JPH0760882B2 - ろう付け方法 - Google Patents
ろう付け方法Info
- Publication number
- JPH0760882B2 JPH0760882B2 JP22765186A JP22765186A JPH0760882B2 JP H0760882 B2 JPH0760882 B2 JP H0760882B2 JP 22765186 A JP22765186 A JP 22765186A JP 22765186 A JP22765186 A JP 22765186A JP H0760882 B2 JPH0760882 B2 JP H0760882B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing
- ceramic substrate
- pin
- load
- substrate
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Ceramic Products (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パッケージ基板（とくに多層セラミック基
板）における入出力電気信号接続ピンを基板上に結合さ
せるための接合方法に関するものである。
板）における入出力電気信号接続ピンを基板上に結合さ
せるための接合方法に関するものである。
（従来の技術と発明が解決しようとする問題点） 近年のコンピュータシステム等の軽薄短小化、高速化お
よび低コスト化に対応してパッケージ基板への種々の要
求が増々高まりつつある。具体的にはパッケージ基板に
おいて信号線の配線密度を高めること、信号線導体の抵
抗値を下げること、信号線導体に低コスト材料を使用す
ること、絶縁材料の誘電率を下げること等が要求されて
いる。これらの要求に応じて開発されてきた技術とし
て、例えば、配線の高密度化に対しては、スパッタリン
グ、蒸着等の薄膜技術を用いたパッケージ基板、基板自
身の高集積化に対しては、アルミナグリーンシートを用
いた多層セラミック基板、信号線導体の低抵抗化に対し
ては、ガラスアルミナグリーンシートを用い、900℃程
度で焼結出来、金及び銀−パラジウム導体の使用が可能
となった低温焼結多層セラミック基板、更には銅を導体
に使用した低コストな低温焼結多層セラミック基板等々
がある。このような高密度実装基板では、LSIの集積度
の増加とともに、ゲート数が大幅に増し、これに比例し
て、基板外部と電気的に接続するための入出力端子数も
極めて多くなっている。そのため、入出力端子を多層基
板裏面に金属製接続ピンで形成する技術が開発されてい
る。
よび低コスト化に対応してパッケージ基板への種々の要
求が増々高まりつつある。具体的にはパッケージ基板に
おいて信号線の配線密度を高めること、信号線導体の抵
抗値を下げること、信号線導体に低コスト材料を使用す
ること、絶縁材料の誘電率を下げること等が要求されて
いる。これらの要求に応じて開発されてきた技術とし
て、例えば、配線の高密度化に対しては、スパッタリン
グ、蒸着等の薄膜技術を用いたパッケージ基板、基板自
身の高集積化に対しては、アルミナグリーンシートを用
いた多層セラミック基板、信号線導体の低抵抗化に対し
ては、ガラスアルミナグリーンシートを用い、900℃程
度で焼結出来、金及び銀−パラジウム導体の使用が可能
となった低温焼結多層セラミック基板、更には銅を導体
に使用した低コストな低温焼結多層セラミック基板等々
がある。このような高密度実装基板では、LSIの集積度
の増加とともに、ゲート数が大幅に増し、これに比例し
て、基板外部と電気的に接続するための入出力端子数も
極めて多くなっている。そのため、入出力端子を多層基
板裏面に金属製接続ピンで形成する技術が開発されてい
る。
この多層セラミック基板に接続ピンを取り付ける技術と
して、従来は例えば多層セラミック基板においては、銀
ろう、金−錫ろう等を用いて、コバール又は４・２アロ
イ等の材質の接続ピンをカーボン治具により取り付けて
いた。第３図は従来方法を説明するための図であり、ア
ルミナグリーンシートに形成したモリブデン、又は、タ
ングステン等のスルーホール中の導体を1500℃以上の温
度で水素還元雰囲気中で焼結したのちのセラミック基板
11、及びモリブデン又はタングステン等の導体12が示さ
れている。この導体スルーホール部分にスパッタリング
により、クロム層13、パラジウム層14を順次形成し、次
に銀又は金−錫のろう材15のついたコバール又は４・２
アロイの接続ピン16をカーボン治具10に挿入し、基板の
パッド部分14と接続ピン16の位置合わせをしたのち、カ
ーボンの一枚板10で荷重を掛けている。第３図では、ろ
う材15に金−錫合金、接続ピン16にコバールを用いたも
のが示されている。第４図はろう付け処理後、カーボン
治具10から取り外した接続ピン16の結合しているセラミ
ック基板11を示している。金−錫ろう15の組成は、一般
にはAu80wt％−Sn20wt％の共晶合金が使われており、融
点は280℃、ろう付け処理温度は410℃程度であり、金−
錫、パラジウム等の酸化を防ぐために、窒素の中性雰囲
気中で処理される。また、ろう付け処理用のカーボン治
具10は、高純度黒鉛で出来ており、熱膨張係数4.6×10
-6/℃（350〜450℃）、酸化開始温度550℃と、ろう付け
処理の温度範囲では安定な物質である。
して、従来は例えば多層セラミック基板においては、銀
ろう、金−錫ろう等を用いて、コバール又は４・２アロ
イ等の材質の接続ピンをカーボン治具により取り付けて
いた。第３図は従来方法を説明するための図であり、ア
ルミナグリーンシートに形成したモリブデン、又は、タ
ングステン等のスルーホール中の導体を1500℃以上の温
度で水素還元雰囲気中で焼結したのちのセラミック基板
11、及びモリブデン又はタングステン等の導体12が示さ
れている。この導体スルーホール部分にスパッタリング
により、クロム層13、パラジウム層14を順次形成し、次
に銀又は金−錫のろう材15のついたコバール又は４・２
アロイの接続ピン16をカーボン治具10に挿入し、基板の
パッド部分14と接続ピン16の位置合わせをしたのち、カ
ーボンの一枚板10で荷重を掛けている。第３図では、ろ
う材15に金−錫合金、接続ピン16にコバールを用いたも
のが示されている。第４図はろう付け処理後、カーボン
治具10から取り外した接続ピン16の結合しているセラミ
ック基板11を示している。金−錫ろう15の組成は、一般
にはAu80wt％−Sn20wt％の共晶合金が使われており、融
点は280℃、ろう付け処理温度は410℃程度であり、金−
錫、パラジウム等の酸化を防ぐために、窒素の中性雰囲
気中で処理される。また、ろう付け処理用のカーボン治
具10は、高純度黒鉛で出来ており、熱膨張係数4.6×10
-6/℃（350〜450℃）、酸化開始温度550℃と、ろう付け
処理の温度範囲では安定な物質である。
本方法はろう付け処理に際し、接続ピン16の全ピンにカ
ーボンの一枚板10で荷重を掛けている。この荷重10は、
ろう材15の濡れ性を良くし、接続ピン16の蒸着強度を高
めるためには必要不可欠な条件である。しかし、本方法
では、カーボンの一枚荷重のため、セラミック基板11の
反り、うねり、スルーホール部12の導体の突起、接続ピ
ン16の外形誤差等により、接続ピン16上部の高さ偏差に
対応できず、荷重誤差が生じてしまう。このため、部分
的にピン接着強度が低下するという問題があった。
ーボンの一枚板10で荷重を掛けている。この荷重10は、
ろう材15の濡れ性を良くし、接続ピン16の蒸着強度を高
めるためには必要不可欠な条件である。しかし、本方法
では、カーボンの一枚荷重のため、セラミック基板11の
反り、うねり、スルーホール部12の導体の突起、接続ピ
ン16の外形誤差等により、接続ピン16上部の高さ偏差に
対応できず、荷重誤差が生じてしまう。このため、部分
的にピン接着強度が低下するという問題があった。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめ、
均一で十分なピン接着強度を有するろう付け方法を提供
することにある。
均一で十分なピン接着強度を有するろう付け方法を提供
することにある。
（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、セラミック基板上のろう材により入
出力電気接続ピンをろう付け処理する際に、各ピンに独
立した荷重を掛けることを特徴とするろう付け方法であ
る。
出力電気接続ピンをろう付け処理する際に、各ピンに独
立した荷重を掛けることを特徴とするろう付け方法であ
る。
（実施例） 以下本発明の具体例を実施例に基づいて詳細に説明す
る。第１図は、本発明のろう付け方法を示す図であり、
第２図は実施例において作製したピン付きセラミック基
板である。第１図に示した多層セラミック基板２は、ア
ルミナグリーンシートを用い、導体にタングステン又は
モリブデン等を使用し、1500℃以上で焼結したアルミナ
多層セラミック基板でもよく、あるいは、ガラスアルミ
ナグリーンシートを用い、導体に、金、白金、銀、銀−
パラジウム、銅等を使用し、1000℃以下で焼結したガラ
スアルミナ低温焼結多層セラミック基板でもよい。本実
施例では、金を用いた後者の基板を使用した。次に、セ
ラミック基板２上のろう付けする部分に第VIの族金属の
クロム４を厚さ1000Å、第VIII族金属のパラジウム５を
厚さ、3000Åになるように順次、スパッタリングにより
形成した。この方法はまず、エッチングにより形成した
ろう付け部分の空いているステンレスマスクをセラミッ
ク基板上に重ね合わせ、その上部からクロム、パラジウ
ムの順でスパッタリングを行ない、その後、ステンレス
マスクを除去してクロム薄膜層４、パラジウム薄膜層５
を形成するものである。この金属薄膜を形成したのち、
セラミック基板２をろう付け用のカーボン治具１に挿
入、あらかじめ準備しておいたろう材６の付いた接続ピ
ン７と位置合わせを行なう。ろう材６としてはAg−Cu,A
u−Sn,Au−Si,Au−Ge,Au−Sn−Pd等の合金が一般的に知
られているが、本実施例では融点280℃、ろう付け処理
温度410℃前後、処理時間10〜20分のAu80wt％−Sn20wt
％の合金ろう材0.9mgを用いた。また、接続ピン７の材
質には、コバール又は４・２−アロイ等の合金が通常使
われるが、本実施例では、ガラスアルミナセラミック基
板と熱膨張係数がよく一致しているコバール合金を選
び、腐食を防ぐため、Ni−Auメッキを１〜３μｍ施した
ものを使用した。
る。第１図は、本発明のろう付け方法を示す図であり、
第２図は実施例において作製したピン付きセラミック基
板である。第１図に示した多層セラミック基板２は、ア
ルミナグリーンシートを用い、導体にタングステン又は
モリブデン等を使用し、1500℃以上で焼結したアルミナ
多層セラミック基板でもよく、あるいは、ガラスアルミ
ナグリーンシートを用い、導体に、金、白金、銀、銀−
パラジウム、銅等を使用し、1000℃以下で焼結したガラ
スアルミナ低温焼結多層セラミック基板でもよい。本実
施例では、金を用いた後者の基板を使用した。次に、セ
ラミック基板２上のろう付けする部分に第VIの族金属の
クロム４を厚さ1000Å、第VIII族金属のパラジウム５を
厚さ、3000Åになるように順次、スパッタリングにより
形成した。この方法はまず、エッチングにより形成した
ろう付け部分の空いているステンレスマスクをセラミッ
ク基板上に重ね合わせ、その上部からクロム、パラジウ
ムの順でスパッタリングを行ない、その後、ステンレス
マスクを除去してクロム薄膜層４、パラジウム薄膜層５
を形成するものである。この金属薄膜を形成したのち、
セラミック基板２をろう付け用のカーボン治具１に挿
入、あらかじめ準備しておいたろう材６の付いた接続ピ
ン７と位置合わせを行なう。ろう材６としてはAg−Cu,A
u−Sn,Au−Si,Au−Ge,Au−Sn−Pd等の合金が一般的に知
られているが、本実施例では融点280℃、ろう付け処理
温度410℃前後、処理時間10〜20分のAu80wt％−Sn20wt
％の合金ろう材0.9mgを用いた。また、接続ピン７の材
質には、コバール又は４・２−アロイ等の合金が通常使
われるが、本実施例では、ガラスアルミナセラミック基
板と熱膨張係数がよく一致しているコバール合金を選
び、腐食を防ぐため、Ni−Auメッキを１〜３μｍ施した
ものを使用した。
次に、接続ピン７の接着強度を高めるため、接続ピン７
の上部から荷重９を掛け、そののち、ろう付け処理を行
なった。第１図からわかるように本方法では、接続ピン
７に各ピン毎に独立した荷重９を掛けており、この点が
従来の方法と大きく異なっている特徴の一つである。荷
重９の材質としては、ろう付け処理の温度範囲で変性を
起こさないものなら何でもよく、ステンレス、銅、ニッ
ケル、セラミック、黒鉛等の使用が可能であるが、本実
施例においては、クロム含有量12％以上の高クロムステ
ンレス鋼を使用し、１ピン当りの荷重９を165mgとし
た。第２図には以上の方法により取り付けられた接続ピ
ン付き多層セラミック基板の模式図を示してある。独立
荷重方式を採用することにより、１ピン当りの荷重重量
を一定に保つことが出来、それは、すなわち、接続ピン
７、真下のろう材量を一定に保てることを意味してい
る。言い換えれば、接続ピン７の周囲に流れ出すろう材
量も一定であり、従って冷却後又はろう材６の凝縮後に
ろう付けした結合部分の接着面積を均一にすることが可
能となり、これにより偏差の少ない接着強度をもつ接続
ピン付き多層セラミック基板を得ることが出来る。本方
法により、ろう付けした入出力電気信号接続ピンと多層
セラミック基板との接着強度は、5.0kg/mm2以上を示
し、実装基板の入出力ピンとして十分な強度を示してい
る。
の上部から荷重９を掛け、そののち、ろう付け処理を行
なった。第１図からわかるように本方法では、接続ピン
７に各ピン毎に独立した荷重９を掛けており、この点が
従来の方法と大きく異なっている特徴の一つである。荷
重９の材質としては、ろう付け処理の温度範囲で変性を
起こさないものなら何でもよく、ステンレス、銅、ニッ
ケル、セラミック、黒鉛等の使用が可能であるが、本実
施例においては、クロム含有量12％以上の高クロムステ
ンレス鋼を使用し、１ピン当りの荷重９を165mgとし
た。第２図には以上の方法により取り付けられた接続ピ
ン付き多層セラミック基板の模式図を示してある。独立
荷重方式を採用することにより、１ピン当りの荷重重量
を一定に保つことが出来、それは、すなわち、接続ピン
７、真下のろう材量を一定に保てることを意味してい
る。言い換えれば、接続ピン７の周囲に流れ出すろう材
量も一定であり、従って冷却後又はろう材６の凝縮後に
ろう付けした結合部分の接着面積を均一にすることが可
能となり、これにより偏差の少ない接着強度をもつ接続
ピン付き多層セラミック基板を得ることが出来る。本方
法により、ろう付けした入出力電気信号接続ピンと多層
セラミック基板との接着強度は、5.0kg/mm2以上を示
し、実装基板の入出力ピンとして十分な強度を示してい
る。
第５図は、従来方法によりろう付けした接続ピンの接着
強度の分布を示しており、第６図は、本実施例において
作製したものの強度分布を示している。第６図に示すよ
うに、本発明のろう付け方法を採用することにより、従
来方法に比べ、取り付けた多数のピンが極めて均一な強
度をもち、しかも十分高い値をしめすという結果を得る
ことが出来た。
強度の分布を示しており、第６図は、本実施例において
作製したものの強度分布を示している。第６図に示すよ
うに、本発明のろう付け方法を採用することにより、従
来方法に比べ、取り付けた多数のピンが極めて均一な強
度をもち、しかも十分高い値をしめすという結果を得る
ことが出来た。
（発明の効果） このように、本発明により、セラミック基板の反り、う
ねり、スルーホール部の導体の突起、接続ピンの外形誤
差等による荷重誤差を解消することが出来、接着強度の
均一な信頼性の高い接続ピン付き多層セラミック基板を
提供することが可能となった。
ねり、スルーホール部の導体の突起、接続ピンの外形誤
差等による荷重誤差を解消することが出来、接着強度の
均一な信頼性の高い接続ピン付き多層セラミック基板を
提供することが可能となった。
第１図は、本発明のろう付け処理方法を示す図であり、
第２図は実施例において作製した接続ピン付き多層セラ
ミック基板の模式図であり、第３図、第４図は従来のろ
う付け処理方法を示した図である。また、第５図、第６
図は、従来方法及び本実施例においてろう付け処理した
接続ピンの接着強度分布を示した図である。 図において。 1,10……カーボ治具、2,11……セラミック基板、 3,12……金属導体、4,13……クロム層、 5,14……パラジウム層、6,15……ろう材、 7,16……接続ピン、8,17……ニッケル−金被膜層、 ９……ステンレス荷重ピン。
第２図は実施例において作製した接続ピン付き多層セラ
ミック基板の模式図であり、第３図、第４図は従来のろ
う付け処理方法を示した図である。また、第５図、第６
図は、従来方法及び本実施例においてろう付け処理した
接続ピンの接着強度分布を示した図である。 図において。 1,10……カーボ治具、2,11……セラミック基板、 3,12……金属導体、4,13……クロム層、 5,14……パラジウム層、6,15……ろう材、 7,16……接続ピン、8,17……ニッケル−金被膜層、 ９……ステンレス荷重ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−45174（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−122768（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭47−28443（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック基板に金属製接続ピンをろう付
けする方法であって、各ピンに独立した荷重を掛ける工
程を備えたことを特徴とするろう付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22765186A JPH0760882B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | ろう付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22765186A JPH0760882B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | ろう付け方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6381839A JPS6381839A (ja) | 1988-04-12 |
| JPH0760882B2 true JPH0760882B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=16864208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22765186A Expired - Lifetime JPH0760882B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | ろう付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760882B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2501231B2 (ja) * | 1989-01-11 | 1996-05-29 | 富士通株式会社 | Ｉｏピン接合方法 |
| JPH09167817A (ja) * | 1996-10-31 | 1997-06-24 | Ibiden Co Ltd | セラミックパッケージ用黒鉛製治具 |
| WO2016067682A1 (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-06 | 株式会社Uacj | ろう付炉及びアルミニウム材のろう付方法 |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP22765186A patent/JPH0760882B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6381839A (ja) | 1988-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |