JP2627509B2 - 導電層を有する電子部品 - Google Patents

導電層を有する電子部品

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JP2627509B2
JP2627509B2 JP62214025A JP21402587A JP2627509B2 JP 2627509 B2 JP2627509 B2 JP 2627509B2 JP 62214025 A JP62214025 A JP 62214025A JP 21402587 A JP21402587 A JP 21402587A JP 2627509 B2 JP2627509 B2 JP 2627509B2
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    • H01L2924/01322Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases

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  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁基体表面に設けた金属面上にスズもしく
はスズを含む合金から成る導電層を有する電子部品に関
し、より詳細には半導体集積回路素子を収納する半導体
素子収納用パッケージや半導体集積回路素子が搭載され
る多層配線基板等、スズもしくはスズを含む合金から成
る導電層を有する電子部品の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、半導体集積回路素子を収納するパッケージや半
導体集積回路素子が搭載される多層配線基板等には半導
体集積回路素子を外部電気回路に接続するための外部リ
ード端子が設けてあり、該外部リード端子は絶縁基体上
にタングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン
(Mn)等の高融点金属粉末から成るメタライズ金属を被
着させることによってリード端子とするか、あるいは前
記メタライズ金属上にコバール(Fe−Ni−Co),42Alloy
等の金属板をロウ付けすることによって形成される。
尚、この半導体素子収納パッケージ用のリード端子の表
面には該リード端子を外部電気回路に半田等のロウ材を
介し接続する際、その接続を容易、かつ完全とするため
に通常、ロウ材と接合性が良く、溶融状態の半田(Sn−
Pb合金)中にはほとんど溶解しないニッケル(Ni)から
成る金属層が被着されており、該ニッケルから成る金属
層上には更に防錆と外部電気回路への半田付けを容易に
するため、スズもしくはスズを含む合金から成る導電層
が3.0μm以上の厚みにめっき等の手法により被着され
ている。
しかし乍ら、この従来の導電層を有する電子部品は外
部リード端子を外部電気回路に半田接続する場合、半田
付けの熱によってリード端子を構成する金属面表面に被
着されているスズもしくはスズを含む合金から成る導電
層が溶融し、下地のニッケルの金属層が露出すると共に
該ニッケルの金属層が酸化されて溶融状態の半田と反応
性(濡れ性)が悪い酸化物を生成してしまい、その結
果、外部リード端子を外部電気回路に強固に半田付けす
ることが困難となる問題を有していた。
そこで、上記欠点を解消するために、金属層としてニ
ッケルにコバルトを所定量(5.0〜30.0重量%)含有さ
せたニッケル基合金を使用し、金属層と半田との反応速
度を早めて金属層表面に酸化物が生成される前に半田が
金属層に反応接合されるようになしたものが提案されて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし乍ら、スズもしくはスズを含む合金から成る導
電層の下地として、コバルトを所定量含有したニッケル
基合金から成る金属層を形成した場合、外部電気回路に
外部リード端子を半田接続する際、スズ等から成る導電
層が溶融し、下地の金属層が露出したとしても該金属層
は半田との反応速度が速いことから表面に酸化物が生成
される前に金属層と半田とが反応接合し、外部リード端
子を外部電気回路に接続することが可能となるものの半
導体集積回路素子に高温の熱履歴を加えて特性変化を調
べるバーンインテスト等を行った場合、上記スズもしく
はスズを含む合金から成る導電層のスズがニッケル基合
金から成る金属層中へ急速に、かつ多量に拡散し、導電
層と金属層との界面にカーケンドール効果による空隙が
形成されてしまい、その結果、半導体集積回路素子を収
納するパッケージ等に外部より機械的な応力が印加され
ると、該応力によって外部リード端子と半田とが容易に
剥離してしまい、外部電気回路との電気的接続の信頼性
が低下するという重大な問題を有していた。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的
は半導体集積回路素子をチェックするバーンインテスト
等の熱履歴を印加したとしても外部電気回路等に堅固に
接続することができるスズもしくはスズを含む合金から
成る導電層を有する電子部品を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は絶縁基体表面に設けた金属面上にスズもしく
はスズを含む合金から成る導電層を有する電子部品にお
いて、前記スズもしくはスズを含む合金から成る導電層
の下地としてコバルトの含有量が3.0重量%以下の第1
のニッケル層とコバルトの含有量が5.0〜30.0重量%
で、かつ厚みが0.3〜2.0μmである第2のニッケル層と
の少なくとも二層から成る金属層を層着させたことを特
徴とするものである。
本発明においてコバルトの含有量が3.0重量%以下の
第1のニッケル層は導電層のスズの拡散を第2のニッケ
ル層のみで止める作用を為し、コバルトの含有量が3.0
重量%を越えるとこの第1のニッケル層中に導電層のス
ズが多量に拡散することとなり、その結果、導電層と金
属層との界面にカーケンドール効果による空隙が多量に
形成され、小さな外力印加によっても外部リード端子が
剥がれてしまうことから第1のニッケル層はそのコバル
トの含有量が3.0重量%以下に限定される。
またコバルトの含有量が5.0〜30.0重量%で、かつ厚
みが0.3〜2.0μmである第2のニッケル層はその表面に
半田を良好に接合させるとともに導電層のスズの拡散量
を小となす作用を為し、コバルトの含有量が5.0重量%
未満もしくは30.0重量%を越えると金属層と半田との反
応速度が遅くなって金属層表面に酸化物が生成され、半
田を良好に接合させることができなくなることから、第
2のニッケル層はそのコバルトの含有量が5.0〜30.0重
量%の範囲に限定され、更に第2のニッケル層の厚みは
0.3μm未満であると第1のニッケル層表面を第2のニ
ッケル層で完全に被膜することができなくなり、2.0μ
mを越えると導電層のスズが第2のニッケル層に多量に
拡散し、導電層と金属層との界面にカーケンドール効果
による空隙が多量に形成され、小さな外力印加によって
も外部リード端子が剥がれてしまうことから厚みは0.3
〜2.0μmの範囲に限定される。
〔実施例〕
以下に本発明を添付図面に示す実施例に基づき詳細に
説明する。
第1図は本発明の導電層を有する電子部品として半導
体素子収納用パッケージを例に採って示した一部破断平
面図であり、第2図は第1図の要部拡大断面図である。
図において1はセラミック、ガラス等の電気絶縁性材
料から成る絶縁基体であり、2は半導体集積回路素子7
の電極と外部リード端子3との電気的導通をはかるため
のワイヤ8が取着されるワイヤボンディング用メタライ
ズ金属である。
前記メタライズ金属2はその一部が絶縁基体1の側面
にまで延長されており、絶縁基体1の側面において共晶
銀ロウ(Ag72重量%,Cu28重量%)等のロウ材を介して
外部リード端子3が接合されている。該外部リード端子
3の直上には、コバルトの含有量が3.0重量%以下の第
1のニッケル層4が、その上にはコバルトの含有量が5.
0〜30.0重量%の第2のニッケル層5が、更にその上に
スズもしくはスズを含む合金から成る導電層6が夫々層
設されている。
前記メタライズ金属2は絶縁基体1にタングステン、
モリブデンもしくはマンガン等の粉末に適当な有機溶
剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを従来周知の
厚膜手法により印刷塗布し、しかる後、高温で焼成して
メタライズすることにより形成される。
また外部リード端子3はコバール(Fe−Ni−Co),42A
lloy等の金属から成り、第1のニッケル層、第2のニッ
ケル層及び導電層4,5,6のめっき等の手法により形成さ
れている。尚、前記第2のニッケル層はその厚みが0.3
〜2.0μmの範囲となるようにめっきされている。
また、前記絶縁基体1の上面にはセラミック、ガラス
等の電気絶縁材料から成る蓋体9がガラス、樹脂等の封
止部材を介して取着されており、これにより半導体素子
収納用パッケージ内部の空所は外気から完全に気密に封
止され、最終製品である半導体装置となる。
かくして、本発明によれば半導体素子収納用パッケー
ジの外部リード端子を構成する金属面上にスズもしくは
スズを含む合金から成る導電層を被着させるにあたっ
て、その下地にコバルトの含有量が3.0重量%以下の第
1のニッケル層とコバルトの含有量が5.0〜30.0重量%
で、かつ厚みが0.3〜2.0μmである第2のニッケル層を
層着させたことにより、外部リード端子を外部電気回路
に良好に半田付けできるとともにバーンインテスト等に
よる熱履歴が印加された後に外力が印加されたとしても
リード端子に剥がれが生じるのを皆無となし、外部電気
回路との電気的接続を確実なものになし得ることができ
る。
〔実験例〕 次に本発明の作用効果を下記に示す実験例に基づいて
説明する。
まず、30mm角のアルミナを主成分とするセラミックグ
リーンシート100枚の一主面にタングステン、モリブデ
ン、マンガン等から成るメタライズ用ペーストを使用し
て5mm角のパターンを印刷するとともに、これを還元性
雰囲気(窒素−水素雰囲気)中、約1400〜1600℃の温度
で焼成し、セラミック体表面にメタライズパターンを被
着形成する。次いで、予じめメタライズ層が形成された
セラミック体をコバルト含有ニッケルめっき液中に浸漬
し、該めっき液中のコバルト量を減少せしめ、ニッケル
層中のコバルト含有量が第1表に示す値となる様に調整
しためっき液を使用して、第1のニッケル層を被着形成
した後、その上から第1表に示すコバルトを含有した第
2のニッケル層を所定厚みに被着形成する。その後、そ
の表面にスズを含む合金として半田をめっきにより約3
μm層着させる。そして、次にこれをMIL−STD883C 200
3に規定された半田付けテスト法に準じて半田濡れ性を
評価し、95%以上の半田濡れ面積を有するものを良品と
し、その良品率を求めた。
また、前記半田濡れ性評価で良品となったものを150
℃の温度で168時間保持するバーンインテストを行い、
その後、JIS Z 1522の規定に準じて粘着テープ試験を行
い、半田層が剥離しなかったものを良品とし、その良品
率を求めた。
なお、試料番号25及び26は本発明品と比較するための
比較試料であり、試料番号25はメタライズ金属層上にコ
バルトを含有しないニッケル層のみを被着させたもの、
また試料番号26は15.0重量%のコバルトを含有したニッ
ケル層のみを厚さ3.0μm被着させたものである。
上記の結果を第1表に示す。
なお、本発明において第1のニッケル層の厚さは特に
限定されないが、10μmを越えて外部リード端子上に被
覆した場合、該外部リード端子を折り曲げて使用すると
前記ニッケル層にクラックが入り易くなるため、10μm
以下の厚さとするのが望ましい。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明によれば、半導体素子収納用パッ
ケージ等の電子部品において外部リード端子を構成する
金属面上にスズもしくはスズを含む合金から成る導電層
を被着させるにあって、その下地にコバルトの含有量が
3.0重量%以下の第1のニッケル層とコバルトの含有量
が5.0〜30.0重量%で、かつ厚みが0.3〜2.0μmである
第2のニッケル層を層着させたことから、外部リード端
子を外部電気回路に確実、かつ堅固に半田付け接続する
ことが可能となり高信頼性の電子部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電子部品を半導体素子収納用パッケー
ジを例に採って示した一部破断平面図であり、第2図は
第1図の要部拡大断面図である。 1……絶縁基体 2……メタライズ金属 3……外部リード端子 4……第1のニッケル層 5……第2のニッケル層 6……導電層 7……半導体集積回路素子 8……ワイヤ 9……蓋体

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基体表面に設けたメタライズ金属面上
    にスズ(Sn)もしくはスズを含む合金から成る導電層を
    有する電子部品において、前記スズ(Sn)もしくはスズ
    を含む合金から成る導電層の下地として、メタライズ金
    属面側にコバルト(Co)の含有量が3.0重量%以下の第
    1のニッケル(Ni)層、導電層側にコバルト(Co)の含
    有量が5.0〜30.0重量%で、かつ厚みが0.3〜2.0μmで
    ある第2のニッケル(Ni)層を配した少なくとも二層か
    ら成る金属層を層着させたことを特徴とする導電層を有
    する電子部品。
JP62214025A 1987-08-27 1987-08-27 導電層を有する電子部品 Expired - Lifetime JP2627509B2 (ja)

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