JPH07105412B2 - 電気構成要素用の多層相互結合金属構造体 - Google Patents

電気構成要素用の多層相互結合金属構造体

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JPH07105412B2
JPH07105412B2 JP4028212A JP2821292A JPH07105412B2 JP H07105412 B2 JPH07105412 B2 JP H07105412B2 JP 4028212 A JP4028212 A JP 4028212A JP 2821292 A JP2821292 A JP 2821292A JP H07105412 B2 JPH07105412 B2 JP H07105412B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相互結合金属構造体に
対し腐食と応力の抵抗を与える構造や方法に関し、特
に、クロム、ニッケル、不活性あるいは比較的不活性な
金属の層を順次被覆して相互結合金属構造体として構成
した相互結合多層金属パッド、あるいはクロム、可溶性
貴金属、ニッケル、不活性あるいは比較的不活性な金属
の層を順次被覆して相互結合金属構造体として構成した
多層金属パッドに対し腐食と応力の抵抗を与える新しい
構造や方法に関する。また、この発明は、基板に、ピン
あるいはコネクタあるいはワイヤの少なくともいずれか
１つを結合させるための改良多層金属パッドあるいはそ
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】チップなどの半導体構成要素の表面の一
つに、各々はんだボール（以下Ｃ−４はんだボールある
いは単にＣ−４ｓという）によってパッドが取り付けら
れている。このはんだボールは、セラミック基板などの
基板とチップとの間を接続している。これは、はんだボ
ールの結合によって行われている。このはんだボール
は、はんだボールの溶ける温度を越えた温度にまで熱せ
られる。これによって、はんだボールが、基板の結合面
に設けられたパッドにはんだ付けされる。はんだパッド
領域と基板の他の位置との間で、絶縁体層の下の基板の
結合面に沿って延びるいわゆるファンアウトラインが接
続されている。その基板の表面のある位置で、パッド
を、エンジニアリングチェンジ配線がファンアウト金属
構造体に接続できるようにするために利用できるように
することが必要である。しかしながら、エンジニアリン
グチェンジ配線は、ワイヤボンデイング法、超音波振
動、熱圧着技術あるいははんだ付けによって、通常パッ
ドに接続されている。ワイヤボンデイング技術の要求と
対照してみると、金属構造体をはんだ付けするための要
求は違っている。
【０００３】バッタッチキャラヤ（Ｂｈａｔｔａｃｈａ
ｒｙａ）等のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ４，４６３，０５９
において、はんだ付け及びワイヤボンデイングにおける
金属構造体の要求に関する事項が、セラミック基板の上
部表面金属構造の文脈の中で議論されている。多くの金
属構造が提案されてきた。はんだ付けのために、提案さ
れた一つの構造は、クロムと金のファンアウトライン
と、ニッケルや銅の上部層に続いて上記金の上に設けた
コバルトやクロムの壁層とからなっている。ワイヤボン
デイングのためには、ニッケルや銅の上部層が除去され
ている。他の構造として、バッタッチキャラヤ等は、は
んだ付けが行われる箇所に金を使用することを提案して
いる。
【０００４】メリン（Ｍｅｒｒｉｎ）等のＵ．Ｓ．Ｐａ
ｔｅｎｔ Ｒｅ．２７，９３４は、ボールリミテイング
金属構造体（ＢＬＭ）の要求を議論している。すなわ
ち、熱によってはんだボールの流れを制限するようにし
たチップの下部上のパッドである。メリンによって提案
された特別のボールリミテイング金属構造体は、クロ
ム、銅及び金を順次積層して構成されている。
【０００５】同様にリサーチ開示（Ｒｅｓｅａｒｓｈ
Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）２６７２６、ナンバー２６７、
（１９８６年７月号）は、ダイス結合用の後部準備とシ
リコンウエハースを開示している。その後部準備とシリ
コンウエハースは、半導体チップの後部を、クロムある
いはチタン、すずの被覆に続いたそして金の上部層に続
いたニッケルあるいは銅の順次積層で被覆して構成され
ている。
【０００６】Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．４，７７２，５２３
（Ｍａｃｅなど）は、シリコン容量性圧力センサ用の、
Ｃｒ／Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ／はんだ層からなる、ガラス基
板の上に設けた複合金属被覆構造を開示している。その
インターム（ｉｎｔｅｒｍ）金層は、相互の可溶性に欠
けているためクロムに強く結合しない。しかし、インタ
ーム金層は、陽極結合工程の間で、ニッケルやクロム金
属被覆層の粒子境界の中に拡散することが明らかであろ
う。この陽極結合工程は、はんだの適用の前に行われ
る。複合金属被覆層は、電位差の下で陽極結合温度に従
い、金がニッケルやクロムの中に拡散する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】今日の、セラミック基
板用の上部表面金属構造体は、クロムあるいはチタン、
銅及び金、あるいはモリブデン、ニッケル及び金の多層
金属構造から構成されている。現在好まれているボール
リミテイング金属構造体は、クロム、銅及び金からなっ
ている。上部表面金属構造体（以下ＴＳＭという）とボ
ールリミテイング金属構造体（以下ＢＬＭという）は、
チップをセラミック基板に接合する工程の間で、多くの
はんだリフロー作用を被る。下にある銅（あるいはニッ
ケル）が通常鉛／すず複合物であるはんだに反応しなが
ら、ＴＳＭとＢＬＭの金ははんだ内にすぐに溶ける。は
んだと下にある銅（あるいはニッケル）は、よいはんだ
結合を形成するために選ばれている。
【０００８】しかしながら、銅とはんだの反応によっ
て、銅／すずの金属間化合物が形成される。普通、これ
は問題とならないが、チップをセラミック基板に結合さ
せる場合に避けられない多数のはんだリフローのため、
銅／すずの金属間化合物が下にある金属被覆を破損し、
ＢＬＭ伝導の損失と共にはんだとその下にあるチップ金
属被覆との間の反応境界の損失になるという点が結局生
じてしまう。さらに、これらの金属間化合物による破損
によって、はんだ付けの失敗につながってしまう。
【０００９】このように、銅／すずの金属間化合物とこ
れらに伴った問題を除去することができ、相互結合金属
構造体に腐食と応力に対する抵抗を与えることが重要な
ステップである。
【００１０】本発明の目的は、金属間化合物の過度の組
成やそれに伴った問題に影響をうけることがない電気構
成要素の間の接続に改良を加えることである。
【００１１】本発明の他の目的は、はんだに対する反応
を減少させた金属構造からなる電気構成要素の間の接続
に改良を加えることである。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、多数のはんだ
リフローの後に電気構成要素の間の接続に改良を加える
ことである。
【００１３】本発明のさらに別の目的は、 （ａ）応力が十分に低く基板に亀裂が生じない、 （ｂ）十分に不活性で、その結果周囲の環境による腐食
によって極端な失敗を引き起こさない、 （ｃ）基板に付着し、その結果、付着工程と領域応力の
下で付着が分離せず、 （ｄ）ろう付けやはんだによって可溶性があり、ろう付
けやはんだに反応して固溶体や金属間化合物による強い
金属結合を形成する、相互結合金属体を提供することで
ある。
【００１４】本発明の一つの見地によれば、基板上に設
けたパッドからなる、電気構成要素用の多層相互結合金
属構造体が開示されている。そのパッドは、クロム、可
溶性貴金属、ニッケル、不活性のあるいは比較的不活性
な金属の層を順次形成して構成してある。
【００１５】本発明の基となった見地によれば、基板上
に設けたパッドからなる、電気構成要素用の多層相互結
合金属構造体が開示されている。そのパッドは、クロ
ム、ニッケル、不活性のあるいは比較的不活性な金属の
層を順次形成して構成してある。
【００１６】さらに本発明の他の見地によれば、 ａ）電気構成要素上に直接にクロム層を被覆し、 ｂ）そのクロム層上に可溶性貴金属の層を被覆し、 ｃ）その可溶性貴金属層上に直接にニッケル層を被覆
し、 ｄ）そのニッケル層上に直接に不活性あるいは比較的不
活性な金属の層を被覆する工程からなる、電気構成要素
用の多層相互結合金属パッドを形成するための方法が開
示されている。
【００１７】この本発明の基となった見地によれば、 ａ）電気構成要素上に直接にクロム層を被覆し、 ｂ）そのクロム層上に直接にニッケル層を被覆し、 ｃ）そのニッケル層上に直接に不活性あるいは比較的不
活性な金属の層を被覆し、それによって多層相互結合金
属パッドを形成する工程からなる、電気構成要素用の多
層相互結合金属パッドを形成するための方法が示されて
いる。
【００１８】本発明の、これらあるいは他の目的や見地
は、添付図面に関して考慮した後述する記述を参照する
ことでさらに明らかになるであろう。
【００１９】新規性があると信じられている本発明の特
徴と本発明の特徴ある要素は、添付した請求項に特に述
べられている。図面は図示する目的のためだけであり、
共通の尺度を持つように描かれていない。しかしなが
ら、本発明それ自身は、構成と作用の方法の両方に関し
て、添付図面に関連した詳細な説明を参照することによ
って、最もよく理解する事ができる。
【００２０】
【実施例】本発明によれば、ＮｉあるいはＮｉ／Ｐｔの
結合物が、応力を減少させ、腐食をほとんど排除し、最
高のＴＣＥ（熱による膨張係数）を与えるということが
発見された。そして、引っ張り強度の低下も生じない。
それ故、基本的な発明は、キャプチャーパッド、ＥＣパ
ッド、Ｉ／Ｏパッドなどのようなパッド内の銅層を、Ｎ
ｉ層あるいはＰｔ／Ｎｉ結合層に置き換えることであ
る。この発明は種々の基板に使用し得る。
【００２１】また、ピン、フレキシブルコネクター、パ
ッドーオンーパッドコネクターのような表面に載置可能
な物は、この新しい金属構造体に接続可能である。
【００２２】この新しい金属構造体は、図７に示すよう
に端部コネクターの用途にも使用できる。
【００２３】図に戻ると、より詳細な図１において、多
層の金属構造すなわちパッドが示されている。このパッ
ドは、おおよそ１０によって示されており、電子の構成
要素すなわち１２用のものである。電子構成要素１２
は、半導体チップ等のシリコン装置あるいはセラミック
基板等の基板とすることができる。この発明を容易に理
解するために、電子構成要素１２は基板１２として以下
参照する。基板すなわち電子構成要素１２は、少なくと
も一つのバイア接続部１４を有している。基板１２の表
面の一つは配線用の金属層とすることができる（図示せ
ず）。実例としてこれに限定されるわけではないが、そ
の配線用の金属は、アルミニウムと銅の合金、銅、金あ
るいは電気的に伝導性のある適当な材料とすることがで
きる。多層金属構造体１０は、ボールリミティング金属
構造体（ＢＬＭ）、ピンろう付けパッド、Ｃ４パッドな
どとすることができる。
【００２４】図１は、本発明の基となる、基板１２に被
覆された基本的な金属被膜構造を示している。その層す
なわち被膜は、真空装置内で（真空を遮断することなし
に）化学的蒸発被覆方法、エッチング、蒸着、スパッタ
リングあるいは他の適当な技術によって順々に被覆され
る。クロム層１６は、少なくとも一つのバイア接続部１
４の部分に少なくとも接続できるように最初に被覆され
ている。種々の場合において、クロム層１６は２あるい
はそれ以上のバイア接続部１４に接触しなけらばならな
いようにしてもよい。ニッケル層１８はクロム層１６に
被覆されており、不活性な層すなわち比較的不活性な金
属２０が最終的にニッケル層１８に被覆されている。こ
れら被覆された層は、次に典型的に一連のパッドに形成
される。これらのパッドは、この段階で、ワイヤ、ピ
ン、コネクターなどの種々の構成要素に接続するために
使用することができる。
【００２５】本発明の多層金属構造すなわちパッドの実
施例は図２に示されており、３０によって略示されてい
る。電子構成要素すなわち基板１２は、上述したように
半導体チップあるいは多層セラミック基板とすることが
できる。基板１２内に１あるいはそれ以上のバイア接続
部１４が設けられている。このバイア接続部１４は、基
板１２の（図示しない）種々の層における配線と、基板
１２に接続し得る他の電子構成要素との間を接続するた
めのものである。クロム層１６は基板１２に直接に被覆
されており、これによってクロム層１６は少なくとも１
つのバイア接続部１４に電気的に接触している。次い
で、可溶性貴金属17がクロム層１６に直接に被覆され
る。次に、ニッケル１８層が被覆され、最後に不活性の
あるいは比較的不活性な金属層２０がニッケル層１８に
被覆される。
【００２６】特別な適用によって、多層金属パッド１０
あるいは３０を形成するために最も適当で経済的な金属
の厚さや変更が決定される。
【００２７】これ以降貴金属として参照される不活性な
あるいは比較的不活性な金属は、空気中にて酸化する傾
向を減少させた上記金属や合金を意味するということ理
解するべきである。この定義には、金や白金やパラジウ
ムなどの純粋な貴金属が含まれ、またスズのように空気
中で酸化する傾向が少ない他の金属も含まれる。不活性
のあるいは比較的不活性の金属は、金、パラジウム、白
金、ロジウム、スズ及びそれらの混合物からなるグルー
プから選択される。その項目の貴金属の使用には、これ
以降、比較的不活性な金属も不活性な金属も含む。
【００２８】可溶性貴金属は貴金属（耐食性）として定
義されており、その貴金属は強い化学結合を与えるクロ
ムによって十分な可溶性を有している。可溶性貴金属は
パラジウム、白金、ロジウムである。可溶性貴金属層
は、パラジウム、白金、ロジウム及びそれらの化合物な
るグループから選ばれる。
【００２９】不活性なあるいは比較的不活性な金属層２
０は金であることが好ましいが、白金、パラジウム、ロ
ジウムあるいはスズであってもよい。同様に、可溶性貴
金属層１７は白金であることが好ましいが、パラジウム
あるいはロジウムであってもよい。
【００３０】さらに、クロム層１６は０．０１から０．
３ミクロンの厚さ、可溶性貴金属層１７は０．０２から
５．０ミクロンの厚さ、ニッケル層１８は１．０から
５．０ミクロンの厚さ、不活性あるいは比較的不活性な
金属層２０は０．１から２０．０ミクロンの厚さである
ことが好ましい。種々の場合において、可溶性貴金属層
は使用されないが、そのときはクロム層１６は０．０１
から０．３ミクロンの厚さ、ニッケル層１８は１．０か
ら５．０ミクロンの厚さ、そして不活性あるいは比較的
不活性な金属層２０は０．１から２０．０ミクロンの厚
さであることが好ましい。
【００３１】クロムとニッケル層は種々の理由により本
願発明の重要な要素である。第１に、クロム層１６は、
ニッケル層１８あるいは可溶性金属層１７と共に強い結
合を形成する。このようにニッケルあるいは可溶性金属
からクロムが分離することはない。加えて、多分とても
重要なことであるが、ニッケル層１８ははんだに対して
反発することを制限する。この反発は銅に対するものよ
りも少ないと考えられる。このようにニッケル層１８
は、小片に割れるような有害な特性を示すことなしにリ
フローする多数のはんだを受ける。
【００３２】従って、クロム層１６は、そこで基板１２
への付着を確実にする。白金のような可溶性の貴金属１
７は、そこで応力を減少させている。何故なら、その金
属１７は、腐食に対する高い抵抗、他の金属に対する化
学的適合及び可溶性を有するからである。このことは殆
どの適用に対して基本的な要件となる。ニッケル層１８
は、その反応を制御する特性と、接合過程の間で低下し
ない効果を持続しなければならない強い金属間接着を与
えるためにそこに設けてある。金のような貴金属層２０
は、その表面を保護し、ろうづけ／はんだづけのぬれ性
を維持し、超音波、圧着、マイクロ溶接などによってワ
イヤ接合を可能にするために設けてある。
【００３３】形成された金属パッド１０あるいは３０
は、図３に示すようにはんだあるいはろうづけ２２を使
用して、ピン２４に結合するためのパッドの目的を果た
す。不活性あるいは比較的不活性な金属層の少なくとも
一部分は、はんだ材料に接着している。図３に示す構造
は、多数の方法で形成してもよい。しかし、一つの特別
な方法は、米国特許４，８８０，６８４のボス（Ｂｏｓ
ｓ）などに述べられているように、第１に（図示しな
い）絶縁材料の層、例えばポリイミドのようなものを基
板１２の上に被覆する方法である。その開示内容は参考
文献としてここに組み入られている。写真平版術、エッ
チング、レーザあるいはアブレーションによって、ポリ
イミドはバイア１４上の範囲で取り除かれ、バイア１４
の金属を十分に露出する。その後、多層金属構造、パッ
ド１０あるいは３０は、上述したように被覆される。少
なくとも一つのバイア１４上に被覆された多層金属構造
体は、図１と図２に示された構造に類似している。クロ
ム層１６はバイア１４上に被覆され、次いでクロム層１
６は可溶性貴金属層１７とニッケル層１８によって被覆
される。最後に、金であることが好ましい不活性あるい
は比較的不活性な金属２０は、ニッケル層１８の上に直
接に被覆される。それから、ピン２４は、米国特許４，
９７０，５７０（アガワラ（Ａｇａｒｗａｌａ）その
他）のような技術でよく知られている方法によって開示
されているように、はんだあるいはろうづけ２２に固定
される。その開示内容は参考文献としてここに組み入ら
れている。
【００３４】もし、はんだボール（図示されていない）
がピン２４の代わりにはんだ２２に固定するために使用
されるならば、米国特許Ｎｏ．Ｒｅ２７，９３４のメリ
ン（Ｍｅｒｒｉｎ）などによって教えられているよう
に、そのとき多層金属構造１０あるいは３０と基板１２
が熱せられてはんだ２２が溶け流れる。
【００３５】実際問題として、多層金属構造あるいはパ
ッド１０あるいは３０がはんだ２２に接触するならば、
リフロー工程の間、貴金属層２０ははんだ２２の中に溶
けるであろう。したがって、貴金属層２０は退色するで
あろう。一方、多層金属構造１０あるいは３０が、はん
だ付けが行われないワイヤボンデイングを受けるためだ
けであったならば、そのとき貴金属層２０は適所に十分
に残るであろう。
【００３６】貴金属層２０の予想外の利益は、ろうづけ
あるいははんだ２２とその下にあるニッケル層１８に付
着する金属間化合物の薄い層を貴金属が形成することで
ある。リフローと再加工の作業の間、この金属間化合物
ははんだによって可溶性になり、その結果フラックスが
不要になる。
【００３７】リフロー作業の間、貴金属層２０ははんだ
２２内で吸収され、退色した層になると考えられる。貴
金属の重要性は、それが保管の間その下にあるニッケル
層を酸化から防ぎ、それ故、可溶性になりはんだに反応
するという事実にある。
【００３８】多層金属パッドは、エンジニアリングチェ
ンジパッド用のワイヤボンデイング箇所を与えることも
可能である。その場合、ＴＳＭははんだに接触しない。
例えば、ワイヤボンデイングは超音波振動あるいは熱圧
着によって行われる。その場合、はんだは使用されな
い。例えば、パッドの用途としてワイヤボンデイング箇
所が図４に示されている。ここには少なくともワイヤ２
６の一部分が、ボンデイング技術によって、少なくとも
パッド構造の一部分に接続されている。そのようなボン
デイング技術は、超音波、圧力ボンデイング、マイクロ
溶着のような適用がもっとも適当である。このボンデイ
ングによって、拡散区域２８が生じる。
【００３９】金のような貴金属層２０の厚さは、採用さ
れるボンデイング技術によって変化する。例えば、薄い
金は超音波ボンデイングが要求される。ワイヤ２６は基
板１２に対して熱膨張係数が大きいので、高いせん断応
力が金属、金属と基板の境界面、外側の境界面に引き起
こされる。再び、クロムと白金は接着と応力の減少をそ
れぞれ与え、金は結合容量を与え、ニッケルは特にマイ
クロ溶接用の反応制御を与える。
【００４０】これまでに図示してきたように、本発明の
多層金属構造は、低応力、最小の腐食、基板（セラミッ
ク、ポリマーなど）への強い接着、広い範囲でのろうず
けやはんだの適用可能性の性質を要求している。各々の
層は特別な目的を有している。腐食や機械的な要求が苛
酷でない用途があるかもしれない。クロム層１６とニッ
ケル層１８の間の可溶性貴金属層１７は必要ないかもし
れないし、図１に示すように取り除いてもよい。一方、
基板が壊れやすくクラッキングを受けやすい用途がある
かもしれない。この場合において、多層金属構造が基板
上に直接に被覆されていたならば、多層金属構造は応力
がかかる状態となるかもしれない。このような場合にお
いて、高分子フイルム、例えばポリイミドは、クッショ
ンとして金属構造体と基板の間に被覆され、大部分のフ
イルムやろう付けが引き起こす応力を吸収し、基板への
伝達を防止する。
【００４１】図５は、ポリマーフイルムなどの絶縁体３
２の層やフイルムを有する基板１２に被覆された金属構
造体の例を図示している。絶縁体３２の層は、ピン２４
によって引き起こされる応力を弱めており、ろう付けや
はんだ２２によって取り付けられている。基板１２のバ
イア１４は、基部金属４０に電気的に接触している。本
発明の構造は基部金属４０の上に設けられており、その
基部金属用の材料は、アルミ、クロム、コバルト、銅、
ハフニウム、モリブデン、ニッケル、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、貴金属及びこれらの混合物
からなるグループから選択される。基部金属４０は、第
１のクロム層３６と、貴金属層３７と、ニッケル層３８
と、第２のクロム層４２とからなっている。絶縁体３２
は融除バイア３３を有しており、この融除バイア３３
は、多層金属構造と、Ｃｒ／Ｐｔ／Ｎｉ／Ｃｒとするこ
とができる基部金属４０との間の接触を許容している。
ガラス、石英、シリコン窒化物、シリコン酸化物あるい
はポリイミドのような有機絶縁体などの絶縁体３２の層
あるいはフイルムが、第２のクロム層４２の上に被覆さ
れている。絶縁体３２はエッチングされて基部金属４０
に接触できるようになっている。絶縁体３２と融除バイ
ア３３の壁は、ボールリミティング金属構造体が順次被
覆されるように封じ込めエリアを提供している。クロム
層３６，４２はそこで基板１２と絶縁体３２に付着する
ためのものである。再び、基板金属構造体において、白
金層３７などの貴金属層３７は、腐食を防止し応力を減
少させるための使用されている。一方、クロムは絶縁体
と基板の両方に付着させる要求を満たしている。もし、
基板が高強度を有するならば、絶縁体３２や基部金属４
０を使用する必要はない。そして、図１あるいは図２に
示されるように、はんだやろう付け（直接接続）によっ
て、ピンをフイルム構造に直接接続することができる。
次いで、パッド３０が、上述した方法によって基部金属
４０に被覆される。それから、ピン２４がはんだやろう
付け２２によってパッド３０に接続される。
【００４２】この発明の他の用途が、パッド−オン−パ
ッドコネクターの一例である図６に示されている。剛性
なあるいは可撓性のあるコネクター４５は、金属パッド
４７を有しており、パッド１０あるいは３０を有する基
板１２に接触できるようになっている。たいていの状態
において、金属パッド４７は対応するパッド１０あるい
は３０を有しており、その反対にパッド１０あるいは３
０は対応する金属パッド４７を有している。二つのパッ
ド表面の間で金属結合は生じない。例えば、パッド４７
とパッド１０あるいは３０との間である。パッド１０あ
るいは３０とパッド４７との間の電気的接続は、十分な
圧力の下で維持される。これは、コネクターや個々のパ
ッドの可撓性でもって達成される。物理的な接触を行う
パッド表面は不活性でなくてならず、これによって、結
局意にかなわない電気接触抵抗を与える酸化が生じな
い。コネクターは、パッドーオンーパッド、エッジコネ
クター、あるいは他のタイプとすることができる。機械
的なそして腐食安定性を要求している全ては、その開示
された金属構造体によって与えられる。機械的な性質は
厳格である。なぜなら、コネクターは、しばしば、高分
子と金属が層になった複合構造で構成された平坦な可撓
性ケーブルであるからである。そのケーブルは、セラミ
ック基板に比較して比較的高い熱膨張係数を有してお
り、接続パッドにせん断応力を引き起こす。
【００４３】エッジコネクターとして、この発明の多層
金属構造体の連結を使用する例は、図７に示されてい
る。基板１２は、当業界でよく知られている方法によっ
て基板１２の縁部に形成されたエッジパッド５５を有し
ている。エッジパッド５５はパッド１０あるいはパッド
３０のいずれかの多層金属構造体を備えている。図７に
おいて、パッド３０の多層金属構造体は、エッジパッド
５５が順次被覆されたクロム層５６、可溶性不活性金属
層５７、ニッケル層５８及び貴金属６０の層からなると
いうことを示している。可溶性貴金属層５７は白金であ
るのが好ましく、貴金属６０は金であるのが好ましい。
延長部５１、５３を有しスプリング５２、５４備えるエ
ッジコネクター５０は、基板１２の縁部を受けるように
なっている。これによって、少なくともパッド５５の一
部分がエッジコネクター５０の少なくとも一部分に電気
的に接触する。
【００４４】この発明のＢＬＭは極めてよい結果を示し
ている。種々のケースで現在使用されているＢＬＭは、
繰り返しの評価で腐食を引き起こされる塩素に大変影響
されやすいということが示されている。また、この発明
は、キャプチャーパッド金属構造を変化させている。す
なわち、その現在のキャプチャーパッドは、Ｉ／Ｏパッ
ドがその弱い結合の結果取り除かれるやいなや、腐食に
関連した問題を発生する。Ｉ／Ｏとキャプチャーパッド
用のニッケルがベースとなった組織へ変化したことが、
引っ張り強度の低下がない状態で腐食に抵抗を有する金
属構造を作り出すことになる。
【００４５】この発明は、パーソナルコンピュータ、小
型コンピュータ、大型コンピュータ及び他の加工装置用
の半導体製品で採用される加工などの技術に適用可能で
ある。特に、この方法は、産業や家庭電気装置用のＶＬ
ＳＩチップの製造に適用可能である。連続的な監視やそ
のような機能用の工程装置を組み入れた輸送装置や制御
装置などの電気製品は、この発明の使用によって作られ
た製品を使用することができる。
【００４６】この発明の利点は、次の例を参照すればよ
り明らかになるであろう。
【００４７】次の例はさらに本発明を説明するものであ
って、いかなる意味でも本発明の範囲を限定するもので
はない。
【００４８】まず第１の例を説明する。
【００４９】標準的な基板の上に、本発明のパッド構造
が基部金属で形成されている。この基部金属は、図５に
示されるように３００ÅＣｒ／５，０００ÅＰｔ／１
５，０００ÅＮｉ／３００ÅＣｒであった。パッド用の
構造は、３００ÅＣｒ／５，００００ÅＰｔ／１５，０
００ÅＮｉ／３００ÅＡｕであった。この金属構造は、
通常の器具を使用して標準的な状態の下で蒸発させられ
た。形成されたその構造は、腐食や接合強度の減少に強
い抵抗を与える。基部金属とパッドを有する２重構造が
試験された。８１パーセントの適切な湿度と０．３０マ
イクログラム／ｃｍ2の塩化物レベルにおいて８５°Ｃ
で１４０時間後、腐食と引っ張り強度の顕著な低下は観
察されなかった。このような結果によれば、その金属組
織は、他の特性を備えたり新しい問題を引き起こすこと
なしに、腐食や強度の問題を解決している。
【００５０】パッドや基部金属によって、温度や湿度環
境だけでなく０．３０マイクログラム／ｃｍ2のレベル
の塩化物汚染においても、よい結果が得られたことが理
解できるであろう。これらの結果は、腐食抵抗に関し
て、現況の金属構造体を越えた重要な改良を表してい
る。
【００５１】次に例第２の例を説明する。
【００５２】多数の基板が用意され試験され、これによ
って取り付けられる金属の厚みが決定される。望まれて
厚いニッケルがＩ／Ｏ金属構造体に使用されたが、ニッ
ケルの１ミクロン層が満たされると、事実上強度変化や
破損状態が生じることなしに６回のリフローに耐えるこ
とができるということが示された。引っ張り試験の後、
基部金属において、２．５ミクロンのニッケルはひび割
れの兆候を示さなかったし、その金属構造体においてろ
う付け接合の失敗も生じなかった。１１回のリフローの
後でさえ、５ポンドの引っ張り強度基準でろう付け／金
属構造体に失敗は生じなかった。白金やニッケルの厚さ
は不変のよい結果でもって変えられた。
【００５３】本発明は詳細な好ましい実施例に関連して
特に説明されたが、多くの変形は上記記述から当業者に
とって明らかになるであろう。それ故、添付された請求
項は、本発明の範囲や精神内でそのような変形を包含す
ることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の基となる多層金属構造の断面
図である。
【図２】図２は、本発明に従った多層金属構造の実施例
の断面図である。
【図３】図３は、図２の多層金属構造に結合されたピン
を示している。
【図４】図４は、図２の多層金属構造に連結されたワイ
ヤを示している。
【図５】図５は、本発明の多層金属構造を使用して、ピ
ンが基板上の基部金属パッドに取り付けられた本発明の
他の実施例である。
【図６】図６は、金属パッドを有するコネクタが、本発
明の多層金属構造を有する基板に固定されている本発明
のさらに他の実施例である。
【図７】図７は、エッジコネクタが、多層金属エッジコ
ネクタを有する基板に固定された本発明のさらに他の実
施例である。
【符号の説明】
１０ パッド １２ 基板 １４ バイア接続部 １６ クロム層 １８ ニッケル層 ２０ 不活性な
金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーマンド・サルヴァトーレ・カンマラノ アメリカ合衆国12538、ニューヨーク州 ハイド・パーク、ガーネイ・ドライブ 17 番地 (72)発明者 ナンジオ・ディパオロ アメリカ合衆国12603、ニューヨーク州 ポウキープシー、ウィニー・ドライブ 48 番地 (56)参考文献 特開 昭52−99068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−92531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−141155（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に設けられたパッドからなり、該パ
    ッドは、クロム、可溶性貴金属、ニッケル及び不活性な
    あるいは比較的不活性な金属の層を順次形成してなるこ
    とを特徴とする電気構成要素用の多層相互結合金属構造
    体。
  2. 【請求項２】請求項１に記載された電気構成要素用の多
    層相互結合金属構造体において、上記クロムの層は基部
    金属上にあり、上記基部金属は、アルミニウム、クロ
    ム、コバルト、銅、ハフニウム、モリブデン、ニッケ
    ル、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、貴金属
    及びそれらの混合物からなるグループから選択されるこ
    とを特徴とする電気構成要素用の多層相互結合金属構造
    体。
  3. 【請求項３】請求項１に記載された電気構成要素用の多
    層相互結合金属構造体において、上記可溶性貴金属層
    は、白金、パラジウム、ロジウム及びそれらの混合物か
    らなるグループから選択されることを特徴とする電気構
    成要素用の多層相互結合金属構造体。
  4. 【請求項４】請求項１に記載された電気構成要素用の多
    層相互結合金属構造体において、上記不活性なあるいは
    比較的不活性な金属は、金、白金、ロジウム、すず、及
    びそれらの混合物からなるグループから選択されること
    を特徴とする電気構成要素用の多層相互結合金属構造
    体。
  5. 【請求項５】請求項１に記載された電気構成要素用の多
    層相互結合金属構造体において、上記不活性なあるいは
    比較的不活性な金属層の少なくとも一部分がはんだ材料
    に接触していることを特徴とする電気構成要素用の多層
    相互結合金属構造体。
  6. 【請求項６】請求項１に記載された電気構成要素用の多
    層相互結合金属構造体において、上記クロム層は０．０
    １から０．３ミクロンの厚さを有し、上記可溶性貴金属
    層は０．０２から５．０ミクロンの厚さを有し、上記ニ
    ッケル層は１．０から５．０ミクロンの厚さを有し、上
    記不活性なあるいは比較的不活性な金属層は０．１から
    ２０．０ミクロンの厚さを有することを特徴とする電気
    構成要素用の多層相互結合金属構造体。
  7. 【請求項７】電気構成要素用の多層相互結合金属パッド
    を形成するための方法であって、 ａ）上記電気構成要素上にクロム層を直接被覆し、 ｂ）上記クロム層上に可溶性貴金属層を被覆し、 ｃ）上記可溶性貴金属層上にニッケル層を直接被覆し、 ｄ）上記ニッケル層上に不活性あるいは比較的不活性な
    金属層を直接被覆する、工程からなることを特徴とする
    電気構成要素用の多層相互結合金属パッドを形成するた
    めの方法。
  8. 【請求項８】請求項７に記載された電気構成要素用の多
    層相互結合金属パッドを形成するための方法において、
    上記可溶性貴金属層は、白金、パラジウム、ロジウム及
    びそれらの混合物からなるグループから選択されること
    を特徴とする電気構成要素用の多層相互結合金属パッド
    を形成するための方法。
  9. 【請求項９】請求項７に記載された電気構成要素用の多
    層相互結合金属パッドを形成するための方法において、
    上記不活性なあるいは比較的不活性な金属は、金、白
    金、パラジウム、ロジウム、すず及びそれらの混合物か
    らなるグループから選択されることを特徴とする電気構
    成要素用の多層相互結合金属パッドを形成するための方
    法。
  10. 【請求項１０】請求項７に記載された電気構成要素用の
    多層相互結合金属パッドを形成するための方法におい
    て、上記クロム層は０．０１から０．３ミクロンの厚さ
    を有し、上記可溶性貴金属層は０．０２から５．０ミク
    ロンの厚さを有し、上記ニッケル層は１．０から５．０
    ミクロンの厚さを有し、上記不活性なあるいは比較的不
    活性な金属層は０．１から２０．０ミクロンの厚さを有
    することを特徴とする電気構成要素用の多層相互結合金
    属パッドを形成するための方法。
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