JPH0555404A - 半導体素子搭載用プリント基板 - Google Patents

半導体素子搭載用プリント基板

Info

Publication number
JPH0555404A
JPH0555404A JP21258391A JP21258391A JPH0555404A JP H0555404 A JPH0555404 A JP H0555404A JP 21258391 A JP21258391 A JP 21258391A JP 21258391 A JP21258391 A JP 21258391A JP H0555404 A JPH0555404 A JP H0555404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
layer
circuit board
printed circuit
wiring board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP21258391A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2648408B2 (ja
Inventor
Mamoru Onda
田 護 御
Takashi Fukumaki
巻 孝 服
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP3212583A priority Critical patent/JP2648408B2/ja
Publication of JPH0555404A publication Critical patent/JPH0555404A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2648408B2 publication Critical patent/JP2648408B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof

Landscapes

  • 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】 特に銅系リードフレームを有するパッケージ
の剥離を防止した半導体素子搭載用プリント基板を提供
する。 【構成】 導体箔を貼付したプリント基板上にSn−P
b合金層を有し、前記Sn−Pb合金層の上面および/
または下面にZn層を有してなる半導体素子搭載用プリ
ント基板および導体箔を貼付したプリント基板上にZn
−Sn−Pb合金層を有してなる半導体素子搭載用プリ
ント基板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銅系リードフレームを
持つ半導体パッケージを搭載するプリント基板に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体装置の出力向上から放熱が
問題となり、放熱性にすぐれた銅系のリードフレームが
多用されるようになってきた。しかし、銅系は実装時の
半田との接合でCu−Snの金属間化合物Cu3 Sn、
Cu6 Sn5 等が成長し、この脆い層の成長によりパッ
ケージが剥がれる問題が多発している。この剥離のモデ
ル図を図6、図7に示す。
【0003】剥離はリードフレーム(アウターリード
2)の銅と半田3の間でおこる。6ははがれ部を示す。
通常リードフレーム側には電気半田めっき(60Sn−
40Pb)または溶融半田めっき(60Sn−40P
b)が10〜15μm施されており、この半田めっき中
のSnとリードフレームの銅とが反応してε相(Cu3
Sn)またはη相(Cu6 Sn5 )と呼ばれる硬い合金
層が半田付け時の加熱温度の作用で加速成長される。
【0004】一方、プリント基板5側も60Sn−40
Pbの溶融半田めっき(図示せず)が5〜7μm施され
ている。さらに、半田付けを確実にするためにリードフ
レームのアウターリード当接部のみに半田ペースト印刷
(分散剤+30〜40μmφの半田粒)が100〜15
0μm施されている。この半田ペースト(半田コート
4)はタックを持っており、この上部に半導体パッケー
ジ1のアウターリード2を接着して、加熱リフロー炉に
送られる。リフロー後は、半田ペースト中の分散剤成分
が揮発するので、実質厚さは約1/2(50〜75μ
m)になる。
【0005】パッケージの実装が完了すると、実装基板
の信頼性を確認するために−50℃〜150℃の温度サ
イクル試験を、通常50〜100サイクル実施する。こ
の時プリント基板の膨張、収縮がおこり、パッケージの
アウターリードとの間に熱応力が発生する。この繰り返
し応力が加わった場合、脆い金属間化合物が存在すると
剥離を生じやすくなる。いわゆる、熱サイクル疲労破断
と解釈されている。しかし、この他に振動破壊の説もあ
る。即ち、この金属間化合物は振動で比較的簡単にクラ
ックが入るため、初期クラックが入り温度サイクル試験
での寿命も短くなる。実際この金属間化合物が10μm
以上成長すると振動試験に耐えられなくなる。
【0006】パッケージの剥離は応力が直接加わりやす
いリードフレームの銅側界面で多発するが、まれにプリ
ント基板の銅界面で起こる場合もある。
【0007】これを防ぐために発明者等はプリント基板
側の半田にZnを添加する方法を見いだした。Znは、
金属間化合物を成長しにくくする効果がある(特開平0
1−262092号公報参照)。
【0008】このZnの添加はリードフレーム側に行っ
ても良く、これによりリフロー炉での加熱溶融時、Zn
は均一に拡散するので同様の効果が得られる。ただし、
リードフレーム側にZn添加の半田めっきを施した時
は、実装前の加熱工程(パッケージモールド封止時の1
70℃×5h保持、素子取付時の200℃×5h保持)
等における金属間化合物の成長をも防止できるのでアウ
ターリードの曲げ成形時のクラックの発生、リードの折
れ等も防止することができる。また、TABテープキャ
リア等の場合にはインナーリード側のポッティング封止
剤との熱サイクルストレスによるインナーリードの熱サ
イクル疲労破断も防止できる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】リードフレーム、TA
Bテープキャリアは、多ピン化に伴いエッチングパター
ンが細かく、かつ銅板は0.15mmt→0.1mm
t、銅箔は35μmt→25μmtというように薄くな
っており、ますます前記金属間化合物の成長による危険
性が強まっている。
【0010】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、特に銅系リードフレームを有するパッケージ
の剥離を防止した半導体素子搭載用プリント基板を提供
することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第1の態様によれば、導体箔を貼付したプリ
ント基板上にSn−Pb合金層を有し、前記Sn−Pb
合金層の上面および/または下面にZn層を有してなる
半導体素子搭載用プリント基板が提供される。
【0012】また、本発明の第2の態様によれば、導体
箔を貼付したプリント基板上にZn−Sn−Pb合金層
を有してなる半導体素子搭載用プリント基板が提供され
る。以下に本発明のプリント基板をさらに詳細に説明す
る。
【0013】図7はパッケージ実装部の断面図である。
プリント基板5は、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリエステル樹脂、可とう性エポキシ樹脂等の樹脂
類や、紙類等の可とう性、絶縁性を有する材料で構成さ
れ、その上に所望の導体箔7が接着剤等により貼着され
ている。
【0014】本発明のプリント基板5に貼付される導体
箔7は、所望の配線パターンからなり、厚さは限定され
ないが、例えば18μm程度である。また、導体箔7は
純銅箔に限らず、例えばCu−Sn、Cu−Zr(錫入
り銅またはジルコニウム入り銅)等の銅系合金の箔であ
ってもよい。
【0015】本発明の第1の態様は、前記基板5上の導
体箔7の表面にSn−Pb合金層を有し、前記Sn−P
b合金層の上面および/または下面にZn層を有してな
る構造に特徴を有する。
【0016】前記Sn−Pb合金層の厚さは限定しない
が、通常10〜30μmである。また、Sn−Pb合金
層の形成方法としては、電気めっき、溶融めっきを挙げ
ることができる。めっき材料としては、Sn−Pb半田
(Sn60〜40%)が用いられるが、これに微量のA
gまたはBi等を添加した融点制御半田も用いることが
できる。
【0017】前記Zn層8は、Sn−Pb層4と導体箔
層7との間に設けてもよく(図1参照)、Sn−Pb層
4の上面に設けてもよい(図2参照)。また、Sn−P
b層4の上面にZn層8を設け、さらにその上にSn−
Pb層4を設けてもよい(図3参照)。Zn層8の上に
Sn−Pb層4を設け、さらにZn層8を設けたもの
(図4参照)は、特に金属間化合物の生成防止効果が顕
著である。前記各例におけるZn層8の厚さは限定しな
いが通常0.1〜1.0μmである。また、Zn層8の
形成方法としては、電気めっき法を挙げることができ
る。
【0018】本発明の第2の態様は、前記基板5上の導
体箔7の表面に、Zn−Sn−Pb合金層9を有してな
る構造に特徴を有する(図5参照)。
【0019】前記Zn−Sn−Pb合金層9の厚さは限
定しないが通常10〜30μmである。また、Zn−S
n−Pb合金層9の形成方法としては、電気めっき、溶
融めっきを挙げることができる。めっき材料としては、
前記本発明の第1の態様で説明したSn−Pb半田に
0.3〜3%のZnを添加したものが用いられるが、こ
れにSb、In、Ag、Au、Cuのうちの1種以上を
添加するようにしてもよい。
【0020】本発明のプリント基板は、Cu系箔体から
なる被接合部材がSn系合金半田で半田付けされ、かつ
前記Cu系箔体と半田との界面にCu−Zn−Snの合
金相が形成されたものである。
【0021】Cu系箔体からなる被接合部材をSn系合
金半田で半田付けすると、被接合部材のCuと半田中の
Snとは親和力が強いため、Snが選択的に拡散し、被
接合部材と半田の界面にCu3 Sn等の反応相を形成
し、この反応相は高温雰囲気の下で成長する。Cu系箔
体をSn系合金半田で半田付けする限りはこの現象から
逃れることはできない。
【0022】そこで、Cuとの親和力がSnよりも強く
かつ化合物を形成し難い元素であるZnを有する本発明
のプリント基板によれば、被接合部材と半田との界面に
Cu−Zn−Snの合金相が形成され、Cu3 Sn相の
形成を抑制する作用が得られる。また、このようなCu
−Zn−Snの合金相は、CuとSn−Pb層との間に
Zn層を有する場合だけでなく、Sn−Pb層の上にZ
n層を有する場合(図2および図3参照)も同様に形成
され、同様の作用が得られる。
【0023】また、上記のようにCu−Zn−Snの合
金相が形成された半田付物品は、脆いCu3 Sn相が成
長できないため、熱応力や外力等が作用しても、半田付
部に剥離が発生し難い。
【0024】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。
【0025】(実施例1)銅箔厚さ25μmを有するガ
ラスエポキシプリント基板に対して、1μmの電気Zn
めっきを施し、その上部に60Sn−40Pbの電気半
田めっきを7μm施した。そのパターン上に60Sn−
40Pbの半田粒を有する半田ペーストを100μm印
刷し、その上部に、アウターリードに60Sn−40P
bの半田を7μm電気半田めっきしたFe添加Cu合金
リードフレームを有する208ピンQFPを実装した。
【0026】(実施例2)電気Znめっきとその上部に
電気半田めっきを施すかわりに、60Sn−35Pb−
5Znの電気半田めっきをプリント基板に施したほかは
実施例1と同様にして半田ペースト印刷し、同時に実装
した。
【0027】(実施例3)電気半田めっきのかわりに溶
融めっきを施したほかは実施例2と同様にして半田ペー
スト印刷し、同様に実装した。
【0028】(実施例4)電気半田めっきのさらに上層
に1μmの電気Znめっきをプリント基板側に施したほ
かは実施例1と同様にして半田ペースト印刷し、同様に
実装した。
【0029】(実施例5)プリント基板上に3μmの6
0Sn−40Pbの電気めっきを施し、その上に2μm
のZn電気めっきを施し、さらにその上層に3μmの6
0Sn−40Pbの電気めっきを施したほかは実施例1
と同様にして半田ペースト印刷し、同様に実装した。
【0030】(比較例1)Zn下地めっきを省略したほ
かは実施例1と同様にして半田ペースト印刷し、同様に
実装した。
【0031】前記実施例1〜5および比較例1について
大気中で150℃の加熱試験(10〜100時間)を行
ない、アウターリード部における金属間化合物の成長厚
さを断面研磨により観察した。その結果を表1に示す。
【0032】表1から明らかなように、実施例1〜5は
いずれも比較例に比べ大幅に金属間化合物の成長が抑制
され、特に10時間加熱では全く成長が抑制されてい
る。
【0033】
【0034】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、本発明のプリント基板は実装時における金
属間化合物の成長が抑制されるため、パッケージが剥離
しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例を示すプリント基板の断面図であ
る。
【図2】本発明の他の例を示すプリント基板の断面図で
ある。
【図3】本発明の他の例を示すプリント基板の断面図で
ある。
【図4】本発明の他の例を示すプリント基板の断面図で
ある。
【図5】本発明の他の例を示すプリント基板の断面図で
ある。
【図6】パッケージ実装部の断面図である。
【図7】パッケージのアウターリードの剥がれ部を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 半導体装置(モールドパッケージ) 2 アウターリード 3 半田 4 半田コート 5 プリント基板 6 剥がれ部 7 導体箔(銅箔) 8 Zn層 9 Zn−Sn−Pb合金層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体箔を貼付したプリント基板上にSn−
    Pb合金層を有し、前記Sn−Pb合金層の上面および
    /または下面にZn層を有してなる半導体素子搭載用プ
    リント基板。
  2. 【請求項2】導体箔を貼付したプリント基板上にZn−
    Sn−Pb合金層を有してなる半導体素子搭載用プリン
    ト基板。
JP3212583A 1991-08-26 1991-08-26 半導体素子搭載用プリント基板 Expired - Lifetime JP2648408B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3212583A JP2648408B2 (ja) 1991-08-26 1991-08-26 半導体素子搭載用プリント基板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3212583A JP2648408B2 (ja) 1991-08-26 1991-08-26 半導体素子搭載用プリント基板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0555404A true JPH0555404A (ja) 1993-03-05
JP2648408B2 JP2648408B2 (ja) 1997-08-27

Family

ID=16625107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3212583A Expired - Lifetime JP2648408B2 (ja) 1991-08-26 1991-08-26 半導体素子搭載用プリント基板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2648408B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0804058A1 (en) * 1996-04-26 1997-10-29 International Business Machines Corporation Solder method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63117494A (ja) * 1986-11-06 1988-05-21 古河電気工業株式会社 回路基板
JPS6472590A (en) * 1987-09-14 1989-03-17 Furukawa Electric Co Ltd Method of mounting component of aluminum conductor circuit substrate
JPH01104796A (ja) * 1987-10-16 1989-04-21 Shinko Kogyo Kk 多元合金被膜の形成方法
JPH01262092A (ja) * 1988-04-14 1989-10-18 Hitachi Ltd Cu系材料接合用はんだ及びはんだ付方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63117494A (ja) * 1986-11-06 1988-05-21 古河電気工業株式会社 回路基板
JPS6472590A (en) * 1987-09-14 1989-03-17 Furukawa Electric Co Ltd Method of mounting component of aluminum conductor circuit substrate
JPH01104796A (ja) * 1987-10-16 1989-04-21 Shinko Kogyo Kk 多元合金被膜の形成方法
JPH01262092A (ja) * 1988-04-14 1989-10-18 Hitachi Ltd Cu系材料接合用はんだ及びはんだ付方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0804058A1 (en) * 1996-04-26 1997-10-29 International Business Machines Corporation Solder method
US5759379A (en) * 1996-04-26 1998-06-02 International Business Machines Corporation Solder method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2648408B2 (ja) 1997-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH065760A (ja) 表面実装型半導体装置用パッケージリード
JP2002261104A (ja) 半導体装置および電子機器
JP2000269398A (ja) 半導体デバイスのアルミニウム製リードフレームおよび製造方法
JP2021530111A (ja) 電気めっきされたダイ取り付けを備える半導体デバイス
JP2001230151A (ja) リードレスチップ部品
JP2648408B2 (ja) 半導体素子搭載用プリント基板
JP2001237279A (ja) 半導体装置及びそれを用いた電子装置
JP2009224651A (ja) 配線基板およびその製造方法
KR20010076196A (ko) 반도체 장치와 그 제조방법 및 리드 프레임과 그 제조방법
JP2017168635A (ja) パワーモジュール用基板及びパワーモジュールの製造方法
JP6370458B1 (ja) 鉛フリーはんだ合金、及び、電子回路基板
JP3657874B2 (ja) 半導体装置および電子機器
JP2001244622A (ja) 電子回路装置
JP3385752B2 (ja) セラミックプリント配線板及びその製造方法
JP3623686B2 (ja) 配線基板の製造方法
JPH05259632A (ja) プリント配線板およびその製造方法
JP2858494B2 (ja) プリント配線基板用予備はんだ
JP2001168513A (ja) 非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法
JP4935755B2 (ja) 電子部品の製造方法
JPH1168271A (ja) 高純度銅配線基板
JPS60107845A (ja) 半導体用回路基板
JP2007059681A (ja) プリント基板およびその製造方法
CN115692353A (zh) 金属部件
JPS62104059A (ja) 半導体装置
JPH11330108A (ja) 電子部品の接合方法及び接合材

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970422