JPH0521934A - 混成集積回路用基板およびその製造方法 - Google Patents

混成集積回路用基板およびその製造方法

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JPH0521934A
JPH0521934A JP3198448A JP19844891A JPH0521934A JP H0521934 A JPH0521934 A JP H0521934A JP 3198448 A JP3198448 A JP 3198448A JP 19844891 A JP19844891 A JP 19844891A JP H0521934 A JPH0521934 A JP H0521934A
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JP
Japan
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substrate
land
integrated circuit
silver
hybrid integrated
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JP3198448A
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Inventor
Masayuki Hattori
昌之 服部
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24Reinforcing the conductive pattern
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4007Surface contacts, e.g. bumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寒暖の差の激しい環境下においても、部品素
体、回路基板および部品ランドにクラックが発生し難い
混成集積回路用基板の提供。 【構成】 まず、96%アルミナ基板4上に、白金−銀系
導体7のペーストを、配線パターン状および部品ランド
パターン状に塗布し、ペーストの乾燥後焼成する。次い
で、銀−パラジウム系導体6のペーストを上記形成した
部品ランド下部層の上に塗布し、ペーストの乾燥後焼成
する。部品ランド形成後、部品ランド部分を除く基板4
の配線パターン形成面全面に、オーバーコートガラス5
の層を形成し、混成集積回路用基板を得る。得られた混
成集積回路用基板への電子部品の実装は、基板4の部品
ランドの上部層表面にクリーム半田を塗布し、その上に
角積層チップコンデンサ1を載置し、半田リフロー法に
より部品ランドとコンデンサ1における外部電極2とを
半田3で電気的、機械的に接合するという方法で行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、面実装電子部品が搭載
される部品搭載用のランドを有する混成集積回路用基板
およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、混成集積回路装置は、一般に
次のような方法で製造されてきた。まず、スクリーン印
刷法により、配線パターン用導体ペースト、部品搭載用
ランド(以後、部品ランドという)用導体ペースト、印
刷抵抗用抵抗ペースト、および絶縁用ガラスペーストを
図3に示されるようなアルミナ基板4上に塗布し、ペー
ストが乾燥した後、該基板を焼成して配線パターン、部
品ランド、抵抗体およびオーバーコートガラス5を形成
し、混成集積回路用基板を作製する。次いで、この基板
4に形成した部品ランド上に、スクリーン印刷法によっ
てクリーム半田を塗布し、その上に角積層チップコンデ
ンサ1等の面実装電子部品を載置し、半田リフロー法に
より基板4と電子部品における外部電極2とを電気的、
機械的に接続し、混成集積回路装置を得る。
【0003】上記部品ランドの材料としては、銀−パラ
ジウム系導体ペーストや白金−銀系導体ペーストが用い
られてきた。また、上記部品ランドは接着強度および信
頼性の向上のため、次のような構成で形成されてきた。
すなわち、基板上に上記のうちいずれか一方の種類のペ
ーストを用いて所定形状の部品ランドを形成し、形成し
た部品ランドの上にこれと同じ種類のペーストを用いて
同様の形状の部品ランドを形成して2層構造としてい
た。
【0004】上記のような構成の部品ランド上にクリー
ム半田を塗布して電子部品を載置し、リフロー半田付け
を行うと、クリーム半田中の錫が部品ランドを形成して
いる導体中に拡散しようとする。その際、部品ランドが
白金−銀系導体7で形成されていると、半田3中の錫は
この導体中に拡散しにくい。つまり錫の導体中への拡散
スピードは遅いため、半田3は図3に示すように、斜面
がほぼ直線状であり、図4に示す接合角9(付着した半
田における半田表面と部品端面とのなす角度)の大きい
山形に付着する。一方、部品ランドが銀−パラジウム系
導体6で形成されていると、半田3中の錫はこの導体中
に拡散しやすい。つまり錫の導体中への拡散スピードは
早いため、半田3は図2に示すように、急斜面に続いて
緩やかな裾野が形成されたような山形に付着する。
【0005】図3に示す場合のように大きい接合角で電
子部品が搭載された混成集積回路装置について冷熱衝撃
試験を行うと、次のような結果となる。冷熱衝撃試験
は、−55℃で30分間放置した後 125℃で30分間放置する
操作を1サイクルとし、これを数百サイクル繰り返すこ
とにより行う。その結果は、電子部品素体中に図3に示
すようなクラック8が生じてしまうことが多い。これ
は、半田の膨脹係数は電子部品の膨脹係数よりも大き
く、また、白金−銀系導体は、前述のように半田中の錫
の拡散スピードが遅く、Ag3 Sn等の金属間化合物の
生成が少ない。そのため比較的柔らかくて弾力があり、
上記のような冷熱衝撃試験を行った際の半田の膨脹およ
び収縮の応力が、電子部品と半田との接合部分に集中す
るためである。一方、小さい接合角で電子部品が搭載さ
れた混成集積回路装置について上記同様の冷熱衝撃試験
を行うと、次のような結果となる。すなわち、回路基板
および部品ランドに図2に示すようなクラック8が生じ
てしまうことが多い。これは、銀−パラジウム系導体
は、前述のように半田中の錫の拡散スピードが早く、A
3 Sn等の金属間化合物の生成が多い。そのため比較
的硬くて弾力がなく、半田の膨脹および収縮の応力が回
路基板および部品ランドに集中するためである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述従来の
技術の問題点を解決し、寒暖の差の激しい環境下におい
ても、部品素体、回路基板および部品ランドのいずれに
もクラックが発生し難い混成集積回路用基板およびその
製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意研究した結果、混成集積回路用基板
における部品ランドを種類の異なる導体からなる上下2
層構造とし、下層を白金−銀系導体で形成し、上層を銀
−パラジウム系導体で形成することにより、上記課題が
解決されることを見い出し、本発明に到達した。
【0008】すなわち、本発明は、表面に部品搭載用の
ランドを有する混成集積回路用基板であって、上記ラン
ドが上下2層構造をしており、上部層が銀−パラジウム
系導体、下部層が白金−銀系導体で形成されていること
を特徴とする混成集積回路用基板;および、基板上に導
体ペーストを塗布した後、乾燥、焼成して部品ランドお
よび配線パターンを形成する工程のある混成集積回路用
基板の製造方法において、部品ランドの形成を2段階で
行うことからなり、第1段階で基板上に白金−銀系導体
ペーストをランド形状に塗布して乾燥、焼成し、第2段
階で、そのようにして形成された白金−銀系導体からな
るランド下部層の上に銀−パラジウム系導体ペーストを
前記下部層と同じランド形状に塗布して乾燥、焼成する
ことによりランド上部層を形成することを特徴とする混
成集積回路用基板の製造方法を提供するものである。
【0009】本発明の混成集積回路用基板における上下
2層構造の部品搭載用のランドは、次のような方法で形
成することができる。基板上の所定位置に白金−銀系導
体ペーストをランド形状に塗布し、塗布したペーストが
乾燥した後これを焼成して下層を形成する。下部層形成
後、下層の上面上に銀−パラジウム系導体ペーストを該
面と同様のランド形状に塗布し、塗布したペーストが乾
燥した後これを焼成して上部層を形成する。
【0010】
【作用】本発明の混成集積回路用基板は、部品ランドが
異種導体からなる上下2層構造をしており、その上部層
を銀−パラジウム系導体、下部層を白金−銀系導体で形
成している。半田中の錫は、下部層の白金−銀系導体よ
りも上部層の銀−パラジウム系導体へ拡散しやすいた
め、上部層表面にクリーム半田を塗布し、その上に電子
部品を載置して半田リフロー付けを行うと、半田中の錫
は上部層の銀−パラジウム系導体層中に多く拡散する。
そのため、リフロー処理後付着した電子部品と部品ラン
ドとを接合している半田の形状は、接合角の小さい、急
斜面に続いて緩やかな裾野が形成された山形となる。下
部層にも錫は拡散するがわずかである。
【0011】このように、膨脹係数の大きい半田が小さ
い接合角で付着すると、寒暖の差等による半田の膨脹お
よび収縮が小さくなるため、部品素体に無理な力がかか
らなくなる。また、電子部品と部品ランドとを接合して
いる半田が上記形状に付着すると、半田の膨脹および収
縮の際に発生する応力は、部品ランドから回路基板にむ
けて集中するようになる。そのため、電子部品と半田と
の接合部分から電子部品素体中に向けてのクラックの発
生は防止される。
【0012】一方、部品ランド下層の白金−銀系導体
は、前述のように半田中の錫の拡散スピードが遅く、A
3 Sn等の金属間化合物の生成が少ない。したがって
該白金−銀系導体は柔らかく、かつ弾力性を有するた
め、半田の膨脹および収縮の際に部品ランドから回路基
板に向けてかかる応力は、この導体中で吸収されてしま
い、基板に無理な力がかからなくなる。したがって、部
品素体、基板および部品ランドのいずれにもクラックが
発生しなくなるのである。
【0013】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。しかし本発明の範囲は以下の実施例により制
限されるものではない。
【0014】
【実施例】本発明の混成集積回路用基板を、次のような
方法で製造した。まず、96%アルミナ基板4上に、スク
リーン印刷法により白金−銀系導体7のペースト(重量
比、Ag:Pt=99:1)を、配線パターン状および部
品ランドパターン状に塗布した。塗布したペーストの乾
燥後、これを焼成して部品ランドの下部層および配線パ
ターンを形成した。次いで、スクリーン印刷法により銀
−パラジウム系導体6のペースト(重量比、Ag:Pd
=80:20)を上記形成した部品ランド下部層の上に塗布
し、塗布したペーストが乾燥した後これを焼成して部品
ランドの上部層を形成した。
【0015】部品ランド形成後、部品ランド部分を除く
基板4の配線パターン形成面全面に、スクリーン印刷法
によりガラスペーストを塗布した。塗布したペーストが
乾燥した後、これを焼成してオーバーコートガラス5の
層を形成し、本発明の混成集積回路用基板を得た。な
お、本実施例では12個の電子部品を、1個の電子部品に
つきランド2箇所を使って搭載するため、合計12組24か
所の部品ランドを形成した。
【0016】次に、上記作製した混成集積回路用基板の
部品ランドの上部層表面に、スクリーン印刷法によりク
リーム半田(重量比、Sn61%、Ag2%、Pb37%)
を塗布し、その上に角積層チップコンデンサ1を載置
し、半田リフロー法により部品ランドとコンデンサ1に
おける外部電極2とを半田3で電気的、機械的に接合し
た(図1)。作製した装置の部品ランド上における半田
表面と部品端面とのなす接合角(図4の9)は5度であ
った。
【0017】このように角積層チップコンデンサ1を実
装した混成集積回路用基板について冷熱衝撃試験を行っ
た。冷熱衝撃試験は、−55℃で30分間放置した後 125℃
で30分間放置する操作を1サイクルとし、この操作を 5
00サイクル繰り返すことにより行った。試験後、角積層
チップコンデンサの断面を観察したところ、基板に搭載
した12個の角積層チップコンデンサのうち、いずれのコ
ンデンサにもクラックの発生は認められなかった。
【0018】なお、本実施例では、回路基板に実装する
部品として積層型のチップコンデンサを使ったが、積層
インダクタや積層部品以外のチップ部品を使っても同様
の効果が得られる。
【0019】
【比較例】本発明に対する比較例として、部品ランドの
上下部層を共に白金−銀系導体で形成したこと以外は実
施例と同様にして従来の混成集積回路用基板を作製し、
角積層チップコンデンサ12個を実装した。なお、実装し
た角積層チップコンデンサと部品ランドとを接合した半
田における接合角は30度であった。
【0020】上記角積層チップコンデンサを実装した混
成集積回路用基板について実施例と同様の冷熱衝撃試験
を行い、コンデンサの断面を観察したところ、実装した
12個のコンデンサのうち10個のコンデンサにクラックの
発生が認められた。
【0021】
【発明の効果】本発明の混成集積回路用基板の開発によ
り、寒暖の差の激しい環境下においても、部品素体、基
板および部品ランドにおけるクラックの発生が防止さ
れ、信頼性を維持することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混成集積回路用基板における部品搭載
用ランド部分近辺を拡大した側断面図である。
【図2】部品ランドから基板に向けてクラックが発生し
た従来の混成集積回路用基板の一例を示す図であって、
部品搭載用ランド部分近辺を拡大した側断面図である。
【図3】半田と電子部品との接触部分から電子部品素体
中に向けてクラックが発生した従来の混成集積回路用基
板の別の一例を示す図であって、部品搭載用ランド部分
近辺を拡大した側断面図である。
【図4】半田表面と電子部品における外部電極形成端面
との角度(接合角)について説明した図であって、ラン
ド部分近辺を拡大した側断面図である。
【符号の説明】
1‥‥‥角積層チップコンデンサ 2‥‥‥外部電極 3‥‥‥半田 4‥‥‥基板 5‥‥‥オーバーコートガラス 6‥‥‥銀−パラジウム系導体 7‥‥‥白金−銀系導体 8‥‥‥クラック 9‥‥‥接合角

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に部品搭載用のランドを有する混成
    集積回路用基板であって、上記ランドが上下2層構造を
    しており、上部層が銀−パラジウム系導体、下部層が白
    金−銀系導体で形成されていることを特徴とする混成集
    積回路用基板。
  2. 【請求項2】 基板上に導体ペーストを塗布した後、乾
    燥、焼成して部品ランドおよび配線パターンを形成する
    工程のある混成集積回路用基板の製造方法において、部
    品ランドの形成を2段階で行うことからなり、第1段階
    で基板上に白金−銀系導体ペーストをランド形状に塗布
    して乾燥、焼成し、第2段階で、そのようにして形成さ
    れた白金−銀系導体からなるランド下部層の上に銀−パ
    ラジウム系導体ペーストを前記下部層と同じランド形状
    に塗布して乾燥、焼成することによりランド上部層を形
    成することを特徴とする混成集積回路用基板の製造方
    法。
JP3198448A 1991-07-12 1991-07-12 混成集積回路用基板およびその製造方法 Withdrawn JPH0521934A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5071555B2 (ja) * 2008-08-21 2012-11-14 旭硝子株式会社 発光装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5071555B2 (ja) * 2008-08-21 2012-11-14 旭硝子株式会社 発光装置
US8604499B2 (en) 2008-08-21 2013-12-10 Asahi Glass Company, Limited Light-emitting device

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