JP2000022026A - 電子部品搭載用基板 - Google Patents

電子部品搭載用基板

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JP2000022026A
JP2000022026A JP10180850A JP18085098A JP2000022026A JP 2000022026 A JP2000022026 A JP 2000022026A JP 10180850 A JP10180850 A JP 10180850A JP 18085098 A JP18085098 A JP 18085098A JP 2000022026 A JP2000022026 A JP 2000022026A
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JP
Japan
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electronic component
solder
board
electric circuit
solder terminals
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Application number
JP10180850A
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Shin Matsuda
伸 松田
Shingo Sato
慎吾 佐藤
Shiyouji Uegaki
祥司 植垣
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JP2000022026A publication Critical patent/JP2000022026A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15172Fan-out arrangement of the internal vias
    • H01L2924/15174Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搭載する電子部品の各電極を外部電気回路に
長期間にわたり正常に接続することができない。また、
鉛による環境汚染の危険性がある。 【解決手段】 絶縁基体1の表面に電子部品3の電極が
接続される配線導体4が形成されるとともに、配線導体
4の一部に外部電気回路に接続する半田端子2を取着し
て成る電子部品搭載用基板であって、半田端子2は、96
〜98重量%の錫と2〜4重量%の銀との合金により形成
されている。半田端子2に疲労破壊が起きにくく、半田
端子2は鉛を含有しないことから鉛による環境汚染の危
険性もない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路素
子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路素子等の電子部品
を搭載するための電子部品搭載用基板は、一般に酸化ア
ルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムラ
イト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・
ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成り、その上
面中央部に半導体集積回路素子等の電子部品を搭載する
ための搭載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の搭載
部から下面にかけて導出されるタングステンやモリブデ
ン・銅・銀等の金属粉末焼結体から成る複数個のメタラ
イズ配線導体と、このメタライズ配線導体の絶縁基体下
面に導出した部位に取着された鉛−錫合金により形成さ
れた略球状の半田端子とから構成されており、絶縁基体
の搭載部に半導体集積回路素子等の電子部品を搭載する
とともにこの電子部品の各電極をメタライズ配線導体に
金等の金属バンプを介して電気的に接続し、しかる後、
絶縁基体の上面に電子部品を覆うようにして金属やセラ
ミックスから成る蓋体をガラスや樹脂等の封止材を介し
て接合させたり、あるいは絶縁基体の上面に電子部品を
覆うようにして液状の樹脂を滴下した後これを硬化させ
ること等により、電子部品を気密に封止することによっ
て製品としての電子装置となる。
【0003】かかる電子装置は、絶縁基体下面のメタラ
イズ配線導体に取着された鉛−錫合金からなる半田端子
を外部電気回路基板の配線導体上に当接させ、しかる
後、この半田端子を約230 〜280 ℃の温度で加熱溶融さ
せて外部電気回路基板の配線導体に接合させるとともに
これを冷却固化させることにより外部電気回路基板に実
装され、同時に電子部品搭載用基板に搭載されている電
子部品の各電極がメタライズ配線導体および半田端子を
介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の電子部品搭載用基板においては、絶縁基体を形成す
る酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結
体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質
焼結体・ガラスセラミックス等の熱膨張係数が約4〜10
×10-6/℃であるのに対し、外部電気回路基板は一般に
ガラスエポキシ樹脂から成り、その熱膨張係数が2×10
-5/℃で両者が大きく相違することから、絶縁基体に半
導体集積回路素子等の電子部品を搭載し、しかる後、外
部電気回路基板に実装した場合に、半導体集積回路素子
等の電子部品が作動時に発生する熱が絶縁基体と外部電
気回路基板の両方に繰り返し印加されると、絶縁基体と
外部電気回路基板との間に両者の熱膨張係数の相違に起
因する大きな熱応力が発生するとともに絶縁基体下面に
取着させた鉛−錫からなる半田端子に作用して半田中の
結晶の粗大化を招いて結晶粒界での滑りを発生させ易く
なり、半田端子に疲労破壊を起こさせてしまうという問
題点を有していた。そしてその結果、電子部品搭載用基
板に搭載する半導体集積回路素子等の電子部品の各電極
を外部電気回路に長期間にわたり正常に接続させること
ができなくなってしまうという問題点を有していた。
【0005】また、この従来の電子部品搭載用基板によ
れば、絶縁基体下面に取着された半田端子が鉛−錫合金
により形成されており、この半田端子に含まれる鉛が環
境を汚染する危険性が大きいという問題点も有してい
た。
【0006】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
案出されたものであり、その目的は、絶縁基体と外部電
気回路基板との間に熱が繰り返し印加されても絶縁基体
に形成された配線導体に取着させた半田端子に疲労によ
る破壊が起きにくく、絶縁基体に搭載する電子部品の各
電極を外部電気回路に長期間にわたり正常に接続させて
おくことが可能であり、かつ鉛による環境汚染の危険性
がない電子部品搭載用基板を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電子部品搭載用
基板は、絶縁基体の表面に電子部品の電極が接続される
配線導体を形成するとともに、該配線導体の一部に外部
電気回路と接続される半田端子を取着して成る電子部品
搭載用基板であって、前記半田端子は96〜98重量%の錫
と2〜4重量%の銀との合金により形成されていること
を特徴とするものである。
【0008】本発明の電子部品搭載用基板によれば、半
田端子が96〜98重量%の錫と2〜4重量%の銀との合金
により形成され、この96〜98重量%の錫と2〜4重量%
の銀との合金は鉛−錫合金と比較して耐疲労性に優れる
ことから、絶縁基体に半導体集積回路素子等の電子部品
を搭載し、しかる後、これを外部電気回路基板に実装し
た場合、半導体集積回路素子等の電子部品が作動時に発
生する熱が絶縁基体と外部電気回路基板の両方に繰り返
し印加されても半田端子に疲労破壊が起きにくい。ま
た、96〜98重量%の錫と2〜4重量%の銀との合金から
成る半田端子は鉛を含有しないことから、鉛による環境
汚染の危険性もない。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明を添付の図面を基にし
て詳細に説明する。
【0010】図1は本発明の配線基板の実施の形態の一
例を示す断面図であり、1は絶縁基体、2は半田端子で
ある。
【0011】絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼結体
や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化
珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス
等の電気絶縁材料から成る略四角形状の平板であり、例
えばその上面中央部に電子部品3を搭載するための搭載
部1aを有しており、この搭載部1aには電子部品3が
搭載される。
【0012】絶縁基体1は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体から成る場合、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸
化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な
有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して
泥漿物を作るとともにこの泥漿物を従来周知のドクター
ブレード法等のシート成形法を採用してセラミックググ
リーンシートとなし、しかる後、このセラミックグリー
ンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複
数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することによって製
作される。
【0013】また、絶縁基体1は、その表面、例えば搭
載部1a上面から下面にかけて導出する、例えばタング
ステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末焼結体から成
るメタライズ配線導体4が被着されている。
【0014】このメタライズ配線導体4は、電子部品3
の各電極を半田端子2に電気的に接続するための導電路
として機能し、その搭載部1aの部位には電子部品3の
各電極が金属バンプ5を介して接続され、また、その絶
縁基体1の下面に導出した部位には略球状の半田端子2
が取着されている。
【0015】なお、メタライズ配線導体4は、例えばタ
ングステンから成る場合、タングステン粉末に適当な有
機バインダ・溶剤・可塑剤を添加混合して得た導体ペー
ストを絶縁基体1と成るセラミックグリーンシートに所
定パターンに印刷塗布しておき、これを絶縁基体1とな
るセラミックグリーンシートと同時に焼成することによ
って、絶縁基体1の搭載部1aから下面にかけて導出す
るように被着形成される。
【0016】また、メタライズ配線導体4は、その露出
表面にニッケルや金等の耐食性に優れ、かつ金属バンプ
5や半田端子2との接合性に優れる金属をめっき法によ
り1〜20μmの厚みに被着させておくと、メタライズ配
線導体4が酸化腐食するのを有効に防止することができ
るとともに、メタライズ配線導体4と金属バンプ5や半
田端子2との接続を良好なものとすることができる。従
って、メタライズ配線導体4は、その露出表面にニッケ
ルや金等の耐食性に優れ、かつ金属バンプ5や半田端子
2との接合性に優れる金属をめっき法により1〜20μm
の厚みに被着させておくことが好ましい。
【0017】そして、メタライズ配線導体4の絶縁基体
1下面に導出した部位に取着された半田端子2は、96〜
98重量%の錫と2〜4重量%の銀との合金により形成さ
れており、絶縁基体1に搭載された電子部品3の各電極
を図示しない外部電気回路基板の配線導体に電気的に接
続する作用をなす。
【0018】半田端子2を形成する96〜98重量%の錫と
2〜4重量%の銀との合金は、この合金中に含有される
銀が半田の結晶の成長を抑制するとともに結晶粒界にお
ける滑りを有効に食い止めるように作用し、これに繰り
返し応力が印加されたとしても疲労破壊が起きにくい。
【0019】従って、本発明の配線基板によれば、これ
を外部電気回路基板に半田端子2を介して実装した後、
絶縁基体1と外部電気回路基板との間に電子部品3が発
生する熱が繰り返し印加されたとしても、半田端子2に
疲労破壊が起きにくく、搭載する電子部品3の電極を外
部電気回路に長期間にわたり正常に接続させておくこと
が可能となる。
【0020】また、半田端子2を形成する96〜98重量%
の錫と2〜4重量%の銀との合金は鉛を含有せず、従っ
て、鉛による環境汚染を引き起こすようなことはない。
【0021】なお、錫と銀との合金から成る半田端子2
は、錫の含有量が98重量%を超え銀の含有量が2重量%
未満であると、銀が半田の結晶粒径の粗大化を抑制する
とともに結晶粒界における滑りの発生を有効に食い止め
ることが困難となり、また、錫の含有量が96重量%未満
で銀の含有量が4重量%を超えると、半田が脆弱なもの
となる傾向にあり、いずれの場合も半田端子2に繰り返
し応力が印加された場合に半田端子2に疲労破壊が発生
し易い物となる。従って、錫と銀との合金から成る半田
端子2は、錫の含有量が96〜98重量%で、銀の含有量が
2〜4重量%の範囲のものに特定される。
【0022】また、96〜98重量%の錫と2〜4重量%の
銀との合金から成る半田端子2は、96〜98重量%の錫と
2〜4重量%の銀との合金からなる半田ボールをメタラ
イズ配線導体2の絶縁基体1下面に導出した部位に当接
させるとともにこれを約250℃の温度で溶融させた後、
冷却固化することによって、メタライズ配線導体2の絶
縁基体1下面に導出した部位に取着される。
【0023】
【実施例】大きさが33mm角で、厚みが1.2 mmの酸化
アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の下面にタング
ステンから成るメタライズ配線導体を、直径が0.65mm
で厚みが15μmの円形パターンの形状で、格子間距離が
1.27mmの25列×25列の格子状配列となるようにして62
5 個導出させてなる配線基板を用意した。
【0024】そして、絶縁基体の下面に導出したメタラ
イズ配線導体の表面にニッケルから成るめっき金属層を
3μmおよび金から成るめっき金属層を0.3 μm順次被
着させるとともに、表1に示す組成で直径が0.8 mmの
半田ボールを当接させ、これを約250 ℃の温度で加熱し
て半田ボールを溶融させた後に室温まで冷却して、絶縁
基体の下面に導出された各メタライズ配線導体に略球形
の半田端子を取着させた試料を得た。なお、試料番号1
・2・8・9の試料は本発明と比較するためのものであ
り、本発明の範囲外のものである。
【0025】次に、これらを、直径が0.7 mmで厚みが
30μmの銅箔から成る配線導体が試料の半田端子と対応
する配列に被着形成された、大きさが50×50mmで厚み
が1.6 mmのガラス−エポキシ樹脂基板から成る外部電
気回路基板の上面に、各半田端子と外部電気回路基板の
配線導体とがそれぞれ当接するようにして載置するとと
もに、約250 ℃の温度で加熱して半田端子を溶融させた
後に常温まで冷却して外部電気回路基板に実装した。
【0026】最後に、これらの試料が実装された外部電
気回路基板を−40〜+125 ℃の温度サイクルに曝し、各
試料の半田端子に疲労破壊が発生したかどうかを100 サ
イクル毎に調べた。その結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1から分かるように、本発明の範囲内の
試料である試料番号3〜7の試料では、500 サイクルま
で半田端子に疲労破壊は見られなかった。一方、本発明
の範囲外にある比較例の試料である試料番号1・2・8
・9の試料では、400 サイクルまたは500 サイクルまで
に半田端子に疲労破壊が発生した。
【0029】以上の結果から分かるように、本発明の電
子部品搭載用基板によれば、絶縁基体と外部電気回路基
板とに熱が繰り返し印加されても半田端子に疲労破壊が
発生しにくく、搭載する電子部品の電極を外部電気回路
に長期間にわたり正常に接続しておくことができた。
【0030】また、本発明の電子部品搭載用基板によれ
ば、半田端子中に有害な鉛を含有しないので鉛による環
境汚染の危険性がない。
【0031】なお、以上はあくまでも本発明の電子部品
搭載用基板の実施の形態の一例であって、本発明はこれ
らに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の変更や改良を施すことは何ら差し支えな
い。
【0032】
【発明の効果】本発明の電子部品搭載用基板によれば、
半田端子が96〜98重量%の錫と2〜4重量%の銀との合
金により形成され、この96〜98重量%の錫と2〜4重量
%の銀との合金は鉛−錫合金と比較して耐疲労性に優れ
ることから、絶縁基体に半導体集積回路素子等の電子部
品を搭載した後、これを外部電気回路基板に実装した場
合に、半導体集積回路素子等の電子部品が作動時に発生
する熱が絶縁基体と外部電気回路基板の両方に繰り返し
印加されても、半田端子に疲労破壊が起きにくい。ま
た、96〜98重量%の錫と2〜4重量%の銀との合金から
成る半田端子は鉛を含有しないことから、鉛による環境
汚染の危険性もない。
【0033】以上により、本発明によれば、絶縁基体と
外部電気回路基板との間に熱が繰り返し印加されても絶
縁基体に形成された配線導体に取着させた半田端子に疲
労による破壊が起きにくく、絶縁基体に搭載する電子部
品の各電極を外部電気回路に長期間にわたり正常に接続
させておくことが可能であり、かつ鉛による環境汚染の
危険性がない電子部品搭載用基板を提供することができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の一
例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁基体 2・・・・・半田端子 3・・・・・電子部品 4・・・・・配線導体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基体の表面に電子部品の電極が接続
    される配線導体を形成するとともに、該配線導体の一部
    に外部電気回路と接続される半田端子を取着して成る電
    子部品搭載用基板であって、前記半田端子は96〜98
    重量%の錫と2〜4重量%の銀との合金により形成され
    ていることを特徴とする電子部品搭載用基板。
JP10180850A 1998-06-26 1998-06-26 電子部品搭載用基板 Pending JP2000022026A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2178588A1 (es) * 2000-12-29 2002-12-16 Lear Automotive Eeds Spain Caja de interconexion, control y gestion para automovil, con impacto medioambiental reducido.
US6597070B2 (en) 2000-02-01 2003-07-22 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597070B2 (en) 2000-02-01 2003-07-22 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
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