JPH01264233A - 混成集積回路の電極構造 - Google Patents
混成集積回路の電極構造Info
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- JPH01264233A JPH01264233A JP9131188A JP9131188A JPH01264233A JP H01264233 A JPH01264233 A JP H01264233A JP 9131188 A JP9131188 A JP 9131188A JP 9131188 A JP9131188 A JP 9131188A JP H01264233 A JPH01264233 A JP H01264233A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
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- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
Landscapes
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ガラス基板上に回路部品を半田接続により実
装するのに好適な混成集積回路の電極構造に関する。
装するのに好適な混成集積回路の電極構造に関する。
混成集積回路、特にガラス基板上に半導体ＩＣやＦＰＣ
（可撓性プリント配線板）等の回路部品を半田接続によ
り実装するものにおいては、研究実用化報告第１８巻第
１号（１９６９年）、第１８゛３頁〜第２０３頁に論じ
られているように１半田接続部の構成法により信頼性が
大きく左右される。この論文には、ガラス基板上に形成
する半田接続用薄膜を２重膜構成として、半田への溶は
込みＫよる薄膜の消失現象を防止した研究成果が報遺さ
れている。
（可撓性プリント配線板）等の回路部品を半田接続によ
り実装するものにおいては、研究実用化報告第１８巻第
１号（１９６９年）、第１８゛３頁〜第２０３頁に論じ
られているように１半田接続部の構成法により信頼性が
大きく左右される。この論文には、ガラス基板上に形成
する半田接続用薄膜を２重膜構成として、半田への溶は
込みＫよる薄膜の消失現象を防止した研究成果が報遺さ
れている。
上記従来技術では、ガラス基板上に形成された配線層に
半田接続用電極層を介して半導体ＩＣやＦＰＣ等の回路
部品を実装する際の熱歪応力による配線層およびガラス
基板の破断については配慮されておらず、ガラス基板の
耐引張応力が大きくないため、半田付は時の被接続部品
とガラス基板との熱膨張差による熱歪応力が接続部に加
わると、配線層の断線や半田接続用電極層の周辺におけ
るガラス基板のクラック、剥離が生じる問題がありた。
半田接続用電極層を介して半導体ＩＣやＦＰＣ等の回路
部品を実装する際の熱歪応力による配線層およびガラス
基板の破断については配慮されておらず、ガラス基板の
耐引張応力が大きくないため、半田付は時の被接続部品
とガラス基板との熱膨張差による熱歪応力が接続部に加
わると、配線層の断線や半田接続用電極層の周辺におけ
るガラス基板のクラック、剥離が生じる問題がありた。
これらの従来技術における問題点を第２図を用いてさら
に詳しく説明する。
に詳しく説明する。
第２図は、ファクシミリにおける密着形読取センナを最
も膜層構成を少なくして実現するための一例としてガラ
ス基板上に半導体ＩＣを半田ボールにより実装した場合
を示すもので、ガラス基板１上にクロム等の配線層２が
形成され、その上に例えば、第１層がニッケル鋼、第２
層が金よりなる２重膜構成の半田接続用電極層３が形成
されている。この電極層５の上に半導体ＩＣ（図示せず
）を置き、半田４により加熱接続すると、接続後の放置
あるいは温度サイクル試験において、クラックＣが発生
し、配線層２が断線したシ、ひどい場合は接続部がガラ
ス基板１から剥離することがある。このクラックＣは、
第２図（Ａ）の平面図に示すように、半田接続用電極層
３の周辺でガラス基板ＩＫ引張応力が加わる部分から発
生し、徐々に内部、全周へと進行する。したがって、そ
の応力は非常に狭い面積に集中して加わり、この応力が
ガラス基板の耐引張応力強度（通常２〜３ Ｋｆ／ｄ
”）を越えることＫより、クラックが発生するものと見
られる。この応力は、温度サイクル試験時でなくても、
回路部品実装時、半田の固相線温度（１８３℃）でのガ
ラス基板と回路部品との熱膨張差から生じる歪により発
生している。
も膜層構成を少なくして実現するための一例としてガラ
ス基板上に半導体ＩＣを半田ボールにより実装した場合
を示すもので、ガラス基板１上にクロム等の配線層２が
形成され、その上に例えば、第１層がニッケル鋼、第２
層が金よりなる２重膜構成の半田接続用電極層３が形成
されている。この電極層５の上に半導体ＩＣ（図示せず
）を置き、半田４により加熱接続すると、接続後の放置
あるいは温度サイクル試験において、クラックＣが発生
し、配線層２が断線したシ、ひどい場合は接続部がガラ
ス基板１から剥離することがある。このクラックＣは、
第２図（Ａ）の平面図に示すように、半田接続用電極層
３の周辺でガラス基板ＩＫ引張応力が加わる部分から発
生し、徐々に内部、全周へと進行する。したがって、そ
の応力は非常に狭い面積に集中して加わり、この応力が
ガラス基板の耐引張応力強度（通常２〜３ Ｋｆ／ｄ
”）を越えることＫより、クラックが発生するものと見
られる。この応力は、温度サイクル試験時でなくても、
回路部品実装時、半田の固相線温度（１８３℃）でのガ
ラス基板と回路部品との熱膨張差から生じる歪により発
生している。
との熱歪応力によるクラックを防止する庭めＫは、第３
図に示すように種々の材料を用いた構成が考えられる。
図に示すように種々の材料を用いた構成が考えられる。
第５図（Ａ）は、配線層２と半田接続用電極層３０周辺
部との間１ｃ ＳｉＯ□あるいは５ｉｓＮ４等のシリコ
ン化合物の層５を置き、これらの層で熱歪応力の大部分
を受けようとするものである。まな、第３図の）は、８
１０□等のシリコン化合物の層５の上に歪を吸収する低
ヤング率のポリイミド系樹脂（Ｐｉｑ）の層６をさらに
積層したものである。これらは、高い接続信頼性が得ら
れるものの、形成工程が繁雑となって製品コストを増加
させ、好ましくない。
部との間１ｃ ＳｉＯ□あるいは５ｉｓＮ４等のシリコ
ン化合物の層５を置き、これらの層で熱歪応力の大部分
を受けようとするものである。まな、第３図の）は、８
１０□等のシリコン化合物の層５の上に歪を吸収する低
ヤング率のポリイミド系樹脂（Ｐｉｑ）の層６をさらに
積層したものである。これらは、高い接続信頼性が得ら
れるものの、形成工程が繁雑となって製品コストを増加
させ、好ましくない。
本発明の目的は、より少ない工程で、ガラス基板と被接
続部品との熱膨張差による半田接続部の熱歪応力をでき
る限シ広い面積で受けるようｋすることにより、ガラス
基板に加わる単位面積当りの応力を低減して、配線層や
ガラス基板のクラックあるいは剥離を防止するととＫあ
る。
続部品との熱膨張差による半田接続部の熱歪応力をでき
る限シ広い面積で受けるようｋすることにより、ガラス
基板に加わる単位面積当りの応力を低減して、配線層や
ガラス基板のクラックあるいは剥離を防止するととＫあ
る。
上記目的は、ガラス基板上に形成された配線層と半田接
続用電極層との間に１熱歪に対する内部応力が比較的小
さく、かつ半田の付着しない金属層を電極層の半田接続
面より広く配置することＫより達成される。
続用電極層との間に１熱歪に対する内部応力が比較的小
さく、かつ半田の付着しない金属層を電極層の半田接続
面より広く配置することＫより達成される。
本発明による電極構造では、ガラス基板と被接続部品と
の熱膨張差により半田接続用電極層の周辺部に生じる応
力を、該電極層と配線層との間に配置した金属層の表面
で一旦受ける。その後、応力は前記金属層の膜平面およ
び膜厚方向に広が）ながら配線層とガラス基板に伝わる
ため、ガラス基板には熱歪応力が直接伝わらず、前記金
属１内での応力分散効果により、単位面積当りの応力値
が低下する。これによりて、ガラス基板への応力集中を
なくし、ガラス基板に伝わる応力値を耐引張応力強度以
下に押えることができ、クラックや剥離を防止できる。
の熱膨張差により半田接続用電極層の周辺部に生じる応
力を、該電極層と配線層との間に配置した金属層の表面
で一旦受ける。その後、応力は前記金属層の膜平面およ
び膜厚方向に広が）ながら配線層とガラス基板に伝わる
ため、ガラス基板には熱歪応力が直接伝わらず、前記金
属１内での応力分散効果により、単位面積当りの応力値
が低下する。これによりて、ガラス基板への応力集中を
なくし、ガラス基板に伝わる応力値を耐引張応力強度以
下に押えることができ、クラックや剥離を防止できる。
以下、本発明の実施例を第１因により説明する。
第１図η）は平面図、第１図（Ｂ）はその断面図である
０本実施例では、ガラス基板１上にスパッタリングによ
ってクロム（膜厚α１μｍ）よりなる配線層２を形成し
、その上に応力分散用金属層７゜８と半田接続用電極層
３をスパッタリングにより順次積層した。この場合、金
属層７には銅（膜厚α５〜１．０μｍ）を用い、金属層
８にはクロム（膜厚α１μｍ）を用いた。半田接続用電
極層５は、第２因に示した従来例と同様、半田の拡散防
止のため第１層にニッケル鋼（膜厚［１７ａｍ ）を用
い、第２層に半田接続性の良い金（膜厚（Ｌ２μｍ）を
用いた２重膜構成とし、これら電極層３に半導体ＩＣ−
？ＦＰＣ等の回路部品（図示せず）を半田４により接続
した。半田４は、この場合、被接続部品側にあらかじめ
半田ボールとしてつけられているものを用いたが、半田
槽へのデイツプ等により基板側の電極面につけることも
可能である。
０本実施例では、ガラス基板１上にスパッタリングによ
ってクロム（膜厚α１μｍ）よりなる配線層２を形成し
、その上に応力分散用金属層７゜８と半田接続用電極層
３をスパッタリングにより順次積層した。この場合、金
属層７には銅（膜厚α５〜１．０μｍ）を用い、金属層
８にはクロム（膜厚α１μｍ）を用いた。半田接続用電
極層５は、第２因に示した従来例と同様、半田の拡散防
止のため第１層にニッケル鋼（膜厚［１７ａｍ ）を用
い、第２層に半田接続性の良い金（膜厚（Ｌ２μｍ）を
用いた２重膜構成とし、これら電極層３に半導体ＩＣ−
？ＦＰＣ等の回路部品（図示せず）を半田４により接続
した。半田４は、この場合、被接続部品側にあらかじめ
半田ボールとしてつけられているものを用いたが、半田
槽へのデイツプ等により基板側の電極面につけることも
可能である。
応力分散用金属層７を形成する材料としては、熱歪に対
する内部応力が比較的小さい、延性に富むものが良く、
例えば銅あるいはアルミニウム等のような、導電材とし
て通常使われている加工性の良い廉価な材料でよい０本
実施例のように、金属層７に銅を用いる場合には、その
上に半田の流れを防止するためのクロム等の金属層８を
薄く積層する。また、金属層７は、形成時にその膜自体
に生じる内部応力が大きいと、その応力で端部がめくれ
るような恐れがあるので、成膜後の内部応力が小さい材
料を選定することが望ましい。
する内部応力が比較的小さい、延性に富むものが良く、
例えば銅あるいはアルミニウム等のような、導電材とし
て通常使われている加工性の良い廉価な材料でよい０本
実施例のように、金属層７に銅を用いる場合には、その
上に半田の流れを防止するためのクロム等の金属層８を
薄く積層する。また、金属層７は、形成時にその膜自体
に生じる内部応力が大きいと、その応力で端部がめくれ
るような恐れがあるので、成膜後の内部応力が小さい材
料を選定することが望ましい。
実験によれば、金属層７，８は応力分散効果を得るため
に電極層３の半田接続面より少なくとも１０μｍ以上広
くすることが望ましく、本実施例では、金属層７，８の
電極層３周辺部からの広げ幅ｄを最小部で１５μｍとし
た。
に電極層３の半田接続面より少なくとも１０μｍ以上広
くすることが望ましく、本実施例では、金属層７，８の
電極層３周辺部からの広げ幅ｄを最小部で１５μｍとし
た。
以上の構成によって、熱歪による応力を金属層７．８で
分散させ、配線層２やガラス基板１のクラック、剥離を
防止することができた。
分散させ、配線層２やガラス基板１のクラック、剥離を
防止することができた。
本実施例は、応力分散用金属層７．８を銅／クロムとし
、半田接続用電極層３をニッケル銅／金の２重膜構成と
した例であるが、応力分散用金属層７．８をアルミニウ
ムの単一膜とし、半田接続用電極層３をニクロム／金の
２重膜構成とした場合も同様の効果が得られた。
、半田接続用電極層３をニッケル銅／金の２重膜構成と
した例であるが、応力分散用金属層７．８をアルミニウ
ムの単一膜とし、半田接続用電極層３をニクロム／金の
２重膜構成とした場合も同様の効果が得られた。
このように各層には種々の材料を使用することができる
が、材料の種類によって成膜・パターン形状を配慮する
必要がある０例えば、応力分散用金属層７にアルミニウ
ムを用い、半田接続用電極層５にニクロム／金を用いる
場合には、金属層８は不要であるが、金属層７に用いる
アルミニウムの酸化防止のため、半田接続用電極層３の
第１層ニクロム膜を、金属膜７および配線層２を覆うよ
うなパターン形状とし、さらに半田の付着範囲が第２層
の金の上だけに限定されるように、電極層３のその他の
部分には酸化あるいは腐食処理を施して半田の付着が悪
い紐取に変えるなどの配慮が必要である。
が、材料の種類によって成膜・パターン形状を配慮する
必要がある０例えば、応力分散用金属層７にアルミニウ
ムを用い、半田接続用電極層５にニクロム／金を用いる
場合には、金属層８は不要であるが、金属層７に用いる
アルミニウムの酸化防止のため、半田接続用電極層３の
第１層ニクロム膜を、金属膜７および配線層２を覆うよ
うなパターン形状とし、さらに半田の付着範囲が第２層
の金の上だけに限定されるように、電極層３のその他の
部分には酸化あるいは腐食処理を施して半田の付着が悪
い紐取に変えるなどの配慮が必要である。
以上述べた実施例は、層構成が複雑なように見えるが、
第１図の実施例においても、金属層７゜８の成膜は、複
数ターゲットを持つスパッタ装置を用いて複数層同時に
行うことができ、結果として金属層７．８の形成プロセ
スが１回追加されるだけである。
第１図の実施例においても、金属層７゜８の成膜は、複
数ターゲットを持つスパッタ装置を用いて複数層同時に
行うことができ、結果として金属層７．８の形成プロセ
スが１回追加されるだけである。
本発明によれば、ガラス基板上の半田接続部に加わる熱
歪応力が、配線層と半田接続用電極層との間に配置した
金属層により分散されてガラス基板に伝わるため、配線
層の断線やガラス基板のクラック、剥離を発生すること
なく、廉価で信頼性の高い半田接続ができるという効果
がある。
歪応力が、配線層と半田接続用電極層との間に配置した
金属層により分散されてガラス基板に伝わるため、配線
層の断線やガラス基板のクラック、剥離を発生すること
なく、廉価で信頼性の高い半田接続ができるという効果
がある。
第１図は本発明の一実施例を示す図で、（Ａ）は平面図
、（Ｂ）はその断面図、第２図は従来技術による電極構
造のクラック発生状態を示す図で、（Ａ）は平面図、（
Ｂ）はその断面図、第３１／（Ａ） 、 （Ｂ）は従来
技術による電極構造の他の例を示す断面図である。 １・・・・・・ガラス基板 ２・・・・・・配線層 ３・・・・・・半田接続用電極層 ７．８・・・・・・応力分散用金属層。 第 １（￥］ １−・・汀゛ラス蘂末更 ４．−千日ｚ、−ｂ
ａＪ ７．ｇ−・Ａ・カ桶境釦Ｉ３・−千囮釈吐
用用 第２図 第３図
、（Ｂ）はその断面図、第２図は従来技術による電極構
造のクラック発生状態を示す図で、（Ａ）は平面図、（
Ｂ）はその断面図、第３１／（Ａ） 、 （Ｂ）は従来
技術による電極構造の他の例を示す断面図である。 １・・・・・・ガラス基板 ２・・・・・・配線層 ３・・・・・・半田接続用電極層 ７．８・・・・・・応力分散用金属層。 第 １（￥］ １−・・汀゛ラス蘂末更 ４．−千日ｚ、−ｂ
ａＪ ７．ｇ−・Ａ・カ桶境釦Ｉ３・−千囮釈吐
用用 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガラス基板上に配線層および半田接続用電極層を有
する混成集積回路において、前記配線層と半田接続用電
極層との間に、熱歪に対する内部応力が比較的小さく、
かつ半田の付着しない金属層を電極層の半田接続面より
広く配置したことを特徴とする混成集積回路の電極構造
。 ２、前記金属層を、第１層が銅、第２層がクロムよりな
る２重膜構成としたことを特徴とする請求項、記載の混
成集積回路の電極構造。 ３、前記金属層をアルミニウムの単一膜で構成したこと
を特徴とする請求項、記載の混成集積回路の電極構造。 ４、前記金属層を、電極層の半田接続面より少なくとも
１０μｍ以上広くしたことを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載の混成集積回路の電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9131188A JPH01264233A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 混成集積回路の電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9131188A JPH01264233A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 混成集積回路の電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264233A true JPH01264233A (ja) | 1989-10-20 |
Family
ID=14022924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9131188A Pending JPH01264233A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 混成集積回路の電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01264233A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03209793A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-09-12 | Nippondenso Co Ltd | ガラス基板の半田接続構造 |
| US6596621B1 (en) | 2002-05-17 | 2003-07-22 | International Business Machines Corporation | Method of forming a lead-free tin-silver-copper based solder alloy on an electronic substrate |
| WO2013004515A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | Tyco Electronics Amp Gmbh | Electrical contact coating |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP9131188A patent/JPH01264233A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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