JPS6196754A - ピン付き基板 - Google Patents
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- JPS6196754A JPS6196754A JP21774884A JP21774884A JPS6196754A JP S6196754 A JPS6196754 A JP S6196754A JP 21774884 A JP21774884 A JP 21774884A JP 21774884 A JP21774884 A JP 21774884A JP S6196754 A JPS6196754 A JP S6196754A
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Classifications
-
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
- H—ELECTRICITY
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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）
本発明はパッケージ基板におけるピン取り付は構造に係
り、更に具体的にいえば多層セラミック基板の接続ピン
取り付は構造に係る。
り、更に具体的にいえば多層セラミック基板の接続ピン
取り付は構造に係る。
（従来技術）
最近のコンピュータシステムの高密度小型化。
高速化および高パフォーマンス化に対して実装レベルに
おけるパッケージ基板への要求はきびしいものになって
きている。具体的にはパッケージ基板において配線密度
を高め信号線幅を微細化したり、信号線導体の抵抗値を
下げること、絶縁材料の誘電率を下げること１等が要求
されており、これに応えるようなパッケージ基板技術が
開発されてきた。例えばアルミナグリーンシートを用い
た多層セラミック基板、ガラスセラミックスグリーンシ
ートを用い９００℃程度で焼結でき、ＡｕおよびＡｇ−
Ｐｄ導体が使える多層セラミック基板、またセラミック
基板上ヘスバッタ、蒸着等の薄膜技術を用いたパッケー
ジ基板、更には有機絶縁材料（ポリイミド等）を用い薄
膜導体と組み合せたパッケージ基板等々がある。このよ
うに高密度化、微細化された実装基板上へは超ＬＳＩチ
ップが多数実装されることになり、したがって、基板外
部と電気的に接続するためのＩ１０端子数は極めて多く
なってくる。そのためＩ１０端子を多層基板裏面にピン
で形成する技術が開発されている。
おけるパッケージ基板への要求はきびしいものになって
きている。具体的にはパッケージ基板において配線密度
を高め信号線幅を微細化したり、信号線導体の抵抗値を
下げること、絶縁材料の誘電率を下げること１等が要求
されており、これに応えるようなパッケージ基板技術が
開発されてきた。例えばアルミナグリーンシートを用い
た多層セラミック基板、ガラスセラミックスグリーンシ
ートを用い９００℃程度で焼結でき、ＡｕおよびＡｇ−
Ｐｄ導体が使える多層セラミック基板、またセラミック
基板上ヘスバッタ、蒸着等の薄膜技術を用いたパッケー
ジ基板、更には有機絶縁材料（ポリイミド等）を用い薄
膜導体と組み合せたパッケージ基板等々がある。このよ
うに高密度化、微細化された実装基板上へは超ＬＳＩチ
ップが多数実装されることになり、したがって、基板外
部と電気的に接続するためのＩ１０端子数は極めて多く
なってくる。そのためＩ１０端子を多層基板裏面にピン
で形成する技術が開発されている。
この多層セラミック基板に接続ピンを取り付ける従来技
術としては１例えばアルミナ多層基板において銀ろうを
用いてコバール又は４・２７０イ等の材質の接続ピンを
取り付けていた。第５図は。
術としては１例えばアルミナ多層基板において銀ろうを
用いてコバール又は４・２７０イ等の材質の接続ピンを
取り付けていた。第５図は。
従来方法を説明するための断面図であり、アルミナグリ
ーンシートに形成したモリブデン又はタングステン等の
導体パッドおよびスルーホール中の導体を１５００℃以
上の温度で還元雰囲気中で焼結したのちのセラミ、り基
板１およびモリブデン又はタング反テン等の導体２が示
されている。この導体パッド部分にメッキによりニッケ
ル層３を形成し１次に、コバール又は４・２アロイの接
続ピン５を銀ろう４により取り付けている。銀ろうの組
成は、一般番こは人ｇ ６０ｍｏｇ ％ −Ｃｕ ４０
ｍｏｄ ％ （Ｄ共晶合金が使われており融点は７７
９℃であり、ろう付は処理温度は８１０℃程度であり、
モリブデン等の導体の酸化を防ぐために水素還元雰囲気
中で行なわれる０次に基板に取り付けられた接続ピンを
および導体が劣化しないように金メッキ
処理される。第６図には、金層６が形成された接続ピン
付き基板の断面図を示す０本方法はろう付は処理温度が
高く、基板上に形成した微細薄膜パターン等は、この温
度に加熱することは難かしく、一方あらかじめピンを基
板に取り付けたのち信号線等の微細薄膜パターンを形成
する場合においても、ピン付き基板上へ各種パターンを
形成する際の精度が低くなり作業性が悪くなる。また有
機絶縁フィルム（ポリイミド等）を用いて多層セラミッ
ク基板上へパターンを形成するパッケージ技術の場合で
も同様である。更にろう付は後接続ピンおよび導体パッ
ド部を金メッキする工程が含まれ作業性が悪い。
ーンシートに形成したモリブデン又はタングステン等の
導体パッドおよびスルーホール中の導体を１５００℃以
上の温度で還元雰囲気中で焼結したのちのセラミ、り基
板１およびモリブデン又はタング反テン等の導体２が示
されている。この導体パッド部分にメッキによりニッケ
ル層３を形成し１次に、コバール又は４・２アロイの接
続ピン５を銀ろう４により取り付けている。銀ろうの組
成は、一般番こは人ｇ ６０ｍｏｇ ％ −Ｃｕ ４０
ｍｏｄ ％ （Ｄ共晶合金が使われており融点は７７
９℃であり、ろう付は処理温度は８１０℃程度であり、
モリブデン等の導体の酸化を防ぐために水素還元雰囲気
中で行なわれる０次に基板に取り付けられた接続ピンを
および導体が劣化しないように金メッキ
処理される。第６図には、金層６が形成された接続ピン
付き基板の断面図を示す０本方法はろう付は処理温度が
高く、基板上に形成した微細薄膜パターン等は、この温
度に加熱することは難かしく、一方あらかじめピンを基
板に取り付けたのち信号線等の微細薄膜パターンを形成
する場合においても、ピン付き基板上へ各種パターンを
形成する際の精度が低くなり作業性が悪くなる。また有
機絶縁フィルム（ポリイミド等）を用いて多層セラミッ
ク基板上へパターンを形成するパッケージ技術の場合で
も同様である。更にろう付は後接続ピンおよび導体パッ
ド部を金メッキする工程が含まれ作業性が悪い。
次に処理温度を低げるためにろう材としてＡｕ −８ｎ
又はＡｕ−８ｉ 、 Ａｕ−ａｎ−Ｐｄ 、 Ａｕ−８
ｎ −Ａｇ等が検討された。具体的な一例を第７図およ
び第８図に示す、第７図においてはセラミック基板１１
の表面にモリブデン層１２を付着させ、該モリブデン層
上にメッキ法等の手段によりニッケルの被膜１３を形成
する。次に該ニッケル被膜上に金ペーストにより金の被
膜１４を形成し熱処理により金・ニッケル固溶体を形成
している。続いて金メッキ１７を施した接続ピン１６を
Ａｕ−ａｎろう材１５により結合してＧ゛る。この方法
において金・二、ケル固溶体を形成する際には約７００
℃の温度で水素還元中で行なっている。また第８図にお
いてはセラミ。
又はＡｕ−８ｉ 、 Ａｕ−ａｎ−Ｐｄ 、 Ａｕ−８
ｎ −Ａｇ等が検討された。具体的な一例を第７図およ
び第８図に示す、第７図においてはセラミック基板１１
の表面にモリブデン層１２を付着させ、該モリブデン層
上にメッキ法等の手段によりニッケルの被膜１３を形成
する。次に該ニッケル被膜上に金ペーストにより金の被
膜１４を形成し熱処理により金・ニッケル固溶体を形成
している。続いて金メッキ１７を施した接続ピン１６を
Ａｕ−ａｎろう材１５により結合してＧ゛る。この方法
において金・二、ケル固溶体を形成する際には約７００
℃の温度で水素還元中で行なっている。また第８図にお
いてはセラミ。
り基板２１の表面にモリブデン層２２を付着させ、該モ
リブデン層上にニッケル被膜ｎを形成し、該ニッケル被
膜上へ障壁用の金被膜２４を形成している。
リブデン層上にニッケル被膜ｎを形成し、該ニッケル被
膜上へ障壁用の金被膜２４を形成している。
該金被膜上にはＳｎゲッタリング金属のソースとして働
く第１族の金属層５で被膜したのち、金メッキ２８を施
した接続ピン２７をＡｕ−８ｎろう材２６により結合し
ている。これらの方法においては、いずれも接続ピンを
取り付けるパッド部分には、あ ゛らかしめモリブデ
ンパッドを形成しておかなければならず工程的にもコス
ト的にも不利であり、さらにろう付は等の熱処理に際し
てもモリブデンの酸化を防ぐために水素還元雰囲気で行
なわなければならなかった。さらにモリブデンパッドと
セラミック基板との密着性をもたせるためにガラスフリ
ット等の添加物をモリブデンペースト中に含めねばなら
ず、導体抵抗も高くなる問題があった。
く第１族の金属層５で被膜したのち、金メッキ２８を施
した接続ピン２７をＡｕ−８ｎろう材２６により結合し
ている。これらの方法においては、いずれも接続ピンを
取り付けるパッド部分には、あ ゛らかしめモリブデ
ンパッドを形成しておかなければならず工程的にもコス
ト的にも不利であり、さらにろう付は等の熱処理に際し
てもモリブデンの酸化を防ぐために水素還元雰囲気で行
なわなければならなかった。さらにモリブデンパッドと
セラミック基板との密着性をもたせるためにガラスフリ
ット等の添加物をモリブデンペースト中に含めねばなら
ず、導体抵抗も高くなる問題があった。
（発明の目的）
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめ、
従来の銀ろう材を用いる方法よりも低温（４５０℃以下
）で、しかも中性雰囲気で熱処理ができ５作業性が良好
で十分なピン強度を有するピン付き基板を提供すること
にある。
従来の銀ろう材を用いる方法よりも低温（４５０℃以下
）で、しかも中性雰囲気で熱処理ができ５作業性が良好
で十分なピン強度を有するピン付き基板を提供すること
にある。
（発明の構成）
すなわち本発明は、セラミック基板上に形成されたチタ
ン層および該チタン層上に形成された周期律表の第１族
の金属層、更に該金属層上に金層を有し、金属製ピンと
該金層との間にろう材を介してなる構造をもつことを特
徴とするピン付き基板である。
ン層および該チタン層上に形成された周期律表の第１族
の金属層、更に該金属層上に金層を有し、金属製ピンと
該金層との間にろう材を介してなる構造をもつことを特
徴とするピン付き基板である。
（実施例）
以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
第１図〜第４図は本発明を示す図であり第１図は実施例
において作製した本発明のピン付基板の構造を示す模式
図である。第２図に示すようにセラミ、り基板３１の表
面上にチタン金属の薄膜３２を被覆する。このセラミッ
ク基板３１はアルミナグリーンシートを用い内部配線導
体としてモリブデン又はタングステンを印刷し積層プレ
ス後１５００℃以上水素還元雰囲気中で焼結したもの、
あるいはガラスセラミックグリーンシートを用い導体と
して金、銀−パラジウム、金−白金、銀−白金、銀等々
を印刷し積層プレス後１つ００℃以下酸化性雰囲気中で
焼結した。いわゆる低温焼結セラミック基板等が使用で
きる。この実施例では後者の銀−パラジウムを印刷した
低温焼結セラミック基板を用いた。一方チタン薄膜はス
パッタリングにより５００Ａ〜２０００ Ａの厚さに形
成した。
において作製した本発明のピン付基板の構造を示す模式
図である。第２図に示すようにセラミ、り基板３１の表
面上にチタン金属の薄膜３２を被覆する。このセラミッ
ク基板３１はアルミナグリーンシートを用い内部配線導
体としてモリブデン又はタングステンを印刷し積層プレ
ス後１５００℃以上水素還元雰囲気中で焼結したもの、
あるいはガラスセラミックグリーンシートを用い導体と
して金、銀−パラジウム、金−白金、銀−白金、銀等々
を印刷し積層プレス後１つ００℃以下酸化性雰囲気中で
焼結した。いわゆる低温焼結セラミック基板等が使用で
きる。この実施例では後者の銀−パラジウムを印刷した
低温焼結セラミック基板を用いた。一方チタン薄膜はス
パッタリングにより５００Ａ〜２０００ Ａの厚さに形
成した。
次に第３図に示すように周期律表第■族の金属として一
例としてパラジウム層３３を第２図に示したチタン薄膜
上に形成する。パラジウム層はチタン薄膜形成と同様に
スパッタリングにより５００Ａ〜２０００ Ａの厚さに
形成した。スパッタリングは（１０−’ ｔｏｒｒ
以下にした後Ａｒガスを導入し１Ｏ−２ｔｏｒｒ 程
度にして行なった。
例としてパラジウム層３３を第２図に示したチタン薄膜
上に形成する。パラジウム層はチタン薄膜形成と同様に
スパッタリングにより５００Ａ〜２０００ Ａの厚さに
形成した。スパッタリングは（１０−’ ｔｏｒｒ
以下にした後Ａｒガスを導入し１Ｏ−２ｔｏｒｒ 程
度にして行なった。
更に第４図に示すような金層あを形成した。金層の形成
方法としては、スクリーン印刷法等による厚膜形成、又
はメッキ法、又は蒸着法、スパッタ法等々が利用できる
０層厚は５００ Ａ〜２０μｍの範囲であれば十分であ
る。このような第４図に示した構造をもつ金属パッド部
を有するセラミック基板をＡｕ８０（ｉ−８ｎ２０％
の重量比の合金ろう材３６ヲ各ビン当す０．５〜３ｍｇ
程度取り、多数のコバール又は４・２アロイからなる
接続ピン３７上に置き、金Ｍ３４上に結合させる。第１
図には取り付けられたピン付基板の構造の模式図を示し
であるが、接続ピン３７の表面にはメッキ等をこより形
成した金層がコートしである。ろう付けを行なう処理温
度としてはＡｕ ｇＱ ％ −＝ Ｓｎ ２０％の重量
比の合金ろう材の融点が約２８０℃であることから、３
００℃〜４５０℃の温度範囲で１０−（資）分間の条件
で行なった。基板に施した金層Ｕは、熱処理の際Ａｕ−
８ｎろう材と反応することによりＡｕがＳｎに対して見
かけ上、組成的に多くなり、したがって冷却後又はろう
材の凝縮後にろう付けした結合部分の融点を上昇させる
効果がある。このことはピン取り付は後の熱サイクルを
加える工程を有する場合に対して有効である。また接続
ピンに施した金層についてもろう付は処理の際、金層が
Ａｕ−８ｎろう材と共に融けることになりＡｕ−８ｎろ
う材中のＡｕの割合が増加し融点を上昇させ同様の効果
が得られる。ろう付けした接続ピンのセラミック基板と
の接着強度（引張り強度）は４．０〜７ｍ”以上を示し
、実装基板のＩ１０ピンとして十分な強度を示した。
方法としては、スクリーン印刷法等による厚膜形成、又
はメッキ法、又は蒸着法、スパッタ法等々が利用できる
０層厚は５００ Ａ〜２０μｍの範囲であれば十分であ
る。このような第４図に示した構造をもつ金属パッド部
を有するセラミック基板をＡｕ８０（ｉ−８ｎ２０％
の重量比の合金ろう材３６ヲ各ビン当す０．５〜３ｍｇ
程度取り、多数のコバール又は４・２アロイからなる
接続ピン３７上に置き、金Ｍ３４上に結合させる。第１
図には取り付けられたピン付基板の構造の模式図を示し
であるが、接続ピン３７の表面にはメッキ等をこより形
成した金層がコートしである。ろう付けを行なう処理温
度としてはＡｕ ｇＱ ％ −＝ Ｓｎ ２０％の重量
比の合金ろう材の融点が約２８０℃であることから、３
００℃〜４５０℃の温度範囲で１０−（資）分間の条件
で行なった。基板に施した金層Ｕは、熱処理の際Ａｕ−
８ｎろう材と反応することによりＡｕがＳｎに対して見
かけ上、組成的に多くなり、したがって冷却後又はろう
材の凝縮後にろう付けした結合部分の融点を上昇させる
効果がある。このことはピン取り付は後の熱サイクルを
加える工程を有する場合に対して有効である。また接続
ピンに施した金層についてもろう付は処理の際、金層が
Ａｕ−８ｎろう材と共に融けることになりＡｕ−８ｎろ
う材中のＡｕの割合が増加し融点を上昇させ同様の効果
が得られる。ろう付けした接続ピンのセラミック基板と
の接着強度（引張り強度）は４．０〜７ｍ”以上を示し
、実装基板のＩ１０ピンとして十分な強度を示した。
（発明の効果）
以上の如く１本発明のピン付基板の構造を採用すること
によりろう付は処理を４５０℃以下と低温で、しかもヂ
性雰囲気中で行なうことが出来、セラミック基板表面に
ピンパッド用の厚膜金属（モリブデン、タングステン、
金、金−白金等）層をあらかじめ形成する必要がなく、
十分な接着強度を有するピン付基板を得ることが出来る
ようになったー さらに本発明により作業性に対しても有利となり、ピン
立て後の熱サイクルに強い実装基板としてのピン付き基
板を得ることが出来るようになつた。
によりろう付は処理を４５０℃以下と低温で、しかもヂ
性雰囲気中で行なうことが出来、セラミック基板表面に
ピンパッド用の厚膜金属（モリブデン、タングステン、
金、金−白金等）層をあらかじめ形成する必要がなく、
十分な接着強度を有するピン付基板を得ることが出来る
ようになったー さらに本発明により作業性に対しても有利となり、ピン
立て後の熱サイクルに強い実装基板としてのピン付き基
板を得ることが出来るようになつた。
なお、実施例では第■族金属としてパラジウムを用いた
が他の金属を用いても同様の効果がある。
が他の金属を用いても同様の効果がある。
また金属膜形成方法は、スパッタリングの他に蒸着、メ
ッキ、スクリーン印刷など適時利用できる。
ッキ、スクリーン印刷など適時利用できる。
第１図は本発明のビン付基板の構造を示す模式図であり
、第２図〜第４図は不発明の製造工程を示す図であり、
第５図〜第８図は従来のピン付セラミック基板の構造を
示す図である。 図において、 １ 、１１ 、２１ 、３１・・・セラミック基板、２
，１２，２２・・・厚膜導体パッド層、３，１３，２３
・・・ニッケル層、４・・・銀ろう、５ 、１６．２７
．３７・・−接続ピン、６ 、１７ 。 妬、３８・・・金メッキ層、 １４ 、２４・・・金被
膜、１５，２６゜３６・・・Ａｕ−８ｎろう、５・・・
パラジウム層、３２・・・チタン金属被膜、３３・・・
■族金属被膜、あ・・・金層。 ３２．７ｉ被膜 ３１．セラミック屋ｄ反
、第２図〜第４図は不発明の製造工程を示す図であり、
第５図〜第８図は従来のピン付セラミック基板の構造を
示す図である。 図において、 １ 、１１ 、２１ 、３１・・・セラミック基板、２
，１２，２２・・・厚膜導体パッド層、３，１３，２３
・・・ニッケル層、４・・・銀ろう、５ 、１６．２７
．３７・・−接続ピン、６ 、１７ 。 妬、３８・・・金メッキ層、 １４ 、２４・・・金被
膜、１５，２６゜３６・・・Ａｕ−８ｎろう、５・・・
パラジウム層、３２・・・チタン金属被膜、３３・・・
■族金属被膜、あ・・・金層。 ３２．７ｉ被膜 ３１．セラミック屋ｄ反
Claims (1)
- セラミック基板上に形成されたチタン層および該チタ
ン層上に形成された周期律表の第VII族の金属層、更に
該金属層上に金層を有し、金属製ピンと該金層との間に
ろう材を介してなる構造をもつことを特徴とするピン付
き基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21774884A JPS6196754A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | ピン付き基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21774884A JPS6196754A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | ピン付き基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196754A true JPS6196754A (ja) | 1986-05-15 |
Family
ID=16709127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21774884A Pending JPS6196754A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | ピン付き基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6196754A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04267544A (ja) * | 1991-02-22 | 1992-09-24 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| EP0660404A2 (en) * | 1993-12-27 | 1995-06-28 | Nec Corporation | Element joining pad for semiconductor device mounting board |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5715446A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| JPS59155950A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-05 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置用セラミックパッケージ |
-
1984
- 1984-10-17 JP JP21774884A patent/JPS6196754A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5715446A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| JPS59155950A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-05 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置用セラミックパッケージ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04267544A (ja) * | 1991-02-22 | 1992-09-24 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| EP0660404A2 (en) * | 1993-12-27 | 1995-06-28 | Nec Corporation | Element joining pad for semiconductor device mounting board |
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