and does not spread to the boundary line k near the hole 12a. Accordingly, the melting row does not form a bridge beyond the dividing groove 26.
[0027]
Next, in the fired ceramic large substrate 27 to which the sealing ring 31 is brazed in this manner, Ni plating and gold plating are applied as finishing plating, and then cut (folded) along the dividing grooves 26. To do. Thus, a large number of leadless packages 1 shown in FIG. 1 can be obtained at one time. Each package 1 thus obtained does not have a conventional bridge due to the spread of the wetness of the row, so that the occurrence of chips and protrusions on the side surface 11 of the package 1 forming the cut surface is prevented. As described above, in the manufacturing method according to the present invention, even when the brazing temperature of the sealing ring 31 is set high, the brazing material does not spread over the castellation 12, and problems such as chipping at the time of division do not occur. .
[0028]
In the above-described embodiment, the printing width W3 of the alumina paste is made wider by about 0.2 mm than the printing width W2 of the metal paste 17a in consideration of printing deviation and dimensional error of the metal paste (see FIG. 7). However, this may be set appropriately according to the printing accuracy. Also, the solder non-wetting material layer 18 is located between the brazing metal layer 5 and the metal layer 13 of the castellation 12, and the melted brazing when the ring 31 is brazed is the castellation hole 12 a or the dividing groove. It is only necessary to prevent or block the flow into the (boundary line) 26. Therefore, the formation pattern (planar shape) is not limited to the above-described form. Further, the printing thickness of the low non-wetting material paste such as alumina paste may be appropriately set so as to prevent the molten raw material from spreading according to the width of the printing pattern, the thickness of the raw material, and the like.
[0029]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, when brazing the sealing ring, even if the brazing temperature is high so that the brazing is performed in a sufficiently melted state, the molten Since it does not wet and spread over unnecessary parts such as a metal layer for castration, it is possible to prevent appearance defects and cracks during cutting. That is, according to the present invention, the brazing temperature can be set to a high temperature at which the row is sufficiently wet and spread, so that even when various packages having different heat capacities are mixed and brazed, temperature management is facilitated, sealing failure and ring Thus, the quality of the package can be improved without incurring a bonding failure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially omitted perspective view of an embodiment of a package manufactured by a manufacturing method according to the present invention as viewed from the front side.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the package of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a partially enlarged plan view of a green sheet forming a surface.
FIG. 5 is an enlarged view of part B in FIG. 4;
6 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 7 is a diagram in which an alumina paste is printed between a hole for castration and a metal layer paste layer for brazing.
FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view in which a dividing groove is provided in a large unfired ceramic substrate.
FIG. 9 is a cross-sectional view through the center of a hole for casting when a sealing ring is silver-brazed to a brazing metal layer of a fired ceramic large substrate.
10 is a plan view of FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a partially omitted perspective view of a conventional package as viewed from the surface side.
12 is an enlarged view of a main part of the package of FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 14 is a partially enlarged plan view of a green sheet forming a surface and an enlarged view of a main part thereof.
FIG. 15 is a cross-sectional view in which a sealing ring is silver brazed to a brazing metal layer of a conventional fired ceramic large substrate.
FIG. 16 is a partial perspective view for explaining a problem caused by spreading of the melted row when the large substrate of FIG. 15 is divided into package units.
FIG. 17 is a partial perspective view for explaining a problem caused by wet spreading of a molten row when the large substrate of FIG. 15 is divided into package units.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Leadless package 1a Package unit 4 Package surface 5 Brazing metal layer 5a Metal paste layer for brazing metal layer 9 Row 11 Side surface 12 Castation 12a Cast hole through hole 13 Side surface metal layer 13a Side surface metal Metal paste layer 17 for connection Metal layer 17a for connection Metal paste layer 18 for connection metal layer Low non-wetting material layer 18a Low non-wetting material paste (alumina paste)
21, 22, 23 Green sheet 25 Unfired ceramic large substrate 26 Dividing groove 27 Firing ceramic large substrate 31 Sealing ring

Claims

表面の外周縁より内側であって該外周縁に沿って形成されたロー付け用金属層に封止用リングがロー付けされ、側面に側面金属層を有するキャスタレーションを備えると共に、前記ロー付け用金属層と該側面金属層との電気的導通のための接続用金属層を備えてなるセラミック積層タイプのリードレスパッケージを製造する方法であって、
前記キャスタレーション用のスルーホールが穿孔されると共に、前記金属層のうち、セラミック層に応じて備えてなる金属層をなすように印刷された金属ペースト層を有する各グリーンシートを積層して多数個取り用の未焼成セラミック大基板を形成し、
この未焼成セラミック大基板の少なくとも一主面にパッケージ単位に分割用の分割溝を入れ、
その後、焼成して焼成済セラミック大基板とすると同時に前記金属ペースト層を金属層とし、
その後、前記ロー付け用金属層に鍍金をかけ、
その鍍金のかけられた該ロー付け用金属層の各々に封止用リングをロー付けし、その後、該封止用リングに仕上げ用の鍍金をかけ、
その後、分割溝に沿って分割することによって封止用リング付きの前記リードレスパッケージを多数同時に製造する方法において、
前記分割溝入れ工程の前に、
パッケージの表面をなすグリーンシートの各パッケージ単位の前記接続用金属層のための金属ペースト層の上であって、前記ロー付け用金属層のための金属ペースト層と前記側面金属層のための金属ペースト層との間を横断すると共に、前記スルーホールの周囲を連続して環状に覆うように、同時焼成可能のロー不濡れ材ペーストを印刷し、そのロー不濡れ材ペーストの印刷後、未焼成セラミック大基板において、前記境界線にそのロー不濡れ材ペーストの上から分割溝を入れることを特徴とするリードレスパッケージの製造方法。A sealing ring is brazed to a brazing metal layer formed inside and along the outer peripheral edge of the surface, and includes a castellation having a side metal layer on a side surface. A method of manufacturing a ceramic laminate type leadless package comprising a metal layer for connection for electrical conduction between a metal layer and the side metal layer,
Both the through-hole for said castellations are perforated, of said metal layer, by laminating the green sheets which have a metal paste layer printed so as to form a metal layer made provided in accordance with the ceramic layer Form a large unfired ceramic substrate for multi-cavity,
A dividing groove for dividing is put into a package unit on at least one main surface of the unfired ceramic large substrate,
After that, the fired ceramic large substrate and simultaneously the metal paste layer as a metal layer,
Then, plating the brazing metal layer ,
Attach each row the sealing ring of the brazing metal layer which is applied with the plating, then applying a plating for finishing the sealing ring,
Thereafter, in a method of simultaneously manufacturing a large number of the leadless packages with sealing rings by dividing along the dividing grooves,
Before the split grooving step,
A metal paste layer for the connection metal layer of each package unit of the green sheet forming the surface of the package, the metal paste layer for the brazing metal layer and the metal for the side metal layer A non-fired raw non-wetting material paste that can be co- fired is printed so as to cross between the paste layers and continuously cover the periphery of the through hole in an annular shape. A method for manufacturing a leadless package, characterized in that, in a large ceramic substrate, dividing grooves are formed on the boundary line from above the low non-wetting material paste.

前記ロー不濡れ材ペーストを前記グリーンシートの積層前に印刷することを特徴とする請求項１記載のリードレスパッケージの製造方法。 2. The method of manufacturing a leadless package according to claim 1, wherein the low non-wetting material paste is printed before the green sheets are laminated.

前記ロー不濡れ材ペーストを前記グリーンシートと同素材としたことを特徴とする請求項１又は２記載のリードレスパッケージの製造方法。 The method for manufacturing a leadless package according to claim 1 or 2, wherein the low non-wetting material paste is made of the same material as the green sheet.