JPH054213A - セラミツクスパツケージのめつき方法 - Google Patents

セラミツクスパツケージのめつき方法

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JPH054213A
JPH054213A JP15712091A JP15712091A JPH054213A JP H054213 A JPH054213 A JP H054213A JP 15712091 A JP15712091 A JP 15712091A JP 15712091 A JP15712091 A JP 15712091A JP H054213 A JPH054213 A JP H054213A
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JP
Japan
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plating
package
plated
jig
electroplating
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JP15712091A
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English (en)
Inventor
Norimi Kikuchi
紀實 菊池
Jun Monma
旬 門馬
Hiroyuki Kawamura
裕之 川村
Hiroaki Nagai
寛昭 永井
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Toshiba Corp
Toshiba Electronics Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Material Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Material Engineering Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は電気めっき用の引出し線を形成
することが設計上不可能なパッケージ表面に対してめっ
き層を容易かつ効率的に形成することが可能であり、不
良品の発生が少ないセラミックスパッケージのめっき方
法を提供することにある。 【構成】本発明に係るセラミックスパッケージのめっき
方法は、セラミックスパッケージの表面部に形成された
電極パッドや接続ピンなどの多数の被めっき施工部に電
気めっきを施工するセラミックスパッケージのめっき方
法であり、各被めっき施工部相互間に電気的な導通状態
を形成する導通治具をパッケージに装着した後に、各め
っき施工部に同時に電気めっきを施工することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子機器やLSIなどの
半導体部品を構成するセラミックスパッケージのめっき
方法に係り、特に厚いめっき層を容易かつ効率的に形成
することが可能であり、不良品の発生が少ないセラミッ
クスパッケージのめっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体用セラミックスパッケー
ジは、下記のような工程を経て製造される。すなわち、
まずセラミックスグリーンシート上に所望の回路パター
ンや電極パッド(I/Oパッド)を印刷し、必要に応じ
て異なる回路パターンを印刷した複数のセラミックスグ
リーンシートを積層して一体化し、次に一体化したワー
クを焼成して焼結体とした後に、さらに焼結体外表面に
無電解めっき処理および電気めっき処理を施して製造さ
れる。
【0003】図4は、AlN(窒化アルミニウム)製の
セラミックスパッケージ1の典型例を示しており、外表
面には円形の電極パッド(I/Oパッド)2が列状に多
数配設されている一方、パッケージ1の中央部には図示
しない半導体ICペレット等を収容するための凹陥部3
が形成され、その周囲には、ワイヤボンディングパッド
(WBP)4が形成されている。また図5に示すように
セラミックスパッケージ1の外周側面には、積層した内
部配線パターンを外部に引き出すための引出し線5が形
成されており、この引出し線は後述する電極パッド2お
よび接続ピン6の表面を電気めっき処理する際の導通線
として利用される。
【0004】ここで上記電極パッド(I/Oパッド)2
は例えばグリーンシート上にタングステンペーストを転
写し、さらに焼成して形成されており、このI/Oパッ
ド2表面に接続ピン(I/Oピン)6が、例えば銀ろう
(BAg−8)等によってろう付け接合される。このと
きろう材の濡れ性を高め、I/Oパッド2とI/Oピン
6との接合性を高めるため、I/Oパッド2の表面には
Niめっき層が形成される。また接続ピン6の外表面に
は電気抵抗を低減して高速動作を可能とするために、厚
いAuめっき層が形成される。
【0005】上記各めっき層はパッケージ1の側面に形
成した引出し線5を利用して電極パッド2および接続ピ
ン6を相互に導通させ、陰極側に保持した状態でパッケ
ージ全体をめっき浴中に浸漬し、直流電流によって所望
のNi,Auなどの金属膜を電解析出させ形成してい
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
電子機器の高速化がより希求され、例えば動作速度が5
0〜100ns程度の高速用(ECL)セラミックスパ
ッケージが主流となりつつある。この高速用セラミック
スパッケージにおいては、配線長が配線間の電気容量、
インダクタンスを変え使用デバイスの信号伝達速度に大
きく影響を及ぼすこととなるために、単なるめっき操作
のための引出し線5を設けることが不可能になり、従来
からの電気めっき方式を採用することも困難となり、無
電解めっき処理を採用せざるを得ない状況であった。
【0007】しかし、無電解めっき法においては、めっ
き液の成分が分離したり、pHの変動に伴って組成が不
安定になり易く、めっき浴の管理が難しい問題点があ
り、研究開発用の少量生産には適するが量産法としては
不向きである。
【0008】まためっき液がパッケージのメタライズ部
以外の領域に浸透し易く、その部分にめっき付着が発生
し易いなど不良原因の1つとなる。
【0009】一方、従来のパッケージ用セラミックス材
料として、機械的特性に優れた点からアルミナ(Al2
3 )が採用されていたが、熱伝導率が低い難点があ
り、高速で消費電力が大きいデバイスには不向きであっ
た。そこでアルミナと比較して熱伝導率が極めて高く、
放熱性に優れた窒化アルミニウム(AlN)が広く使用
されるようになった。ところが、AlNは強アルカリに
対して侵食され易い性質を有しており、pH値が12〜
15であるAuめっき液中に長時間パッケージを浸漬し
て厚いAu膜を形成することは困難であった。
【0010】さらに、この無電解めっき処理は電気めっ
き処理と比較して3〜5倍の処理時間を要し、パッケー
ジ全体の製造コストが高騰する問題点がある。
【0011】上記問題点を解決するために、各パッケー
ジ毎に導通処理を施して電気めっき処理を行なう方法も
採用されている。すなわち、最初に無電解めっき処理を
行なって各I/Oパッド2表面にI/Oピン6を接合し
た後に、各I/Oピン6に細い導電線(例えば線径0.
1mm程度の銅線)を手作業で1本ずつ全てのピンに巻き
付けて電気的に導通をとり、この導電線の他端をめっき
装置の陰電極に巻き付けて接続し、パッケージ1の陰極
として電気めっき処理を行ない、厚いAuめっき層を形
成していた。
【0012】しかしながら上記の方法によれば、1本1
本のI/Oピンに導電線を手作業で巻き付ける操作が極
めて煩雑であり、また巻きつけ操作に充分に習熟しない
うちには、I/Oピンを曲げてしまったり、一部に導通
不良を起こしてめっき不着を引き起こしたり、巻付けの
作業時間が長く、例えばI/Oピン数が135本のパッ
ケージにおいては、1個につき15〜30分程度の作業
時間を要し、パッケージの製造工数が増加してしまう問
題点があった。
【0013】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、特に電気めっき用の引出し線を形成
することが設計上不可能なパッケージ表面に対してめっ
き層を容易かつ効率的に形成することが可能であり、不
良品の発生が少ないセラミックスパッケージのめっき方
法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、セラミックスパッケージの表面部に形成
された電極パッドや接続ピンなどの多数の被めっき施工
部に電気めっきを施工するセラミックスパッケージのめ
っき方法において、各被めっき施工部相互間に電気的な
導通状態を形成する導通治具をパッケージに装着した後
に、各めっき施工部に同時に電気めっきを施工すること
を特徴とする。
【0015】
【作用】上記構成に係るセラミックスパッケージのめっ
き方法によれば、導通治具をワンタッチでパッケージに
装着して各被めっき施工部に同時に電気めっきを施工し
ているため、従来の導電線を各被めっき施工部に手作業
で巻いていた従来方法とは異なり、導通をとるための時
間が短縮され作業工数も大幅に低減することができる。
また導電線の巻き方の良否による導通不良が起こること
も少なく、さらに被めっき施工部を巻き操作時に曲げて
しまうおそれもなく、めっき作業を効率的に実施するこ
とができる。
【0016】
【実施例】以下本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。
【0017】実施例1および比較例1 窒化アルミニウム(AlN)製グリーシート(GS)を
ブランク型で多数打抜き、各グリーンシートにスルーホ
ールを穿設するとともに所望の配線パターンおよび電極
パッドを印刷した後、その複数枚を熱圧着法で一体に積
層して積層体を形成した。次にこの積層体を縦横53mm
に切断した後に、脱脂し、さらに窒素ガス雰囲気におい
て温度1800℃で6時間焼結してAlN製セラミック
スパッケージを形成した。
【0018】次に得られたセラミックスパッケージの表
面パターン上に無電解めっき法によりNi膜を形成し
た。この無電解Niめっき処理の条件等は下記の通りで
ある。すなわちセラミックスパッケージを20個ずつ1
ロットとしてラック上に装填し、温度11±2℃の5%
−HCl溶液中に0.5分間浸漬して酸洗いを行なった
後に、温度50±2℃のスルニック浴中に6分間浸漬し
てNiストライクを行ない、厚さ1.0±0.5μmの
Ni膜を形成した。Ni膜形成後、湯洗,超音波洗浄、
フロン乾燥を行ない、仕上り状態を検査した。
【0019】ここで検査としては、めっき膜の剥離の有
無を確認するテーピングテストと、めっきのリークおよ
びパターン外へのはみ出し量を実体顕微鏡にて確認する
方法を採用した。そして各ロットから1個のパッケージ
を抜き取り、テーピングテストを実施したところ、Ni
めっき膜の剥離は観察されなかった。また倍率20倍の
実体顕微鏡にて、めっきリークの長さd0 およびパター
ン外部へのはみ出し幅Wをそれぞれチェックしたとこ
ろ、いずれもパターン間隔Dの1/3以下であり、規格
を満足した。
【0020】次に無電解Niめっきを施したセラミック
スパッケージの各電極パッド(I/Oパッド)に接続ピ
ン(I/Oピン)を取り付けた。すなわち頭部に接合用
の銀ろうを付着させた135本の接続ピンを各I/Oパ
ッドに対向するようにカーボン治具中に整列させてお
き、各I/OピンをI/Oパッドに当接させた状態で、
温度810℃の加熱炉を通すことにより図1に示すよう
なピングリッドアレイ型(PGA:Pin Grid Array)の
セラミックスパッケージ1aを製造した。各I/Oピン
6は、Niめっきを施したI/Oパッド2の表面に一体
にろう接合されている。
【0021】次にI/Oピン6を一体に接合したセラミ
ックスパッケージ1aに電気めっき法により厚膜のNi
めっき層およびAuめっき層を形成した。すなわち図1
に示すようにセラミックスパッケージ1aのI/Oピン
6と同数のソケット要素7を突設した導通治具8として
のコネクタソケット9を用意する。コネクタソケット9
の各ソケット要素7の基端部は、半田付けされた導通線
10によって互いに導通するように形成されている。
【0022】このコネクタソケット9は各PGA型のパ
ッケージのI/Oピン数に応じて選択され、ここでは一
般に市販されている135ピン用のソケットを使用す
る。
【0023】そして図1に示すように、セラミックスパ
ッケージ1aにコネクタソケット9を装着して全てのI
/Oピン6の導通状態を確保した後に、温度11±2℃
の5%HCl溶液中に0.5分間浸漬して酸洗処理し
た。そしてコネクタソケット9の導通線10をめっき装
置の陰極側に接続した後に、Niめっき液を満たした温
度50±2℃のスルニック浴にパッケージを10分間浸
漬して3〜5μmの厚膜Niめっき層を、I/Oピンお
よびパッケージの表面に形成した。めっき条件は、電圧
1.8V、電流3.0〜3.2A、時間10分間とし
た。さらにAuのストライクメッキを行なった後に、温
度60±2℃のAuめっき液中に10分間パッケージを
浸漬して厚さ1.5〜3μmのAuめっき層を形成し
た。めっき条件は、電圧2.3V、電流1.2〜1.3
A、時間10分間とした。最後にパッケージ1aからコ
ネクタソケット9を脱着し、湯洗、フロン乾燥を行なっ
て、めっき層の外観や剥離性を測定評価した。
【0024】その結果、本実施例方法によって製造した
セラミックスパッケージのめっき層には、むら、変色、
めっき付着などが観察されず良好な状態であった。また
めっき層を形成したワイヤボンディングパッド(WB
P)4に、線径が30〜50μmのAuワイヤを実際に
ボンディングして接合した後に、接合部のワイヤを引っ
張り、ワイヤが破断するときの引張力を測定したとこ
ろ、いずれも5g以上となり、一般的な規格を満たして
いた。
【0025】一方比較例1として電気めっき処理を行な
うに際して、全てのI/Oピンに手作業で導電線を巻き
付ける方法で電気的な導通を確保する従来方法によって
めっき処理を行ない、作業性および製品品質について実
施例1の場合と比較した。
【0026】その結果、本実施例によれば電気めっき用
引出し線を形成できないような高速動作用のセラミック
スパッケージの場合であっても、パッケージ1aのI/
Oピン6にワンタッチでコネクタソケット9を嵌め込む
だけで電気的な導通を確保することが可能であり、手作
業でワイヤを巻く比較例1と比較して作業工数を1/1
0以下に低減でき、セラミックスパッケージの製造コス
トを大幅に低減することができた。
【0027】またコネクタソケット9によれば全I/O
ピン6についてむらなく均一に導通をとることが可能で
あるが、比較例1の場合には、巻き方の相違によって、
導通がとれない部位を生じることもあり、めっき付着な
どの欠陥も発生し易い。
【0028】さらに本実施例法によれば、比較例1のよ
うにワイヤ巻き操作で誤ってI/Oピン6を曲げてしま
うトラブルも回避でき、製品の歩留りを向上させること
ができる。
【0029】実施例2および比較例2 次に被めっき施工部が電極パッド(I/Oパッド)であ
る場合について説明する。例えば図4に示すように多数
の電極パッド(I/Oパッド)2を有するセラミックス
パッケージ1に電気めっき処理を行なう場合において、
実施例2では、図2に示すような導通治具8aを使用し
て各I/Oパッド2の電気的な導通を確保していた。
【0030】この導通治具8aは、図2に示すように、
例えばテフロン製の治具本体11に、セラミックスパッ
ケージ1の各I/Oパッド2と対向する位置に摺動穴1
2を多数設け、各摺動穴12内に金属製針状端子13を
配設して構成される。各針状端子13は摺動穴12内に
収容されたばね14によってI/Oパッド2方向に進退
自在に付勢されている。また各針状端子13は、金属製
のばね14と、各ばね14を相互に接続する導通線10
aとによって電気的に接続されている。
【0031】電気Niめっき処理は、図3に示すよう
に、セラミックスパッケージ1の各I/Oパッド2およ
びワイヤボンディングパッド4に導通治具8aの針状端
子13が当接した状態に保持し、さらに導通線10aを
めっき装置の陰電極に接続して、実施例1と同一条件で
実施した。
【0032】上記導通治具8aを使用することにより、
従来のめっき用引出し線を利用した場合と同様に、高品
質で厚いNiめっき層を効率的に形成することができ
た。
【0033】また上記実施例方法によってNiめっき処
理した各セラミックスパッケージ1のNiめっき膜につ
いてX線膜厚計を使用して膜厚を測定したところ、いず
れも2〜3μmの厚さを有する均一なNiめっき膜が形
成されていることが確認された。
【0034】さらに倍率2500倍の走査型電子顕微鏡
(SEM)で各サンプルのめっき膜を観察したところ、
いずれのめっき膜も平滑でかつ割れが発生していなこと
が確認された。
【0035】また各セラミックスパッケージ1につい
て、熱衝撃試験(TCT)を500サイクルずつ実施し
た後において、倍率2500倍のSEMにて、被めっき
施工部を観察したところ、めっき膜のふくれ、割れは皆
無であり、高強度のめっき膜が形成できることが実証さ
れた。また高温高湿条件下における耐性を評価するため
に各セラミックスパッケージ1について200時間に亘
りPCT(PressureCooker Test )を実施し、試験後に
おいて、倍率2500倍のSEMによってめっき膜を観
察したところ、ふくれや割れの発生が皆無であった。
【0036】一方、比較例2として、従来の無電解めっ
き法により実施例2と同一厚さのNiめっき膜を形成す
ることを試行した。しかしながらめっき液の組成を変
え、さらに浸漬時間を長期化しても、厚膜のめっき膜を
形成することは困難であり、さらに浸漬時間の長期化に
比例して被めっき施工部以外の領域にめっき液が浸透し
たり、セラミックス自体がめっき液によって変質したり
して不良製品が発生する割合も急増し実用的でないこと
が確認された。
【0037】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るセラミッ
クスパッケージのめっき方法によれば、導通治具をワン
タッチでパッケージに装着して各被めっき施工部に同時
に電気めっきを施工しているため、従来の導電線を各被
めっき施工部に手作業で巻いていた従来方法とは異な
り、導通をとるための時間が短縮され作業工数も大幅に
低減することができる。また導電線の巻き方の良否によ
る導通不良が起こることも少なく、さらに被めっき施工
部を巻き操作時に曲げてしまうおそれもなく、めっき作
業を効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するために使用する導通治具
の構成を示す斜視図。
【図2】電極パッドの導通をとるために使用する導通治
具の構造を示す断面図。
【図3】図2に示す導通治具をパッケージに当接させた
状態を示す側断面図。
【図4】従来のセラミックスパッケージの構造例を示す
平面図。
【図5】従来のPGA型のセラミックスパッケージの構
造を示す断面図。
【符号の説明】
1,1a セラミックスパッケージ 2 電極パッド(I/Oパッド) 3 凹陥部 4 ワイヤボンディングパッド(WBP) 5 引出し線 6 接続ピン(I/Oピン) 7 ソケット要素 8,8a 導通治具 9 コネクタソケット 10,10a 導通線 11 治具本体 12 摺動穴 13 針状端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 裕之 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 東 芝マテリアルエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 永井 寛昭 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 東 芝マテリアルエンジニアリング株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックスパッケージの表面部に形成
    された電極パッドや接続ピンなどの多数の被めっき施工
    部に電気めっきを施工するセラミックスパッケージのめ
    っき方法において、各被めっき施工部相互間に電気的な
    導通状態を形成する導通治具をパッケージに装着した後
    に、各めっき施工部に同時に電気めっきを施工すること
    を特徴とするセラミックスパッケージのめっき方法。
  2. 【請求項2】 被めっき施工部が接続ピンである場合に
    おいて、導通治具として、少なくとも接続ピン数と同数
    のソケット要素を備え、かつ各ソケット要素の基端部を
    相互に導通させたコネクタソケットを使用することを特
    徴とする請求項1記載のセラミックスパッケージのめっ
    き方法。
  3. 【請求項3】 被めっき施工部が電極パッドである場合
    において、各電極パッドにそれぞれ当接可能な針状端子
    を備え、かつ各針状端子の基端部を相互に導通状態に保
    持した導通治具を使用することを特徴とする請求項1記
    載のセラミックスパッケージのめっき方法。
  4. 【請求項4】 導通治具の各針状端子は、電極パッド方
    向に進退自在にばね付勢してなる請求項3記載のセラミ
    ックスパッケージのめっき方法。
JP15712091A 1991-06-27 1991-06-27 セラミツクスパツケージのめつき方法 Pending JPH054213A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011149682A3 (en) * 2010-05-25 2012-02-16 Reel Solar Inc. Apparatus and methods for fast chemical electrodeposition for fabrication of solar cells
US8343327B2 (en) 2010-05-25 2013-01-01 Reel Solar, Inc. Apparatus and methods for fast chemical electrodeposition for fabrication of solar cells

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