JP3308650B2 - Ｉｃパッケージ - Google Patents
ＩｃパッケージInfo
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- JP3308650B2 JP3308650B2 JP13669393A JP13669393A JP3308650B2 JP 3308650 B2 JP3308650 B2 JP 3308650B2 JP 13669393 A JP13669393 A JP 13669393A JP 13669393 A JP13669393 A JP 13669393A JP 3308650 B2 JP3308650 B2 JP 3308650B2
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- plating
- package
- thin film
- film
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- 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
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半田付け性に優れた薄
膜を備えたＩＣパッケージ に関する。
膜を備えたＩＣパッケージ に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣパッケージは、金属箔または金属化
面よりなりＩＣを搭載する搭載部、この搭載部に直接的
にまたはワイヤーやメタライズ配線等を介して間接的に
接続されて外部からの信号等を導出入する外部金属端
子、並びにこれら搭載部及び外部金属端子を支持固定す
るとともに、配線間を電気的に絶縁するセラミックス、
樹脂等の絶縁体を備えている。そして、外部金属端子、
すなわちリード、ピン、バンプ等のように他部材と接合
される部分は、接合材料（例えば半田）の濡れ性をよく
するため、表面に鍍金層が設けられている。
面よりなりＩＣを搭載する搭載部、この搭載部に直接的
にまたはワイヤーやメタライズ配線等を介して間接的に
接続されて外部からの信号等を導出入する外部金属端
子、並びにこれら搭載部及び外部金属端子を支持固定す
るとともに、配線間を電気的に絶縁するセラミックス、
樹脂等の絶縁体を備えている。そして、外部金属端子、
すなわちリード、ピン、バンプ等のように他部材と接合
される部分は、接合材料（例えば半田）の濡れ性をよく
するため、表面に鍍金層が設けられている。
【０００３】ところで、ＩＣパッケージにＩＣを搭載す
る場合、搭載部がＡｕ層よりなるものにあっては、ＩＣ
のシリコンとＡｕ層とを窒素雰囲気等の不活性雰囲気中
でスクライブさせて両者を固着するが、搭載部がＡｇ層
やＡｌ層よりなるものにあっては、酸素等を含む酸化雰
囲気中で銀ガラスや銀ポリイミドにて固着される。その
後、還元雰囲気中でキャップシールされ、マザーボード
に外部金属端子が半田付けされる。
る場合、搭載部がＡｕ層よりなるものにあっては、ＩＣ
のシリコンとＡｕ層とを窒素雰囲気等の不活性雰囲気中
でスクライブさせて両者を固着するが、搭載部がＡｇ層
やＡｌ層よりなるものにあっては、酸素等を含む酸化雰
囲気中で銀ガラスや銀ポリイミドにて固着される。その
後、還元雰囲気中でキャップシールされ、マザーボード
に外部金属端子が半田付けされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＩＣパッケージの中に
は、脆いＡｕ合金が生じるのを避けるために外部金属端
子の最外表面にＡｕ鍍金を施さず、例えば、ワット浴Ｎ
ｉ鍍金や光沢のあるスルファミン酸Ｎｉ鍍金を施し、Ｎ
ｉ層が露出しているものがある。このＮｉ層は、Ａｕ層
が耐酸化性に優れるのと異なり、元来酸化され易い。従
って、長時間放置するとＮｉ層の表面が酸化されて半田
濡れ性の劣化を招く。
は、脆いＡｕ合金が生じるのを避けるために外部金属端
子の最外表面にＡｕ鍍金を施さず、例えば、ワット浴Ｎ
ｉ鍍金や光沢のあるスルファミン酸Ｎｉ鍍金を施し、Ｎ
ｉ層が露出しているものがある。このＮｉ層は、Ａｕ層
が耐酸化性に優れるのと異なり、元来酸化され易い。従
って、長時間放置するとＮｉ層の表面が酸化されて半田
濡れ性の劣化を招く。
【０００５】また、放置時間が短くても、露出したＮｉ
層を有するＩＣパッケージに上記のように酸化雰囲気中
でＩＣを搭載すると、その段階でＮｉ層の表面が酸化さ
れる。通常ＩＣ搭載後の半田浸漬の前処理として酸洗浄
を施してＮｉ層表面の酸化皮膜を除去するが、強固な酸
化皮膜又は深い酸化皮膜は、完全に除去され得ない。従
って、その後、マザーボードに外部金属端子を半田付け
する工程で半田濡れ不良が頻発することがあった。
層を有するＩＣパッケージに上記のように酸化雰囲気中
でＩＣを搭載すると、その段階でＮｉ層の表面が酸化さ
れる。通常ＩＣ搭載後の半田浸漬の前処理として酸洗浄
を施してＮｉ層表面の酸化皮膜を除去するが、強固な酸
化皮膜又は深い酸化皮膜は、完全に除去され得ない。従
って、その後、マザーボードに外部金属端子を半田付け
する工程で半田濡れ不良が頻発することがあった。
【０００６】しかし、従来、Ｎｉ層の表面性状とその耐
酸化性との具体的関係は、明らかに解明されていなかっ
た。また、従来Ｎｉ鍍金条件は、被鍍金物への密着力、
厚みの均一性及び歪の低減という観点から設定されてい
た。従って、半田付け性の仕様が厳しい品番にあって
は、品質のバラツキが大きかった。本発明の目的は、こ
の問題を解決し、半田濡れ性以外の諸特性を損なうこと
なく、半田濡れ性を良くした薄膜及びその薄膜を備えた
ＩＣパッケージを提供することにある。
酸化性との具体的関係は、明らかに解明されていなかっ
た。また、従来Ｎｉ鍍金条件は、被鍍金物への密着力、
厚みの均一性及び歪の低減という観点から設定されてい
た。従って、半田付け性の仕様が厳しい品番にあって
は、品質のバラツキが大きかった。本発明の目的は、こ
の問題を解決し、半田濡れ性以外の諸特性を損なうこと
なく、半田濡れ性を良くした薄膜及びその薄膜を備えた
ＩＣパッケージを提供することにある。
【０００７】その課題を解決するために、本発明のＩＣ
パッケージは、 ３０μｍ×２５μｍの方形範囲を２００
０倍に拡大視した場合に、対角線上及び中心線上のいず
れかに跨る金属核の全数が７０以下であるニッケルＮｉ
鍍金膜を入出力端子の表面に備えたことを特徴とする
。
パッケージは、 ３０μｍ×２５μｍの方形範囲を２００
０倍に拡大視した場合に、対角線上及び中心線上のいず
れかに跨る金属核の全数が７０以下であるニッケルＮｉ
鍍金膜を入出力端子の表面に備えたことを特徴とする
。
【０００８】 このように半田付け性に優れた薄膜を形成
する方法は、鍍金時の電流密度を１．２Ａ／ｄｍ２以上
３．０Ａ／ｄｍ ２ 以下、鍍金浴の温度を５５℃以下に設
定してスルファミン酸ニッケルＮｉ鍍金することを特徴
とする。
する方法は、鍍金時の電流密度を１．２Ａ／ｄｍ２以上
３．０Ａ／ｄｍ ２ 以下、鍍金浴の温度を５５℃以下に設
定してスルファミン酸ニッケルＮｉ鍍金することを特徴
とする。
【０００９】
【作用】発明者は、Ｎｉ鍍金膜の耐酸化性がＮｉ鍍金膜
表面のＮｉ核の数と関連していることを見出した。すな
わち、Ｎｉ鍍金膜の表面には、Ｎｉ鍍金膜の下地（例え
ば鍍金前の端子金属の表面粒界）に沿った滑らかな鍍金
析出粒と、下地に沿わないＮｉ核とが存在する。このＮ
ｉ核は、鍍金析出粒よりも突出しているので、その数が
少ないほど鍍金膜全体の比表面積を減らし、酸化反応に
対して不活性となる。そして、Ｎｉ核数が所定値以下で
あれば、酸化雰囲気中でＩＣを搭載した後でも良好に半
田が濡れる。
表面のＮｉ核の数と関連していることを見出した。すな
わち、Ｎｉ鍍金膜の表面には、Ｎｉ鍍金膜の下地（例え
ば鍍金前の端子金属の表面粒界）に沿った滑らかな鍍金
析出粒と、下地に沿わないＮｉ核とが存在する。このＮ
ｉ核は、鍍金析出粒よりも突出しているので、その数が
少ないほど鍍金膜全体の比表面積を減らし、酸化反応に
対して不活性となる。そして、Ｎｉ核数が所定値以下で
あれば、酸化雰囲気中でＩＣを搭載した後でも良好に半
田が濡れる。
【００１０】
【００１１】従って、金属核の全数が所定値を超える
と、酸化反応に対して活性となり、半田の濡れ性を悪く
するので、核数を上記のように限定した。ここで、核数
を「３０μｍ×２５μｍの方形範囲を２０００倍に拡大
視した場合に、対角線上及び中心線上のいずれかに跨る
金属核の全数」をもって特定したのは、金属核を直接目
視するのは困難であること、並びに薄膜の材質及び形成
過程の如何にかかわらず微視的範囲において金属核はほ
ぼ均等に分散していることによる。
と、酸化反応に対して活性となり、半田の濡れ性を悪く
するので、核数を上記のように限定した。ここで、核数
を「３０μｍ×２５μｍの方形範囲を２０００倍に拡大
視した場合に、対角線上及び中心線上のいずれかに跨る
金属核の全数」をもって特定したのは、金属核を直接目
視するのは困難であること、並びに薄膜の材質及び形成
過程の如何にかかわらず微視的範囲において金属核はほ
ぼ均等に分散していることによる。
【００１２】薄膜が鍍金膜である場合に、金属核の全数
を所定値以下とする有効な方法は、鍍金電流密度を１．
２Ａ／ｄｍ2以上、望ましくは１．８Ａ／ｄｍ2以上、鍍
金浴の温度を５５℃以下に設定することである。１．２
Ａ／ｄｍ2より低い電流密度か５５℃より高い温度で鍍
金すると小さな核が所定値より多く発生するからであ
る。
を所定値以下とする有効な方法は、鍍金電流密度を１．
２Ａ／ｄｍ2以上、望ましくは１．８Ａ／ｄｍ2以上、鍍
金浴の温度を５５℃以下に設定することである。１．２
Ａ／ｄｍ2より低い電流密度か５５℃より高い温度で鍍
金すると小さな核が所定値より多く発生するからであ
る。
【００１３】本発明の薄膜をＩＣパッケージの入出力端
子の表面に形成すると、入出力端子の表面が酸化されに
くくなり、半田付けによるマザーボードとの接続が容易
になる。尚、電流密度が３．０Ａ／ｄｍ2より高くなる
と、陰極電流効率（析出効率）が不安定となり、膜厚管
理が困難となるほか、鍍金作業条件によっては、焼けと
称する変色が発生するので、好ましくない。
子の表面に形成すると、入出力端子の表面が酸化されに
くくなり、半田付けによるマザーボードとの接続が容易
になる。尚、電流密度が３．０Ａ／ｄｍ2より高くなる
と、陰極電流効率（析出効率）が不安定となり、膜厚管
理が困難となるほか、鍍金作業条件によっては、焼けと
称する変色が発生するので、好ましくない。
【００１４】
［実施例の構造］本発明薄膜の一実施例を図面とともに
説明する。図１は、本発明薄膜を備えたピングリッドア
レイタイプのＩＣパッケージを示す断面図である。
説明する。図１は、本発明薄膜を備えたピングリッドア
レイタイプのＩＣパッケージを示す断面図である。
【００１５】ＩＣパッケージ１は、アルミナ９２重量％
のセラミックスからなり内部配線（図示省略）を有する
多層配線基板２と、この多層配線基板２の一主面の外部
パッド（図示省略）にＡｇろう付けされた複数本の端子
ピン３とで構成されている。端子ピン３が、本発明薄膜
を表面に備えた入出力端子部材であり、４２アロイ又は
コバールよりなる直径０．４６ｍｍのピン本体の表面に
厚さ２〜９μｍのＮｉ層が設けられている。
のセラミックスからなり内部配線（図示省略）を有する
多層配線基板２と、この多層配線基板２の一主面の外部
パッド（図示省略）にＡｇろう付けされた複数本の端子
ピン３とで構成されている。端子ピン３が、本発明薄膜
を表面に備えた入出力端子部材であり、４２アロイ又は
コバールよりなる直径０．４６ｍｍのピン本体の表面に
厚さ２〜９μｍのＮｉ層が設けられている。
【００１６】［実施例の製造方法］先ず、セラミックス
粉末のスラリーをドクターブレード法にてグリーンシー
トに成形し、その表面にタングステンのメタライズイン
クにて所定の配線パターンを印刷し、積層し、非酸化雰
囲気中１５００℃前後の温度で焼成することによって、
多層配線基板２を得た。
粉末のスラリーをドクターブレード法にてグリーンシー
トに成形し、その表面にタングステンのメタライズイン
クにて所定の配線パターンを印刷し、積層し、非酸化雰
囲気中１５００℃前後の温度で焼成することによって、
多層配線基板２を得た。
【００１７】この多層配線基板２に対し、通常のＮｉワ
ット浴にて、その表面のタングステンメタライズ部に厚
さ０．５〜２．０μｍの鍍金を施し、Ｎｉ鍍金膜を形成
した。次に多層配線基板２の一主面の外部パッドに端子
ピン３をＡｇろう付けした後、再び通常のＮｉワット浴
にて、その表面に厚さ１．５〜６．０μｍの鍍金を施
し、続いてＡｕ鍍金を施した。
ット浴にて、その表面のタングステンメタライズ部に厚
さ０．５〜２．０μｍの鍍金を施し、Ｎｉ鍍金膜を形成
した。次に多層配線基板２の一主面の外部パッドに端子
ピン３をＡｇろう付けした後、再び通常のＮｉワット浴
にて、その表面に厚さ１．５〜６．０μｍの鍍金を施
し、続いてＡｕ鍍金を施した。
【００１８】最後に端子ピン３以外の部分をテープでマ
スキングした状態で端子ピン３の表面のみを王水等で剥
離し、続いてスルファミン酸ニッケルを主成分とする鍍
金液（スルファミン酸ニッケル含有量２７０ｇ／ｌ，硼
酸含有量３５ｇ／ｌ，塩化ニッケル含有量８ｇ／ｌ）を
用いて電流密度０．６〜３．０Ａ／ｍ2、温度３０〜６
０℃の種々の条件で端子ピン３表面に電解鍍金を施すこ
とによって、ＩＣパッケージ１を製造した。端子ピン３
の表面には、新たに厚さ２．０〜９．０μｍのＮｉ鍍金
膜が形成されていた。
スキングした状態で端子ピン３の表面のみを王水等で剥
離し、続いてスルファミン酸ニッケルを主成分とする鍍
金液（スルファミン酸ニッケル含有量２７０ｇ／ｌ，硼
酸含有量３５ｇ／ｌ，塩化ニッケル含有量８ｇ／ｌ）を
用いて電流密度０．６〜３．０Ａ／ｍ2、温度３０〜６
０℃の種々の条件で端子ピン３表面に電解鍍金を施すこ
とによって、ＩＣパッケージ１を製造した。端子ピン３
の表面には、新たに厚さ２．０〜９．０μｍのＮｉ鍍金
膜が形成されていた。
【００１９】［評価］端子ピン３の外観色調を目視にて
検査した結果と、端子ピン３を半田に浸漬して半田濡れ
性を観察した結果を表１に示す。表１において、電流密
度及び鍍金温度は、スルファミン酸Ｎｉを主成分とする
鍍金液を用いて電解鍍金した場合の設定条件である。
検査した結果と、端子ピン３を半田に浸漬して半田濡れ
性を観察した結果を表１に示す。表１において、電流密
度及び鍍金温度は、スルファミン酸Ｎｉを主成分とする
鍍金液を用いて電解鍍金した場合の設定条件である。
【００２０】
【表１】 これらの結果から、同じ鍍金温度であれば電流密度が高
くなるほど、また同じ電流密度であれば鍍金温度が低い
ほど、より光沢のある外観となる傾向があること判っ
た。
くなるほど、また同じ電流密度であれば鍍金温度が低い
ほど、より光沢のある外観となる傾向があること判っ
た。
【００２１】次にスルファミン酸Ｎｉを主成分とする鍍
金液を用いて形成された鍍金膜の表面写真を図２〜図５
に示す。図２、図３、図４及び図５は、それぞれ鍍金温
度が３０℃、４０℃、５０℃及び６０℃の場合で、いず
れも２０００倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真であ
る。写真の中で、黒い部分が下地に沿った鍍金膜、白い
斑点部分がＮｉ核である。これらの写真から、同じ鍍金
温度であれば電流密度が高くなるほど、また同じ電流密
度であれば鍍金温度が低いほど、Ｎｉ核の個数が少なく
なることが定性的に判った。
金液を用いて形成された鍍金膜の表面写真を図２〜図５
に示す。図２、図３、図４及び図５は、それぞれ鍍金温
度が３０℃、４０℃、５０℃及び６０℃の場合で、いず
れも２０００倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真であ
る。写真の中で、黒い部分が下地に沿った鍍金膜、白い
斑点部分がＮｉ核である。これらの写真から、同じ鍍金
温度であれば電流密度が高くなるほど、また同じ電流密
度であれば鍍金温度が低いほど、Ｎｉ核の個数が少なく
なることが定性的に判った。
【００２２】そこで、これらの写真の対角線（図６のＸ
及びＹ）上及び中心線（同Ｐ及びＱ）上のいずれかに跨
る金属核の個数を定量したところ、図７のようになっ
た。図７より、表１において光沢が有り且つ半田濡れ性
に優れた鍍金膜は、Ｎｉ核の測定個数が７０個以下の場
合に対応していた。よって、Ｎｉ鍍金膜において、３０
μｍ×２５μｍの方形範囲を２０００倍に拡大視した場
合に、対角線上及び中心線上のいずれかに跨る金属核の
全数が７０以下であるものが、半田付け性に優れた薄膜
となることが明らかである。
及びＹ）上及び中心線（同Ｐ及びＱ）上のいずれかに跨
る金属核の個数を定量したところ、図７のようになっ
た。図７より、表１において光沢が有り且つ半田濡れ性
に優れた鍍金膜は、Ｎｉ核の測定個数が７０個以下の場
合に対応していた。よって、Ｎｉ鍍金膜において、３０
μｍ×２５μｍの方形範囲を２０００倍に拡大視した場
合に、対角線上及び中心線上のいずれかに跨る金属核の
全数が７０以下であるものが、半田付け性に優れた薄膜
となることが明らかである。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明の薄膜は、酸化反
応に対して活性な金属核の密度を所定値以下に特定した
ものであるので、半田付け性に優れ、しかも光沢の有る
ものである。従って、この薄膜をＩＣパッケージの入出
力端子の表面に適用すれば、ＩＣパッケージの品質が格
段に向上する。
応に対して活性な金属核の密度を所定値以下に特定した
ものであるので、半田付け性に優れ、しかも光沢の有る
ものである。従って、この薄膜をＩＣパッケージの入出
力端子の表面に適用すれば、ＩＣパッケージの品質が格
段に向上する。
【図１】実施例の薄膜を備えたピングリッドアレイタイ
プのＩＣパッケージを示す断面図である。
プのＩＣパッケージを示す断面図である。
【図２】温度３０℃の鍍金浴を用いて電解鍍金して得ら
れた薄膜の表面写真である。
れた薄膜の表面写真である。
【図３】温度４０℃の鍍金浴を用いて電解鍍金して得ら
れた薄膜の表面写真である。
れた薄膜の表面写真である。
【図４】温度５０℃の鍍金浴を用いて電解鍍金して得ら
れた薄膜の表面写真である。
れた薄膜の表面写真である。
【図５】温度６０℃の鍍金浴を用いて電解鍍金して得ら
れた薄膜の表面写真である。
れた薄膜の表面写真である。
【図６】金属核の測定方法を示す説明図である。
【図７】鍍金温度をパラメータとする、鍍金電流密度と
Ｎｉ核の測定個数との関係を示すグラフである。
Ｎｉ核の測定個数との関係を示すグラフである。
１ ＩＣパッケージ ２ 多層配線基板
３ 端子ピン
３ 端子ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−145848（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−253294（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−256350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−244057（ＪＰ，Ａ) 友野理平著，「実用めっきマニュア ル」，株式会社オーム発行，1971年10月 25日，第188，189頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25D 7/12 C25D 7/00 H01L 23/50
Claims (2)
- 【請求項１】 ３０μｍ×２５μｍの方形範囲を２０
００倍に拡大視した場合に、対角線上及び中心線上のい
ずれかに跨る金属核の全数が７０以下であるニッケルＮ
ｉ鍍金膜を入出力端子の表面に備えたことを特徴とする
ＩＣパッケージ。 - 【請求項２】 前記入出力端子が、前記ニッケルＮｉ鍍
金膜の下にＡｕ鍍金膜を有する請求項１に記載のＩＣパ
ッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13669393A JP3308650B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Ｉｃパッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13669393A JP3308650B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Ｉｃパッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330384A JPH06330384A (ja) | 1994-11-29 |
| JP3308650B2 true JP3308650B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=15181269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13669393A Expired - Fee Related JP3308650B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Ｉｃパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3308650B2 (ja) |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP13669393A patent/JP3308650B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 友野理平著，「実用めっきマニュアル」，株式会社オーム発行，１９７１年１０月２５日，第１８８，１８９頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06330384A (ja) | 1994-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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