JP3206342B2 - セラミックスｉｃパッケージの製造方法 - Google Patents
セラミックスｉｃパッケージの製造方法Info
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- H05K1/02—Details
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
- H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックスＩＣパッケ
ージの製造方法に関し、より詳細には、ＰＧＡ（Pin Gr
id Array）タイプ等のピンを有するセラミックスＩＣパ
ッケージの製造方法に関する。
ージの製造方法に関し、より詳細には、ＰＧＡ（Pin Gr
id Array）タイプ等のピンを有するセラミックスＩＣパ
ッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＧＡ等、マザーボードとの接続のため
のピンを有するセラミックスＩＣパッケージの製造工程
においては、通常の製造プロセスを経て製造されたセラ
ミックス基板の表面に形成されたＷ等からなる金属配線
層（金属パッド）に、電解メッキ処理又は無電解メッキ
処理を施してメッキ被膜を形成した後、金属パッドにピ
ンをろう付けし、同様の方法によりＡｕメッキ処理を施
して、セラミックスＩＣパッケージの製造の第１段階を
終了する。その後、セラミックスＩＣパッケージのキャ
ビティー部にＬＳＩ等を設置し、ワイヤボンディング等
による金属配線層との接続を行った後、リッド（蓋）等
を配設してＬＳＩを封入することにより、半導体装置の
製造が完成することになる。
のピンを有するセラミックスＩＣパッケージの製造工程
においては、通常の製造プロセスを経て製造されたセラ
ミックス基板の表面に形成されたＷ等からなる金属配線
層（金属パッド）に、電解メッキ処理又は無電解メッキ
処理を施してメッキ被膜を形成した後、金属パッドにピ
ンをろう付けし、同様の方法によりＡｕメッキ処理を施
して、セラミックスＩＣパッケージの製造の第１段階を
終了する。その後、セラミックスＩＣパッケージのキャ
ビティー部にＬＳＩ等を設置し、ワイヤボンディング等
による金属配線層との接続を行った後、リッド（蓋）等
を配設してＬＳＩを封入することにより、半導体装置の
製造が完成することになる。
【０００３】前記第１段階の工程においては、セラミッ
クス基板表面に形成された金属パッドの上にピンをろう
付けする、いわゆるシンター工程における条件をどのよ
うに設定するかが問題となる。このシンター工程におい
ては、通常ピンとしてコバールピンが使用されるが、ろ
う付けされたピンを含む部分と下地のセラミックス基板
との密着性が十分良好である必要があり、ピンを引っ張
った際にピン自身が切断される、いわゆるピン切れであ
ることが製品の信頼性の条件の一つとなっている。ま
た、セラミックス基板のキャビティーの内部に形成され
たワイヤボンディング用の金属配線層が前記シンター工
程において変質せず、Ａｕメッキ被膜により被覆された
後、ワイヤボンディングが良好に行われる必要もある。
クス基板表面に形成された金属パッドの上にピンをろう
付けする、いわゆるシンター工程における条件をどのよ
うに設定するかが問題となる。このシンター工程におい
ては、通常ピンとしてコバールピンが使用されるが、ろ
う付けされたピンを含む部分と下地のセラミックス基板
との密着性が十分良好である必要があり、ピンを引っ張
った際にピン自身が切断される、いわゆるピン切れであ
ることが製品の信頼性の条件の一つとなっている。ま
た、セラミックス基板のキャビティーの内部に形成され
たワイヤボンディング用の金属配線層が前記シンター工
程において変質せず、Ａｕメッキ被膜により被覆された
後、ワイヤボンディングが良好に行われる必要もある。
【０００４】上記のような条件を満足するためには、下
地となる金属配線層部分に密着性の良好なメッキ被膜を
形成する必要がある。
地となる金属配線層部分に密着性の良好なメッキ被膜を
形成する必要がある。
【０００５】従来より、金属配線層にメッキ被膜を形成
する方法としては、例えば電解メッキによりＮｉ−Ｃｏ
合金メッキ被膜を形成する方法、無電解メッキによりＮ
ｉ−Ｐメッキ被膜を形成する方法等が挙げられる。前記
方法によれば、下地の金属パッドとの密着性及び上層の
Ａｕメッキ等の密着性に優れるメッキ被膜が形成され
る。
する方法としては、例えば電解メッキによりＮｉ−Ｃｏ
合金メッキ被膜を形成する方法、無電解メッキによりＮ
ｉ−Ｐメッキ被膜を形成する方法等が挙げられる。前記
方法によれば、下地の金属パッドとの密着性及び上層の
Ａｕメッキ等の密着性に優れるメッキ被膜が形成され
る。
【０００６】前記方法によりメッキ被膜を形成した後、
シンター工程を行うが、この際には金属配線層の酸化防
止のため、通常、水素が２５容量％及び窒素が７５容量
％からなる還元性雰囲気が採用されている。窒素の含有
量が多いのは、水素爆発等の危険性を減少させるためで
ある。
シンター工程を行うが、この際には金属配線層の酸化防
止のため、通常、水素が２５容量％及び窒素が７５容量
％からなる還元性雰囲気が採用されている。窒素の含有
量が多いのは、水素爆発等の危険性を減少させるためで
ある。
【０００７】前記した方法においては、製造されたＩＣ
パッケージの特性についての大きな問題はないが、下地
との密着性に優れたＡｕメッキ被膜とするために、Ａｕ
めっき厚として２〜３μｍ程度とかなりの厚さを必要と
するため、製造コストが高くなるという問題があった。
パッケージの特性についての大きな問題はないが、下地
との密着性に優れたＡｕメッキ被膜とするために、Ａｕ
めっき厚として２〜３μｍ程度とかなりの厚さを必要と
するため、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一方、金属パッドの上
に無電解メッキによるＮｉ−Ｂメッキ被膜を形成した場
合には、下地との密着性は問題なく、Ｎｉ−Ｂとはんだ
とは濡れ性が良く、かつその上に形成するＡｕメッキ被
膜を薄くしても十分な性能を有するメッキ被膜が形成さ
れるという利点があり、金属配線上にＮｉ−Ｂメッキ被
膜を形成する方法も検討されている。
に無電解メッキによるＮｉ−Ｂメッキ被膜を形成した場
合には、下地との密着性は問題なく、Ｎｉ−Ｂとはんだ
とは濡れ性が良く、かつその上に形成するＡｕメッキ被
膜を薄くしても十分な性能を有するメッキ被膜が形成さ
れるという利点があり、金属配線上にＮｉ−Ｂメッキ被
膜を形成する方法も検討されている。
【０００９】しかし金属配線上にＮｉ−Ｂメッキ被膜を
形成した後、今まで通常行われていた水素が２５容量％
及び窒素が７５容量％からなる還元性ガス雰囲気でシン
ター工程を行った場合には、メッキ被膜表面が黒色また
は灰褐色に変色してしまう。また、この変色したＮｉ−
Ｂメッキ被膜の表面には、基板のセラミックス中に含ま
れているＣａＯやＭｇＯ等の焼結助剤が浮き上がるとい
う現象も発生する。
形成した後、今まで通常行われていた水素が２５容量％
及び窒素が７５容量％からなる還元性ガス雰囲気でシン
ター工程を行った場合には、メッキ被膜表面が黒色また
は灰褐色に変色してしまう。また、この変色したＮｉ−
Ｂメッキ被膜の表面には、基板のセラミックス中に含ま
れているＣａＯやＭｇＯ等の焼結助剤が浮き上がるとい
う現象も発生する。
【００１０】このため、Ａｕメッキ被膜の密着性不良や
部分的変色（下地無電解Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の変色がそ
のままＡｕメッキ被膜上に浮き上がる現象）を生じるこ
とが多く、製品歩留の低下を招くという課題があった。
部分的変色（下地無電解Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の変色がそ
のままＡｕメッキ被膜上に浮き上がる現象）を生じるこ
とが多く、製品歩留の低下を招くという課題があった。
【００１１】このような課題を解決するため、通常は前
記Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の上にさらに無電解メッキによる
Ｎｉ−Ｐメッキ被膜を形成することにより、Ａｕメッキ
被膜と下地との密着性を確保していたが、当然工程数が
増加することになるため、製造コストが上昇し、好まし
い方法ではなかった。
記Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の上にさらに無電解メッキによる
Ｎｉ−Ｐメッキ被膜を形成することにより、Ａｕメッキ
被膜と下地との密着性を確保していたが、当然工程数が
増加することになるため、製造コストが上昇し、好まし
い方法ではなかった。
【００１２】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、Ｗ等の金属配線層を有するセラミックス基板
に無電解メッキ処理を施してＮｉ−Ｂ被膜を形成する方
法を採用した際、その後のシンター工程において、前記
Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の変色や前記Ｎｉ−Ｂメッキ被膜上
へのセラミックス基板に含まれる焼結助剤の浮き上がり
を抑制し、次工程において形成するＡｕメッキ被膜のつ
きまわり（Ｎｉ−Ｂメッキ被膜とＡｕメッキ被膜の密着
性）を良好なものにするセラミックスＩＣパッケージの
製造方法を提供することをを目的としている。
のであり、Ｗ等の金属配線層を有するセラミックス基板
に無電解メッキ処理を施してＮｉ−Ｂ被膜を形成する方
法を採用した際、その後のシンター工程において、前記
Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の変色や前記Ｎｉ−Ｂメッキ被膜上
へのセラミックス基板に含まれる焼結助剤の浮き上がり
を抑制し、次工程において形成するＡｕメッキ被膜のつ
きまわり（Ｎｉ−Ｂメッキ被膜とＡｕメッキ被膜の密着
性）を良好なものにするセラミックスＩＣパッケージの
製造方法を提供することをを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るセラミックスＩＣパッケージの製造方法
は、内部に導体回路を有するセラミックス基板表面の金
属配線上に、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ処理を施した後、窒
素を含有しない還元性ガス雰囲気中又は不活性ガス雰囲
気中で、前記メッキ被膜上にピンをろう付けする工程を
含んでいることを特徴としている。
に本発明に係るセラミックスＩＣパッケージの製造方法
は、内部に導体回路を有するセラミックス基板表面の金
属配線上に、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ処理を施した後、窒
素を含有しない還元性ガス雰囲気中又は不活性ガス雰囲
気中で、前記メッキ被膜上にピンをろう付けする工程を
含んでいることを特徴としている。
【００１４】
【作用】まず、Ｎｉ−Ｂメッキ被膜のシンター工程後の
変色の原因、及びそれを防止する本発明の方法について
説明を行う。還元剤としてジメチルアミノボラン（以
下、ＤＭＡＢと記す）を含有するメッキ浴を用いた無電
解メッキ処理により形成されるＮｉ−Ｂメッキ被膜中に
は、Ｎｉの他にＢ（ホウ素）が０．８ｗｔ％程度混入す
る。これは、以下の化１式〜化４式で示される化学反応
によりメッキ被膜が形成され、該メッキ被膜中にＮｉ2
Ｂも析出するからである。
変色の原因、及びそれを防止する本発明の方法について
説明を行う。還元剤としてジメチルアミノボラン（以
下、ＤＭＡＢと記す）を含有するメッキ浴を用いた無電
解メッキ処理により形成されるＮｉ−Ｂメッキ被膜中に
は、Ｎｉの他にＢ（ホウ素）が０．８ｗｔ％程度混入す
る。これは、以下の化１式〜化４式で示される化学反応
によりメッキ被膜が形成され、該メッキ被膜中にＮｉ2
Ｂも析出するからである。
【００１５】
【化１】４Ｎｉ2+＋ＢＨ4 -＋８ＯＨ- →４Ｎｉ＋ＢＯ2 -
＋６Ｈ2 Ｏ
＋６Ｈ2 Ｏ
【００１６】
【化２】４Ｎｉ2+＋２ＢＨ4 -＋６ＯＨ- →２Ｎｉ2 Ｂ＋
６Ｈ2 Ｏ＋Ｈ2
６Ｈ2 Ｏ＋Ｈ2
【００１７】
【化３】３Ｎｉ2+＋（ＣＨ3 ）2 ＮＨＢＨ3 ＋３Ｈ2 Ｏ
→３Ｎｉ＋（ＣＨ3 ）2 Ｈ2 Ｎ+ ＋Ｈ3 ＢＯ3 ＋５Ｈ+
→３Ｎｉ＋（ＣＨ3 ）2 Ｈ2 Ｎ+ ＋Ｈ3 ＢＯ3 ＋５Ｈ+
【００１８】
【化４】４Ｎｉ2+＋２（ＣＨ3 ）2 ＮＨＢＨ3 ＋３Ｈ2
Ｏ→Ｎｉ2 Ｂ＋２Ｎｉ＋２（ＣＨ3 ）2 Ｈ2 Ｎ+ ＋Ｈ3
ＢＯ3 ＋６Ｈ+ ＋１／２Ｈ2 このように、Ｎｉ2 Ｂを含むＮｉ−Ｂメッキ被膜が形成
されたセラミックス基板を、シンター工程において窒素
を含有するガス雰囲気中で加熱した場合、下記の化５式
に示した反応が進行し、窒化ホウ素（ＢＮ）が生成す
る。
Ｏ→Ｎｉ2 Ｂ＋２Ｎｉ＋２（ＣＨ3 ）2 Ｈ2 Ｎ+ ＋Ｈ3
ＢＯ3 ＋６Ｈ+ ＋１／２Ｈ2 このように、Ｎｉ2 Ｂを含むＮｉ−Ｂメッキ被膜が形成
されたセラミックス基板を、シンター工程において窒素
を含有するガス雰囲気中で加熱した場合、下記の化５式
に示した反応が進行し、窒化ホウ素（ＢＮ）が生成す
る。
【００１９】
【化５】２Ｂ＋Ｎ2 →２ＢＮ 上記化５式における熱力学自由エネルギーを計算した結
果、前記自由エネルギーは負であり、十分生成系の方に
片寄っているため、シンター工程においては十分に反応
が進行し得ることがわかっている。
果、前記自由エネルギーは負であり、十分生成系の方に
片寄っているため、シンター工程においては十分に反応
が進行し得ることがわかっている。
【００２０】図１（ａ）、（ｂ）は、シンター工程後の
Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の表面を電子分光法（ＥＳＣＡ）に
より分析した結果を示したグラフであり、横軸に結合エ
ネルギー、縦軸に強度をとっている。また、（ａ）はＮ
1Sに相当する領域を、（ｂ）はＢ1Sに相当する領域を示
しており、試料Ａ、Ｂは、変色した試料を任意に抽出し
たものであり、試料Ｃは本発明の方法を実施した試料を
示している。
Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の表面を電子分光法（ＥＳＣＡ）に
より分析した結果を示したグラフであり、横軸に結合エ
ネルギー、縦軸に強度をとっている。また、（ａ）はＮ
1Sに相当する領域を、（ｂ）はＢ1Sに相当する領域を示
しており、試料Ａ、Ｂは、変色した試料を任意に抽出し
たものであり、試料Ｃは本発明の方法を実施した試料を
示している。
【００２１】図１（ａ）、（ｂ）に示したスペクトルよ
り、試料Ａ、ＢはＢＮが生成していることが示されてお
り、シンター工程後のＮｉ−Ｂメッキ被膜の変色の主原
因はＢＮの形成によるものと判断される。一方、本発明
においては、Ｎｉ−Ｂメッキ被膜中のＢＮの形成を抑制
するため、窒素を含まない還元性ガス又は不活性ガスを
使用しているため、試料ＣにはＢＮの生成を示すような
スペクトルは存在しない。
り、試料Ａ、ＢはＢＮが生成していることが示されてお
り、シンター工程後のＮｉ−Ｂメッキ被膜の変色の主原
因はＢＮの形成によるものと判断される。一方、本発明
においては、Ｎｉ−Ｂメッキ被膜中のＢＮの形成を抑制
するため、窒素を含まない還元性ガス又は不活性ガスを
使用しているため、試料ＣにはＢＮの生成を示すような
スペクトルは存在しない。
【００２２】次に、シンター工程後にＮｉ−Ｂメッキ被
膜上へ焼結助剤が浮き上がる原因について説明する。
膜上へ焼結助剤が浮き上がる原因について説明する。
【００２３】市販のＤＭＡＢを含有する無電解メッキ液
には、液安定化剤として、Ｂｉ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓ（イオ
ウ）等の重金属元素等が微量混入されている。これらの
微量金属元素等は若干（数ｐｐｍ程度）被膜中に余儀な
く取り込まれる。またこれらの微量重金属元素等をメッ
キ液に含有させない場合、形成されるメッキ被膜はこれ
らの重金属元素等を含有しないよりピュアなものになる
が、メッキ液中からこのような重金属元素等を除去する
と、メッキ液自身の自己分解反応を抑制することができ
ないため、良好なメッキ被膜を形成することができな
い。
には、液安定化剤として、Ｂｉ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓ（イオ
ウ）等の重金属元素等が微量混入されている。これらの
微量金属元素等は若干（数ｐｐｍ程度）被膜中に余儀な
く取り込まれる。またこれらの微量重金属元素等をメッ
キ液に含有させない場合、形成されるメッキ被膜はこれ
らの重金属元素等を含有しないよりピュアなものになる
が、メッキ液中からこのような重金属元素等を除去する
と、メッキ液自身の自己分解反応を抑制することができ
ないため、良好なメッキ被膜を形成することができな
い。
【００２４】図２はシンター工程後のＮｉ−Ｂメッキ被
膜表面を電子分光法（ＥＳＣＡ）により分析した結果を
示したグラフである。図２に示したスペクトルより、試
料Ａ、Ｂのメッキ被膜中には、メッキ液中に含有されて
いるＰｂや焼結助剤が検出されている。これは、メッキ
被膜に採り込まれたＰｂが拡散促進剤のような役割を果
たし、シンター工程において一旦セラミックス中に拡散
して焼結助剤と結合し、その後再びメッキ被膜中に拡散
するためではないかと推定される。
膜表面を電子分光法（ＥＳＣＡ）により分析した結果を
示したグラフである。図２に示したスペクトルより、試
料Ａ、Ｂのメッキ被膜中には、メッキ液中に含有されて
いるＰｂや焼結助剤が検出されている。これは、メッキ
被膜に採り込まれたＰｂが拡散促進剤のような役割を果
たし、シンター工程において一旦セラミックス中に拡散
して焼結助剤と結合し、その後再びメッキ被膜中に拡散
するためではないかと推定される。
【００２５】本発明の方法により得られた試料Ｃには、
焼結助剤が検出されていない。
焼結助剤が検出されていない。
【００２６】この機構についてははっきりわからない
が、本発明の方法、すなわち還元性ガス雰囲気中又は不
活性ガス雰囲気中でシンター工程を行った場合には、焼
結助剤の浮き上り現象は発生しないため、従来の窒素を
含有する雰囲気中のシンター工程では、窒素が焼結助剤
を浮き上がらせるための何らかの役割を果たしていると
考えられる。
が、本発明の方法、すなわち還元性ガス雰囲気中又は不
活性ガス雰囲気中でシンター工程を行った場合には、焼
結助剤の浮き上り現象は発生しないため、従来の窒素を
含有する雰囲気中のシンター工程では、窒素が焼結助剤
を浮き上がらせるための何らかの役割を果たしていると
考えられる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明に係るセラミックスＩＣパッケ
ージの製造方法の実施例を説明する。
ージの製造方法の実施例を説明する。
【００２８】図３は無電解メッキ処理を施す前のＰＧＡ
タイプのセラミックス基板を示した平面図であり、１０
がアルミナ製のセラミックス基板、１１が金属パッド
部、１２がリッド封止部、１３がワイヤボンディング用
配線部である。
タイプのセラミックス基板を示した平面図であり、１０
がアルミナ製のセラミックス基板、１１が金属パッド
部、１２がリッド封止部、１３がワイヤボンディング用
配線部である。
【００２９】まず、図３に示した金属パッド部１１等の
金属配線が形成されたセラミックス基板１０を、Ｎｉ供
給源としてＮｉＳＯ4 、還元剤としてＤＭＡＢ、錯化剤
として有機酸塩類、及びその他の促進剤、安定剤を含有
するメッキ浴に浸漬して無電解メッキ処理を施し、約５
μｍの厚さのＮｉ−Ｂメッキ被膜（Ｂを０．８ｗｔ％含
有）を形成した。５μｍの膜厚は、従来より無電解メッ
キ仕様のＰＧＡで採用されている膜厚である。
金属配線が形成されたセラミックス基板１０を、Ｎｉ供
給源としてＮｉＳＯ4 、還元剤としてＤＭＡＢ、錯化剤
として有機酸塩類、及びその他の促進剤、安定剤を含有
するメッキ浴に浸漬して無電解メッキ処理を施し、約５
μｍの厚さのＮｉ−Ｂメッキ被膜（Ｂを０．８ｗｔ％含
有）を形成した。５μｍの膜厚は、従来より無電解メッ
キ仕様のＰＧＡで採用されている膜厚である。
【００３０】次に、シンター工程を実施し、このセラミ
ックス基板１０の金属パッド部１１にコバールピンのろ
う付けを行った。ろう付けの温度は、コバールピン及び
ろう材の組成によって異なり、低温共晶コバールピンを
用いる場合はろう材としてＡｇ（７５ｗｔ％）、Ｃｕ
（２５ｗｔ％）の合金を用いて７５０℃で１０分間のろ
う付けを行い、高温共晶コバールピンを用いる場合はろ
う材としてＡｇ（８５ｗｔ％）、Ｃｕ（１５ｗｔ％）の
合金を用いて８５０℃で１０分間のろう付けを行う。
ックス基板１０の金属パッド部１１にコバールピンのろ
う付けを行った。ろう付けの温度は、コバールピン及び
ろう材の組成によって異なり、低温共晶コバールピンを
用いる場合はろう材としてＡｇ（７５ｗｔ％）、Ｃｕ
（２５ｗｔ％）の合金を用いて７５０℃で１０分間のろ
う付けを行い、高温共晶コバールピンを用いる場合はろ
う材としてＡｇ（８５ｗｔ％）、Ｃｕ（１５ｗｔ％）の
合金を用いて８５０℃で１０分間のろう付けを行う。
【００３１】そこで、前記した２種類の条件において、
さらに雰囲気を水素ガス１００容量％、及びアルゴンガ
ス１００容量％と変化させてシンター工程を実施し、セ
ラミックス基板１０とピンがろう付けされた部分との密
着性について評価を行った。このセラミックス基板とピ
ンがろう付けされた部分との密着性の評価方法として
は、ろう付けされたピンを垂直に毎分１０ｍｍの速度で
引っ張る方法により行い、ピンが破断又は下地より剥離
したときの強度をピン付け部分の密着強度として示し
た。下記の表１にその結果を示す。
さらに雰囲気を水素ガス１００容量％、及びアルゴンガ
ス１００容量％と変化させてシンター工程を実施し、セ
ラミックス基板１０とピンがろう付けされた部分との密
着性について評価を行った。このセラミックス基板とピ
ンがろう付けされた部分との密着性の評価方法として
は、ろう付けされたピンを垂直に毎分１０ｍｍの速度で
引っ張る方法により行い、ピンが破断又は下地より剥離
したときの強度をピン付け部分の密着強度として示し
た。下記の表１にその結果を示す。
【００３２】なお、比較例として窒素７５容量％、水素
２５容量％のガス雰囲気でシンター工程を行った際のピ
ン付け部分の下地密着性の評価結果をも合わせて下記の
表１に示している。
２５容量％のガス雰囲気でシンター工程を行った際のピ
ン付け部分の下地密着性の評価結果をも合わせて下記の
表１に示している。
【００３３】
【表１】
【００３４】上記表１に示した結果より明らかなように
実施例の場合においては、大きな密着強度が得られてお
り、ピンがろう付けされた部分は下地であるセラミック
ス基板との密着性に優れていることがわかる。一方、比
較例の場合には、銀ろうとの濡れ性が悪く、パッド内剥
離を生ずるため、正確な強度を測定することはできなか
った。
実施例の場合においては、大きな密着強度が得られてお
り、ピンがろう付けされた部分は下地であるセラミック
ス基板との密着性に優れていることがわかる。一方、比
較例の場合には、銀ろうとの濡れ性が悪く、パッド内剥
離を生ずるため、正確な強度を測定することはできなか
った。
【００３５】次に、前記シンター工程の後、Ａｕメッキ
処理工程を実施してＡｕメッキ被膜を０．１μｍの厚さ
に形成し、Ａｕメッキ被膜と下地との密着性についての
評価を行った。このＡｕメッキ処理工程においては、電
解Ａｕメッキ及び無電解Ａｕメッキの両方の方法でメッ
キ処理を施すことによりメッキ被膜を形成した。そし
て、形成されたＡｕメッキ被膜にＡｕリボンを接合し、
密着強度を測定した。
処理工程を実施してＡｕメッキ被膜を０．１μｍの厚さ
に形成し、Ａｕメッキ被膜と下地との密着性についての
評価を行った。このＡｕメッキ処理工程においては、電
解Ａｕメッキ及び無電解Ａｕメッキの両方の方法でメッ
キ処理を施すことによりメッキ被膜を形成した。そし
て、形成されたＡｕメッキ被膜にＡｕリボンを接合し、
密着強度を測定した。
【００３６】具体的な密着強度の測定は、巾１００μ
ｍ、厚み２０μｍでその純度が９９．９９ｗｔ％のＡｕ
リボンを、加圧力４５０ｇｆ、接合時間１．５秒でＡｕ
メッキ被膜に接合し、このループ形に接合されたＡｕリ
ボンを適当な治具を用いて引っかけ、毎分５ｍｍの速度
で垂直に引張り、破断したときの強度を測定することに
より行った。一般にＡｕワイヤーボンディング信頼性試
験においては、前記試験において、Ａｕワイヤ自身が破
断する、いわゆるワイヤ切れであることが条件とされ、
この時の強度が約２ｇｆ以上である。下記の表２及び表
３に密着強度の評価結果を示している。
ｍ、厚み２０μｍでその純度が９９．９９ｗｔ％のＡｕ
リボンを、加圧力４５０ｇｆ、接合時間１．５秒でＡｕ
メッキ被膜に接合し、このループ形に接合されたＡｕリ
ボンを適当な治具を用いて引っかけ、毎分５ｍｍの速度
で垂直に引張り、破断したときの強度を測定することに
より行った。一般にＡｕワイヤーボンディング信頼性試
験においては、前記試験において、Ａｕワイヤ自身が破
断する、いわゆるワイヤ切れであることが条件とされ、
この時の強度が約２ｇｆ以上である。下記の表２及び表
３に密着強度の評価結果を示している。
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】上記表２及び表３に示した結果より明らか
なように、実施例の場合には、いずれも２ｇｆよりはる
かに大きな値を示しており、十分大きな密着強度を有す
ることがわかる。一方、比較例の場合には、ピン付け部
分の密着強度の場合と同様、正確な強度を測定すること
ができなかった。
なように、実施例の場合には、いずれも２ｇｆよりはる
かに大きな値を示しており、十分大きな密着強度を有す
ることがわかる。一方、比較例の場合には、ピン付け部
分の密着強度の場合と同様、正確な強度を測定すること
ができなかった。
【００４０】次に、無電解メッキにより形成するＮｉ−
Ｂメッキ被膜の厚さを１〜１０μｍまで表４及び表５に
示した値で変化させ、上記した場合と同様に雰囲気を水
素ガス１００容量％、及びアルゴンガス１００容量％と
変化させると共に、ろう付けの条件も７５０℃、８５０
℃と変化させ、それぞれの場合についてメッキ被膜の変
色状況及びメッキ被膜上への焼結助剤の浮き上がり状況
を観察した。この焼結助剤の浮き上がり状況について
は、全てＥＳＣＡを用いて分析した。評価結果を下記の
表４及び表５に示している。なお、最終的な評価の項目
には被膜の変色状況及び焼結助剤の浮き上がり状況の他
に、無電解メッキ処理工程により形成されるメッキ被膜
自身が良好であったか否か（ブリード等の現象が発生し
たか否か）の評価が含まれている。
Ｂメッキ被膜の厚さを１〜１０μｍまで表４及び表５に
示した値で変化させ、上記した場合と同様に雰囲気を水
素ガス１００容量％、及びアルゴンガス１００容量％と
変化させると共に、ろう付けの条件も７５０℃、８５０
℃と変化させ、それぞれの場合についてメッキ被膜の変
色状況及びメッキ被膜上への焼結助剤の浮き上がり状況
を観察した。この焼結助剤の浮き上がり状況について
は、全てＥＳＣＡを用いて分析した。評価結果を下記の
表４及び表５に示している。なお、最終的な評価の項目
には被膜の変色状況及び焼結助剤の浮き上がり状況の他
に、無電解メッキ処理工程により形成されるメッキ被膜
自身が良好であったか否か（ブリード等の現象が発生し
たか否か）の評価が含まれている。
【００４１】
【表４】
【００４２】
【表５】
【００４３】上記表４及び表５に示した結果より明らか
なように、メッキ被膜が３μｍ以上であれば、メッキ被
膜の変色や、焼結助剤の浮き上がりが認められないこと
がわかった。また、メッキの被膜の厚さが８μｍ以上の
場合には、メッキ被膜の変色や、焼結助剤の浮き上がり
は認められないが、メッキ処理の工程において、ブリー
ドが生じるため、好ましくないことがわかった。ただ
し、このメッキ被膜の厚さが３μｍより小さい場合に起
こる変色は、従来の場合とは異なり、ＢＮの生成が原因
ではない。従って、この変色の原因は下地の金属配線層
として用いられているＷが、Ｎｉメッキ被膜中に拡散し
たために生じたものと推定される。
なように、メッキ被膜が３μｍ以上であれば、メッキ被
膜の変色や、焼結助剤の浮き上がりが認められないこと
がわかった。また、メッキの被膜の厚さが８μｍ以上の
場合には、メッキ被膜の変色や、焼結助剤の浮き上がり
は認められないが、メッキ処理の工程において、ブリー
ドが生じるため、好ましくないことがわかった。ただ
し、このメッキ被膜の厚さが３μｍより小さい場合に起
こる変色は、従来の場合とは異なり、ＢＮの生成が原因
ではない。従って、この変色の原因は下地の金属配線層
として用いられているＷが、Ｎｉメッキ被膜中に拡散し
たために生じたものと推定される。
【００４４】上記表４及び表５に示した条件のうち、ろ
う付け温度を７５０℃に設定したもののいくつかについ
て、ピン付け部分の下地密着性及びＡｕメッキ被膜と下
地との密着性についての評価を行った。
う付け温度を７５０℃に設定したもののいくつかについ
て、ピン付け部分の下地密着性及びＡｕメッキ被膜と下
地との密着性についての評価を行った。
【００４５】図４はピン付け部分の下地密着性を評価し
た結果を示したグラフであり、縦軸にピン付け部分の密
着強度を、横軸にＮｉ−Ｂメッキ被膜の厚さをとってい
る。また、図５はＡｕメッキ被膜と下地との密着性を評
価した結果を示したグラフであり、縦軸にＡｕメッキ被
膜の密着強度を、横軸にＮｉ−Ｂメッキ被膜の厚さをと
っている。
た結果を示したグラフであり、縦軸にピン付け部分の密
着強度を、横軸にＮｉ−Ｂメッキ被膜の厚さをとってい
る。また、図５はＡｕメッキ被膜と下地との密着性を評
価した結果を示したグラフであり、縦軸にＡｕメッキ被
膜の密着強度を、横軸にＮｉ−Ｂメッキ被膜の厚さをと
っている。
【００４６】図４及び図５に示した結果から明らかなよ
うに、Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の厚さが約２μｍ〜約１０μ
ｍの間においては、ピン付け部分の密着強度及びＡｕメ
ッキ被膜の密着強度とも、殆ど膜厚に依存せず、ほぼ一
定であり、十分な強度を有している。
うに、Ｎｉ−Ｂメッキ被膜の厚さが約２μｍ〜約１０μ
ｍの間においては、ピン付け部分の密着強度及びＡｕメ
ッキ被膜の密着強度とも、殆ど膜厚に依存せず、ほぼ一
定であり、十分な強度を有している。
【００４７】下記の表６は、前記した種々の結果を踏ま
えて、実施例に係るセラミックスＩＣパッケージの製造
方法を実施した場合、及び比較例に係る従来のセラミッ
クスＩＣパッケージの製造方法を実施した場合のメッキ
被膜の変色状況、メッキ被膜上への焼結助剤の浮き上が
り状況及びピン付け部分の密着強度とＡｕメッキ被膜の
密着強度等から決定した製品の不良率を示している。こ
のときに形成したＮｉ−Ｂメッキ被膜の厚さは５μｍで
あり、シンター工程における条件は、温度が７５０℃で
１０分間である。
えて、実施例に係るセラミックスＩＣパッケージの製造
方法を実施した場合、及び比較例に係る従来のセラミッ
クスＩＣパッケージの製造方法を実施した場合のメッキ
被膜の変色状況、メッキ被膜上への焼結助剤の浮き上が
り状況及びピン付け部分の密着強度とＡｕメッキ被膜の
密着強度等から決定した製品の不良率を示している。こ
のときに形成したＮｉ−Ｂメッキ被膜の厚さは５μｍで
あり、シンター工程における条件は、温度が７５０℃で
１０分間である。
【００４８】
【表６】
【００４９】上記表６より明らかなように、比較例の場
合においては、かなりの不良品が製造されているが、実
施例の場合においては、不良率が０％であり、実施例に
係るセラミックスＩＣパッケージの製造方法が優れてい
ることが実証された。
合においては、かなりの不良品が製造されているが、実
施例の場合においては、不良率が０％であり、実施例に
係るセラミックスＩＣパッケージの製造方法が優れてい
ることが実証された。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るセラミ
ックスＩＣパッケージの製造方法にあっては、内部に導
体回路を有するセラミックス基板表面の金属配線上に、
無電解Ｎｉ−Ｂメッキ処理を施した後、窒素を含有しな
い還元性ガス雰囲気中又は不活性ガス雰囲気中で、前記
メッキ被膜上にピンをろう付けする工程を含んでいるの
で、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ処理により形成されたＮｉ−
Ｂメッキ被膜の変色や前記Ｎｉ−Ｂメッキ被膜上へのセ
ラミックス基板に含まれる焼結助剤の浮き上がりを抑制
することができ、次工程において形成するＡｕメッキ被
膜のつきまわり（Ｎｉ−Ｂメッキ被膜とＡｕメッキ被膜
の密着性）を良好なものにすることができ、優れた性能
を有するセラミックスＩＣパッケージを製造することが
できる。
ックスＩＣパッケージの製造方法にあっては、内部に導
体回路を有するセラミックス基板表面の金属配線上に、
無電解Ｎｉ−Ｂメッキ処理を施した後、窒素を含有しな
い還元性ガス雰囲気中又は不活性ガス雰囲気中で、前記
メッキ被膜上にピンをろう付けする工程を含んでいるの
で、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ処理により形成されたＮｉ−
Ｂメッキ被膜の変色や前記Ｎｉ−Ｂメッキ被膜上へのセ
ラミックス基板に含まれる焼結助剤の浮き上がりを抑制
することができ、次工程において形成するＡｕメッキ被
膜のつきまわり（Ｎｉ−Ｂメッキ被膜とＡｕメッキ被膜
の密着性）を良好なものにすることができ、優れた性能
を有するセラミックスＩＣパッケージを製造することが
できる。
【００５１】また、Ａｕメッキ被膜のつきまわりが良好
なため、Ａｕメッキ被膜自体の厚さを薄くすることがで
き、製造コストの削減を図ることもできる。
なため、Ａｕメッキ被膜自体の厚さを薄くすることがで
き、製造コストの削減を図ることもできる。
【図１】（ａ）、（ｂ）は、シンター工程後のＮｉ−Ｂ
メッキ被膜の表面を電子分光法（ＥＳＣＡ）により分析
した結果を示したグラフである。
メッキ被膜の表面を電子分光法（ＥＳＣＡ）により分析
した結果を示したグラフである。
【図２】シンター工程後のＮｉ−Ｂメッキ被膜表面を電
子分光法（ＥＳＣＡ）により分析した結果を示したグラ
フである。
子分光法（ＥＳＣＡ）により分析した結果を示したグラ
フである。
【図３】無電解メッキ処理を施す前の実施例に係るセラ
ミックス基板を示した平面図である。
ミックス基板を示した平面図である。
【図４】ピン付け部分の下地密着性を評価した結果を示
したグラフである。
したグラフである。
【図５】Ａｕメッキ被膜と下地との密着性を評価した結
果を示したグラフである。
果を示したグラフである。
１０ セラミックス基板 １ 金属パッド部 １２ リッド封止部 １３ ワイヤボンディング用配線部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−104085（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214150（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−200359（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−264284（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/50 H01L 23/12 H01L 21/60 C23C 18/00
Claims (1)
- 【請求項１】 内部に導体回路を有するセラミックス基
板表面の金属配線上に、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ処理を施
した後、窒素を含有しない還元性ガス雰囲気中又は不活
性ガス雰囲気中で、前記メッキ被膜上にピンをろう付け
する工程を含んでいることを特徴とするセラミックスＩ
Ｃパッケージの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176994A JP3206342B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | セラミックスｉｃパッケージの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176994A JP3206342B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | セラミックスｉｃパッケージの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08167631A JPH08167631A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3206342B2 true JP3206342B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=18021262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31176994A Expired - Fee Related JP3206342B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | セラミックスｉｃパッケージの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206342B2 (ja) |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP31176994A patent/JP3206342B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08167631A (ja) | 1996-06-25 |
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