(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層と、
前記金属層に積層されるとともに、半導体素子に接続される配線が形成された基板と、
を備え、
前記金属層と前記基板が、大気雰囲気で焼成されることによって接合されることを特徴とする、半導体パッケージ用基板。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体パッケージ用基板であって、
前記金属層の厚さが、前記ヒートシンク及び前記基板の厚さよりも薄くなるように、前記金属層が形成されていることを特徴とする、半導体パッケージ用基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体パッケージ用基板であって、
前記基板はＬＴＣＣ基板であって、
前記ヒートシンクは、炭化珪素、窒化アルミニウムまたはベリリアから構成されることを特徴とする、半導体パッケージ用基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体パッケージ用基板であって、
前記金属層は、前記第１のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことを特徴とする、半導体パッケージ用基板。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体パッケージ用基板であって、
前記金属層は、前記第１のスパッタ層に対してスパッタリングを行うことにより形成される第２のスパッタ層と、前記第２のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことを特徴とする、半導体パッケージ用基板。
【請求項６】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層と、
前記金属層に積層される無機接着剤層と、
前記無機接着剤層に積層されるとともに、半導体素子に接続される配線が形成された基板と、
を備え、
前記基板は予め単独で焼成され、
前記ヒートシンクと、前記金属層と、前記無機接着剤層と、焼成後の前記基板が順に積層され、
前記積層された積層体が圧着され、
前記圧着された積層体が大気雰囲気で焼成されることにより、前記金属層と前記無機接着剤層及び前記無機接着剤層と前記基板が接合されることを特徴とする、半導体パッケージ用基板。
【請求項７】
ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層を、前記ヒートシンク上に形成し、
前記金属層に、半導体素子に接続される配線が形成された基板を積層し、
前記ヒートシンク、前記金属層及び前記基板が積層された積層体を大気雰囲気で焼成することにより、前記金属層と前記基板を接合することを特徴とする、半導体パッケージ用基板の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体パッケージ用基板の製造方法であって、
前記金属層の厚さが、前記ヒートシンク及び前記基板の厚さよりも薄くなるように、前記金属層を形成することを特徴とする、半導体パッケージ用基板の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の半導体パッケージ用基板の製造方法であって、
前記基板はＬＴＣＣ基板であって、
前記ヒートシンクは、炭化珪素、窒化アルミニウムまたはベリリアから構成されることを特徴とする、半導体パッケージ用基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１つに記載の半導体パッケージ用基板の製造方法であって、
前記金属層は、前記第１のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことを特徴とする、半導体パッケージ用基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項７から９のいずれか１つに記載の半導体パッケージ用基板の製造方法であって、
前記金属層は、前記第１のスパッタ層に対してスパッタリングを行うことにより形成される第２のスパッタ層と、前記第２のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことを特徴とする、半導体パッケージ用基板の製造方法。
【請求項１２】
半導体素子に接続される配線が形成された基板を、予め単独で焼成し、
ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層を、前記ヒートシンク上に形成し、
前記金属層に無機接着剤層を積層し、
前記無機接着剤層に、焼成後の前記基板を積層し、
前記ヒートシンク、前記金属層、前記無機接着剤層及び焼成後の前記基板が積層された積層体を圧着し、
前記圧着された積層体を大気雰囲気で焼成することにより、前記金属層と前記無機接着剤層及び前記無機接着剤層と前記基板を接合することを特徴とする、半導体パッケージ用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を搭載する半導体パッケージ用の基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力制御を行ういわゆるパワー半導体や、ＬＥＤ等の発光素子等、動作時に高温となる半導体素子を搭載するための基板として、セラミック基板が知られている。セラミック基板は、紙フェノール基板等の樹脂基板と比較して高い耐熱性及び熱伝導性を有している。高い耐熱性を有しているため、半導体素子の動作に伴って加熱されても変形し難い。また、高い熱伝導性を有しているため、半導体素子から発生した熱を外部に速やかに放熱することができる。
【０００３】
セラミック基板の放熱を促進するために、セラミック基板にヒートシンクを設ける場合がある。例えば、特許文献１においては、ＬＴＣＣ（Low-temperature Co-fired Ceramics、低温同時焼成セラミックス）基板に金属材料からなるヒートシンクを接合させている。
【０００４】
ＬＴＣＣ基板とヒートシンクを接合させる手段として、特許文献１では、ガラス粒子と金属粒子とを有機バインダに練り込んだ混合ペーストを用いている。ＬＴＣＣ基板とヒートシンクの間に混合ペーストを挟み込んだ積層体を形成してこれを焼成する。ＬＴＣＣ基板は、アルミナにガラス系材料を加えた、いわゆるガラスセラミックスから構成されており、焼成の際に、ＬＴＣＣ基板と混合ペーストとの界面において、ＬＴＣＣ基板中のガラス成分と混合ペースト中のガラス成分とが溶融して混ざり合う。この混ざり合ったガラス成分によってＬＴＣＣ基板と混合ペーストが接合される。また、混合ペーストとヒートシンクとの界面において、混合ペースト中の金属とヒートシンク中の金属とが溶解して混ざり合い、合金を形成する。このようにして、混合ペーストを介してヒートシンクとＬＴＣＣ基板とが接合される。
【０００５】
また、ヒートシンクの材料として、金属材料の代わりに、９６％アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のガラスセラミックスを用いる場合がある。この場合、ＬＴＣＣ基板とヒートシンクとの接合にガラス成分を含む無機系接着剤を用いることがある。ＬＴＣＣ基板とヒートシンクとの間に無機系接着剤を挟んで焼成すると、ＬＴＣＣ基板中のガラス成分と無機系接着剤中のガラス成分とが溶融して混ざり合う。同様にして、ヒートシンクのガラス成分と無機系接着剤中のガラス成分とが溶融して混ざり合う。その結果、ＬＴＣＣ基板とヒートシンクとが接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−５１６０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、基板の放熱を促進するという性質上、ヒートシンクの材料は、熱伝導率の高い材料であることが好ましい。このような高熱伝導性の材料として、高純度の（例えば、純度が９９％以上の）アルミナ、窒化アルミニウムや炭化珪素等の絶縁性セラミック材料が挙げられる。これらのセラミック材料は、ガラス成分を含まない、または殆ど含まない。したがって、無機系接着剤を用いても、上述のようなガラス成分同士の混ざり合いが十分に起こらない。また、混合ペーストを用いた場合であっても、これらのセラミック材料は金属材料を含まないか、含んでいてもセラミック材料の融点や分解温度が高いため金属同士の溶解が起こり難く、合金が殆ど生成されない。このように、高熱伝導性の材料をヒートシンクとして使おうとすると、従来の接合手法では接合が困難になるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様は、半導体パッケージ用基板に関するものである。当該基板は、ヒートシンクと、前記ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層と、前記金属層に積層されるとともに、半導体素子に接続される配線が形成された基板と、を備える。さらに、前記金属層と前記基板が、大気雰囲気で焼成されることによって接合される。
【０００９】
また、上記発明において、前記金属層の厚さが、前記ヒートシンク及び前記基板の厚さよりも薄くなるように、前記金属層が形成されていることが好適である。
【００１０】
また、上記発明において、前記基板はＬＴＣＣ基板であって、前記ヒートシンクは、炭化珪素、窒化アルミニウムまたはベリリアから構成されることが好適である。
【００１１】
また、上記発明において、前記金属層は、前記第１のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことが好適である。
【００１２】
また、上記発明において、前記金属層は、前記第１のスパッタ層に対してスパッタリングを行うことにより形成される第２のスパッタ層と、前記第２のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことが好適である。
【００１３】
また、本発明の一つの態様は、半導体パッケージ用基板に関するものである。当該基板は、ヒートシンクと、前記ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層と、前記金属層に積層される無機接着剤層と、前記無機接着剤層に積層されるとともに、半導体素子に接続される配線が形成された基板と、を含む積層体を備える。さらに、前記基板は予め単独で焼成され、前記ヒートシンクと、前記金属層と、前記無機接着剤層と、焼成後の前記基板が順に積層される。さらに、前記順に積層された積層体が圧着され、前記圧着された積層体が大気雰囲気で焼成されることにより、前記金属層と前記無機接着剤層及び前記無機接着剤層と前記基板が接合される。
【００１４】
また、本発明の一つの態様は、半導体パッケージ用基板の製造方法に関するものである。当該方法では、ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層を、前記ヒートシンク上に形成し、前記金属層に、半導体素子に接続される配線が形成された基板を積層し、前記ヒートシンク、前記金属層及び前記基板が積層された積層体を大気雰囲気で焼成することにより、前記金属層と前記基板を接合する。
【００１５】
また、上記発明において、前記金属層の厚さが、前記ヒートシンク及び前記基板の厚さよりも薄くなるように、前記金属層を形成することが好適である。
【００１６】
また、上記発明において、前記基板はＬＴＣＣ基板であって、前記ヒートシンクは、炭化珪素、窒化アルミニウムまたはベリリアから構成されることが好適である。
【００１７】
また、上記発明において、前記金属層は、前記第１のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことが好適である。
【００１８】
また、上記発明において、前記金属層は、前記第１のスパッタ層に対してスパッタリングを行うことにより形成される第２のスパッタ層と、前記第２のスパッタ層に積層されるとともに前記基板に接する中間層を含むことが好適である。
【００１９】
また、本発明の一つの態様は、半導体パッケージ用基板の製造方法に関するものである。当該方法では、半導体素子に接続される配線が形成された基板を、予め単独で焼成する。さらに、ヒートシンクに対してスパッタリングを行うことにより形成される第１のスパッタ層を含む金属層を、前記ヒートシンク上に形成し、前記金属層に無機接着剤層を積層し、前記無機接着剤層に、焼成後の前記基板を積層し、前記ヒートシンク、前記金属層、前記無機接着剤層及び焼成後の前記基板が積層された積層体を圧着する。さらに、前記圧着された積層体を大気雰囲気で焼成することにより、前記金属層と前記無機接着剤層及び前記無機接着剤層と前記基板を接合する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来、基板との接合が困難であった材料の接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板の構成を例示する斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板の構成を例示する断面図である。
【図３】本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板の別例の構成を例示する断面図である。
【図４】本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板の別例の構成を例示する断面図である。
【図５】本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板の別例の構成を例示する断面図である。
【図６】本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板の別例の構成を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板を、図１に例示する。半導体パッケージ用基板１０は、ヒートシンク１２と、金属層５０と、配線基板１６とを含んで構成されている。
【００２３】
配線基板１６は、半導体素子１８（図２参照）を搭載するための基板である。半導体素子１８から発生する熱を速やかに逃がすために、配線基板１６は放熱性の高い材料から構成されていることが好適である。また、熱による変形を防ぐために、配線基板１６は耐熱性の高い材料から形成されていることが好適である。例えば、配線基板１６はセラミック基板から構成されていることが好適である。加えて、セラミック基板の中でも、導体抵抗の低い銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の金属材料を配線として用いることが可能な、ＬＴＣＣ（Low-temperature Co-fired Ceramics、低温同時焼成セラミックス）を配線基板１６として使用することが更に好適である。
【００２４】
配線基板１６は、半導体素子１８に接続される配線２０が形成されている。例えば図１及び図２においては、配線基板１６から露出した表層配線２２と、配線基板１６内に設けられた内層配線２４が形成されている。このような多層の配線構造を形成するために、配線パターンが印刷されたシートを積層することで配線基板１６を構成してもよい。例えば図２では、３層のシート２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃから配線基板１６を構成している。
【００２５】
また、配線基板１６は、半導体素子１８を外部の衝撃から守るパッケージとしての機能を果たすために、所定の厚さを備えていることが好適である。例えば、配線基板１６を構成するシート一層当たり１２．５μｍ以上２００μｍ以下の厚さを備えていることが好適である。
【００２６】
さらに、図２に記載されているように、配線基板１６の上層のシート２６Ｃ及び中間層のシート２６Ｂに、半導体素子１８を配置可能なキャビティ２８を形成してもよい。キャビティ２８内に半導体素子１８を配置した後、樹脂等を充填することで、半導体素子１８を封止することが可能となる。
【００２７】
また、半導体素子１８が配置される配置面３０に、半導体素子１８の熱を外部に逃がすためのサーマルビア３２を形成してもよい。図２においては配線基板１６の下層のシート２６Ａを厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通するようにサーマルビア３２を形成している。
【００２８】
また、図３に示すように、下層のシート２６Ａを省略して、半導体素子１８を金属層５０上に直接配置するようにしてもよい。下層のシートを省略する分、半導体素子１８の熱を速やかに外部に逃がすことができる。
【００２９】
図２に戻り、ヒートシンク１２は、半導体素子１８で発生した熱を外部に放熱するための部材である。その目的から、ヒートシンク１２は配線基板１６より熱伝導性の高い材料であることが好適である。加えて、配線基板１６とヒートシンク１２の熱膨張率が異なっていると、両者の接合体が、温度上昇時に変形する（反れる）おそれがある。したがって、配線基板１６とヒートシンク１２の熱膨張率がほぼ等しいことがさらに好適である。
【００３０】
つまり、ヒートシンク１２は、配線基板１６より熱伝導性が高く、かつ、熱膨張率は配線基板１６とほぼ等しい材料から構成されていることが好適である。例えば、配線基板１６がＬＴＣＣである場合には、９９％アルミナ、９９％ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の、ガラス成分を含まない、いわゆる絶縁性セラミック材料からヒートシンク１２を構成することが好適である。なお、ここで、ガラス成分を含まないとは、殆ど含まない（微量には含んでいる）場合も該当するものとする。具体的には、ガラス成分の含有率が１％以下のセラミックスを指すものとする。
【００３１】
ＬＴＣＣの熱伝導率は２．５[Ｗｍ-1Ｋ-1]以上３．５[Ｗｍ-1Ｋ-1]以下であるのに対して、９９％アルミナ、９９％ベリリア、窒化アルミニウム、炭化珪素の熱伝導率は、それぞれ、３１[Ｗｍ-1Ｋ-1]、２４０[Ｗｍ-1Ｋ-1]、１００[Ｗｍ-1Ｋ-1]以上２６０[Ｗｍ-1Ｋ-1]以下、２７０[Ｗｍ-1Ｋ-1]程度である。いずれもＬＴＣＣと比較して高い熱伝導性を有している。
【００３２】
また、ＬＴＣＣの熱膨張係数は２５℃付近で４．５[１０-6Ｋ-1]以上１２．０[１０-6Ｋ-1]以下であるのに対して、９９％アルミナ、９９％ベリリア、窒化アルミニウム、炭化珪素の熱膨張係数は、それぞれ、２５℃付近で６．８[１０-6Ｋ-1]、６．８[１０-6Ｋ-1]、４．５[１０-6Ｋ-1]、３．７[１０-6Ｋ-1]程度である。いずれもＬＴＣＣとほぼ等しい熱膨張率を有している。
【００３３】
また、ヒートシンク１２は、半導体パッケージ用基板１０の底板としての役割を有していてもよく、例えば、半導体パッケージ用基板１０をケーシング等に固定するためのねじ穴３４（図１参照）を有していてもよい。このとき、外部からの衝撃に抗して半導体パッケージ用基板１０をケーシングに確実に固定するために、ヒートシンク１２は所定の剛性を備えていることが好適である。例えば、ヒートシンク１２は５０μｍ以上２００μｍ以下の厚さを備えていることが好適である。
【００３４】
金属層５０は、配線基板１６とヒートシンク１２とを接合する部材である。金属層５０は、ヒートシンク１２に対してスパッタリングを行うことによって形成される。また、金属層５０は、配線基板１６との酸化結合（酸素を介した共有結合）が可能な材料であればよく、例えば、焼成時に配線基板１６との界面を形成し得る材料が含まれていればよい。例えば、金属層５０は、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）またはこれらのうち少なくとも２種類を用いた合金を使用してもよい。
【００３５】
なお、金属層５０とヒートシンク１２や配線基板１６との熱膨張率が異なる場合、温度上昇時に界面に引っ張り応力が発生する場合がある。この場合において、金属層５０は展性や延性を有しているため、この引っ張り応力に追従して変形することができる。したがって、引っ張り応力による各層の剥離を防ぐことができる。
【００３６】
また、ヒートシンク１２と配線基板１６との熱膨張率をほぼ等しくしても、これらの部材と金属層５０との熱膨張率が異なる場合、これらの半導体パッケージ用基板１０が温度上昇に伴って変形する（反れる）おそれがある。そこで、金属層５０の熱応力を抑制するために、金属層５０をヒートシンク１２及び配線基板１６と比較して薄く形成することが好適である。例えば、ヒートシンク１２と配線基板１６のうち薄い方の厚さの半分以下となるように、金属層５０の厚さを定めることが好適である。例えば、焼成後の厚さが５００Å以上１０００Å以下となるように金属層５０を構成することが好適である。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る半導体パッケージ用基板１０の製造方法について説明する。まず、グリーンシートに対してパターンを形成する。グリーンシートは、配線基板１６の原料が有機バインダに練りこまれたシート状の部材である。焼成することによって有機バインダが分解され（飛ばされ）、配線基板１６が形成される。例えば、配線基板１６をＬＴＣＣから構成するときには、ガラス及びセラミック材料が有機バインダに練り込まれたグリーンシートを使用する。このグリーンシートに対して、キャビティとなる位置を開口したり、配線パターンを印刷する処理を行う。さらにパターンが形成されたグリーンシートを積層する。例えば、図２の配線基板１６を製作する場合、グリーンシートを３層積層する。
【００３８】
次に、金属層５０の材料をターゲットとしてヒートシンク１２に対してスパッタリングを行う。このスパッタリングによりヒートシンク１２に金属層５０が埋め込まれる。金属層５０が埋め込まれることでいわゆるアンカー効果が得られることになり、ヒートシンク１２と金属層５０とが接合される。
【００３９】
さらに、ヒートシンク１２、金属層５０、グリーンシートを順に積層した積層体を圧着した状態で炉内に配置する。例えば、積層体をセッター（底板）に置いた状態でグリーンシート上にウェイトを載せる。
【００４０】
さらに、積層体を大気雰囲気（酸化雰囲気）にて焼成する。なお、隣接する各層の酸化結合を促進するため、大気よりも酸素分圧を増加させた状態で焼成を行ってもよい。焼成は、グリーンシート内の有機材料が熱分解して十分に消失し得る温度及び時間をかけて行う。例えば、ピーク温度８５０℃の状態を１０分間維持するとともに、全体の焼成時間を６０分とする。
【００４１】
この大気雰囲気における焼成において、金属層５０と配線基板１６とが接合される。発明者の仮説によれば、金属層５０と配線基板１６とが酸化結合により結合され、その結果各層が接合されるものと考えられる。すわなち、隣接する各層の界面において、酸素を介した共有結合が行われる。例えば、金属層５０の材料を銀とし、配線基板１６の材料をＬＴＣＣとすると、金属層５０と配線基板１６との間に、Ａｇ−Ｏ−Ｓｉとの結合が生じる。このような酸化結合が界面上に形成され、隣り合う層が接合される。
【００４２】
なお、上述の実施形態においては、金属層５０を単一の金属から構成したが、この形態に限らない。例えば、図４に示すように、金属層５０をスパッタ層５０−２と中間層５０−４から構成してもよい。
【００４３】
スパッタ層５０−２は、スパッタリングによりヒートシンク１２上に打ち込まれる層である。スパッタ層５０−２は、例えばパラジウムから構成される。さらに、中間層５０−４は、スパッタ層５０−２及び配線基板１６と接合するための金属層である。例えば、中間層５０−４はスパッタ層５０−２と合金を生成し得る材料であって、かつ、配線基板１６と酸化結合が可能な材料であればよい。具体的には、銀や白金であってよい。
【００４４】
スパッタ層５０−２及び中間層５０−４を用いた半導体パッケージ基板は、以下の様に製造される。まず、図２の実施形態と同様に、パターンを形成したグリーンシートを積層する。
【００４５】
次に、スパッタ層５０−２の材料をターゲットとしてヒートシンク１２に対してスパッタリングを行う。さらに、スパッタ層５０−２上に金属ペーストを塗布する。金属ペーストは、中間層５０−４の原料となる金属材料を有機バインダに練り込んだペーストである。ここで、塗布された金属ペーストを所定の温度（例えば７０℃以上）で乾燥させてもよい。さらに金属ペースト上に積層されたグリーンシートを配置する。
【００４６】
次に、図２の実施形態と同様に、ヒートシンク１２、スパッタ層５０−２、中間層５０−４、グリーンシートの積層体を圧着した状態で炉内に配置し、大気雰囲気にて焼成する。
【００４７】
この大気雰囲気における焼成において、スパッタ層５０−２と中間層５０−４、及び、中間層５０−４と配線基板１６とが接合される。発明者の仮説によれば、スパッタ層５０−２と中間層５０−４との界面では、焼成時に両者の固溶体が形成され、これにより両者が接合される。また、中間層５０−４と配線基板１６とが酸化結合により結合され、その結果両者が接合される。
【００４８】
また、上述の実施形態ではスパッタ層５０−２を１層としていたが、複数層にしてもよい。例えば、ヒートシンク１２に打ち込まれるスパッタ層の材料として、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）などの、固溶体を形成し難い材料を用いる場合に、固溶体を形成し易い材料をさらにスパッタリングする。
【００４９】
図５においては、スパッタ層５０−２を、第１のスパッタ層５０−６と第２のスパッタ層５０−８の２層から構成している。例えば第１のスパッタ層５０−６はチタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）またはその合金から構成してもよい。また、第２のスパッタ層５０−８はパラジウムや銀及びこれらの合金から構成してもよい。
【００５０】
図５における半導体パッケージ基板の製造過程では、第１のスパッタ層５０−６上に第２のスパッタ層５０−８を打ち込む。さらに、第２のスパッタ層５０−８上に中間層５０−４の原料を含む金属ペーストを塗布する。残りの工程は図４の半導体パッケージ基板の製造工程と同様であってよい。
【００５１】
なお、グリーンシートの焼成後に配線基板１６に多少の反りが生じる場合がある。配線基板１６が金属層５０に対して反れると金属層５０と配線基板１６とが剥離するおそれがある。そこで、図６に示すように、金属層５０と配線基板１６との間に、無機接着剤層５２を充填してもよい。無機接着剤層５２は、焼成後の配線基板１６との接合が可能な材料であればよく、例えば、配線基板１６がガラス成分を含む場合には、ガラス粉末を含有する無機接着剤を用いてもよい。ガラス粉末として、例えば、ホウ珪酸鉛ガラスを用いてもよい。
【００５２】
以下では、無機接着剤を用いた半導体パッケージ基板の製造方法について、最も構成の簡素な図２の例をもとにして説明する。但し、図４、５の半導体パッケージ基板についても同様の製造方法を適用することができる。
【００５３】
まず、グリーンシートを予め単独で焼成して配線基板１６を得る。次に、金属層５０の材料をターゲットとしてヒートシンク１２に対してスパッタリングを行う。さらに、ヒートシンク１２、金属層５０、無機接着剤層５２、配線基板１６の順に積層する。次に、この積層体の各層を温水等方圧プレス等で圧着する。このとき、無機接着剤の流動性により、無機接着剤層５２が配線基板１６の反りに追従した形状に変形する。
【００５４】
次に、圧着後の積層体を圧着させて大気雰囲気で焼成する。例えば上記と同様に、ピーク温度８５０℃の状態を１０分間維持するとともに、全体の焼成時間を６０分とする。このとき、配線基板１６中のガラス成分と無機接着剤中のガラス成分とが溶け合って混ざり合う。また、無機接着剤中の珪素と金属層５０中の金属が酸化結合により結合する。すなわち、金属層の材料をＡｇとすると、Ａｇ−Ｏ−Ｓｉとの共有結合が行われる。その結果、隣接する各層が接合される。
【実施例１】
【００５５】
ヒートシンク１２として炭化珪素基板を使用し、配線基板１６として２層のＬＴＣＣ基板を使用した。また、第１のスパッタ層５０−６としてチタンを使用し、第２のスパッタ層５０−８としてパラジウムを使用した。さらに、中間層５０−４として銀を使用し、無機接着剤層５２としてホウ珪酸鉛ガラスを使用した。まず、配線パターンが形成されたＬＴＣＣのグリーンシートを２層重ねて焼成した。
【００５６】
次に、ヒートシンク１２上にチタンをスパッタリングし、第１のスパッタ層５０−６を形成した。さらに、第１のスパッタ層５０−６上にパラジウムをスパッタリングし、第２のスパッタ層５０−８を形成した。
【００５７】
次に、銀を有機バインダに練りこんだ銀ペーストを第２のスパッタ層５０−８上に塗布した。銀ペーストは銀の含有量が８５ｗｔ％であるものを使用した。銀ペーストの塗布に際して、ワイヤー径２３μｍの２００メッシュスクリーンを用いた。銀ペーストの塗布膜厚は約３５μｍであった。塗布された銀ペーストを８０℃の乾燥条件で乾燥させた。乾燥後の膜厚は２８μｍであった。
【００５８】
次に、ホウ珪酸鉛ガラスの粉末を有機バインダに練りこんだ無機接着剤を、焼成後の配線基板１６の底面（表層配線２２に対向する面）に塗布した。さらに、ヒートシンク１２（炭化珪素基板）、第１のスパッタ層（チタン層）５０−６、第２のスパッタ層（パラジウム層）５０−８、中間層（銀ペースト）５０−４、無機接着剤層（ホウ珪酸ガラス剤）５２、配線基板（ＬＴＣＣ基板）１６の順に積層し、この積層体をビニルパックで真空パックした。さらにパックされた積層体を温水等方圧プレス装置の温水チャンバーに入れた。さらに、９０℃の温度条件で予熱後、２０ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下の圧力を加えた。９０℃で予熱されることにより無機接着剤に流動性が生じ、配線基板の反りに追従して無機接着剤が充填された。
【００５９】
次に、温水チャンバーからパックされた積層体を取り出すとともに、ビニルパックから積層体を取り出した。この積層体をピーク温度８５０℃、トータルの焼成時間約６０分との条件で大気焼成を行った。その結果、積層体はいずれの層も確実に接合されており、剥離等は見られなかった。
【符号の説明】
【００６０】
１０  半導体パッケージ用基板、１２  ヒートシンク、１６  配線基板、１８  半導体素子、２０  配線、２２  表層配線、２４  内層配線、２６  配線基板のシート、２８  キャビティ、３０  配置面、３２  サーマルビア、３４  ねじ穴、５０  金属層、５０−２  スパッタ層、５０−４  中間層、５０−６  第１のスパッタ層、５０−８  第２のスパッタ層、５２  無機接着剤層。
【図１】
0005571646.tif 000002
【図２】
0005571646.tif 000003
【図３】
0005571646.tif 000004
【図４】
0005571646.tif 000005
【図５】
0005571646.tif 000006
【図６】
0005571646.tif 000007