JP2010056205A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】 作業工数を減らし、安価に製造できるとともにボイドを効果的に排出できる寸法精度の高い半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、第1のガラスセラミックグリーンシート11〜15と、この焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシート21〜24とを複数組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体5を作製する工程と、半導体実装用貫通孔71の形成された多層基板50よりも大きな質量の放熱板7を積層する工程と、放熱板7が積層されたガラスセラミックグリーンシート積層体5を、第2のガラスセラミックグリーンシート21〜24が焼成収縮する温度であって放熱板7が溶融しない温度で焼成して、放熱板7が接合された多層基板50を作製する工程と、半導体実装用貫通孔71を通して多層基板50に半導体素子6を実装する工程とを有する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device with high dimensional accuracy capable of reducing the number of work steps and manufacturing at low cost and effectively discharging voids.
The present invention combines a plurality of first glass ceramic green sheets 11 to 15 and second glass ceramic green sheets 21 to 24 that start firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrinkage end temperature. The step of producing the glass ceramic green sheet laminate 5, the step of laminating the heat sink 7 having a larger mass than the multilayer substrate 50 in which the through holes 71 for semiconductor mounting are formed, and the glass ceramic green on which the heat sink 7 is laminated A step of firing the sheet laminate 5 at a temperature at which the second glass ceramic green sheets 21 to 24 are fired and contracted and at which the heat sink 7 is not melted to produce a multilayer substrate 50 to which the heat sink 7 is bonded. And a step of mounting the semiconductor element 6 on the multilayer substrate 50 through the semiconductor mounting through hole 71.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、多層基板上に半導体素子および放熱板を搭載した寸法精度の高い半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device with high dimensional accuracy in which a semiconductor element and a heat sink are mounted on a multilayer substrate.
半導体装置として、複数の絶縁層を積層した絶縁基体の内部に配線層や貫通導体を設けてこれらを相互に接続してなる多層基板の上に、半導体素子および放熱板を搭載したものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。 2. Description of the Related Art A semiconductor device is known in which a semiconductor element and a heat sink are mounted on a multilayer substrate in which wiring layers and through conductors are provided inside an insulating substrate in which a plurality of insulating layers are stacked and connected to each other. (For example, refer to Patent Document 1).
ここで、半導体装置に用いられる多層基板として、焼成時の平面方向の収縮が抑制された寸法精度(主面に形成された端子の間隔の精度)の高いものを用いることができる。 Here, as the multilayer substrate used in the semiconductor device, a substrate having high dimensional accuracy (accuracy of the interval between terminals formed on the main surface) in which shrinkage in the planar direction during firing is suppressed can be used.
具体的な多層基板の製造方法としては、第1のガラスセラミックグリーンシートと、第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシートとを用意し、それぞれのガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともにそれぞれのガラスセラミックグリーンシートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布し、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとを組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製し、ガラスセラミックグリーンシート積層体を第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度で焼成するという方法が挙げられる(例えば、特許文献2を参照。)。 As a specific method for producing a multilayer substrate, a first glass ceramic green sheet, a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheet, And forming a through hole in each glass ceramic green sheet and filling with a paste for through conductor, and applying a wiring layer conductor paste on one main surface of each glass ceramic green sheet to form a first glass ceramic A method of producing a glass ceramic green sheet laminate by combining a green sheet and a second glass ceramic green sheet, and firing the glass ceramic green sheet laminate at a temperature at which the second glass ceramic green sheet is fired and contracted. (For example, patent literature See.).
このような製造方法によれば、第1のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際は、焼成収縮を開始していない状態の第2のガラスセラミックグリーンシートによって平面方向の収縮が抑制される。一方、第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際は、すでに焼成収縮を終了した状態の第1のガラスセラミックグリーンシートによって平面方向の収縮が抑制される。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。以上のようなメカニズムにより、多層基板(ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態)の寸法精度(主面に形成された端子の間隔の精度)が高くなる。 According to such a manufacturing method, when the first glass ceramic green sheet is fired and shrunk, the shrinkage in the planar direction is suppressed by the second glass ceramic green sheet that has not started firing shrinkage. On the other hand, when the second glass ceramic green sheet is fired and shrunk, shrinkage in the planar direction is suppressed by the first glass ceramic green sheet in a state where the firing shrinkage has already been completed. Note that the shrinkage in the stacking direction increases as the shrinkage in the planar direction is suppressed. With the mechanism as described above, the dimensional accuracy (accuracy of the distance between the terminals formed on the main surface) of the multilayer substrate (the state after firing the glass ceramic green sheet laminate) is increased.
しかしながら、この多層基板の製造方法によれば、第1のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を終了した後に第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するため、例えば第2のガラスセラミックグリーンシートにホウ素等の高温にてガス化する無機組成物が多く含まれ、ボイドが発生しやすい状態のときに、第2のガラスセラミックグリーンシートで発生したボイドが第1の絶縁層(第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態)によってその行き場を塞がれて外部に排出されず、第1の絶縁層との境界付近に溜まってしまい、絶縁信頼性が低下したり、層間剥離が生じたりするという問題があった。 However, according to this multilayer substrate manufacturing method, since the second glass ceramic green sheet starts firing shrinkage after the first glass ceramic green sheet finishes firing shrinkage, for example, the second glass ceramic green sheet Voids generated in the second glass ceramic green sheet are contained in the first insulating layer (first glass ceramic) when there are many inorganic compositions that are gasified at high temperatures, such as boron, and voids are likely to be generated. The state after the firing and shrinkage of the green sheet is blocked, and the place is not discharged to the outside, but remains near the boundary with the first insulating layer, resulting in a decrease in insulation reliability or delamination There was a problem that.
一方、圧力印加機構を用いてガラスセラミックグリーンシート積層体を上下から加圧しながら焼成することで、ボイドを効果的に排出しつつ、寸法精度のよい多層基板を製造する方法が提案されている(特許文献3を参照。)。
しかしながら、特許文献3に記載された方法によれば、加圧焼成用の特別な設備を必要とし、設備コストの点で問題がある。 However, according to the method described in Patent Document 3, special equipment for pressure firing is required, which is problematic in terms of equipment cost.
また、特許文献3に記載された方法により得られる多層基板を用いて半導体装置を製造する際には、半導体素子実装後に放熱部材を接合しなければならず、作業工数の低減が図れなかった。 Moreover, when manufacturing a semiconductor device using a multilayer substrate obtained by the method described in Patent Document 3, it is necessary to join a heat radiating member after mounting a semiconductor element, and the number of work steps cannot be reduced.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、作業工数を減らし、安価に製造できるとともにボイドを効果的に排出できる寸法精度の高い半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device with high dimensional accuracy that can reduce the number of work steps, can be manufactured at low cost, and can effectively discharge voids. .
本発明は、多層基板の上面に半導体素子および放熱板が搭載されてなる半導体装置の製造方法において、第1のガラスセラミックグリーンシートと、該第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシートとを作製する工程と、前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも一方の内部に貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填する工程と、前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記第1のガラスセラミックグリーンシートと前記第2のガラスセラミックグリーンシートとを複数組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、少なくとも一方の開口部が半導体素子とほぼ同じ大きさであって前記一方の開口部から他方の開口部まで前記一方の開口部と同じ大きさまたはより大きな横断面を有する半導体実装用貫通孔を備え、前記第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも溶融温度が高く、かつ前記多層基板よりも大きな質量の放熱板を、前記一方の開口部を有する面が前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面と対向するようにして接合材を介して積層する工程と、前記放熱板が積層された前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を、前記第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度であって前記放熱板が溶融しない温度で焼成して、前記放熱板が接合された前記多層基板を作製する工程と、前記半導体実装用貫通孔を通して前記多層基板に前記半導体素子を実装する工程とを有することを特徴とするものである。 The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element and a heat sink are mounted on an upper surface of a multilayer substrate. The first glass ceramic green sheet and a firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheet Forming a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a high temperature, and forming a through hole in at least one of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet; Filling the through-conductor paste, applying the wiring layer conductor paste to at least one main surface of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet, and the first Glass ceramic green sheet and the second glass ceramic grease A step of producing a glass ceramic green sheet laminate by combining a plurality of sheets, and at least one opening is approximately the same size as the semiconductor element, and the one opening from the one opening to the other opening A through-hole for mounting a semiconductor having the same size or a larger cross section than that of the second glass ceramic green sheet, the melting temperature being higher than the firing shrinkage end temperature, and the heat dissipation plate having a mass larger than that of the multilayer substrate And the glass ceramic green sheet laminate in which the heat radiating plate is laminated, and a step of laminating through the bonding material such that the surface having the one opening portion faces the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate. The temperature at which the second glass ceramic green sheet is fired and shrunk and the heat sink is not melted. And the step of fabricating the multilayer substrate to which the heat sink is bonded, and the step of mounting the semiconductor element on the multilayer substrate through the through hole for mounting a semiconductor. .
ここで、前記半導体実装用貫通孔が前記一方の開口部から他方の開口部まで徐々に大きくなる形状であるのが好ましい。 Here, it is preferable that the semiconductor mounting through-hole has a shape that gradually increases from the one opening to the other opening.
また、上記半導体装置の製造方法において、前記半導体素子の側面が前記放熱板に直に接していない場合には、前記半導体素子を実装した後に、放熱蓋体を前記半導体素子の上面と前記放熱板とに密着させる工程を有するのが好ましい。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor device, when the side surface of the semiconductor element is not in direct contact with the heat sink, the heat dissipation lid is attached to the upper surface of the semiconductor element and the heat sink after the semiconductor element is mounted. It is preferable to have the process closely_contact | adhered to.
本発明によれば、第1のガラスセラミックグリーンシートとこの第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシートとを組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製し、焼成するので、平面方向の収縮が抑制され、半導体装置を構成する多層基板の寸法精度を高くすることができる。 According to the present invention, a glass ceramic is produced by combining a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrink end temperature of the first glass ceramic green sheet. Since the green sheet laminate is produced and fired, shrinkage in the planar direction is suppressed, and the dimensional accuracy of the multilayer substrate constituting the semiconductor device can be increased.
また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の平面方向の収縮が抑制されることから、第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも溶融温度が高く、多層基板(ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態)よりも大きな質量の放熱板を、ガラスセラミックグリーンシート積層体に接合材を介して積層した状態で焼成しても、多層基板から放熱板がとれたり、接合材にクラックが生じたりするおそれは少ない。したがって、ガラスセラミックグリーンシート積層体に放熱板を積層して、放熱板による荷重をかけながら焼成することができ、このようにして焼成することにより、第2のガラスセラミックグリーンシートで発生し、第1の絶縁層(第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態)との境界付近に溜まってしまったボイドを、中央から周縁に向かって押し出すようにして効果的に排出することができる。 Further, since the shrinkage in the planar direction of the glass ceramic green sheet laminate is suppressed, the melting temperature is higher than the firing shrinkage end temperature of the second glass ceramic green sheet, and the multilayer substrate (fired glass ceramic green sheet laminate) Even if a heat sink with a larger mass than the latter) is fired in a state where the heat sink is laminated on the glass ceramic green sheet laminate through the bonding material, the heat sink can be removed from the multilayer substrate, or cracks can be generated in the bonding material. There is little risk of doing so. Therefore, a heat sink can be laminated on the glass ceramic green sheet laminate and fired while applying a load by the heat sink. By firing in this way, the second glass ceramic green sheet is generated, The void accumulated in the vicinity of the boundary with the first insulating layer (the state after completion of the firing shrinkage of the first glass ceramic green sheet) can be effectively discharged by extruding from the center toward the periphery. .
さらに、放熱板は少なくとも一方の開口部が半導体素子とほぼ同じ大きさであって前記一方の開口部から他方の開口部まで前記一方の開口部と同じ大きさまたはより大きな横断面を有する半導体実装用貫通孔を備えており、一方の開口部を有する面がガラスセラミックグリーンシート積層体の上面と対向するようにして接合材を介して積層するので、ガラスセラミックグリーンシート積層体と放熱板との接合面積を大きくすることができ、半導体装置の放熱性を高めることができるとともにガラスセラミックグリーンシート積層体の上面の全ての領域にほぼ均一な荷重を与えることができる。 Further, the heat sink has a semiconductor mounting in which at least one opening is substantially the same size as the semiconductor element and has the same size or larger cross section as the one opening from the one opening to the other opening. And through the bonding material so that the surface having one opening is opposed to the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate, the glass ceramic green sheet laminate and the heat sink The bonding area can be increased, the heat dissipation of the semiconductor device can be improved, and a substantially uniform load can be applied to all regions on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate.
またさらに、半導体実装用貫通孔が一方の開口部から他方の開口部まで徐々に大きくなる形状であることで、半導体素子の下面と多層基板の上面との間の間隙にアンダーフィルを充填しやすくなる。 Furthermore, since the through hole for mounting a semiconductor gradually increases from one opening to the other, it is easy to fill the gap between the lower surface of the semiconductor element and the upper surface of the multilayer substrate. Become.
さらにまた、半導体素子の側面が放熱板に直に接していない場合には、半導体素子を実装した後に、放熱蓋体を半導体素子の上面と放熱板とに密着させて固着することで、半導体素子で発生する熱の放熱効果をさらに高めることができる。 Furthermore, when the side surface of the semiconductor element is not in direct contact with the heat radiating plate, the semiconductor element is mounted and adhered to the upper surface of the semiconductor element and the heat radiating plate after the semiconductor element is mounted. The heat dissipation effect of the heat generated in can be further enhanced.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明は、多層基板の上面に半導体素子および放熱板が搭載されてなる半導体装置の製造方法であって、図1は本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態の説明図であり、まだ半導体素子を実装していない状態を示している。また、図2は本発明の半導体装置の製造方法の他の実施形態の説明図、図3は本発明の半導体装置の製造方法のさらに他の実施形態の説明図、図4は本発明の半導体装置の製造方法のまたさらに他の実施形態の説明図である。 The present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element and a heat sink are mounted on the upper surface of a multilayer substrate, and FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention. The state which has not mounted the semiconductor element is shown. 2 is an explanatory view of another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, FIG. 3 is an explanatory view of still another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, and FIG. 4 is a semiconductor of the present invention. It is explanatory drawing of further another embodiment of the manufacturing method of an apparatus.
まず、図1に示す第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15と、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15の焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24とを作製する。
First, at a temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic
ここで、それぞれのグリーンシートがガラスセラミックグリーンシートであるのは、焼成温度を低くすることができ、後述の貫通導体用ペースト3および配線層用導体ペースト4として銀、銅または金等の低融点で低抵抗の金属を主成分として用いることができ、信号の高速化、高周波化に十分に対応できるからである。 Here, each green sheet is a glass ceramic green sheet because the firing temperature can be lowered, and a low melting point such as silver, copper or gold is used as a through-conductor paste 3 and a wiring layer conductor paste 4 described later. This is because a low-resistance metal can be used as a main component, and can sufficiently cope with high-speed and high-frequency signals.
第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15と第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24とは、焼成時の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なっていて、具体的には、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24の焼成収縮開始温度が、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15の焼成収縮終了温度よりも高くなっている。例えば、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24に含まれるガラスの軟化点が、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15に含まれるガラスの結晶化点よりも高くなるように調整することで、このように第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24の焼成収縮開始温度を第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15の焼成収縮終了温度よりも高くすることができる。なお、ここでいう焼成収縮開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、0.5%体積収縮したときの温度をいう。また、焼成収縮終了温度とは、焼成前の状態から焼成終了後の状態までの収縮量に対し90%以上体積収縮したときの温度をいう。体積収縮はTMA(熱機械分析)の線収縮から体積収縮に換算して決定される。
The first glass ceramic
第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24を作製するための原料としては、1000℃未満の低温で焼成収縮させることができるように、ガラス粉末30〜100質量%、セラミック粉末0〜70質量%の割合で調合したものを用いるのが好ましい。
As a raw material for producing the first glass ceramic
ガラス粉末としては、SiO2を含み、Al2O3、B2O3、ZnO、PbO、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも1種以上を含有したものであって、例えばSiO2−B2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3系、SiO2−B2O3−MO系、SiO2−B2O3−Al2O3系−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ba系ガラス、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられる。これらのガラスとしては、例えば、焼成後にリチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、エンスタタイト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも1種類析出する結晶性ガラスが挙げられ、セラミック粉末の配合量との関係で、焼成後に結晶を析出しない非結晶性ガラスを用いてもよい。 The glass powder contains SiO 2 and contains at least one of Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, PbO, alkaline earth metal oxide, and alkali metal oxide, For example SiO 2 -B 2 O 3 based, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 based, SiO 2 -B 2 O 3 -MO-based, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 system -MO Examples thereof include borosilicate glass such as a system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba, or Zn), alkali silicate glass, Ba-based glass, Pb-based glass, Bi-based glass, and the like. These glasses include, for example, lithium silicate, quartz, cristobalite, enstatite, cordierite, mullite, ananosite, serdian, spinel, garnite, willemite, dolomite, petalite, diopside and their substitution after firing. Examples thereof include crystalline glass in which at least one type of derivative crystal is precipitated, and amorphous glass that does not precipitate crystals after firing may be used in relation to the amount of ceramic powder blended.
具体的には、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15に用いられるガラス粉末としては、低温で焼成収縮を開始させるとともに結晶を多く析出させるために、例えばSiをSiO2換算で1〜30質量%、AlをAl2O3換算で5〜25質量%、MgをMgO換算で25〜60質量%、CaをCaO換算で0〜10質量%、BaをBaO換算で0〜20質量%、BをB2O3換算で5〜25質量%、PをP2O5換算で0〜10質量%、SnをSnO2換算で0〜10質量%、NaをNa2O換算で0〜3質量%を含むものが挙げられる。
Specifically, as the glass powder used for the first glass ceramic
また、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24に用いられるガラス粉末としては、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15の焼成収縮の終了後に第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24が焼成収縮を開始するように、例えばSiをSiO2換算で25〜45質量%、AlをAl2O3換算で10〜25質量%、MgをMgO換算で10〜24質量%、BをB2O3換算で5〜20質量%、ZnをZnO換算で5〜20質量%、およびCaをCaO換算で0.5〜4質量%を含むものが挙げられる。
The glass powder used for the second glass ceramic
また、セラミック粉末としては、クォーツ、クリストバライト等のSiO2や、Al2O3、ZrO2、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が用いられる。これらのうち、高強度化、低コスト化等の点でアルミナが、また高熱膨張化の点でクォーツを用いることが好ましい。 As the ceramic powder, quartz, and SiO 2 of cristobalite, Al 2 O 3, ZrO 2 , cordierite, mullite, forsterite, enstatite, spinel, magnesia or the like is used. Of these, it is preferable to use alumina from the viewpoint of increasing strength, reducing cost, and quartz from the viewpoint of increasing thermal expansion.
上述した原料粉末を所定量秤量し、有機バインダ、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して、厚さ10〜500μmの第1ガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24をそれぞれ作製する。
A predetermined amount of the above-mentioned raw material powder is weighed, and an organic binder, an organic solvent, and optionally a plasticizer are added to prepare a slurry, which is then formed into a sheet by a known forming method such as a doctor blade method, a rolling method, or a pressing method. The first glass ceramic
次に、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24の少なくとも一方の内部に貫通孔を形成して貫通導体用ペースト3を充填する。
Next, a through hole is formed in at least one of the first glass ceramic
また、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24の少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペースト4を塗布する。
Further, the wiring layer conductor paste 4 is applied to at least one main surface of the first glass ceramic
第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24の少なくとも一方への貫通孔の形成は、パンチング、レーザー、エッチング等の方法などによって行われる。貫通孔に充填する貫通導体用ペースト3は、主成分としての銀粉末、銅粉末、金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機分を含んでいてもよい。充填には、貫通孔に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して貫通導体用ペースト3を押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状(あるいは剣状)のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、貫通導体用ペースト3を加圧注入する方法でもよい。
Formation of a through hole in at least one of the first glass ceramic
また、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24の少なくとも一方への配線層用導体ペースト4の塗布は、スクリーン印刷法などによって行われる。配線層用導体ペースト4として、貫通導体用ペースト3と同様に、主成分としての銀粉末、銅粉末、金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機分を含んでいてもよい。なお、ここで用いられる配線層用導体ペースト4は、貫通孔内に充填した貫通導体用ペースト3とは、例えば有機溶剤の量を異ならせるなどの手段によって粘度を異ならせてもよい。貫通導体用ペースト3よりも粘度を低くすることで、厚みを薄くすることができ、精度のよいパターンを形成することができる。これに対し、貫通導体用ペースト3は、粘度を高くすることで、充填後に垂れないようにすることができる。さらに、配線層用導体ペースト4と貫通導体用ペースト3とは、主成分およびガラス、無機フィラー等の副成分が異なっていてもよい。
Also, the application of the wiring layer conductor paste 4 to at least one of the first glass ceramic
なお、貫通導体用ペースト3の充填および配線層用導体ペースト4の塗布がなされた後、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23は60〜100℃で0.5〜3時間程度かけて乾燥される。
The first glass ceramic
次に、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15と第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24とを複数組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体5を作製する。
Next, a plurality of first glass ceramic
積層には、積み重ねられた第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24に熱と圧力とを加えて熱圧着する方法、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤等からなる接着剤をシート間に塗布する方法等が採用できる。なお、互いのガラスセラミックグリーンシートによる焼成収縮抑制効果の点では、図1に示すように、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15と第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24とが交互に積層された構成が望ましいが、この形態に限らず、例えば、第1のガラスセラミックグリーンシート11〜14が2層または3層連続して重なるように積層してもよい。また、図1に示す第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとの配置を入れ替えて、表層に第2のガラスセラミックグリーンシートを配置するようにしてもよく、この場合にも同様のボイド排出効果が得られる。
For the lamination, a method in which heat and pressure are applied to the stacked first glass ceramic
第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15と第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24とを複数組み合わせて積層することで、焼成収縮開始温度の低い第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15が焼成収縮する際は、未焼成収縮状態にある第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24によって平面方向の収縮が抑制され、焼成収縮開始温度の高い第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24が焼成収縮する際は、すでに焼成収縮を終了した状態にある第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15によって平面方向の収縮が抑制される。これにより、半導体装置を構成する多層基板50(ガラスセラミックグリーンシート積層体5の焼成後の状態)の寸法精度が高くなる。ここで、寸法精度が高いとは主面に形成された端子の間隔が精度よく形成されていることをいう。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。
The first glass ceramic
次に、少なくとも一方の開口部711が半導体素子6とほぼ同じ大きさであって一方の開口部711から他方の開口部712まで一方の開口部711と同じ大きさまたはより大きな横断面を有する半導体実装用貫通孔71を備え、第2のガラスセラミックグリーンシート21、2、23、24の焼成収縮終了温度よりも溶融温度が高く、かつ多層基板50よりも大きな質量の放熱板7を、一方の開口部711を有する面がガラスセラミックグリーンシート積層体5の上面と対向するようにして接合材8を介して積層する。
Next, a semiconductor in which at least one
ここで、放熱板7とは、熱伝導が良好で、かつ第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24が焼成収縮を終了する温度では溶融しないような材料で形成された板状体である。放熱板7の形成材料として、融点1083℃のCuと融点3410℃のWとの合金であるCu−W合金、融点1083℃のCuと融点2620℃のMoとの合金であるCu−Mo合金などが挙げられる。例えば、この形成材料を溶融させて金型に注入し冷却することで、所望の形状の放熱板7を形成することができる。なお、ここで、Cuの割合は10〜60質量%であるのが好ましく、Cuの割合が多くても、高融点のWやMoを骨材として用いることで、800〜1000℃の焼成温度によってもその形状を保持できるようになっている。
Here, the
放熱板7は、多層基板50(ガラスセラミックグリーンシート積層体5の焼成後の状態)よりも大きな質量のものである。放熱板7と多層基板50とがこのような質量の関係にあることで、ガラスセラミックグリーンシート積層体5に放熱板7を積層して焼成する際に、ガラスセラミックグリーンシート積層体5に十分に荷重をかけることができる。このような質量とするためには、放熱板7の形成材料(合金の配合比)、主面の面積および厚みを調整すればよく、放熱板7の主面がガラスセラミックグリーンシート積層体5の主面よりも大きくなってもよい。
The
そして、放熱板7には少なくとも一方の開口部711が半導体素子6とほぼ同じ大きさであって一方の開口部711から他方の開口部712まで一方の開口部711と同じ大きさまたはより大きな横断面を有する半導体実装用貫通孔71が形成されている。
In addition, at least one
この半導体実装用貫通孔71は、半導体素子6の実装領域を確保するために形成されたものであり、放熱板7をガラスセラミックグリーンシート積層体5の上面に接合した際に、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の上面の半導体実装用貫通孔7を通して上から見える領域内に半導体素子6が実装される。
This through
ここで、半導体実装用貫通孔71の形状として、一方の開口部711が半導体素子6とほぼ同じ大きさであって一方の開口部711から他方の開口部712まで一方の開口部711と同じ大きさの横断面を有する場合には、放熱板7の質量を増やすとともに荷重をなるべく均等にかけることができる点で有効であり、さらに半導体素子6の側面と放熱板7における半導体実装用貫通孔71の側壁とを接触させることで高い放熱効果が得られる点で有効である。図1に示す構造において、半導体素子6と多層基板50との間にアンダーフィルを注入する場合には、半導体実装用貫通孔71の側壁に上面から下面にわたってアンダーフィル注入のための切り欠きを設けておけばよい。また、図示していないが、図1に示す放熱板7の厚みが半導体素子6の厚みよりも厚くなってもよく、放熱板7の厚みが厚くなることで体積が増加し、放熱効果が高まる。さらに、放熱板7の上面側に複数のフィンを設けてもよい。
Here, as the shape of the through
なお、ほぼ同じ大きさとは、半導体素子6を実装した際に、半導体素子6の周囲に1mm以下の間隙があってもよいことを意味し、この間隙は放熱板7の材質や大きさにより決まる放熱効果に応じて適宜調整される。
Note that “substantially the same size” means that when the
そして、放熱板7を、一方の開口部711を有する面がガラスセラミックグリーンシート積層体5の上面と対向するようにして接合材8を介して積層する。
And the
接合材8としては、主成分としての銀粉末、銅粉末または金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものからなる導体ペーストや放熱板7よりも融点の低い銀ろう、ニッケルろう等のろう材が挙げられる。例えば、銀ろうの場合、銀と銅と亜鉛等の組成比を調整することで、650〜900℃の範囲で耐え得るように調整でき、低い焼成温度の場合に適合させることができる。
Examples of the
次に、放熱板7が積層されたガラスセラミックグリーンシート積層体5を、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24が焼成収縮する温度であって放熱板7が溶融しない温度で焼成して、放熱板7が接合された多層基板50を作製する。
Next, the glass ceramic
本実施形態の材料を用いる場合、具体的な焼成は、ガラスセラミックグリーンシート積層体5を十分に焼結させるとともに過焼結を防止する点から、焼成最高温度を800〜1000℃、特に850〜950℃とする。また、焼成にあたっては、焼成最高温度に到達するまで徐々に昇温するか、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24の焼成収縮開始温度未満の温度で一旦炉内温度を保持するなどの温度管理がなされる。また、焼成雰囲気としては、放熱板7の酸化を防止するために非酸化性雰囲気とするのがよい。なお、焼成に先立って、ガラスセラミックグリーンシート積層体5を400〜750℃で加熱処理して、ガラスセラミックグリーンシート積層体5中の有機成分を分解除去する。
When using the material of the present embodiment, specific firing is performed at a maximum firing temperature of 800 to 1000 ° C., particularly 850 to 850, from the viewpoint of sufficiently sintering the glass ceramic
ここで、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の平面方向の収縮が抑制されることから、放熱板7をガラスセラミックグリーンシート積層体5に接合材を介して積層した状態で焼成しても、多層基板から放熱板がとれたり、接合材にクラックが生じたりするおそれは少ない。したがって、このようにして焼成することにより、第2のガラスセラミックグリーンシートで発生し、第1の絶縁層(第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態)によってその行き場を塞がれてしまったボイドを効果的に排出することができる。ここで、ボイドが効果的に排出されるのは、放熱板7による荷重がガラスセラミックグリーンシート積層体5の中央から周縁に向かってボイドを押し出すように作用するからである。なお、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23、24が焼成収縮を開始する際には、すでに第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14、15が焼成収縮していて固まった状態となっているため、半導体素子実装用貫通孔71の下側であってもほぼ均等に荷重がかかるものと考えられる。
Here, since the shrinkage in the planar direction of the glass ceramic
次に、半導体実装用貫通孔71を通して多層基板50に半導体素子6を実装する。放熱板7は少なくとも一方の開口部711が半導体素子6とほぼ同じ大きさであって一方の開口部711から他方の開口部712まで一方の開口部711と同じ大きさまたはより大きな横断面を有する半導体実装用貫通孔71を備えており、一方の開口部711を有する面がガラスセラミックグリーンシート積層体5の上面と対向するようにして接合材8を介して積層しているので、放熱板7の接合よりも後に半導体素子6を実装することができるのである。
Next, the
具体的には、多層基板50の上面に形成された接続端子(図示しない)と半導体素子6の下面に形成された接続端子(図示しない)とを半田(図示しない)で接合し、半導体素子6を実装する。
Specifically, a connection terminal (not shown) formed on the upper surface of the
本発明における放熱板7としては図1に示す形態に限定されるものではなく、例えば図2に示すように、半導体実装用貫通孔71が一方の開口部711から他方の開口部712まで徐々に大きくなる形状、換言すれば徐々に拡がる形状であってもよい。この形状の場合には、半導体素子6の下面と多層基板50の上面との間の間隙にアンダーフィルを充填しやすくなる。この形態の場合、半導体素子6からの熱は、主に多層基板50を経て放熱板7へと伝わる。
The
また、図3に示すように、放熱板7が半導体素子6の厚みよりも厚く、半導体実装用貫通孔71の横断面が途中で変化する形状、具体的には、半導体素子6の厚みとほぼ同じ高さまでの領域の横断面よりも、それより高い位置にある領域の横断面が大きくなっていてもよい。さらに、図4に示すように、放熱板7が半導体素子6の厚みよりも厚く、半導体実装用貫通孔71が一方の開口部711から他方の開口部712まで徐々に拡がる形状であってもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、半導体素子6を実装した後に、図3および図4に示すように、放熱蓋体9を半導体素子6の上面と放熱板7とに密着させて固着することで、半導体素子6で発生する熱の放熱効果をさらに高めることができる。特に、図3および図4に示すような半導体素子6の側面が放熱板7に直に接していないような場合には、半導体素子6を実装した後に、放熱蓋体9を半導体素子6の上面と放熱板7とに密着させるのが、半導体素子6で発生する熱の放熱効果をさらに高めることができる点で好ましい。
After mounting the
放熱蓋体9は焼成後に取り付けるため、特に溶融温度に注意する必要はなく、熱伝導性の点からCu、Al等を採用することができる。ただし、放熱板7との熱膨張差を考慮すると、放熱板7と同じ材質により形成したものを用いることがよい。
Since the heat dissipation lid 9 is attached after firing, it is not necessary to pay particular attention to the melting temperature, and Cu, Al, etc. can be employed from the viewpoint of thermal conductivity. However, in consideration of the difference in thermal expansion from the
また、放熱蓋体9の放熱板7への固着は、例えば銅、銀または金を主成分とする導体ペーストや銀ろう、ニッケルろう等のろう材などで接合する方法が採用されるが、この場合にすべての面で接合しなくてもよい。例えば、図3に示す形態においては放熱蓋体9の側面のみまたは下面のみで放熱板7に接合してもよく、図4に示す形態においても全ての側面で接合していなくても構わない。
Further, for fixing the radiating lid 9 to the radiating
第1のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、クォーツ粉末15質量%とガラス粉末85質量%とを用いた。ガラス粉末の組成は、SiをSiO2換算で15質量%、AlをAl2O3換算で2質量%、MgをMgO換算で40質量%、CaをCaO換算で1質量%、BaをBaO換算で15質量%、BをB2O3換算で20質量%、ZnをZnO換算で1質量%、TiをTiO2換算で0.5質量%、NaをNa2O換算で0.5質量%、LiをLi2O換算で5質量%としたものである。
As raw material powder of the first glass ceramic green sheet, 15% by mass of quartz powder and 85% by mass of glass powder were used. The composition of the glass powder, 15 wt% of Si in terms of SiO 2, 2% by weight of Al in terms of Al 2 O 3, 40 wt% of Mg in terms of MgO, 1% by mass of Ca in terms of CaO, BaO converted
一方、第2のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、クォーツ粉末45質量%とガラス粉末55質量%とを用いた。ガラス粉末の組成は、SiをSiO2換算で50質量%、AlをAl2O3換算で5質量%、MgをMgO換算で20質量%、CaをCaO換算で24質量%、BaをBaO換算で0.5質量%、BをB2O3換算で0.3質量%、LiをLi2O換算で0.2質量%としたものである。
On the other hand, as a raw material powder of the second glass ceramic green sheet, 45% by mass of quartz powder and 55% by mass of glass powder were used. The composition of the glass powder, 50 wt% of Si in terms of
そして、それぞれの原料粉末に、有機バインダとしてアクリルバインダ、有機溶剤としてトルエンを添加してなるスラリーを調製し、ドクターブレード法により、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)上に厚さ10μmの第1のガラスセラミックグリーンシートを作製するとともに、PETフィルム上に厚さ100μmの第2のガラスセラミックグリーンシートを作製した。 Then, a slurry is prepared by adding an acrylic binder as an organic binder and toluene as an organic solvent to each raw material powder, and a first glass having a thickness of 10 μm on a polyethylene terephthalate film (PET film) by a doctor blade method. A ceramic green sheet was produced, and a second glass ceramic green sheet having a thickness of 100 μm was produced on the PET film.
その後、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとを重ね合わせた後、PETフィルムを剥いで、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとからなる複合ガラスセラミックグリーンシートを作製した。 Thereafter, after the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet are overlaid, the PET film is peeled off, and the composite glass composed of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet A ceramic green sheet was prepared.
第1のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートにパンチングで貫通孔を形成し、その貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填するとともに、主面に配線層用導体ペーストをスクリーン印刷で塗布した。ここで、貫通導体用ペーストおよ配線層用導体ペーストの形成材料として、Cu粉末に、有機バインダとしてエチルセルロース、有機溶剤として2−2−4−トリメチル−3−3−ペンタジオールモノイソブチレートを添加してなるペーストを用いた。 A through hole is formed in the first glass ceramic green sheet and the composite glass ceramic green sheet by punching, and the through conductor paste is filled in the through hole, and the wiring layer conductor paste is applied to the main surface by screen printing. . Here, Cu powder, ethyl cellulose as an organic binder, and 2-2-4-trimethyl-3-3-pentadiol monoisobutyrate as an organic solvent are used as forming materials for the through conductor paste and the wiring layer conductor paste. An added paste was used.
そして、第1のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートを組み合わせて、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとが交互に積層され、第1のガラスセラミックグリーンシートが最外層に配置されるようにして、第1のガラスセラミックグリーンシートが31層、第2のガラスセラミックグリーンシートが30層積層され、平面形状が5cm角のガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。 Then, the first glass ceramic green sheet and the composite glass ceramic green sheet are combined, and the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet are alternately laminated. A glass ceramic green sheet laminate in which 31 layers of the first glass ceramic green sheet and 30 layers of the second glass ceramic green sheet were laminated so as to be arranged in the outer layer and the planar shape was 5 cm square was produced.
次に、ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面に、図1に示すような半導体素子(1.5cm角)の大きさとほぼ同じ横断面の半導体実装用貫通孔を中央に有する放熱板(4.8cm角で厚み1mm)を、銅を主成分とする導体ペーストで接合して積層した。ここで、放熱板はCuが20質量%でWが80質量%のCu−W合金で形成したものを用いた。 Next, on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate, a heat sink (4.8 cm) having a through hole for mounting a semiconductor having a cross section substantially the same as the size of the semiconductor element (1.5 cm square) as shown in FIG. 1 mm thick at the corners) were joined and laminated with a conductor paste mainly composed of copper. Here, the heat sink used was a Cu-W alloy having 20 mass% Cu and 80 mass% W.
上面に放熱板を積層したガラスセラミックグリーンシート積層体と上面に放熱板を積層していないガラスセラミックグリーンシート積層体とを、窒素雰囲気で、700℃にて2時間保持して脱バインダ処理を行った後、焼成最高温度900℃にて焼成を行った。 The glass ceramic green sheet laminate with the heat sink laminated on the upper surface and the glass ceramic green sheet laminate without the heat sink laminated on the upper surface are held in a nitrogen atmosphere at 700 ° C. for 2 hours for binder removal treatment. After that, firing was performed at a firing maximum temperature of 900 ° C.
なお、焼成後の放熱板と多層基板(ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態)との質量比は、2:1であった。 In addition, mass ratio of the heat sink after baking and the multilayer substrate (state after baking of the glass ceramic green sheet laminated body) was 2: 1.
得られたそれぞれのサンプルについて、断面を研磨し、走査型顕微鏡(SEM)を用いて1000倍のSEM写真を撮影し、画像解析装置を用いて、上から2番目の第2絶縁層(第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の状態)の上から2番目の第1絶縁層(第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の状態)との境界付近(第1絶縁層との界面から20μmの領域)におけるボイド率を測定した。 About each obtained sample, a cross section was grind | polished, the SEM photograph of 1000 time was image | photographed using the scanning microscope (SEM), and the 2nd 2nd insulating layer (2nd from the top was used using the image analyzer. Near the boundary with the second first insulating layer (the state after firing the first glass ceramic green sheet) from the top (the state after firing of the glass ceramic green sheet) of 20 μm from the interface with the first insulating layer The void ratio in the region) was measured.
その結果、放熱板を積層していない多層基板のボイド率が20%であったのに対し、放熱板を積層した多層基板のボイド率が8%であり、本発明によれば効果的にボイドを排出できることを確認した。 As a result, the void ratio of the multilayer board without the heat sink is 20%, whereas the void ratio of the multilayer board with the heat sink is 8%. It was confirmed that can be discharged.
また、放熱板を積層した多層基板に半導体素子を実装して、サーモグラフィを用いて測定したところ、十分に放熱効果のあることが確認された。 Further, when a semiconductor element was mounted on a multilayer substrate on which heat sinks were laminated and measured using a thermography, it was confirmed that the heat dissipation effect was sufficient.
11、12、13、14、15・・・第1のガラスセラミックグリーンシート
21、22、23、24・・・第2のガラスセラミックグリーンシート
3・・・貫通導体用ペースト
4・・・配線層用導体ペースト
5・・・ガラスセラミックグリーンシート積層体
50・・・多層基板
6・・・半導体素子
7・・・放熱板
71・・・半導体実装用貫通孔
711・・・一方の開口部
712・・・他方の開口部
8・・・接合材
9・・・放熱蓋体
11, 12, 13, 14, 15 ... 1st glass ceramic
Claims (3)
第1のガラスセラミックグリーンシートと、該第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシートとを作製する工程と、
前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも一方の内部に貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填する工程と、
前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、
前記第1のガラスセラミックグリーンシートと前記第2のガラスセラミックグリーンシートとを複数組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、
少なくとも一方の開口部が半導体素子とほぼ同じ大きさであって前記一方の開口部から他方の開口部まで前記一方の開口部と同じ大きさまたはより大きな横断面を有する半導体実装用貫通孔を備え、前記第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも溶融温度が高く、かつ前記多層基板よりも大きな質量の放熱板を、前記一方の開口部を有する面が前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面と対向するようにして接合材を介して積層する工程と、
前記放熱板が積層された前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を、前記第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度であって前記放熱板が溶融しない温度で焼成して、前記放熱板が接合された前記多層基板を作製する工程と、
前記半導体実装用貫通孔を通して前記多層基板に前記半導体素子を実装する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element and a heat sink are mounted on an upper surface of a multilayer substrate,
Producing a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrink end temperature of the first glass ceramic green sheet;
Forming a through hole in at least one of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet, and filling a through conductor paste;
Applying a wiring layer conductor paste to at least one principal surface of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet;
Producing a glass ceramic green sheet laminate by combining a plurality of the first glass ceramic green sheets and the second glass ceramic green sheets;
A semiconductor mounting through-hole having at least one opening having substantially the same size as the semiconductor element and having the same size or a larger cross section as the one opening from the one opening to the other opening. A heat sink having a melting temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the second glass ceramic green sheet and a mass larger than that of the multilayer substrate, and the surface having the one opening is the glass ceramic green sheet laminate. Laminating via a bonding material so as to face the upper surface of
The glass ceramic green sheet laminate on which the heat sink is laminated is fired at a temperature at which the second glass ceramic green sheet is fired and contracted and the heat sink is not melted, and the heat sink is joined. Producing the multilayer substrate;
And a step of mounting the semiconductor element on the multilayer substrate through the semiconductor mounting through hole.
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