JP2006100447A - Wiring board with lead pin - Google Patents
Wiring board with lead pin Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006100447A JP2006100447A JP2004282798A JP2004282798A JP2006100447A JP 2006100447 A JP2006100447 A JP 2006100447A JP 2004282798 A JP2004282798 A JP 2004282798A JP 2004282798 A JP2004282798 A JP 2004282798A JP 2006100447 A JP2006100447 A JP 2006100447A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- lead pin
- wiring board
- layer
- brazing material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージや回路基板、電子回路モジュール等に使用される、入出力端子用のリードピンが立設された、所謂ピングリッドアレイ(PGA)用のリードピン付き配線基板に関する。 The present invention relates to a so-called pin grid array (PGA) in which lead pins for input / output terminals are erected, which are used for a semiconductor element housing package, a circuit board, an electronic circuit module, etc. for housing semiconductor elements. The present invention relates to a wiring board with lead pins.
従来から、IC,LSI等の半導体集積回路素子等の半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージや、高周波回路や電力回路等を構成する回路基板あるいは電子回路モジュール等には、セラミックスから成る絶縁基体の表面および内部の少なくとも一方に配線導体を有する配線基板が使用されている。この配線基板には、一般的に、リードピン、ボール端子等の端子部材、放熱板,放熱フィン等の放熱部材、また配線基板と蓋体とから成る容器の内部に半導体素子を気密に収容するために金属製の蓋体を取着するためのシールリング等のシール部材といった金属部材が、配線基板の表面のメタライズ層から成る配線導体にろう材を介して接合されている。 Conventionally, a semiconductor element housing package for housing a semiconductor element such as a semiconductor integrated circuit element such as an IC or LSI, a circuit board or an electronic circuit module constituting a high-frequency circuit or a power circuit, etc. are made of ceramics. A wiring board having a wiring conductor on at least one of the surface and the inside of an insulating base is used. In general, this wiring board is used to airtightly accommodate a semiconductor element inside a container composed of a terminal member such as a lead pin and a ball terminal, a heat radiating member such as a heat radiating plate and a heat radiating fin, and a wiring board and a lid. A metal member such as a seal member such as a seal ring for attaching a metal lid is joined to a wiring conductor made of a metallized layer on the surface of the wiring board via a brazing material.
上記の配線基板においては、高周波信号を高速で伝送する上で、配線導体を形成する導体の抵抗が低いことが要求され、絶縁基体にもより低い誘電率が要求されている。 In the above wiring board, in order to transmit a high-frequency signal at a high speed, the resistance of the conductor forming the wiring conductor is required to be low, and the insulating base is also required to have a lower dielectric constant.
例えば、誘電率が低く高周波用の絶縁基体として好適であるガラスセラミックスを絶縁基体に用い、銅(Cu),銀(Ag)等の低抵抗金属のメタライズ層を配線導体として形成した配線基板が多用されている。 For example, a wiring board in which glass ceramics having a low dielectric constant and suitable as an insulating base for high frequencies is used as an insulating base, and a metallized layer of a low resistance metal such as copper (Cu) or silver (Ag) is used as a wiring conductor is widely used. Has been.
しかしながら、このような高周波用の配線基板においては、低誘電率のガラスセラミックスはガラス成分を多量に含有することから、その磁器強度は従来のアルミナセラミックス等に比べて低く、また配線導体である銅,銀等の低抵抗金属は低融点金属でもあることから、低温で焼結させる必要があるので、メタライズ層から成る配線導体のガラスセラミックスへの接合強度も低いものとなっている。 However, in such a high-frequency wiring board, glass ceramics with a low dielectric constant contain a large amount of glass components, so the porcelain strength thereof is lower than that of conventional alumina ceramics, etc., and copper that is a wiring conductor is used. Since a low resistance metal such as silver is also a low melting point metal, it is necessary to sinter at a low temperature. Therefore, the bonding strength of the wiring conductor composed of the metallized layer to the glass ceramic is low.
このため、このような配線基板のメタライズを用いて作製された電極パッドに、ろう材を介してリードピンを接合しピングリッドアレイ型のリードピン付き配線基板とした場合、外部電気回路に配線基板を装着するためにリードピンを外部電気回路のソケットに差し込んだり、外部電気回路に配線基板を装着した後に故障や交換等のメンテナンス等が必要となりリードピンを引き抜いたりした際に、リードピンに垂直方向や斜め方向からの外力が働くと、絶縁基体であるガラスセラミックスと電極パッドとの界面に破壊応力が発生して、電極パッドに剥がれが生じ接合信頼性が低下するという問題点があった。 Therefore, when a lead grid is bonded to an electrode pad manufactured using such metallization of a wiring board via a brazing material to form a wiring board with a pin grid array type lead pin, the wiring board is mounted on an external electric circuit. To insert the lead pin into the socket of the external electric circuit, or when the lead pin is pulled out because maintenance such as failure or replacement is necessary after mounting the wiring board on the external electric circuit, When this external force is applied, there is a problem that fracture stress is generated at the interface between the glass ceramic as the insulating substrate and the electrode pad, the electrode pad is peeled off and the bonding reliability is lowered.
そこで、磁器強度の弱いガラスセラミックス等の絶縁基体と電極パッドとの界面における破壊を回避する手法として、活性金属としてTi,ZrおよびHfの少なくとも1種を含有するAg−Cu合金ろう材を用いて、リードピン接合用の電極パッドを配線基板に形成せずに、配線基板の内部から下面に導出された配線導体としての貫通導体(ビア導体)が絶縁基体の表面に露出した部位を含む領域に、リードピンを直接接合する構成が提案されている。 Therefore, as a technique for avoiding breakage at the interface between the insulating substrate such as glass ceramics having weak porcelain strength and the electrode pad, an Ag—Cu alloy brazing material containing at least one of Ti, Zr and Hf as an active metal is used. In a region including a portion where a through conductor (via conductor) as a wiring conductor led out from the inside of the wiring board to the lower surface is exposed on the surface of the insulating base without forming an electrode pad for lead pin bonding on the wiring board, A configuration for directly joining lead pins has been proposed.
この構成では、電極パッドを介さずに、配線導体の一部である貫通導体の絶縁基体の表面に露出した部位とリードピンとを、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材から成るろう材パッドを介して直接接続することによって電気的な接続を行なうことができる。また、貫通導体の露出部は通常は配線の高密度化が進んでいるために直径が約100μm以下と小さいことから、リードピンは実質的には絶縁基体とろう材パッドを介して接合されるため、電極パッドと絶縁基体との接合強度に依存することなくリードピンを接合することができ、絶縁基体と電極パッドとの間の界面における破壊を回避することができる。 In this configuration, the portion exposed to the surface of the insulating base of the through conductor, which is a part of the wiring conductor, and the lead pin are not interposed via the electrode pad via the brazing material pad made of the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material. By making direct connection, electrical connection can be made. In addition, since the exposed portion of the through conductor is usually small in diameter of about 100 μm or less because the wiring density is increasing, the lead pin is substantially bonded to the insulating substrate and the brazing material pad. The lead pin can be bonded without depending on the bonding strength between the electrode pad and the insulating substrate, and the breakage at the interface between the insulating substrate and the electrode pad can be avoided.
上記の電極パッドを介さずに、配線導体の一部である貫通導体の絶縁基体の表面に露出した部位とリードピンとを、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材から成るろう材パッドを介して直接接続することによって電気的な接続を行なう接合手法においては、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材を配線基板表面に露出した貫通導体を覆うようにスクリーン印刷法等で印刷形成し、この印刷された活性金属含有Ag−Cu合金ろう材上にリードピンを立設し、その後に800〜1000℃の加熱処理を行いリードピンを配線基板に接合する。
しかしながら、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材のろう材パッドは、銅と銀との合金であるため、貫通導体を形成している単組成の銅や銀と比較すると融点が低い。そのため、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材が加熱され溶融する際、貫通導体を形成している単組成の銅や銀は、固相のまま存在している。その結果、固相が液相に溶融する形で、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材と貫通導体との界面において、貫通導体から活性金属含有Ag−Cu合金ろう材側へと拡散、移動する。その結果、貫通導体の銅や銀が拡散、移動した部分にはボイドが発生する。 However, since the brazing filler metal pad of the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material is an alloy of copper and silver, the melting point is lower than that of single composition copper or silver forming the through conductor. Therefore, when the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material is heated and melted, the single composition of copper or silver forming the through conductor exists as a solid phase. As a result, the solid phase is diffused and moved from the through conductor to the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material side at the interface between the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material and the through conductor in such a form that it melts into the liquid phase. . As a result, voids are generated in the part where the copper or silver of the through conductor has diffused and moved.
また、このように貫通導体を形成している単組成の銅や銀が接続パッド中に拡散すると、接続パッドにおいて貫通導体近傍とそれ以外の部分で、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材の銅と銀の組成比が異なってくる。例えば、貫通導体が銅の場合、接続パッドの貫通導体近傍では他の部分に比べて活性金属含有Ag−Cu合金ろう材の銅の割合が大きくなる。その結果、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材の銀と銅の組成が共晶組成から銅側にずれる。そのため、溶融後の冷却過程で初晶として銅リッチな固溶体(Cu相)が形成され、共晶温度になるまではこのCu相が成長し粗大化する。 Further, when copper or silver having a single composition forming the through conductor diffuses into the connection pad in this way, the copper of the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material is present in the vicinity of the through conductor and other portions in the connection pad. And silver composition ratios are different. For example, when the through conductor is copper, the proportion of copper in the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material is larger in the vicinity of the through conductor of the connection pad than in other portions. As a result, the silver and copper composition of the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material shifts from the eutectic composition to the copper side. Therefore, a copper-rich solid solution (Cu phase) is formed as the primary crystal in the cooling process after melting, and this Cu phase grows and becomes coarse until the eutectic temperature is reached.
このような理由で、接続パッドの貫通導体近傍では、初晶が粗大化していない他の部分と比べて、Cu相とAg相との接触面積が小さくなり、銀と銅との間の結合エネルギーが小さくなる。このため、ろう材パッドの貫通導体近傍では、Cu相とAg相との界面が脆弱になるという問題があった。 For this reason, the contact area between the Cu phase and the Ag phase is smaller in the vicinity of the through conductor of the connection pad than in other parts where the primary crystal is not coarsened, and the binding energy between silver and copper is reduced. Becomes smaller. Therefore, there is a problem that the interface between the Cu phase and the Ag phase becomes brittle near the through conductor of the brazing material pad.
また、上記の理由によって、形成される脆弱な界面では、外部から加わる応力によって容易に界面がすべりを起こし、このすべり面を起点としてクラックが発生する。 For the above reason, at the fragile interface formed, the interface easily slips due to externally applied stress, and cracks are generated starting from the slip surface.
以上の理由で発生する貫通導体内部のボイドや接続パッド内部のクラックが原因となって、導通抵抗が増加し、顕著になると貫通導体とリードピンとが絶縁するという問題点が発生していた。 Due to the voids inside the through conductors and cracks inside the connection pads generated due to the above reasons, the conduction resistance increases, and when it becomes prominent, there is a problem that the through conductors and the lead pins are insulated.
本発明は、上記の問題点を解決するために完成されたものであり、その目的は、例えば貫通導体を形成している単組成の銅や銀の低抵抗金属が、ろう付けの際に活性金属含有Ag−Cu合金ろう材中へ拡散することがなく、貫通導体の導通抵抗値が上昇したり、長期の使用で活性金属含有Ag−Cu合金ろう材にクラックが生じ、貫通導体とリードピンとが絶縁することを防止することができる高信頼性のリードピン付き配線基板を提供することにある。 The present invention has been completed in order to solve the above-mentioned problems. The purpose of the present invention is, for example, that a low-resistance metal such as a single composition copper or silver forming a through conductor is active during brazing. It does not diffuse into the metal-containing Ag-Cu alloy brazing material, the conduction resistance value of the through conductor increases, or cracks occur in the active metal-containing Ag-Cu alloy brazing material after long-term use. An object of the present invention is to provide a highly reliable wiring board with lead pins that can prevent insulation.
本発明の配線基板は、ガラスセラミックスから成る絶縁基体と、該絶縁基体の表面に形成された配線導体と、前記絶縁基体を貫通して形成された銅または銀を主成分とする貫通導体と、前記貫通導体の一端面に接合に接合された鉄,ニッケルおよびコバルトの少なくとも一種を含有するリードピンとを具備しており、該リードピンは、Ti,ZrおよびHfのうちの少なくとも一種を含むAg−Cu合金ろう材から成るろう材パッドを介して前記貫通導体に接合されているリードピン付き配線基板において、前記貫通導体は、前記一端面にNi層もしくはAu層の少なくとも一方から成る拡散防止層が形成されていることを特徴とする。 The wiring board of the present invention includes an insulating base made of glass ceramics, a wiring conductor formed on the surface of the insulating base, a through conductor mainly composed of copper or silver formed through the insulating base, A lead pin containing at least one of iron, nickel, and cobalt joined to one end face of the through conductor, and the lead pin contains Ag—Cu containing at least one of Ti, Zr, and Hf In the wiring board with lead pins joined to the through conductor via a brazing filler metal pad, the through conductor has a diffusion prevention layer formed of at least one of an Ni layer or an Au layer on the one end surface. It is characterized by.
本発明の配線基板は好ましくは、拡散防止層は、厚みが1μm乃至20μmであることを特徴とする。 The wiring board of the present invention is preferably characterized in that the diffusion preventing layer has a thickness of 1 μm to 20 μm.
本発明のリードピン付き配線基板によれば、リードピンは、Ti,ZrおよびHfのうちの少なくとも一種を含むAg−Cu合金ろう材から成る接続パッドを介して貫通導体に接合されており、貫通導体は、一端面にNi層もしくはAu層の少なくとも一方から成る拡散防止層が形成されていることから、リードピンを立設および接合するための加熱処理の際に、貫通導体は拡散防止層によって活性金属含有Ag−Cu合金ろう材と構造的に遮断されているので、貫通導体を形成している単組成の銅や銀が活性金属含有Ag−Cu合金ろう材中へ拡散することがなく、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材の貫通導体近傍に粗大なCu相やAg相が発生することで銀と銅との界面が脆弱になることを抑えることができる。その結果、貫通導体にボイドができて貫通導体の導通抵抗値が上昇したり、大きな外力が加わった際に活性金属含有Ag−Cu合金ろう材にクラックが生じ、貫通導体とリードピンとが絶縁することを防止することができる。 According to the wiring board with lead pins of the present invention, the lead pins are joined to the through conductors via the connection pads made of an Ag—Cu alloy brazing material containing at least one of Ti, Zr and Hf. In addition, since the diffusion prevention layer made of at least one of the Ni layer and the Au layer is formed on one end surface, the through conductor contains the active metal by the diffusion prevention layer during the heat treatment for standing and joining the lead pins. Since it is structurally cut off from the Ag-Cu alloy brazing material, copper and silver having a single composition forming through conductors do not diffuse into the active metal-containing Ag-Cu alloy brazing material and contain active metal. When the coarse Cu phase or Ag phase is generated in the vicinity of the through conductor of the Ag—Cu alloy brazing filler metal, it is possible to suppress the fragile interface between silver and copper. As a result, voids are formed in the through conductor and the conduction resistance value of the through conductor is increased, or when a large external force is applied, a crack is generated in the active metal-containing Ag-Cu alloy brazing material, and the through conductor and the lead pin are insulated. This can be prevented.
本発明のリードピン付き配線基板は好ましくは、拡散防止層は、厚みが1μm乃至20μmであることから、より一層効果的に貫通導体とリードピンとの間で導通抵抗が増大すること、および両者が絶縁することを防止することができる。 In the wiring board with lead pins of the present invention, preferably, the diffusion prevention layer has a thickness of 1 μm to 20 μm, so that the conduction resistance is more effectively increased between the through conductor and the lead pin, and both are insulated. Can be prevented.
本発明のリードピン付き配線基板について以下に詳細に説明する。図1は半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージに本発明のリードピン付き配線基板を適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図である。図1において、1はリードピン、2は接続パッドとしての活性金属含有Ag−Cu合金ろう材パッド(以下、ろう材パッドともいう)、3はリードピン付き配線基板(以下、配線基板ともいう)、4は半導体素子である。配線基板3のガラスセラミックスから成る絶縁基体5は、上面の中央部に半導体素子4を搭載するための搭載部8を有している。10は貫通導体と接続パッドとの間の拡散防止層である。
The wiring board with lead pins of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment in which the wiring board with lead pins of the present invention is applied to a semiconductor element housing package for housing semiconductor elements. In FIG. 1, 1 is a lead pin, 2 is an active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material pad (hereinafter also referred to as a brazing material pad) as a connection pad, and 3 is a wiring substrate with lead pins (hereinafter also referred to as a wiring substrate), 4 Is a semiconductor element. The
絶縁基体5は、ガラスセラミックス焼結体から成る、例えば四角形状の板状体であり、その表面および内部の少なくとも一方に配線導体6を有している。
The
このような配線基板3におけるガラスセラミックスより成る絶縁基体5は、例えば以下のようにして製作される。まず、ガラス成分としてSiO2−B203系、SiO2−B2O3−Al2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す)、SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同じまたは異なっていて、Ca,Sr,Mg,BaまたはZnを示す)、SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は上記と同じである)、SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す)、SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は上記と同じである)、PB系ガラス、Bi系ガラス等から成るガラス粉末と、Al2O3,SiO2,ZrO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、TiO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Al2O3およびSiO2から選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(スピネル,ムライト,コージェライト等)のフィラー粉末とを、質量比で40:60〜99:1の割合で混合し、さらに適当な有機溶剤,溶媒を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してセラミックグリーンシート(セラミック生シート)を得る。
The
次に、このセラミックグリーンシートに、導体材料の粉末をペースト化した導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷するか、または所定パターン形状の金属箔を転写する等の方法を用いて、配線導体6を形成する。導体ペーストの導体材料としては、ガラスセラミックス焼結体に対しては、Cu,Ag,Ag−Pt,Ag−Pd,Au等が好適に用いられる。
Next, on this ceramic green sheet, a conductor paste obtained by pasting a powder of a conductor material is printed by a screen printing method or a gravure printing method, or a method such as transferring a metal foil having a predetermined pattern shape, A
なお、この配線導体6には、絶縁基体5の上面と下面とにそれぞれ配置された導体パターン同士を絶縁基体5の内部で接続するためのビア導体やスルーホール導体等といった貫通導体7も含まれる。この貫通導体7は、例えば、パンチング加工等によりセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に導体ペーストを充填することによって形成される。
The
また、配線導体6は、主に絶縁基体1の表面に形成され、その一部が半導体素子4の電極を電気的に接続させるための電極パッド9として機能する。
The
次に、配線導体6および貫通導体7となる導体ペーストを形成したセラミックグリーンシートを複数枚積層し、所定の温度(ガラスセラミックスの場合であれば約900℃)で焼成することによって、配線基板3における絶縁基体5および配線導体6の部分が製作される。
Next, a plurality of ceramic green sheets on which a conductive paste to be the
次に、図2に断面図で示すように、貫通導体7の絶縁基体5の表面に露出する面に拡散防止層9を形成するために、めっき法、蒸着法およびスパッタリング等によってNi層やAu層を形成する。Ni層は、CoやPt等の金属と比較すると、銅や銀に対して密着性が良く、拡散しにくいために拡散防止層として有効に機能する。またAuは、銅や銀に対してさらに拡散しにくい金属元素であるため、Au層を一層設けることで銅、銀の拡散をより効果的に防止することができる。
Next, as shown in a cross-sectional view in FIG. 2, in order to form the
また、拡散防止層10の厚みは1μm乃至20μmが好ましい。拡散防止層10の厚みが1μm未満の場合、厚みが薄いためにピンホール部などの欠陥が生じる。このため、リードピン1取付けの加熱処理が行なわれる場合、貫通導体に含まれる銅,銀の低抵抗金属が欠陥部より活性金属含有Ag−Cu合金ろう材(ろう材パッド2)中に拡散し、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材中に粗大なCu相やAg相が形成されることで脆弱層が発生する。
The thickness of the
また、拡散防止層10の厚みが20μmを超える場合、拡散防止層10を構成するNi,Auは弾性係数が大きいので、厚みが厚くなった分だけ外力が加わった際に大きな応力が発生する。そのため、比較的小さな外力でも容易に拡散防止層10が破壊されるという問題点が発生する。
Further, when the thickness of the
Ni,Auをめっき法で形成する際の一例を以下に示す。Niめっき層は、Pを4〜12質量%程度含有する無電解Ni−Pめっき層から成る。このようなNiめっき層は、まず、配線導体6および貫通導体7が形成された絶縁基体5を界面活性剤と塩酸水溶液とから成る温度が25〜50℃の酸性の洗浄液に1〜5分間浸漬して、貫通導体7の表面に露出する面を清浄し、次にこれを純水で洗浄した後、塩化パラジウム,水酸化カリウム,エチレンジアミンテトラアセティクアシッドから成る温度が25〜40℃のパラジウム活性液中に1〜5分間程度浸漬して、貫通導体7の表面に露出する面にパラジウム触媒を付着させ、次にこれを純水で洗浄した後、硫酸ニッケル,クエン酸ナトリウム,酢酸ナトリウム,次亜リン酸ナトリウム,塩化アンモニウムから成る温度が50〜90℃の無電解Niめっき液中に、2〜60分間浸漬することによって、貫通導体7の表面に露出する面に被着される。
An example of forming Ni and Au by plating is shown below. The Ni plating layer is composed of an electroless Ni—P plating layer containing about 4 to 12% by mass of P. In such a Ni plating layer, first, the insulating
そして、配線基板3の下面の貫通導体7が絶縁基体5表面に露出した部位を含む領域に、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材を含む導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷し、リードピン1と、配線基板3の貫通導体7の表面に露出する面とその面を含む絶縁基体5とを、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材からなるろう材パッドを介してろう付けする。このろう材パッドと成る活性金属含有Ag−Cu合金ろう材は、BAg−8(JIS Z−3261:72質量%Ag−28質量%Cu)ろう材を始めとして、Agが60〜80質量%でCuが20〜40質量%の組成から成るAg−Cu合金ろう材に、活性金属であるTi,ZrおよびHfのうち少なくとも1種を、金属または水素化物の状態で外添加で2〜10質量%添加したものが好適に用いられる。
Then, a conductor paste containing an active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material is printed by a screen printing method, a gravure printing method, or the like in a region including a portion where the through
このろう材パッド2を介してリードピン1を絶縁基体5に接合するには、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材の粉末に有機溶剤、樹脂バインダおよび溶剤(有機溶剤,水等)を合わせて5〜15質量%を外添加で混合して得たろう材ペーストを、貫通導体7が露出した端面を含む絶縁基体5の表面に、スクリーン印刷法等によりリードピン1を立設する部位に対応した所定パターンで印刷し、これにリードピン1のヘッド部1aを載置して、真空中、中性雰囲気中または還元雰囲気中で活性金属含有Ag−Cu合金ろう材の溶融温度に合わせた所定温度(例えば約800℃)で加熱処理し、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材を溶融させて、配線導体6および絶縁基体5とリードピン1とをろう付け接合する。
In order to join the
このとき、活性金属含有Ag−Cu合金ろう材の融点およびろう付け後の接合部の外観や反応層および合金層の厚み等を考慮して、ろう材パッド2における活性金属の含有量、ボリューム(体積)、ブレージング最高到達温度、ろう材パッド2の融点以上の温度の保持時間等を決める必要がある。
At this time, considering the melting point of the active metal-containing Ag—Cu alloy brazing material, the appearance of the joint after brazing, the thickness of the reaction layer and the alloy layer, etc., the active metal content, volume ( Volume), the maximum brazing temperature, the holding time at a temperature equal to or higher than the melting point of the
その一例として、72質量%Ag−28質量%Cuの所謂BAg−8と呼ばれるろう材に活性金属としてTiH2を3質量%添加したろう材を用いて、絶縁基体5の表面にろう付け後に直径0.90mmの接続パッドを形成する場合、ピン径が0.20mm、ヘッド部1aの厚みが0.15mm、ヘッド部1aの直径が0.45mmのネイルヘッド型のリードピン1を絶縁基体5の所定部位に当接した状態で、真空炉中で最高温度795℃乃至850℃で5分乃至1時間保持すれば、高い接合強度を有する良好な接合状態が得られる。
As an example, a brazing material in which 3% by mass of TiH 2 is added as an active metal to a so-called BAg-8 brazing material of 72% by mass Ag-28% by mass Cu is used, and the diameter after brazing on the surface of the insulating
ここで、絶縁基体5が40乃至400℃での熱膨張係数が2.3×10−6/℃〜4.5×10−6/℃であるガラスセラミックスから成る場合、ヘッド部1aの側面とろう材パッド2の外周端との間の距離が全周にわたって0.125mm以上であることが好ましい。
Here, when the insulating
なお、本発明の配線基板3に用いられるリードピン1の材質、ピン部の長さ、ヘッド部1aの厚み等は、外部電気回路のソケットの形状や接続方法等に応じて選択が可能である。例えば、半導体素子収納用パッケージに適用するリードピン1であれば、Fe−Ni−Co合金やCu合金製のものが使用され、ピン部の長さとしては1〜6mm程度の範囲のものが使用される。
The material of the
以上のようにしてリードピン1と絶縁基体5とを接合することにより、リードピン1がろう材パッド2を介して貫通導体7に接合され、貫通導体7とリードピン1の導通抵抗の増大を抑制し、貫通導体7とリードピン1が絶縁することを防止することが可能なリードピン付き配線基板3を得ることができる。
By joining the
本発明のリードピン付き配線基板の実施例について以下に説明する。 Examples of the wiring board with lead pins of the present invention will be described below.
まず、ガラス粉末として平均粒径が2μmであるSiO2を用い、フィラー粉末として平均粒径が1〜2μmであるコーディライトを用い、質量比で40:60の割合で混合し、さらに適当な有機溶剤,溶媒を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してセラミックグリーンシート(セラミック生シート)を作製した。 First, SiO 2 having an average particle diameter of 2 μm is used as the glass powder, cordierite having an average particle diameter of 1 to 2 μm is used as the filler powder, and the mixture is mixed at a mass ratio of 40:60, and further suitable organic A solvent and a solvent were added and mixed to form a slurry, which was formed into a sheet by a doctor blade method or a calender roll method to produce a ceramic green sheet (ceramic green sheet).
次に、このセラミックグリーンシートにパンチング加工により貫通孔を形成し、Cu粉末をペースト化した導体ペーストを充填することによってビア導体を形成した。 Next, through holes were formed in this ceramic green sheet by punching, and a via conductor was formed by filling a conductor paste obtained by pasting Cu powder.
次に、Cu粉末をペースト化した導体ペーストをスクリーン印刷法より印刷して配線導体(配線導体となる導体ペースト層)を形成した。 Next, a conductor paste obtained by pasting Cu powder was printed by a screen printing method to form a wiring conductor (a conductive paste layer serving as a wiring conductor).
次に、これらのビア導体と配線導体を形成したセラミックグリーンシートを複数枚積層し、950℃の温度で焼成することによってガラスセラミックスから成る絶縁基体を製作した。 Next, a plurality of ceramic green sheets having these via conductors and wiring conductors were laminated and fired at a temperature of 950 ° C. to produce an insulating base made of glass ceramics.
次に、貫通導体7の絶縁基体5の表面に露出する面に拡散防止層10を形成するために、めっき法によってNi層およびAu層を順次積層した。
Next, in order to form the
次に、絶縁基体5の表面に、Ag72質量%とCu28質量%とから成るAg−Cu合金ろう材(BAg−8)に活性金属としてのTiH2を3質量%および樹脂バインダを10質量%の割合で外添加した活性金属含有Ag−Cu合金ろう材のペーストを、リードピン1と絶縁基体5との接合用のろう材パッド2としてスクリーン印刷し、ろう付け後の直径が0.90mmとなるろう材パッド2を形成した。
Next, on the surface of the insulating
次に、このろう材パッド2を介して、ピン部の直径が0.20mm、ヘッド部1aの厚みが0.15mm、ヘッド部1aの直径が0.45mmであるFe−Ni−Co合金製のリードピン1を、真空炉中で最高温度800℃を15分保持することにより接合した。
Next, through this
以上のようにして、リードピン1と絶縁基体5とを接合することにより、リードピン1が接続パッド2を介して貫通導体7に接合され、貫通導体7とリードピン1の導通抵抗の増大を抑制し、貫通導体7とリードピン1とが絶縁することを防止することが可能なリードピン付き配線基板3を得た。
By joining the
なお、上記リードピン付き配線基板3において、リードピン1の全長が2.0mm、リードピン1間の間隔が2.0mmであり、貫通導体7の直径φが100μm、長さが1.0mm、また電極パッド9は銅のメタライズ層で形成されており、厚みが10〜15μm、外形が1.0mm×2.5mmの長方形から成る評価用サンプルを10個作製した。
In the
また、比較例として、実施例品と寸法形状は同一であるが、拡散防止層10を有さないリードピン付き配線基板(比較用サンプル)を同様にして10個作製した。
In addition, as a comparative example, ten wiring boards with lead pins (comparative samples) having the same dimensions and shape as the example products but not having the
これらの配線基板の隣り合うリードピン1間の抵抗をデジタルマルチメーターによって測定し、抵抗値を測定した。測定結果を表1に示す。
表1より、拡散防止層10を形成したものは、拡散防止層10を形成していない評価サンプルと比較すると、平均でリードピン1間の導通抵抗が約63%と抵抗値が小さくなった。
From Table 1, when the
なお、本発明は以上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種々の変更を施すことは何ら差し支えない。例えば、上記の実施の形態では、本発明の配線基板を半導体素子収納用パッケージに適用した例を示したが、混成集積回路基板等の他の用途に適用してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the wiring board of the present invention is applied to a package for housing semiconductor elements has been described. However, it may be applied to other uses such as a hybrid integrated circuit board.
1・・・リードピン
1a・・・ヘッド部
2・・・ろう材パッド
3・・・リードピン付き配線基板
4・・・半導体素子
5・・・絶縁基体
6・・・配線導体
7・・・貫通導体
8・・・搭載部
9・・・電極パッド
10・・・拡散防止層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004282798A JP2006100447A (en) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | Wiring board with lead pin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004282798A JP2006100447A (en) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | Wiring board with lead pin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006100447A true JP2006100447A (en) | 2006-04-13 |
Family
ID=36239985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004282798A Pending JP2006100447A (en) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | Wiring board with lead pin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006100447A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007294601A (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Kyocera Corp | Wiring board |
CN112643162A (en) * | 2020-11-30 | 2021-04-13 | 福达合金材料股份有限公司 | Welding method of industrial plug and socket contact assembly |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08274218A (en) * | 1995-03-30 | 1996-10-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ceramic circuit board |
JP2003046033A (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Kyocera Corp | Wiring board |
JP2003124376A (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-25 | Kyocera Corp | Package for housing semiconductor device |
JP2004059375A (en) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Kyocera Corp | Ceramic-metal member junction body |
-
2004
- 2004-09-28 JP JP2004282798A patent/JP2006100447A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08274218A (en) * | 1995-03-30 | 1996-10-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ceramic circuit board |
JP2003046033A (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Kyocera Corp | Wiring board |
JP2003124376A (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-25 | Kyocera Corp | Package for housing semiconductor device |
JP2004059375A (en) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Kyocera Corp | Ceramic-metal member junction body |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007294601A (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Kyocera Corp | Wiring board |
CN112643162A (en) * | 2020-11-30 | 2021-04-13 | 福达合金材料股份有限公司 | Welding method of industrial plug and socket contact assembly |
CN112643162B (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-28 | 浙江福达合金材料科技有限公司 | Welding method of industrial plug and socket contact assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009224651A (en) | Wiring board and manufacturing process therefor | |
JP2004059375A (en) | Ceramic-metal member junction body | |
JP3610247B2 (en) | Wiring board | |
JP2006121034A (en) | Wiring board with lead pin | |
JP2006100447A (en) | Wiring board with lead pin | |
JPH11103141A (en) | Wiring board | |
JP4828998B2 (en) | Wiring board | |
JP2000340716A (en) | Wiring substrate | |
JP4364033B2 (en) | Wiring board with lead pins | |
JP2006173222A (en) | Wiring board | |
JP4105928B2 (en) | Wiring board with lead pins | |
JP2004327945A (en) | Ceramic electronic circuit component | |
JP4427467B2 (en) | Wiring board and electric element module using the same | |
JP3993807B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2004140005A (en) | Wiring board | |
JP2002084051A (en) | Metallized copper composition, low-temperature sintered ceramic wiring board, and method of manufacturing the same | |
JP3645744B2 (en) | Ceramic wiring board | |
JPH07202356A (en) | Circuit board | |
JP2000312057A (en) | Wiring substrate and manufacture thereof | |
JP2006148000A (en) | Glass ceramic wiring board | |
JP2006066653A (en) | Wiring substrate with lead pin | |
JP2004087831A (en) | Wiring board | |
JP2005285967A (en) | Wiring board with lead pin | |
JP3583018B2 (en) | Ceramic wiring board | |
JP2005236213A (en) | Wiring board with lead pin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070820 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100713 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101214 |