JPS6331101B2 - - Google Patents
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- JPS6331101B2 JPS6331101B2 JP57080928A JP8092882A JPS6331101B2 JP S6331101 B2 JPS6331101 B2 JP S6331101B2 JP 57080928 A JP57080928 A JP 57080928A JP 8092882 A JP8092882 A JP 8092882A JP S6331101 B2 JPS6331101 B2 JP S6331101B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミツク基板にかかり、とくに半導
体装置に用いられるセラミツク基板に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to ceramic substrates, and particularly to ceramic substrates used in semiconductor devices.
近年の半導体装置は、特に計算機に用いられる
ものは高速の演算速度が要求され、これに伴つて
半導体装置の高集積化がなされるようになつてき
た。しかし、半導体装置の高集積化は、その入出
力ピン数の増大を意味し、それに従つて半導体素
子を搭載するセラミツク基板の寸法も大きなもの
となつてきている。セラミツク基板の肥大化は、
ひいては、半導体素子と外部リードピンとの間の
導通抵抗の増大をきたし、これによる電位シフト
が演算の誤動作の原因となつてきている。 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices, especially those used in computers, are required to have high calculation speeds, and as a result, semiconductor devices have become highly integrated. However, higher integration of semiconductor devices means an increase in the number of input/output pins, and accordingly, the dimensions of ceramic substrates on which semiconductor elements are mounted have also become larger. The enlargement of the ceramic substrate is
As a result, the conduction resistance between the semiconductor element and the external lead pin increases, and the resulting potential shift becomes a cause of operational malfunction.
この種の問題を解決する為に、従来は第1図の
ように、2層の金属配線層をセラミツク基板に開
けたスルーホール及び外部リードピンで接続し、
2層の金属配線層を並列にすることにより、導通
抵抗の低減を計つていた。 In order to solve this kind of problem, conventionally, as shown in Figure 1, two metal wiring layers were connected using through holes drilled in the ceramic substrate and external lead pins.
By placing two metal wiring layers in parallel, the conduction resistance was reduced.
即ち、キヤビテイ7に設けた半導体素子1の電
極と第1の金属配線層2とをアルミニウム(Al)
や金(Au)を主成分とするワイヤ3で接続して
外部リードピン4に至る電流路を設定するだけで
なく、第2の層にも金属配線層5を設け、第1と
第2の金属配線層をスルーホール6で接続するこ
とに電流路を並列化し導通抵抗の低下を計つてき
た。 That is, the electrodes of the semiconductor element 1 provided in the cavity 7 and the first metal wiring layer 2 are made of aluminum (Al).
In addition to setting a current path to the external lead pin 4 by connecting with a wire 3 whose main component is gold (Au), a metal wiring layer 5 is also provided in the second layer to connect the first and second metals. We have attempted to reduce the conduction resistance by connecting the wiring layers with through holes 6 and parallelizing the current paths.
しかし、従来のこの方法では、第1の金属配線
層のワイヤが接続される部位(=ボンデイング・
パツド)は配線が密集してスルーホールを開ける
スペースがないので、通常は、ボンデイング・パ
ツドの外側の位置に開けられるため、2つの金属
配線層の並列にできる長さが短くなり、それだけ
導通抵抗の低減が十分にはいかない欠点があつ
た。 However, in this conventional method, the portion of the first metal wiring layer where the wire is connected (= bonding
Because the wiring is so dense that there is no space to drill through holes in bonding pads, the bonding pads are usually drilled outside the bonding pad, which shortens the length of the two metal wiring layers in parallel, which increases the conduction resistance. There was a drawback that the reduction was not sufficient.
本発明の特徴は、開孔を有する上層のセラミツ
ク層の上面に第1の金属配線層を設け、下層のセ
ラミツク層の上面に第2の金属配線層を設け、該
上層および下層のセラミツク層を1体化すること
により前記上層のセラミツク層の前記開孔とその
下の前記下層のセラミツク層とにより凹部を形成
し、かつ、前記第2の金属配線層が該開孔の中央
部まで延在しないようにしたセラミツク基板にお
いて、前記第1の金属配線層と前記第2の金属配
線層とはともに同一の外部リードピンに接続さ
れ、該第1の金属配線層は前記開孔の近傍におい
て第1および第2の先端部に枝分かれし、該第1
の先端部は金属ワイヤのボンデイングのためのボ
ンデイングパツドとし、該第2の先端部は該開孔
の壁面に設けられた切欠きに形成されたメタライ
ズ層を通して前記第2の金属配線層に接続されて
いるセラミツク基板にある。ここで上記切欠き
は、焼成前のセラミツク・シートに貫通孔を設け
ておき、この貫通孔に金属粒子を分散させた液体
を流し込んだ後、この貫通孔の一部を切断するこ
とにより側面メタライズを達成し、このシートに
他のセラミツク・シートを重ね合わせて焼成する
ことにより、側面メタライズされたセラミツク基
板を得ることができる。 A feature of the present invention is that a first metal wiring layer is provided on the upper surface of the upper ceramic layer having openings, a second metal wiring layer is provided on the upper surface of the lower ceramic layer, and the upper and lower ceramic layers are connected to each other. By integrating, the opening in the upper ceramic layer and the lower ceramic layer below it form a recess, and the second metal wiring layer extends to the center of the opening. In the ceramic substrate in which the first metal wiring layer and the second metal wiring layer are both connected to the same external lead pin, the first metal wiring layer is connected to the first metal wiring layer in the vicinity of the opening. and branching into a second tip;
The tip of the hole is used as a bonding pad for bonding a metal wire, and the second tip is connected to the second metal wiring layer through a metallized layer formed in a notch provided on the wall of the opening. It is on a ceramic substrate. Here, the above-mentioned notch is created by providing a through hole in the ceramic sheet before firing, pouring a liquid in which metal particles are dispersed into the through hole, and then cutting a part of the through hole to metallize the side surface. By overlapping this sheet with another ceramic sheet and firing it, a ceramic substrate whose side surfaces are metallized can be obtained.
以下に本発明について詳細に説明する。第2図
に本発明の代表的な実施例を斜視図で示した。組
立法は、従来と同様に半導体素子1をキヤビテイ
7の底部の金(Au)めつきされた金属面(=ア
イランド)8上にAu/Siの共晶合金により固着
した後、半導体素子1の電極(図示せず)と第1
の金属配線層2とをアルミニウムAlのワイヤに
より接続する。半導体装置に於いて導通抵抗の値
が最も制約されるのは、電源ピンと接地ピンであ
る。従つて、この例では、信号の入出力用の配線
は従来通り一層だけで形成したが、電源及び接地
は図のように半円形状の切り欠き部12に側面メ
タライズし、更に第2の金属配線層5に接続され
て導通抵抗を下げている。第2の金属配線層は電
源と接地用のみであるので、おのおのは第1層の
配線幅より広く形成できる。従つて、電源や接地
用の配線抵抗は少なくとも1/2以下、通常1/4〜1/
5に下げることが可能となる。本発明は第2図の
右上に示すように、第1の金属配線層2が第1の
先端部2′と第2の先端部2″とに枝分かれしてい
る。第1の先端部2′にはワイヤボンデイングが
され、一方第2の先端部2″は切欠き部12の側
面メタライズを通して第2の金属配線層5に接地
されている。このようにすれば切欠き部の存在に
関係なく第1の先端部を半導体素子に近づけるこ
とが出来るからワイヤが短かくなりそれだけ導通
抵抗を小とすることができる。全ワイヤを接続し
終つた後は、シール・リング9に金属キヤツプを
かぶせ、シーム・ウエルド法やAu/Snの合金法
などにより封止する。 The present invention will be explained in detail below. FIG. 2 shows a typical embodiment of the present invention in a perspective view. As in the conventional method, the semiconductor element 1 is fixed onto the gold (Au)-plated metal surface (=island) 8 at the bottom of the cavity 7 using an Au/Si eutectic alloy, and then the semiconductor element 1 is assembled. an electrode (not shown) and a first
is connected to the metal wiring layer 2 by an aluminum wire. In a semiconductor device, the values of conduction resistance are most restricted at power supply pins and ground pins. Therefore, in this example, the signal input/output wiring is formed using only one layer as before, but the power supply and grounding are formed by metallizing the sides of the semicircular notch 12 as shown in the figure, and then using a second metal layer. It is connected to the wiring layer 5 to reduce conduction resistance. Since the second metal wiring layer is only for power supply and grounding, each metal wiring layer can be formed to have a wider wiring width than the first layer. Therefore, the wiring resistance for power supply and grounding is at least 1/2 or less, usually 1/4 to 1/2
It is possible to lower it to 5. In the present invention, as shown in the upper right corner of FIG. 2, the first metal wiring layer 2 is branched into a first tip 2' and a second tip 2''.The first tip 2' Wire bonding is applied to the second tip 2'', while the second tip 2'' is grounded to the second metal wiring layer 5 through the side metallization of the notch 12. In this way, the first tip can be brought closer to the semiconductor element regardless of the presence of the notch, so the wire can be shortened and the conduction resistance can be reduced accordingly. After all the wires have been connected, the seal ring 9 is covered with a metal cap and sealed by a seam weld method, an Au/Sn alloy method, or the like.
次に、切り欠き部の側面メタライズ法について
第3図を用いて説明する。 Next, a method of metalizing the side surface of the notch will be explained using FIG. 3.
内部に一層以上の金属配線を有するセラミツク
基板は、通常、アルミナAl2O3の微粒子をバイン
ダーで練つて弾性を有するシート状にしたもの
(=グリーンシート)に穴開け加工や金属配線を
施した後、何枚かのグリーンシートを重ね合わせ
て焼成して作られる。本発明の切り欠き部への側
面メタライズは次のようにして形成される。 Ceramic substrates that have one or more layers of metal wiring inside are usually made by kneading fine particles of alumina Al 2 O 3 with a binder into an elastic sheet (= green sheet), which is then drilled and metal wiring is applied. It is then made by stacking several green sheets together and firing them. The side surface metallization on the cutout portion of the present invention is formed as follows.
先づ、第3図aのように、約0.5mm厚のグリー
ンシート10に所望の金属配線パタンをスクリー
ン印刷法で形成する。印刷に用いるインクは、通
常タングステンWの微粒子を分散させた液体を用
いる。次に第3図bのように直径約200μmの貫
通孔11,11′を開ける。以上の印刷工程と穴
開け工程は順序が逆でも良い。更に、第3図cの
ように、貫通孔11,11′上にインクを滴下し、
裏側から吸引により、貫通孔内の壁面にイインク
を付ける。次に、第3図dのように、後にキヤビ
テイとなるべき穴を、貫通孔11,11′の一部
を含んで打ち抜くと、前記貫通孔11,11′は
切り欠き部12となり、そこにメタライズされた
パタンが得られる。更に、他のグリーンシート1
0b,10bを第3図eのように重ね合わせ、適
当な形状に切断し、外周の側面にインクを印刷し
て焼成すると、第3図fのような切り欠き部12
に側面メタライズされたセラミツク基板ができ
る。この後は通常通りニツケルNiめつきし、外
部リードピンとシールリングをロウ付けし、更に
ニツケル(Ni)と金(Au)めつきを施して完成
する。 First, as shown in FIG. 3a, a desired metal wiring pattern is formed on a green sheet 10 with a thickness of about 0.5 mm by screen printing. The ink used for printing is usually a liquid in which fine particles of tungsten W are dispersed. Next, as shown in FIG. 3b, through holes 11 and 11' having a diameter of about 200 μm are opened. The order of the above printing process and hole punching process may be reversed. Furthermore, as shown in FIG. 3c, ink is dropped onto the through holes 11 and 11',
Apply ink to the wall inside the through hole by suction from the back side. Next, as shown in FIG. 3d, when holes that will later become cavities are punched out, including parts of the through holes 11 and 11', the through holes 11 and 11' become notches 12, and there A metalized pattern is obtained. Furthermore, another green sheet 1
0b and 10b are overlapped as shown in Fig. 3e, cut into an appropriate shape, printed with ink on the outer circumferential side and fired, a notch 12 as shown in Fig. 3f is formed.
A ceramic substrate with metallized sides is produced. After this, nickel plating is performed as usual, the external lead pin and seal ring are brazed, and then nickel (Ni) and gold (Au) plating is applied.
以上、代表的な例で説明したが、金属配線パタ
ンやセラミツク基板の形態、使用材料、半導体装
置の組立て法等は、この例に限らない。 Although the description has been made using a typical example, the metal wiring pattern, the form of the ceramic substrate, the materials used, the method of assembling the semiconductor device, etc. are not limited to this example.
また、切り欠き部の形状は上記の例では半円形
状で説明したが、矩形やV形、長円形、その他任
意の形で作ることができるのは言うまでもない。 Moreover, although the shape of the notch is explained as being semicircular in the above example, it goes without saying that it can be made in a rectangular, V-shaped, oval, or any other arbitrary shape.
更に、セラミツク基板の形態も、デユアル・イ
ンライン(DIP)形だけでなくプラグ・イン
(Plug−in)形(別名エリア・アレイ形)やフラ
ツト形、QIP(Quadle−inline Package)形、シ
ングル・インライン形等、その形状を問わず本発
明が適用できることは勿論である。 Furthermore, the format of ceramic substrates is not only dual inline (DIP), but also plug-in (also known as area array), flat, QIP (Quadle-inline Package), and single inline. Of course, the present invention is applicable to any shape.
また、使用材料も、セラミツクはアルミナ
Al2O3だけでなく、ベリリアBeO、シリコン・カ
ーバイドSiCなどを主成分としたものでも可能で
あり、外部リードピンやシールリング、キヤツ
プ、金属配線材も種々のものが使用できる。 In addition, the materials used are ceramic and alumina.
It is possible to use not only Al 2 O 3 but also beryllia BeO, silicon carbide SiC, etc. as the main ingredients, and various external lead pins, seal rings, caps, and metal wiring materials can also be used.
更に組立法も、上記のようなワイヤ・ボンデイ
ング法でなくTAB法を用いても同様な結果が得
られるだけでなく、半導体素子に接続されたリー
ドの導通抵抗が小さいので、全体としての導通抵
抗を一層下げることができる。 Furthermore, as for the assembly method, not only can similar results be obtained by using the TAB method instead of the wire bonding method described above, but also because the conduction resistance of the leads connected to the semiconductor element is small, the overall conduction resistance is lower. can be lowered even further.
以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、セラミツク基板の金属配線の導通抵抗を大幅
に低減できるだけでなく、このセラミツク基板の
製造も容易に且つ高い歩留でできるようになつ
た。 As described in detail above, according to the present invention, not only can the conduction resistance of the metal wiring of a ceramic substrate be significantly reduced, but also the ceramic substrate can be manufactured easily and with a high yield.
第1図は従来のセラミツク基板の断面図、第2
図は本発明の実施例を示す斜視図、第3図は本発
明の製造方法を示す断面図である。
図中で、1……半導体素子、2……第1の金属
配線層、3……ワイヤ、5……第2の金属配線
層、8……アイランド、10……グリーン・シー
ト、11,11′……貫通孔、12……切り欠き
部である。
Figure 1 is a cross-sectional view of a conventional ceramic substrate, Figure 2 is a cross-sectional view of a conventional ceramic substrate.
The figure is a perspective view showing an embodiment of the invention, and FIG. 3 is a sectional view showing the manufacturing method of the invention. In the figure, 1... Semiconductor element, 2... First metal wiring layer, 3... Wire, 5... Second metal wiring layer, 8... Island, 10... Green sheet, 11, 11 '...Through hole, 12... Notch.
Claims (1)
1の金属配線層を設け、下層のセラミツク層の上
面に第2の金属配線層を設け、該上層および下層
のセラミツク層を1体化することにより前記上層
のセラミツク層の前記開孔とその下の前記下層の
セラミツク層とにより凹部を形成し、かつ、前記
第2の金属配線層が該開孔の中央部まで延在しな
いようにしたセラミツク基板において、前記第1
の金属配線層と前記第2の金属配線層とはともに
同一の外部リードピンに接続され、該第1の金属
配線層は前記開孔の近傍において第1および第2
の先端部に枝分かれし、該第1の先端部は金属ワ
イヤのボンデイングのためのボンデイングパツド
とし、該第2の先端部は該開孔の壁面に設けられ
た切欠きに形成されたメタライズ層を通して前記
第2の金層配線層に接続されていることを特徴と
するセラミツク基板。1. A first metal wiring layer is provided on the upper surface of the upper ceramic layer having openings, a second metal wiring layer is provided on the upper surface of the lower ceramic layer, and the upper and lower ceramic layers are integrated. A recess is formed by the opening in the upper ceramic layer and the lower ceramic layer below the opening, and the second metal wiring layer does not extend to the center of the opening. In the substrate, the first
Both the metal wiring layer and the second metal wiring layer are connected to the same external lead pin, and the first metal wiring layer is connected to the first and second metal wiring layers in the vicinity of the opening.
The first tip is a bonding pad for bonding a metal wire, and the second tip is a metallized layer formed in a notch provided on the wall of the opening. A ceramic substrate characterized in that the ceramic substrate is connected to the second gold layer wiring layer through the ceramic substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57080928A JPS58197861A (en) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | Ceramic substrate and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57080928A JPS58197861A (en) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | Ceramic substrate and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197861A JPS58197861A (en) | 1983-11-17 |
| JPS6331101B2 true JPS6331101B2 (en) | 1988-06-22 |
Family
ID=13732093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57080928A Granted JPS58197861A (en) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | Ceramic substrate and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197861A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6045045A (en) * | 1983-08-23 | 1985-03-11 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Multilayer ceramic package |
| JPH0810734B2 (en) * | 1990-08-14 | 1996-01-31 | 松下電工株式会社 | Semiconductor chip carrier |
-
1982
- 1982-05-14 JP JP57080928A patent/JPS58197861A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58197861A (en) | 1983-11-17 |
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