JP2628725B2 - パターン形成方法及びろう接方法 - Google Patents

パターン形成方法及びろう接方法

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導体パターンに所望のパターンを形成する
方法及びろう接方法に係り、特にろう材等により接合さ
れる導体パターンに所望のパターンを形成する方法及び
このようなパターン形成法を用いたろう接方法に関す
る。
〔従来の技術〕
電子機器に使用される半導体パッケージは年々大型
化、高密度化されて来ており、この様なパッケージでは
セラミック基板上の導体パターンに信号伝達用のピン等
を接続する例が多く見られる。この様な場合、ピンに外
力が加わると、その応力は導体パターンとセラミック基
板との境界部に集中しセラミック基板にクラックや破壊
が生ずる。そのため第4図に示す様にセラミック基板1
上の導体パターン2周辺部にセラミック材をコーティン
グ(以下カバーコート3と記す)し、ここに接合用ろう
材4が付着しない様にすることにより、応力集中が導体
パターン2とセラミック基板1との境界部でなくカバー
コート3とろう材4の境界部に生ずる様にすることによ
りセラミック基板1の破壊を防止する方法が用いられて
いる。この様なカバーコートを実施する方法としては、
ガラス粉末をペースト状にし、メタルマスクやメッシュ
スクリーン等を用いてパターン上にガラス粉末ペースト
を印刷し、その後、高温雰囲気でガラスを溶融する方法
が用いられている。
なお、これに関連する技術として特開昭59−165445が
挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、製造工程数を増加させ、そのための
設備を必要とすると共に、印刷や位置合わせの誤差によ
りカバーコートがろう材の接合部分に付着したり、溶融
時にカバーコートが上記接合部分に流れ込んだりして、
ろう材の接合不良を生ずるという問題があつた。特に導
体パターンが微細になるとこの傾向は著しい。
本発明の第1の目的は、導体パターンの接合部分を汚
染することなく、安価に、高精度で、導体パターンにろ
う材が付着し難い部分を形成するパターン形成方法を提
供することにある。本発明の第2の目的は、ろう接によ
り導体パターンとその導体パターンが形成されている基
板との境界部に外力により発生する応力の集中を排除す
ることのできるろう接方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記第1の目的を達成するために、本発明のパターン
形成方法は、ろう材により接合される金属層からなる導
体パターンの非ろう付け領域に、波長が190〜400nmの電
磁波を照射し、照射部の金属層をろう材に対し接合し難
い金属層に変化させるようにしたものである。
また、上記第1の目的を達成するために、本発明のパ
ターン形成方法は、接合されるろう材に対し接合性が異
なる少なくとも二層の金属層を有し、かつ、接合性の良
い第1の金属層を上層とする導体パターンを基板上に形
成し、この導体パターンの非ろう付け領域に、波長が19
0〜400nmの電磁波を照射し、導体パターンの照射部の表
面を第1の金属層よりも接合性の劣る金属層とするよう
にしたものである。
また、上記第2の目的を達成するために、本発明のろ
う接方法は、接合されるろう材に対し接合性が異なる少
なくとも二層の金属層を有し、かつ、接合性の良い第1
の金属層を上層とする導体パターンを基板上に形成し、
この導体パターンの非ろう付け領域に、波長が190〜400
nmの電磁波を照射し、導体パターンの照射部の表面を第
1の金属層よりも接合性の劣る金属層とし、非照射部に
所望の部品をろう材によりろう接し、導体パターンとこ
の導体パターンが形成されている基板との境界部に外力
により発生する応力の集中を排除するようにしたもので
ある。
本発明に用いる電磁波としてはレーザー、特に短波長
レーザーが好ましい。短波長レーザーの光は物質のごく
表面で吸収され、瞬時に物質を変化させ得るからであ
る。短波長レーザーとしては、F,ArF,KrF,KrCl,XeCl,Xe
F等を発振材料とするエキシマレーザーを用いることが
できる。
また接合性の良否は、例えばぬれ性によって測定でき
る。
〔作用〕
例えば導体パターン周辺部に接合ろう材が接合し難い
エリアを作ることにより導体パターンとセラミック基板
との間での応力集中の発生が防止できる。また波長の短
い紫外線レーザーを用いると物質のごく表面で吸収され
瞬時に物質を溶融又は蒸発させることが可能である。こ
のため導体パターン表面層にろう材を接合し易い金属層
を、そのすぐ下にろう材を接合し難い金属層をあらかじ
め形成しておくことにより、レーザー光により表面の金
属層を蒸発させ、レーザー照射エリアにはろう材に接合
し難い金属を露出させることができる。エキシマレーザ
ーに代表される紫外線レーザーは物質のごく表面層で吸
収が発生するため深さコントロールは容易である。また
レーザー光は約5μm平方の面積まで集光でき微細なパ
ターン形成が可能となるので電磁波として用いるのに好
ましい。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本実施例に用いた基板の構成を示したもの
で、セラミック基板1上にタングステンの導体パターン
2が形成され、さらにその上にメッキによりニッケル
6、金7の層が形成されている。
第2図は導体パターン2の周辺部に紫外線レーザー8
を照射している状態を示したもので、レーザー源(図示
せず)より発振したレーザーが反射板9を介して導体パ
ターン2の所定のエリアに照射されている。紫外線レー
ザー8は金7の表面で吸収され照射エリアの金7を蒸発
させ、さらに金の下のニッケル6の一部を蒸発させてニ
ッケル6を露出させる。この様にしてレーザーの照射エ
リアにはニッケル6が、非照射エリアには金が残され
る。本実施例に用いたレーザーはキセノン塩素を発振源
とするエキシマレーザーではパワー密度は6J/cm2であ
る。又ニッケル6の厚さは約5μm、金7は0.1〜0.3μ
mとした。本条件ではレーザー照射エリアの金は溶融
し、ニッケルとの合金を作るのではなく、完全に蒸発
し、下地のニッケルが単体として露出した。
また蒸発した金の汚染を防止するためN2ガス等の、不
活性ガスをブローしておくとより安定した結果が得られ
た。
第3図は本実施例により処理した基板の導体パターン
2上に金属ピン5をろう付けした状態を示したものであ
る。ろう材4(Sn−37Pb)は導体パターン2上の金7の
エリアにはぬれ拡がり接合されるが、レーザーが照射さ
れニッケル6が露出したエリアにはぬれ性が悪いため拡
がらず、従って導体パターン2の周辺エリアにはろう材
の付着しないエリアを確保することができた。従ってピ
ン5に外力が加わった時に応力集中はろう材4のフィレ
ットと導体パターン2の界面で発生し、セラミック基板
1のクラッキングや破壊を防止することができた。
本実施例ではニッケル上の金を完全に蒸発させるパワ
ーで行なったが、表面の金を溶融して金とニッケルとの
合金層を形成させてもよい。金中のニッケル濃度が70wt
%を超える様な合金は、ろう材(Sn−37Pb)との接合性
が悪くなるので、この様な合金を形成すれば同様な効果
が得られる。このような例としてニッケル厚み5μm、
金厚み0.5μmとし、レーザーのパワー密度2〜4J/cm2
とした外は前記と同様に行なったところ、照射部は合金
層が形成し、ろう材との接合性が悪くなった。
本効果をより有効に発揮するレーザーの波長としては
190〜400nmの範囲であり、この様な波長を得るためのエ
キシマーレーザーの発振材料としてはF,ArF,KrF,KrCl,X
eCl,XeF等が用いられる。又本実施例に示す表面上の接
合性のよい金属としては金のほかに銅、銀、スズ、はん
だ等が有る。又、下地の接合性の悪い金属としてはニッ
ケルの他にクロム、コバール、Fe−42Ni合金、鉄等が有
り同様の効果が認められる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電磁波の照射という容易な作業によ
り任意の位置にろう材に接合し難いエリアを形成するこ
とができる。さらに電磁波を用いた加工であるため複雑
な形状が高精度で高速に達成でき、従来のガラスペース
トを使用した印刷、焼成法と比較し大幅な工数の低減、
精度の向上が可能となった。さらにガラスペーストが他
の接合エリアに付着することによるトラブルも防止で
き、信頼性の向上が可能となつた。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明の一実施例に用いる導体パ
ターンの部分断面図、第3図は本発明によりピンをろう
付けした状態を示す導体パターンの部分断面図、第4図
は従来の方法を説明するための導体パターンの部分断面
図である。 1……セラミック基板、2……導体パターン 3……カバーコート、4……ろう材 5……ピン、6……ニッケル 7……金、8……紫外線レーザー 9……反射板

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ろう材により接合される金属層からなる導
    体パターンの非ろう付け領域に、波長が190〜400nmの電
    磁波を照射し、照射部の上記金属層を上記ろう材に対し
    接合し難い金属層に変化させることを特徴とするパター
    ン形成方法。
  2. 【請求項2】接合されるろう材に対し接合性が異なる少
    なくとも二層の金属層を有し、 かつ、接合性の良い第1の金属層を上層とする導体パタ
    ーンを基板上に形成し、該導体パターンの非ろう付け領
    域に、波長が190〜400nmの電磁波を照射し、 上記導体パターンの照射部の表面を上記第1の金属層よ
    りも接合性の劣る金属層とすることを特徴とするパター
    ン形成方法。
  3. 【請求項3】接合されるろう材に対し接合性が異なる少
    なくとも二層の金属層を有し、 かつ、接合性の良い第1の金属層を上層とする導体パタ
    ーンを基板上に形成し、該導体パターンの非ろう付け領
    域に、波長が190〜400nmの電磁波を照射し、 上記導体パターンの照射部の表面を上記第1の金属層よ
    りも接合性の劣る金属層とし、非照射部に所望の部品を
    上記ろう材によりろう接し、上記導体パターンと上記導
    体パターンが形成されている基板との境界部に外力によ
    り発生する応力の集中を排除したことを特徴とするろう
    接方法。
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