JP2001210928A - 配線基板 - Google Patents
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- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】配線基板の接続パッドと外部電気回路とを接続
する低融点ロウ材に破断が発生し、半導体素子等の外部
電気回路への接続信頼性が低下する。 【解決手段】電気絶縁材料から成り、表面に半導体素子
搭載部１ａを有する絶縁基体１と、該絶縁基体１下面の
パッド形成領域に形成され外部電気回路基板８の回路配
線８ａに鉛を含有しない低融点ロウ材７を介して接続さ
れる多数の円形状の接続パッド６と、前記絶縁基体１の
前記搭載部１ａから前記接続パッド６にかけて導出され
る複数個の配線導体２とから成る配線基板であって、前
記接続パッド６は、その外周縁近傍に間隙部６ｂが形成
され、かつ、その露出表面に、ニッケルめっき層９と、
パラジウム−リンめっき層１０と、厚みが０．０３μｍ
〜０．５μｍの金めっき層１１とが順次被着されてい
る。
する低融点ロウ材に破断が発生し、半導体素子等の外部
電気回路への接続信頼性が低下する。 【解決手段】電気絶縁材料から成り、表面に半導体素子
搭載部１ａを有する絶縁基体１と、該絶縁基体１下面の
パッド形成領域に形成され外部電気回路基板８の回路配
線８ａに鉛を含有しない低融点ロウ材７を介して接続さ
れる多数の円形状の接続パッド６と、前記絶縁基体１の
前記搭載部１ａから前記接続パッド６にかけて導出され
る複数個の配線導体２とから成る配線基板であって、前
記接続パッド６は、その外周縁近傍に間隙部６ｂが形成
され、かつ、その露出表面に、ニッケルめっき層９と、
パラジウム−リンめっき層１０と、厚みが０．０３μｍ
〜０．５μｍの金めっき層１１とが順次被着されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子収納用パ
ッケージ等に用いられる配線基板に関し、詳しくは実装
した半導体素子の各電極を所定の外部電気回路に長期間
にわたり安定して電気的に接続させることができる配線
基板に関するものである。
ッケージ等に用いられる配線基板に関し、詳しくは実装
した半導体素子の各電極を所定の外部電気回路に長期間
にわたり安定して電気的に接続させることができる配線
基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子が搭載される配線基板
は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材
料から成り、その表面に半導体素子が搭載される搭載部
を有する絶縁基体と、絶縁基体の半導体素子搭載部また
はその周辺から下面にかけて導出される、例えば、タン
グステンやモリブデン等の高融点金属粉末から成る複数
個の配線導体と、絶縁基体の下面に形成され、前記配線
導体と電気的に接続された複数個の接続パッドとから構
成されており、絶縁基体の搭載部に半導体素子をガラ
ス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定さ
せるとともに半導体素子の各電極と配線導体とをボンデ
ィングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続
し、しかる後、必要に応じて前記半導体素子を蓋体や封
止樹脂で気密封止させることによって半導体装置とな
る。
は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材
料から成り、その表面に半導体素子が搭載される搭載部
を有する絶縁基体と、絶縁基体の半導体素子搭載部また
はその周辺から下面にかけて導出される、例えば、タン
グステンやモリブデン等の高融点金属粉末から成る複数
個の配線導体と、絶縁基体の下面に形成され、前記配線
導体と電気的に接続された複数個の接続パッドとから構
成されており、絶縁基体の搭載部に半導体素子をガラ
ス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定さ
せるとともに半導体素子の各電極と配線導体とをボンデ
ィングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続
し、しかる後、必要に応じて前記半導体素子を蓋体や封
止樹脂で気密封止させることによって半導体装置とな
る。
【０００３】かかる半導体装置は、外部電気回路基板上
に、該外部電気回路基板の回路配線と絶縁基体下面の接
続パッドとが、間に低融点ロウ材を挟んで対向するよう
載置させ、しかる後、前記低融点ロウ材を所定の温度で
加熱溶融し、外部電気回路基板の回路配線と絶縁基体下
面の接続パッドとを接合させることによって外部電気回
路基板上に実装され、同時に配線基板に搭載されている
半導体素子の各電極が配線導体および低融点ロウ材を介
して外部電気回路基板に電気的に接続されることとな
る。
に、該外部電気回路基板の回路配線と絶縁基体下面の接
続パッドとが、間に低融点ロウ材を挟んで対向するよう
載置させ、しかる後、前記低融点ロウ材を所定の温度で
加熱溶融し、外部電気回路基板の回路配線と絶縁基体下
面の接続パッドとを接合させることによって外部電気回
路基板上に実装され、同時に配線基板に搭載されている
半導体素子の各電極が配線導体および低融点ロウ材を介
して外部電気回路基板に電気的に接続されることとな
る。
【０００４】なお、前記接続パッドおよび配線導体は、
通常、その露出表面にニッケルから成る下地めっき層と
金めっき層とが順次被着されており、下地めっき層によ
り金めっき層が接続パッド表面に強固に被着され、金め
っき層により低融点ロウ材の濡れ性やボンディングワイ
ヤのボンディング性が良好なものとされている。
通常、その露出表面にニッケルから成る下地めっき層と
金めっき層とが順次被着されており、下地めっき層によ
り金めっき層が接続パッド表面に強固に被着され、金め
っき層により低融点ロウ材の濡れ性やボンディングワイ
ヤのボンディング性が良好なものとされている。
【０００５】また前記半導体装置を外部電気回路基板上
に実装し、半導体素子の各電極を外部電気回路基板の回
路配線に電気的に接続する低融点ロウ材は、鉛が人体に
対し悪影響を与えるために鉛を含有しない錫―銀系の鉛
フリー半田（ロウ付け温度：約２６０℃〜３００℃）が
使用されている。
に実装し、半導体素子の各電極を外部電気回路基板の回
路配線に電気的に接続する低融点ロウ材は、鉛が人体に
対し悪影響を与えるために鉛を含有しない錫―銀系の鉛
フリー半田（ロウ付け温度：約２６０℃〜３００℃）が
使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体素子が搭載される配線基板は絶縁基体が酸化
アルミニウム質焼結体等のセラミックス材料で形成され
ており、その熱膨張係数が約４×１０−６／℃〜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等の樹脂材で形成されており、そ
の熱膨張係数が３０×１０−６／℃〜５０×１０−６／
℃であり、大きく相違することから、外部電気回路基板
上に半導体装置を実装した後、半導体素子の作動時に発
する熱が配線基板の絶縁基体と外部電気回路基板に繰り
返し作用すると、両者間に両者の熱膨張係数の差に起因
して大きな熱応力が繰り返し生じ、この熱応力の繰り返
しによって接続パッドと外部電気回路基板とを接合する
低融点ロウ材の接続パッドとの界面付近の端部から亀裂
が生じるとともにこれが前記界面に沿って進行し、最終
的には低融点ロウ材に破断が発生し、半導体素子と外部
電気回路との電気的接続が短期間で破れてしまうという
問題があった。
来の半導体素子が搭載される配線基板は絶縁基体が酸化
アルミニウム質焼結体等のセラミックス材料で形成され
ており、その熱膨張係数が約４×１０−６／℃〜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等の樹脂材で形成されており、そ
の熱膨張係数が３０×１０−６／℃〜５０×１０−６／
℃であり、大きく相違することから、外部電気回路基板
上に半導体装置を実装した後、半導体素子の作動時に発
する熱が配線基板の絶縁基体と外部電気回路基板に繰り
返し作用すると、両者間に両者の熱膨張係数の差に起因
して大きな熱応力が繰り返し生じ、この熱応力の繰り返
しによって接続パッドと外部電気回路基板とを接合する
低融点ロウ材の接続パッドとの界面付近の端部から亀裂
が生じるとともにこれが前記界面に沿って進行し、最終
的には低融点ロウ材に破断が発生し、半導体素子と外部
電気回路との電気的接続が短期間で破れてしまうという
問題があった。
【０００７】また、錫−銀系の鉛フリー半田は、そのロ
ウ付け温度が約２６０℃〜３００℃と高いことから、ロ
ウ付け時、下地めっき層のニッケルが金めっき層の表面
に拡散しやすく、ニッケルが金めっき層の表面に拡散析
出しこれが酸化されると低融点ロウ材の濡れ性や、ボン
ディングワイヤのボンディング性が劣化して半導体装置
の外部電気回路基板上への実装及び半導体素子の各電極
と外部電気回路基板の回路配線との電気的接続の信頼性
が大きく低下するという欠点も有していた。
ウ付け温度が約２６０℃〜３００℃と高いことから、ロ
ウ付け時、下地めっき層のニッケルが金めっき層の表面
に拡散しやすく、ニッケルが金めっき層の表面に拡散析
出しこれが酸化されると低融点ロウ材の濡れ性や、ボン
ディングワイヤのボンディング性が劣化して半導体装置
の外部電気回路基板上への実装及び半導体素子の各電極
と外部電気回路基板の回路配線との電気的接続の信頼性
が大きく低下するという欠点も有していた。
【０００８】なお、この欠点を解消するために金めっき
層の厚みを約１μｍ以上と厚くしニッケル等の金めっき
層表面への拡散を防ぐことが考えられる。
層の厚みを約１μｍ以上と厚くしニッケル等の金めっき
層表面への拡散を防ぐことが考えられる。
【０００９】しかしながら、金めっき層の厚みを厚くす
ると低融点ロウ材中に拡散する金の量が増大し、これに
よって低融点ロウ材の組成が変わり固液共存領域の増大
等に起因して銀、錫等のロウ材成分に偏析が生じてしま
い、その結果、ロウ材が脆くなり、前述のような熱応力
に起因する低融点ロウ材の破断の危険性がより一層顕著
になるという問題を誘発してしまう。
ると低融点ロウ材中に拡散する金の量が増大し、これに
よって低融点ロウ材の組成が変わり固液共存領域の増大
等に起因して銀、錫等のロウ材成分に偏析が生じてしま
い、その結果、ロウ材が脆くなり、前述のような熱応力
に起因する低融点ロウ材の破断の危険性がより一層顕著
になるという問題を誘発してしまう。
【００１０】本発明は、従来の配線基板における上記問
題点に鑑み案出されたもので、その目的は、絶縁基体の
接続パッドと外部電気回路基板の回路配線とを接合する
低融点ロウ材に破断が発生するのを有効に防止し、半導
体素子の各電極を外部電気回路に長期間にわたり確実、
強固に電気的接続することができる長期信頼性に優れた
配線基板を提供することにある。
題点に鑑み案出されたもので、その目的は、絶縁基体の
接続パッドと外部電気回路基板の回路配線とを接合する
低融点ロウ材に破断が発生するのを有効に防止し、半導
体素子の各電極を外部電気回路に長期間にわたり確実、
強固に電気的接続することができる長期信頼性に優れた
配線基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、電
気絶縁材料から成り、表面に半導体素子搭載部を有する
絶縁基体と、該絶縁基体下面のパッド形成領域に形成さ
れ外部電気回路基板の回路配線に鉛を含有しない低融点
ロウ材を介して接続される多数の円形状の接続パッド
と、前記絶縁基体の前記搭載部から前記接続パッドにか
けて導出される複数個の配線導体とから成る配線基板で
あって、前記接続パッドは、その外周縁近傍に間隙部が
形成され、かつ、その露出表面に、ニッケルめっき層
と、パラジウム−リンめっき層と、厚みが０．０３μμ
ｍ〜０．５μｍの金めっき層とが順次被着されているこ
とを特徴とするものである。
気絶縁材料から成り、表面に半導体素子搭載部を有する
絶縁基体と、該絶縁基体下面のパッド形成領域に形成さ
れ外部電気回路基板の回路配線に鉛を含有しない低融点
ロウ材を介して接続される多数の円形状の接続パッド
と、前記絶縁基体の前記搭載部から前記接続パッドにか
けて導出される複数個の配線導体とから成る配線基板で
あって、前記接続パッドは、その外周縁近傍に間隙部が
形成され、かつ、その露出表面に、ニッケルめっき層
と、パラジウム−リンめっき層と、厚みが０．０３μμ
ｍ〜０．５μｍの金めっき層とが順次被着されているこ
とを特徴とするものである。
【００１２】また本発明の配線基板は、前記間隙部の内
周の半径が接続パッドの半径の６０％〜８２％であるこ
とを特徴とするものである。
周の半径が接続パッドの半径の６０％〜８２％であるこ
とを特徴とするものである。
【００１３】更に本発明の配線基板は、前記間隙部の幅
が、前記接続パッドの半径の５％〜３５％であることを
特徴とするものである。
が、前記接続パッドの半径の５％〜３５％であることを
特徴とするものである。
【００１４】本発明の配線基板によれば、各接続パッド
は、その外周縁近傍に、例えば、幅が接続パッドの半径
の５％〜３５％、内周の半径が接続パッドの半径の６０
％〜８２％である円環状の間隙部が形成されていること
から接続パッドを外部電気回路基板の回路配線に低融点
ロウ材を介して接合した後、低融点ロウ材に配線基板の
絶縁基体と外部電気回路基板の熱膨張係数の差に起因す
る熱応力が繰り返し作用した場合、低融点ロウ材の外周
端、即ち接続パッドの外周縁との接合界面付近に前記熱
応力によって亀裂が生じるが該亀裂はその進行方向が前
記間隙部で変更されて阻止され、その結果、低融点ロウ
材が破断することはほとんどなく、これによって接続パ
ッドと外部電気回路基板の回路配線とを確実、強固に電
気的接続することができるとともに半導体素子の外部電
気回路への接続を長期信頼性に優れたものとなすことが
可能となる。
は、その外周縁近傍に、例えば、幅が接続パッドの半径
の５％〜３５％、内周の半径が接続パッドの半径の６０
％〜８２％である円環状の間隙部が形成されていること
から接続パッドを外部電気回路基板の回路配線に低融点
ロウ材を介して接合した後、低融点ロウ材に配線基板の
絶縁基体と外部電気回路基板の熱膨張係数の差に起因す
る熱応力が繰り返し作用した場合、低融点ロウ材の外周
端、即ち接続パッドの外周縁との接合界面付近に前記熱
応力によって亀裂が生じるが該亀裂はその進行方向が前
記間隙部で変更されて阻止され、その結果、低融点ロウ
材が破断することはほとんどなく、これによって接続パ
ッドと外部電気回路基板の回路配線とを確実、強固に電
気的接続することができるとともに半導体素子の外部電
気回路への接続を長期信頼性に優れたものとなすことが
可能となる。
【００１５】また本発明の配線基板によれば、金めっき
層とニッケルめっき層との間にパラジウム−リンめっき
層を介在させたことからニッケルめっき層のニッケルが
金めっき層表面に拡散するを効果的に抑制することがで
き、これによって接続パッドの表面に被着される金めっ
き層の厚みを０．０３μｍ〜０．５μｍと薄くすること
が可能となるとともにロウ付け時に低融点ロウ材中に拡
散する金の量を少なくし、低融点ロウ材の組成変動に伴
なうロウ材成分の偏析を有効に防止して、低融点ロウ材
の機械的強度を強いものとなすことができる。
層とニッケルめっき層との間にパラジウム−リンめっき
層を介在させたことからニッケルめっき層のニッケルが
金めっき層表面に拡散するを効果的に抑制することがで
き、これによって接続パッドの表面に被着される金めっ
き層の厚みを０．０３μｍ〜０．５μｍと薄くすること
が可能となるとともにロウ付け時に低融点ロウ材中に拡
散する金の量を少なくし、低融点ロウ材の組成変動に伴
なうロウ材成分の偏析を有効に防止して、低融点ロウ材
の機械的強度を強いものとなすことができる。
【００１６】
【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。図１は、本発明の配線基板を使用し
た半導体素子収納用パッケージの一実施例を示す断面図
であり、１は絶縁基体、２は配線導体である。この絶縁
基体１と配線導体２とで半導体素子３を搭載する配線基
板４が構成される。
て詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板を使用し
た半導体素子収納用パッケージの一実施例を示す断面図
であり、１は絶縁基体、２は配線導体である。この絶縁
基体１と配線導体２とで半導体素子３を搭載する配線基
板４が構成される。
【００１７】前記絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニ
ウム質焼結体、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、ガラスセラミック焼結体等
の電気絶縁材料から成り、その上面に半導体素子３が搭
載収容される凹部１ａ有し、該凹部１ａ底面には半導体
素子３がガラスや樹脂、ロウ材等の接着剤を介して接着
固定される。
ウム質焼結体、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、ガラスセラミック焼結体等
の電気絶縁材料から成り、その上面に半導体素子３が搭
載収容される凹部１ａ有し、該凹部１ａ底面には半導体
素子３がガラスや樹脂、ロウ材等の接着剤を介して接着
固定される。
【００１８】前記絶縁基体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、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の原料粉末に
適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して泥漿状のセ
ラミックスラリーとなすとともに該セラミックスラリー
を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法
等のシート成形技術を採用してシート状のセラミックグ
リーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、
前記セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加
工等により適当な形状とするとともにこれを複数枚積層
し、最後に前記積層されたセラミックグリーンシートを
還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することによ
って製作される。
ウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、酸化珪
素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の原料粉末に
適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して泥漿状のセ
ラミックスラリーとなすとともに該セラミックスラリー
を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法
等のシート成形技術を採用してシート状のセラミックグ
リーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、
前記セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加
工等により適当な形状とするとともにこれを複数枚積層
し、最後に前記積層されたセラミックグリーンシートを
還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することによ
って製作される。
【００１９】また前記絶縁基体１は、その凹部１ａ周辺
から下面にかけて多数の配線導体２が被着形成されてお
り、該配線導体２の凹部１ａ周辺部位には半導体素子３
の各電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続
され、また絶縁基体１の下面に導出された部位には配線
導体２と電気的に接続する複数の円形状の接続パッド６
が形成されている。
から下面にかけて多数の配線導体２が被着形成されてお
り、該配線導体２の凹部１ａ周辺部位には半導体素子３
の各電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続
され、また絶縁基体１の下面に導出された部位には配線
導体２と電気的に接続する複数の円形状の接続パッド６
が形成されている。
【００２０】前記配線導体２および接続パッド６は、半
導体素子３の電極を外部電気回路に接続する作用をな
し、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン等の
高融点金属粉末から成り、タングステン等の高融点金属
粉末に適当な有機バインダーや溶剤を添加混合して得た
金属ペーストを絶縁基体１となるセラミックグリーンシ
ートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パタ
ーンに印刷塗布しておくことによって絶縁基体１の凹部
１ａ周辺から下面にかけて被着形成される。
導体素子３の電極を外部電気回路に接続する作用をな
し、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン等の
高融点金属粉末から成り、タングステン等の高融点金属
粉末に適当な有機バインダーや溶剤を添加混合して得た
金属ペーストを絶縁基体１となるセラミックグリーンシ
ートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パタ
ーンに印刷塗布しておくことによって絶縁基体１の凹部
１ａ周辺から下面にかけて被着形成される。
【００２１】また前記接続パッド６は、配線基板４を外
部電気回路基板に実装する外部端子として作用し、錫−
銀系半田等の鉛を含有しない低融点ロウ材７を介して外
部電気回路基板８の回路配線８ａに、例えば約２６０℃
〜３００℃と比較的高温のリフロー炉で加熱することに
より接合され、これにより半導体素子３の電極が外部電
気回路基板８の回路配線８ａと電気的に接続される。
部電気回路基板に実装する外部端子として作用し、錫−
銀系半田等の鉛を含有しない低融点ロウ材７を介して外
部電気回路基板８の回路配線８ａに、例えば約２６０℃
〜３００℃と比較的高温のリフロー炉で加熱することに
より接合され、これにより半導体素子３の電極が外部電
気回路基板８の回路配線８ａと電気的に接続される。
【００２２】前記接続パッド６は、図２および図３に示
すように、その外周縁近傍に円環状の間隙部６ｂが形成
されており、該接続パッド６の間隙部６ｂよりも内側の
領域６ａは配線導体２を外部電気回路基板８の回路配線
８ａに確実に電気的接続させるための主接続部として作
用し、間隙部６ｂよりも外側の領域６ｃがその接合強度
を更に向上させる作用をなす。
すように、その外周縁近傍に円環状の間隙部６ｂが形成
されており、該接続パッド６の間隙部６ｂよりも内側の
領域６ａは配線導体２を外部電気回路基板８の回路配線
８ａに確実に電気的接続させるための主接続部として作
用し、間隙部６ｂよりも外側の領域６ｃがその接合強度
を更に向上させる作用をなす。
【００２３】前記接続パッド６は、その外周縁近傍に円
環状の間隙部６ｂが形成されていることから、接続パッ
ド６を外部電気回路基板８の回路配線８ａに低融点ロウ
材７を介して接合した後、低融点ロウ材７に配線基板４
の絶縁基体１と外部電気回路基板８の熱膨張係数の差に
起因する熱応力が繰り返し作用した場合、低融点ロウ材
７の外周端、即ち、接続パッド６の外周縁との接合界面
付近に前記熱応力によって亀裂が生じるが該亀裂はその
進行が前記間隙部６ｂにより変更されて阻止され、その
結果、低融点ロウ材７が破断することはほとんどなく、
これによって接続パッド６と外部電気回路基板８の回路
配線８ａとを確実、強固に電気的接続することができる
とともに半導体素子３の外部電気回路への接続を長期信
頼性に優れたものとなすことが可能となる。
環状の間隙部６ｂが形成されていることから、接続パッ
ド６を外部電気回路基板８の回路配線８ａに低融点ロウ
材７を介して接合した後、低融点ロウ材７に配線基板４
の絶縁基体１と外部電気回路基板８の熱膨張係数の差に
起因する熱応力が繰り返し作用した場合、低融点ロウ材
７の外周端、即ち、接続パッド６の外周縁との接合界面
付近に前記熱応力によって亀裂が生じるが該亀裂はその
進行が前記間隙部６ｂにより変更されて阻止され、その
結果、低融点ロウ材７が破断することはほとんどなく、
これによって接続パッド６と外部電気回路基板８の回路
配線８ａとを確実、強固に電気的接続することができる
とともに半導体素子３の外部電気回路への接続を長期信
頼性に優れたものとなすことが可能となる。
【００２４】なお、前記間隙部６ｂは、その幅が接続パ
ッド６の半径に対して５％未満の狭いものになると亀裂
の進行方向を変更させるのが困難となって低融点ロウ材
７に破断を発生させてしまう危険性があり、また３５％
を超える広いものになると、低融点ロウ材７と接続パッ
ド６の接合面積が小さくなり、低融点ロウ材７の接続パ
ッド６に対する接合強度が低いものとなる危険性があ
る。従って、前記間隙部６ｂは、その幅を接続パッド６
の半径に対して５％〜３５％の範囲としておくことが好
ましい。
ッド６の半径に対して５％未満の狭いものになると亀裂
の進行方向を変更させるのが困難となって低融点ロウ材
７に破断を発生させてしまう危険性があり、また３５％
を超える広いものになると、低融点ロウ材７と接続パッ
ド６の接合面積が小さくなり、低融点ロウ材７の接続パ
ッド６に対する接合強度が低いものとなる危険性があ
る。従って、前記間隙部６ｂは、その幅を接続パッド６
の半径に対して５％〜３５％の範囲としておくことが好
ましい。
【００２５】また、前記接続パッド６は、間隙部６ｂの
内周半径、即ち、接続パッド６の間隙部６ｂよりも内側
の領域６ａの半径が接続パッド６全体の半径の６０％未
満となると、間隙部６ｂ及び間隙部６ｂよりも外側の領
域６ｃの幅が広くなって亀裂が大きく進行したり、低融
点ロウ材７との接合面積が狭いものとなったりして接続
パッド６に対する低融点ロウ材７の長期にわたる接合信
頼性が低くなる傾向にあり、また８２％を超えると接続
パッド６の間隙部６ｂよりも外側の領域６ｃ及び間隙部
６ｂの幅がそれぞれ極めて狭いものとなって、亀裂の進
行を有効に阻止することができなくなる危険性がある。
従って、前記接続パッド６は、間隙部６ｂの内周半径、
即ち、接続パッド６の間隙部よりも内側の領域６ａの半
径が接続パッド６全体の半径に対し６０％〜８２％の範
囲としておくことが好ましい。
内周半径、即ち、接続パッド６の間隙部６ｂよりも内側
の領域６ａの半径が接続パッド６全体の半径の６０％未
満となると、間隙部６ｂ及び間隙部６ｂよりも外側の領
域６ｃの幅が広くなって亀裂が大きく進行したり、低融
点ロウ材７との接合面積が狭いものとなったりして接続
パッド６に対する低融点ロウ材７の長期にわたる接合信
頼性が低くなる傾向にあり、また８２％を超えると接続
パッド６の間隙部６ｂよりも外側の領域６ｃ及び間隙部
６ｂの幅がそれぞれ極めて狭いものとなって、亀裂の進
行を有効に阻止することができなくなる危険性がある。
従って、前記接続パッド６は、間隙部６ｂの内周半径、
即ち、接続パッド６の間隙部よりも内側の領域６ａの半
径が接続パッド６全体の半径に対し６０％〜８２％の範
囲としておくことが好ましい。
【００２６】更に、前記接続パッド６は、間隙部６ｂよ
りも内側の領域６ａを円形、間隙部６ｂよりも外側の領
域６ｃおよび間隙部６ｂを円環状とし、それぞれ同心円
状としておくと、熱応力が特定の部位に集中することな
く全体に分散し、その結果、熱応力の集中による亀裂の
発生が有効に阻止され、接合の信頼性をより一層優れた
ものとすることができる。従って、前記接続パッド６
は、間隙部６ｂよりも内側の領域６ａを円形、外側の領
域６ｃを円環状とし、それぞれ同心円状として形成して
おくことが好ましい。
りも内側の領域６ａを円形、間隙部６ｂよりも外側の領
域６ｃおよび間隙部６ｂを円環状とし、それぞれ同心円
状としておくと、熱応力が特定の部位に集中することな
く全体に分散し、その結果、熱応力の集中による亀裂の
発生が有効に阻止され、接合の信頼性をより一層優れた
ものとすることができる。従って、前記接続パッド６
は、間隙部６ｂよりも内側の領域６ａを円形、外側の領
域６ｃを円環状とし、それぞれ同心円状として形成して
おくことが好ましい。
【００２７】また更に前記間隙部６ｂを挟んで対向する
間隙部６ｂよりも内側の領域６ａおよび外側の領域６ｃ
の側壁６ｄは、少なくともその表面側の角部に図２に示
すような絶縁基体１下面に対して角度θ、６０°≦θ≦
８５°の傾斜もたせておくと、低融点ロウ材７中を進行
する亀裂の進行方向を絶縁基体１の方向に容易に変えさ
せて亀裂の進行を有効に阻止することができる。従っ
て、前記間隙部６ｂを挟んで対向する間隙部６ｂよりも
内側の領域６ａおよび外側の領域６ｃの側壁６ｄは、少
なくともその表面側の角部に、絶縁基体１下面に対して
６０°〜８５°の範囲で傾斜させておくことが好まし
い。
間隙部６ｂよりも内側の領域６ａおよび外側の領域６ｃ
の側壁６ｄは、少なくともその表面側の角部に図２に示
すような絶縁基体１下面に対して角度θ、６０°≦θ≦
８５°の傾斜もたせておくと、低融点ロウ材７中を進行
する亀裂の進行方向を絶縁基体１の方向に容易に変えさ
せて亀裂の進行を有効に阻止することができる。従っ
て、前記間隙部６ｂを挟んで対向する間隙部６ｂよりも
内側の領域６ａおよび外側の領域６ｃの側壁６ｄは、少
なくともその表面側の角部に、絶縁基体１下面に対して
６０°〜８５°の範囲で傾斜させておくことが好まし
い。
【００２８】また本発明の配線基板においては、図４に
示す如く、接続パッド６の表面に、ニッケルめっき層９
と、パラジウム−リンめっき層１０と、厚さが０．０３
μｍ〜０．５μｍの金めっき層１１とが順次被着されて
いる。
示す如く、接続パッド６の表面に、ニッケルめっき層９
と、パラジウム−リンめっき層１０と、厚さが０．０３
μｍ〜０．５μｍの金めっき層１１とが順次被着されて
いる。
【００２９】前記ニッケルめっき層９は、接続パッド６
およびパラジウムめっき層１０のいずれに対しても密着
性が良好であることから、接続パッド６の表面にパラジ
ウムめっき層１０および金めっき層１１を強固に被着さ
せるための下地めっき層として作用する。
およびパラジウムめっき層１０のいずれに対しても密着
性が良好であることから、接続パッド６の表面にパラジ
ウムめっき層１０および金めっき層１１を強固に被着さ
せるための下地めっき層として作用する。
【００３０】前記ニッケルめっき層９は、例えば、硫酸
ニッケル等のニッケル化合物と水素化ホウ素ナトリウム
やジメチルアミンボラン等のホウ素系の還元剤とを主成
分とし、錯化剤、安定剤、ｐＨ調整剤等を添加して成る
無電解ニッケルめっき浴中に配線基板４を所定時間浸漬
させる無電解めっき法により接続パッド６の表面に所定
厚みに被着される。
ニッケル等のニッケル化合物と水素化ホウ素ナトリウム
やジメチルアミンボラン等のホウ素系の還元剤とを主成
分とし、錯化剤、安定剤、ｐＨ調整剤等を添加して成る
無電解ニッケルめっき浴中に配線基板４を所定時間浸漬
させる無電解めっき法により接続パッド６の表面に所定
厚みに被着される。
【００３１】この場合、前記ニッケルめっき層９は、そ
の厚さが１μｍ未満と薄いものになると接続パッド６の
表面を完全に被覆することが難しく、パラジウム−リン
めっき層１０を接続パッド６の表面に強固に被着させる
ことが困難となり、また１０μｍを超えると内部応力が
大きくなって接続パッド６にニッケルめっき層９を強固
に被着させることが困難となってしまう。従って、前記
ニッケルめっき層９は、その厚さを１μｍ〜１０μｍの
範囲としておくことが好ましい。
の厚さが１μｍ未満と薄いものになると接続パッド６の
表面を完全に被覆することが難しく、パラジウム−リン
めっき層１０を接続パッド６の表面に強固に被着させる
ことが困難となり、また１０μｍを超えると内部応力が
大きくなって接続パッド６にニッケルめっき層９を強固
に被着させることが困難となってしまう。従って、前記
ニッケルめっき層９は、その厚さを１μｍ〜１０μｍの
範囲としておくことが好ましい。
【００３２】また、前記パラジウム−リンめっき層１０
はニッケルめっき層９に金めっき層１１を強固に被着接
合させるとともに、接続パッド６を外部電気回路基板８
の回路配線８ａに錫−銀系鉛フリー半田等の低融点ロウ
材を介して接続するとき等の熱によりニッケルめっき層
９のニッケルが金めっき層１１の表面に移動拡散するこ
とを防ぐ作用をなす。
はニッケルめっき層９に金めっき層１１を強固に被着接
合させるとともに、接続パッド６を外部電気回路基板８
の回路配線８ａに錫−銀系鉛フリー半田等の低融点ロウ
材を介して接続するとき等の熱によりニッケルめっき層
９のニッケルが金めっき層１１の表面に移動拡散するこ
とを防ぐ作用をなす。
【００３３】前記パラジウム−リンめっき層１０は、塩
化パラジウム等のパラジウム化合物とリン系還元剤、例
えば次亜リン酸ナトリウム等を含む無電解パラジウムめ
っき浴を用いた無電解めっき法によりニッケルめっき層
９の表面に被着される。この場合、下地のニッケルめっ
き層９をホウ素系還元剤を用いて形成し、ホウ素を含有
するニッケル−ホウ素めっき層としておくと該ニッケル
−ホウ素めっき層は表面が極めて平滑であること、パラ
ジウム−リンめっき層１０はニッケル−ホウ素めっき層
９に対し密着性が良いことからパラジウム−リンめっき
層１０をニッケルめっき層９の表面にピンホールやボイ
ド等を形成することなく均一厚みに、かつ強固に被着さ
せることができる。
化パラジウム等のパラジウム化合物とリン系還元剤、例
えば次亜リン酸ナトリウム等を含む無電解パラジウムめ
っき浴を用いた無電解めっき法によりニッケルめっき層
９の表面に被着される。この場合、下地のニッケルめっ
き層９をホウ素系還元剤を用いて形成し、ホウ素を含有
するニッケル−ホウ素めっき層としておくと該ニッケル
−ホウ素めっき層は表面が極めて平滑であること、パラ
ジウム−リンめっき層１０はニッケル−ホウ素めっき層
９に対し密着性が良いことからパラジウム−リンめっき
層１０をニッケルめっき層９の表面にピンホールやボイ
ド等を形成することなく均一厚みに、かつ強固に被着さ
せることができる。
【００３４】なお、前記パラジウム−リンめっき層１０
は、リンの含有率が０．２重量％未満となると、その内
部をニッケルが移動拡散し易くなり、接続パッド６を外
部電気回路基板８の回路配線８ａに錫−銀系半田等の低
融点ロウ材７を介して配線層２に接続する際等において
約２５０℃以上と比較的高温に加熱されると、ニッケル
めっき層９のニッケルが金めっき層１１表面にまで移動
拡散して酸化ニッケル層が形成され易くなり、配線導体
２および接続パッド６に対する低融点ロウ材の濡れ性や
ボンディング性が劣化しやすくなり、また２重量％を超
えると、触媒不活性なリン成分が増大してめっき速度が
遅くなり、量産性が低いものとなって実用性が損なわれ
てしまう傾向にある。従って、前記パラジウム−リンめ
っき層１０は、リンの含有率を０．２重量％〜２重量％
の範囲としておくことが好ましい。
は、リンの含有率が０．２重量％未満となると、その内
部をニッケルが移動拡散し易くなり、接続パッド６を外
部電気回路基板８の回路配線８ａに錫−銀系半田等の低
融点ロウ材７を介して配線層２に接続する際等において
約２５０℃以上と比較的高温に加熱されると、ニッケル
めっき層９のニッケルが金めっき層１１表面にまで移動
拡散して酸化ニッケル層が形成され易くなり、配線導体
２および接続パッド６に対する低融点ロウ材の濡れ性や
ボンディング性が劣化しやすくなり、また２重量％を超
えると、触媒不活性なリン成分が増大してめっき速度が
遅くなり、量産性が低いものとなって実用性が損なわれ
てしまう傾向にある。従って、前記パラジウム−リンめ
っき層１０は、リンの含有率を０．２重量％〜２重量％
の範囲としておくことが好ましい。
【００３５】また前記パラジウム−リンめっき層１０
は、その厚みが０．０５μｍ未満と薄いものとなった場
合、ニッケルめっき層９を完全に被覆することができ
ず、金めっき層１１の表面にニッケルが移動拡散して酸
化物層を形成し易くなる危険性があり、また３μｍを超
えると内部応力が大きくなってニッケルめっき層９への
被着強度が低いものとなってしまう傾向がある。従っ
て、前記パラジウム−リンめっき層１０は、その厚さを
０．０５μｍ〜３μｍの範囲としておくことが好まし
い。
は、その厚みが０．０５μｍ未満と薄いものとなった場
合、ニッケルめっき層９を完全に被覆することができ
ず、金めっき層１１の表面にニッケルが移動拡散して酸
化物層を形成し易くなる危険性があり、また３μｍを超
えると内部応力が大きくなってニッケルめっき層９への
被着強度が低いものとなってしまう傾向がある。従っ
て、前記パラジウム−リンめっき層１０は、その厚さを
０．０５μｍ〜３μｍの範囲としておくことが好まし
い。
【００３６】更に前記パラジウム−リンめっき層１０の
表面には金めっき層１１が所定厚みに被着されており、
該金めっき層１１はニッケルめっき層９及びパラジウム
−リンめっき層１０が酸化腐蝕するのを有効に防止する
とともに、接続パッド６に対する低融点ロウ材の濡れ性
や、配線導体２に対するボンディングワイヤ５のボンデ
ィング性を良好なものとする作用を有している。
表面には金めっき層１１が所定厚みに被着されており、
該金めっき層１１はニッケルめっき層９及びパラジウム
−リンめっき層１０が酸化腐蝕するのを有効に防止する
とともに、接続パッド６に対する低融点ロウ材の濡れ性
や、配線導体２に対するボンディングワイヤ５のボンデ
ィング性を良好なものとする作用を有している。
【００３７】前記金めっき層１１は、例えば、従来周知
のシアン化金カリウム等の金化合物とエチレンジアミン
四酢酸（ナトリウム塩）等の錯化剤とを含有する置換型
の無電解金めっき浴中に配線基板４を所定時間浸漬させ
る無電解めっき法によりパラジウム−リンめっき層１０
表面に所定厚みに被着形成される。
のシアン化金カリウム等の金化合物とエチレンジアミン
四酢酸（ナトリウム塩）等の錯化剤とを含有する置換型
の無電解金めっき浴中に配線基板４を所定時間浸漬させ
る無電解めっき法によりパラジウム−リンめっき層１０
表面に所定厚みに被着形成される。
【００３８】前記金めっき層１１は、その厚みが０．０
３μｍ未満の薄いものとなると、接続パッド６に対する
低融点ロウ材７の濡れ性が劣化して接合強度がばらつ
き、接続パッド６と外部電気回路基板８の回路配線８ａ
との接続信頼性が低いものとなってしまい、また、０．
５μｍを超えると低融点ロウ材７中に拡散する金の量が
多くなり、低融点ロウ材は、その組成が大きく変動し、
半田成分の偏析等に起因して脆くなり、熱応力により極
めて短期間で破断してしまう。従って、前記金めっき層
１１は、その厚さを０．０３μｍ乃至０．５μｍの範囲
としておく必要があり、好適には０．０５μｍ乃至０．
５μｍの範囲としておくのがよい。
３μｍ未満の薄いものとなると、接続パッド６に対する
低融点ロウ材７の濡れ性が劣化して接合強度がばらつ
き、接続パッド６と外部電気回路基板８の回路配線８ａ
との接続信頼性が低いものとなってしまい、また、０．
５μｍを超えると低融点ロウ材７中に拡散する金の量が
多くなり、低融点ロウ材は、その組成が大きく変動し、
半田成分の偏析等に起因して脆くなり、熱応力により極
めて短期間で破断してしまう。従って、前記金めっき層
１１は、その厚さを０．０３μｍ乃至０．５μｍの範囲
としておく必要があり、好適には０．０５μｍ乃至０．
５μｍの範囲としておくのがよい。
【００３９】かくして本発明の配線基板によれば、絶縁
基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３をガラスや樹脂、
ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともにこの半
導体素子３の各電極を配線導体２にボンディングワイヤ
５を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上
面に金属やセラミックスから成る蓋体１２をガラスや樹
脂、ロウ材等の封止材を介して接合させ、絶縁基体１と
蓋体１２から成る容器内部に半導体素子３を気密に収容
することによって製品としての半導体装置が完成する。
基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３をガラスや樹脂、
ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともにこの半
導体素子３の各電極を配線導体２にボンディングワイヤ
５を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上
面に金属やセラミックスから成る蓋体１２をガラスや樹
脂、ロウ材等の封止材を介して接合させ、絶縁基体１と
蓋体１２から成る容器内部に半導体素子３を気密に収容
することによって製品としての半導体装置が完成する。
【００４０】なお、本発明の配線基板は上述の実施の形
態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲であれば種々の変更は可能である。
態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲であれば種々の変更は可能である。
【００４１】
【発明の効果】本発明の配線基板によれば、各接続パッ
ドは、その外周縁近傍に、例えば、幅が接続パッドの半
径の５％〜３５％、内周の半径が接続パッドの半径の６
０％〜８２％である円環状の間隙部が形成されているこ
とから接続パッドを外部電気回路基板の回路配線に低融
点ロウ材を介して接合した後、低融点ロウ材に配線基板
の絶縁基体と外部電気回路基板の熱膨張係数の差に起因
する熱応力が繰り返し作用した場合、低融点ロウ材の外
周端、即ち接続パッドの外周縁との接合界面付近に前記
熱応力によって亀裂が生じるが該亀裂はその進行方向が
前記間隙部で変更されて阻止され、その結果、低融点ロ
ウ材が破断することはほとんどなく、これによって接続
パッドと外部電気回路基板の回路配線とを確実、強固に
電気的接続することができるとともに半導体素子の外部
電気回路への接続を長期信頼性に優れたものとなすこと
が可能となる。
ドは、その外周縁近傍に、例えば、幅が接続パッドの半
径の５％〜３５％、内周の半径が接続パッドの半径の６
０％〜８２％である円環状の間隙部が形成されているこ
とから接続パッドを外部電気回路基板の回路配線に低融
点ロウ材を介して接合した後、低融点ロウ材に配線基板
の絶縁基体と外部電気回路基板の熱膨張係数の差に起因
する熱応力が繰り返し作用した場合、低融点ロウ材の外
周端、即ち接続パッドの外周縁との接合界面付近に前記
熱応力によって亀裂が生じるが該亀裂はその進行方向が
前記間隙部で変更されて阻止され、その結果、低融点ロ
ウ材が破断することはほとんどなく、これによって接続
パッドと外部電気回路基板の回路配線とを確実、強固に
電気的接続することができるとともに半導体素子の外部
電気回路への接続を長期信頼性に優れたものとなすこと
が可能となる。
【００４２】また本発明の配線基板によれば、金めっき
層とニッケルめっき層との間にパラジウム−リンめっき
層を介在させたことからニッケルめっき層のニッケルが
金めっき層表面に拡散するを効果的に抑制することがで
き、これによって接続パッドの表面に被着される金めっ
き層の厚みを０．０３μｍ〜０．５μｍと薄くすること
が可能となるとともにロウ付け時に低融点ロウ材中に拡
散する金の量を少なくし、低融点ロウ材の組成変動に伴
なうロウ材成分の偏析を有効に防止して、低融点ロウ材
の機械的強度を強いものとなすことができる。
層とニッケルめっき層との間にパラジウム−リンめっき
層を介在させたことからニッケルめっき層のニッケルが
金めっき層表面に拡散するを効果的に抑制することがで
き、これによって接続パッドの表面に被着される金めっ
き層の厚みを０．０３μｍ〜０．５μｍと薄くすること
が可能となるとともにロウ付け時に低融点ロウ材中に拡
散する金の量を少なくし、低融点ロウ材の組成変動に伴
なうロウ材成分の偏析を有効に防止して、低融点ロウ材
の機械的強度を強いものとなすことができる。
【図１】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
【図３】図１に示す配線基板の要部拡大平面図である。
【図４】図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
１・・・・絶縁基体 １ａ・・・凹部 ２・・・・配線導体 ３・・・・半導体素子 ４・・・・配線基板 ５・・・・ボンディングワイヤ ６・・・・接続パッド ６ａ・・・間隙部より内側の領域 ６ｂ・・・間隙部 ６ｃ・・・間隙部より外側の領域 ６ｄ・・・側壁 ７・・・・低融点ロウ材 ８・・・・外部電気回路基板 ８ａ・・・回路配線 ９・・・・ニッケルめっき層 １０・・・パラジウム−リンめっき層 １１・・・金めっき層 １２・・・蓋体
Claims (3)
- 【請求項１】電気絶縁材料から成り、表面に半導体素子
搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体下面のパッド形
成領域に形成され外部電気回路基板の回路配線に鉛を含
有しない低融点ロウ材を介して接続される多数の円形状
の接続パッドと、前記絶縁基体の前記搭載部から前記接
続パッドにかけて導出される複数個の配線導体とから成
る配線基板であって、前記接続パッドは、その外周縁近
傍に間隙部が形成され、かつ、その露出表面に、ニッケ
ルめっき層と、パラジウム−リンめっき層と、厚みが
０．０３μｍ〜０．５μｍの金めっき層とが順次被着さ
れていることを特徴とする配線基板。 - 【請求項２】前記間隙部は、その内周の半径が接続パッ
ドの半径の６０％〜８２％であることを特徴とする請求
項１に記載の配線基板。 - 【請求項３】前記間隙部の幅が、前記接続パッドの半径
の５％〜３５％であることを特徴とする請求項１に記載
の配線基板。
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001210928A true JP2001210928A (ja) | 2001-08-03 |
| JP3692272B2 JP3692272B2 (ja) | 2005-09-07 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006114706A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Ibiden Co Ltd | 多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法 |
| US8156646B2 (en) | 2004-10-14 | 2012-04-17 | Ibiden Co., Ltd. | Method for manufacturing printed wiring board |
-
2000
- 2000-01-27 JP JP2000023346A patent/JP3692272B2/ja not_active Expired - Fee Related
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