JPH10163404A - Bga用入出力端子 - Google Patents

Bga用入出力端子

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JPH10163404A
JPH10163404A JP33750296A JP33750296A JPH10163404A JP H10163404 A JPH10163404 A JP H10163404A JP 33750296 A JP33750296 A JP 33750296A JP 33750296 A JP33750296 A JP 33750296A JP H10163404 A JPH10163404 A JP H10163404A
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JP
Japan
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ball
pad
solder
layer
plating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP33750296A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Yamamoto
雅春 山本
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 Metals Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP33750296A priority Critical patent/JPH10163404A/ja
Publication of JPH10163404A publication Critical patent/JPH10163404A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • H05K3/3436Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 BGA用入出力端子のCuパッドに、めっき
用の配線が不要な無電解めっき法によるNiめっき層を
介して、Auめっき層を表面に被覆した場合に、ハンダ
ボールの装着時に、その接合強度が低下するという問題
を解消し、すぐれた接合強度を発揮できる構成からなる
BGA用入出力端子の提供。 【解決手段】 Cuパッド表面に無電解めっき法により
P含有のNiめっき層を形成後、さらに無電解めっき法
によりAuめっき層を形成したCuパッド上に、従来の
ハンダボールの換わりにハンダめっきCuボールを装着
することにより、すぐれた接合強度の入出力端子が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】半導体パッケージに使用され
るBGA(Ball Grid Array)用入出力
端子に係り、無電解めっき法により表面処理したCuパ
ッドにハンダめっき層を被覆したCuボールを装着し、
すぐれた接合強度を有するBGA用入出力端子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体パッケージはますます高密度化、
小型化され、これに伴ってBGA用入出力端子は今後、
ますます増加する傾向にある。
【0003】従来、BGA用入出力端子は、表面処理と
してNiめっき層を介してAuめっき層を表面に被覆し
たCuパッド上に、Cu−Pb系、Sn−Pb−Ag系
ハンダボールが装着され、プラスチック基板表面に配設
された溝部に固着されている。
【0004】前記Cuパッド表面に被覆されるNiめっ
き層及びAuめっき層は共に電解めっき法により形成さ
れている。この電解めっき法ではめっき用の配線が必要
であるが、前記配線は最終製品では不要となり、前記不
要配線が存在することにより、要求されるファインピッ
チ化が困難となる等の問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで表面処理として
は、無電解めっき法の適用が考えられているが、めっき
用の配線が不要な無電解めっき法によるNiめっき層を
介して、Auめっき層を表面に被覆したCuパッド上
に、前記ハンダボールを装着した入出力端子の場合は、
従来の電解めっき法により得られたNiめっき層を介し
てAuめっき層を被覆したCuパッド上に、前記ハンダ
ボールを装着した入出力端子の場合に比し、接合強度が
小さいという問題があった。
【0006】この発明は、BGA用入出力端子のCuパ
ッドに、めっき用の配線が不要な無電解めっき法による
Niめっき層を介して、Auめっき層を表面に被覆した
場合、ハンダめっき層を被覆したCuボールの装着時
に、その接合強度が低下するという問題を解消し、すぐ
れた接合強度を発揮できる構成からなるBGA用入出力
端子の提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者は、接合強度の低
下の理由を種々検討した結果、無電解めっき法により表
面処理したCuパッドとハンダボールを装着時の溶着に
おいて、Cuパッド表面の無電解めっき法により得られ
たP含有Niめっき層上に成膜したAuめっき層のAu
はハンダボール中に拡散するとともに、前記P含有Ni
もハンダボール中のSnとNi−Sn化合物を生成し、
前記Niの移動に伴ってNiめっき層に含まれるPの表
面濃度が異常に高くなることを線分析法により知見し、
このPの表面濃度の異常に高く濃化して、接合強度の低
下を招来することを知見した。
【0008】そこで発明者は、接合強度の高い入出力端
子の構成について、種々検討した結果、Cuパッド表面
に無電解めっき法によりP含有のNiめっき層を形成
後、さらに無電解めっき法によりAuめっき層を形成し
たCuパッド上に、従来のハンダボールの換わりにハン
ダめっきCuボールを装着することにより、すぐれた接
合強度の入出力端子が得られることを知見し、この発明
を完成した。
【0009】すなわち、この発明は、P含有の無電解N
iめっき層を介して表面に無電解Auめっき層を被覆し
たCuパッドに、表面にハンダめっき層を被覆したCu
ボールを装着してなることを特徴とするBGA用入出力
端子である。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明において、P含有の無電
解Niめっき層を介して無電解Auめっき層を表面に被
覆したCuパッドに、Sn−Pb系、Sn−Pb−Ag
系等のハンダめっき被覆のCuボールを装着する際、溶
着により、前記Cuパッドに対向するCuボールの表面
のハンダ層にCuボールのCu、ハンダ中のSn及びC
uパッド表面のAuが拡散した層厚1μm〜2μmの拡
散層と、この拡散層表面にCuボール表面のハンダ層に
CuボールのCu及びCuパッド表面のAuが拡散した
層厚2μm〜3μmの拡散層が積層形成される。
【0011】また、前記Cuボールに対向する前記Cu
パッド表面のP含有の無電解めっき層表面上に、Cuボ
ールよりCu又Cuパッド表面のAuめっき層よりのA
u及びP含有の無電解Ni層よりPが拡散した層厚1.
5μm以下のNi−Sn合金層が形成され、前記合金層
表面に前記CuボールよりのCu及び無電解Auめっき
層よりのAuの拡散した層厚2μm〜3μmの拡散層か
らなる積層が形成される。
【0012】さらに、前記積層間にはハンダ層が介在し
た組織となり、従来の入出力端子に生成される無電解N
iめっき層とハンダボール間に形成されるPの表面濃度
の異常増大並びに異常増大による濃化が解消されること
を線分析法により解明した。
【0013】この発明によるBGA用入出力端子の製造
方法について以下に詳記する。まず、ハンダめっき被覆
Cuボールは、線引加工によって径0.05μm〜1.
0μmのCu線を製作後、所要長さに切断して個片化
し、セラミックス製又はカーボン製治具中に配没された
穴部に前記Cu個片を振込み、不活性ガス中で1150
℃にて加熱溶融後、凝固して球状化してCuボールとな
した後、前記Cuボールに3μm〜100μmのSn−
Pb系ハンダを電解めっき法にて被覆する。
【0014】また、プラスチック基板に配没された溝部
に固着するためのCuパッド表面上に、無電解めっき法
にて7%〜8%P含有のNiめっき層を5μm〜6μm
被覆した後、さらに無電解めっき法にて0.1μm〜
0.5μmのAuめっき層を被覆する。
【0015】表面処理した前記Cuパッド表面にフラッ
クスを塗布後、Sn−Pb系ハンダめっき被覆Cuボー
ルを載置し、不活性ガス中で、185℃〜250℃に1
分〜2分溶着して、BGA用入出力端子を製作する。
【0016】この発明において、Cuパッド表面に被覆
するP含有の無電解Niめっきは、一般にニッケル塩−
次亜リン酸型無電解めっき液を用い、また、前記P含有
の無電解Niめっき層上に被覆する無電解Auめっきは
シアン系めっき液を用いることが好ましい。
【0017】この発明において、Cuボール表面にSn
−Pb系、Sn−Pb−Ag系ハンダめっきする条件と
しては、電解めっき法あるいは無電解めっき法の何れで
もよいが、ハンダめっき層厚としてはCuボール径によ
り異なるが20μm〜80μmが好ましい。
【0018】
【実施例】
実施例1 径0.6mmのCu線状コイルを長さ0.57mmに切
断して個片化し、ボロンナイトライト系治具に径1.2
mm、深さ2.5mmの穴部を多数配没し、前記穴部に
Cu個片を振込み、N2ガス中で1150℃に5分間、
加熱溶融後、冷却して径0.67mmのCu球を作製し
た、前記Cu球表面にアルカーノールスルホン酸のハン
ダめっき液を用いて電解めっき法にて層厚35μmの6
3Sn−37Pb系ハンダ層を被着した。
【0019】プラスチック基板に配設された径0.6m
m寸法の溝部に装入固着するCuパッド表面に、ニッケ
ル塩−次亜リン酸型めっき液を用いて無電解めっき法に
て7%〜8%P含有のNiめっき層を5μm厚被着した
後、前記めっき層上にシアン系めっき液を用いて無電解
めっき法にてAuめっき層を0.3μm厚被着した。
【0020】さらに、前記Cuパッド表面上にフラック
スを塗布後、前記Cuボールを載置し、N2ガス中で2
00〜215℃に1分のリフロ条件で加熱して溶着して
被着した。その後、表面処理したCuパッド上に前記C
uボールを装着した溶着部を線分析法にて測定した結
果、Pの表面濃化はなかった。また、得られた前記入出
力端子をシャー試験(ボール引き剥がれ評価)にて接合
強度の測定を行い、その結果を表1に表す。
【0021】比較例1 表面処理したCuパッドとして実施例と同一のCuパッ
ドを用い、またハンダボールとして63Sn−37Pb
組成からなり、径0.76mmのボールを作成し、前記
Cuパッド上に前記ハンダボールを載置し、加熱溶着条
件として実施例と同一条件にて行い、さらに実施例1と
同一の接合強度測定を行い、その結果を表1に表す。
【0022】比較例2 実施例と同一のCuパッド表面にワット浴の電解めっき
にて膜厚5μmのNiめっき層を被着した後、前記Ni
めっき層表面にシアン系Auめっき液の電解めっきにて
膜厚0.3μmのAuめっきを施して、表面処理したC
uパッドを作成した。また、ハンダボールは比較例1と
同一のハンダボールを用い、前記Cuパッド表面に前記
ハンダボールを装着するため、実施例と同一条件にて加
熱接合し、実施例と同一の接合強度測定を行い、その結
果を表1に表す。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】この発明によるBGA用入出力端子は、
無電解めっき法によりP含有のNiめっき層を形成後、
さらに無電解めっき法によりAuめっき層を形成したC
uパッド上に、従来のハンダボールの換わりにハンダめ
っきCuボールを装着することにより、Cuボールの表
面のハンダ層にCuボールのCu、ハンダ中のSn及び
Cuパッド表面のAuが拡散した層厚1μm〜2μmの
拡散層と、この拡散層表面にCuボール表面のハンダ層
にCuボールのCu及びCuパッド表面のAuが拡散し
た層厚2μm〜3μmの拡散層が積層形成され、さらに
P含有の無電解めっき層表面上に、CuボールよりのC
u又Cuパッド表面のAuめっき層よりのAu及びP含
有の無電解Ni層よりPが拡散した層厚1.5μm以下
のNi−Sn合金層が形成され、前記合金層表面に前記
CuボールよりのCu及び無電解Auめっき層よりのA
uの拡散した層厚2μm〜3μmの拡散層からなる積層
が形成され、かつ前記積層間にはハンダ層が介在した組
織となり、従来の入出力端子に生成される無電解Niめ
っき層とハンダボール間に形成されるPの表面濃度の異
常増大並びに異常増大による濃化が解消され、すぐれた
接合強度を発揮する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P含有の無電解Niめっき層を介して表
    面に無電解Auめっき層を被覆したCuパッドに、表面
    にハンダめっき層を被覆したCuボールを装着してなる
    ことを特徴とするBGA用入出力端子。
JP33750296A 1996-12-02 1996-12-02 Bga用入出力端子 Pending JPH10163404A (ja)

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JP33750296A JPH10163404A (ja) 1996-12-02 1996-12-02 Bga用入出力端子

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JP (1) JPH10163404A (ja)

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