JPS60198762A - ピン付基板およびその製造方法 - Google Patents

ピン付基板およびその製造方法

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JPS60198762A
JPS60198762A JP5491184A JP5491184A JPS60198762A JP S60198762 A JPS60198762 A JP S60198762A JP 5491184 A JP5491184 A JP 5491184A JP 5491184 A JP5491184 A JP 5491184A JP S60198762 A JPS60198762 A JP S60198762A
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Yuzo Shimada
嶋田 勇三
Kazuaki Uchiumi
和明 内海
Hideo Takamizawa
秀男 高見沢
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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−板におけるピン取p付は構造およ
び取シ付砂方法に係シ、更に具体的にいえば多層セラミ
ック基板の接続ピン取シ付は構造および該ピンを基板に
結合させるための接合手段に係る。
(従来技術) 最近のコンピュータシステムの高密度小型化、高速化お
よび高パフォーマンス化に対して実装レベルにおけるパ
ッケージ基板への要求はきびしいものになってきている
。具体的にはパッケージ基板において配線密度を高め信
号線幅を微細化したシ、信号線導体の抵抗値を下げるこ
と、絶縁材料の誘電率を下げること、等が要求されてお
シ、これに応えるようなパッケージ基板技術が開発され
てきた◎例えばアルミナグリーンシートを用いた多層9
セ2ミツク基板、ガラスセラミックスグリーンシートを
用い900℃程度で焼結でき、AuおよびAg−Pd導
体が使える多層セラミック基板、また七2ミック基板上
ヘスバッタ、蒸着等の薄膜技術を用すたパッケージ基板
、更には有機絶縁材料(ポリイミド等)を用い薄膜導体
と組み合せたパッケージ基板等々がある。このよりに高
密度化、gk細化さ些た笑装基板上へは超L8エチップ
が多数災装されることになシ、したがって、基板外部と
電気的に接続するだめのい端子数は極めて多くなつてく
る。そのためVo端子を多層基板裏面にビンで形成する
技術が開発されている@この多層セラミック基板に接続
ビンを取シ付ける従来技術として鉱、例えばアルミナ多
層基板において銀ろうを用いてコバール又は4・2アロ
イ等の材質の接続ビンを取シ付けていた0第1図は、従
来方法を説明するための断面図であシ、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導
体パッドおよびスルーホール中の導体を1500℃以上
の温度で還元雰囲気中で焼結したのちのセラミック基板
1およびモリブデン又はタングステン等の導体2が示さ
れてhる0この導体パッド部分にメッキによ)ニッケル
層3を形成し、次に、コバール又は4・2アロイの接続
ビン5を銀ろう4によシ取)付けている0銀ろうの組成
は、一般にはAg 60 mol %−Cu 40 m
l %の共晶合金が使われておシ融点は779℃であシ
、ろう付は処理温度は810℃程度であシ、モリブデン
等の導体の酸化を防ぐために水素還元雰囲気中で行なわ
れる0次に基板に取り付けられた接続ビンおよび導体が
劣化しな−ように金メッキ処理される。
第2図には、金層6が形成された接続ビン付き基板の断
面図を示す口車方法はろう付は処理温度が高く、基板上
に形成した微細薄膜パターン等は、この温度に加熱する
ことは難かしく、一方あらかじめビンを基板に取シ付け
たのち信号線等の微細薄膜パターンを形成する場合にお
いても、ビン付き声板上へ各種パターンを形成する際の
精度が低くなシ作業性が悪くなる口また有機絶縁フィル
ム(ポリイミド等)を用いて多層セラミック基板上へパ
ターンを形成するパックージ技術の場合でも同様である
0更にろう付は後接続ビンおよび導体パッド部を金メッ
キする工程が含まれ作業性が悪いO 次に処理温度を低げるたやにろう材としてAu−8n又
はAu−8i 、Au−an−Pd 、 AAu−8n
−A等が検討された。具体的な一例を第3図および第4
図に示す。第3図においてはセラミック基板11の表面
にモリブデン層12を付着させ、該モリブデン層上にメ
ッキ法等の手段によシニッケルの被@13を形成する。
次に該ニッケル被膜上に金ペーストによシ金の被膜14
を形成し熱処理にょシ金・ニッケル固溶体を形成してい
る0続いて金メッキ17を織した接続ビン16をAu−
8nろう材15にょ)結合している。この方法において
金・ニッケル固溶体を形成する際には約700uの温度
で水素還元中で行なっている。また第4図においてはセ
ラミック基板21の表面にモリブデン層22を付着させ
、該4リプデン層上にニラクル被膜23を形成し、該ニ
ッケル被膜上へ障壁用の金被膜24を形成している0該
金被膜上には8nゲツタリング金属のソースとして働く
第1族の金属層25で被覆したのへ一仝メ噌キ9RfP
論1番淳鮪ゾソリクもAu−8nろう材26によシ結合
している口これらの方法においてはいずれも中間層とし
て金層を形成しなければならずコスト的にも不利である
0また接続ビンを取シ付けるパッド部分には、あらかじ
めモリブデンパッドを形成しておかなければならず工程
的にもコスト的にも不利であシ、さらにろう付は等の熱
処理に際してもモリブデンの酸化を防ぐために水素還元
雰囲気で行なわなければならなかりた口さらにモリブデ
ンパッドとセラミック基板との密着性をもたせるために
ガラス7リツト等の添加物をモリブデンペースト中に含
めねばならず、導体抵抗も高くなる問題があったり(発
明の目的) 本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめ、
従来の銀ろう材を用いる方法よシも低温(400℃以下
)でしかも中性雰曲気で熱処理ができ、また他の従来法
で示したよう彦障壁用の金被膜を施さず、非常に単純な
構造をもち、作業性およびコスト的に有利でしかも十分
なビン接着強度8− 右+ :L Iン7−+3拓も?
ICエバ軸11五−←叶シ一ヰ日琳工ることにある。
(発明の構成) すなわち本発明は基板上に直接形成された周期律表の第
Via族の金属層および該第Via族金属層上に形成さ
れ九周期律表の第1族の金属層と、該第1族の金属層上
にろう材を介して金属製ピンが形成されたことを特徴と
するピン付基板および基板上に周期律表の第Via族の
金属の膜を形成する工程と該第Ma族の金属膜上に周期
律表の第1族の金属膜を形成する工程と、ドライフィル
ムをラミネートし、露光、現像を行々う工程と前記第■
族金属層と第Via族の金属層をエツチングする工程と
、ろう材によ多接続ピンを第■族金属層上にろう付けす
る工程を有することを特徴とするビン付基板の製造方法
である。
(実施例) 以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する0第5図
〜第11図は本発明の製造方法を示す図であシ第12図
拡実施例において作製した本発明のビン付基板の模式図
である0第5図に示すように多層セラミック基板31の
上2ミック表面上にりpムの薄膜32を被覆する。多層
セラミック基板31はアルミナグリーンシートを用い導
体としてモリブデン又はタングステンを印刷し積層プレ
ス後1500℃以上水素還元雰四気中で焼結したもの、
あるいはガラスセラミックグリーンシートを用い導体と
して金、銀−パラジウム、金=白金を銀−白金、銀等を
印刷し積層プレス後1000℃以下酸化性雰囲気中で焼
結した、いわゆる低温焼結セラミック基板等が使用でき
る0この実施例では後者の銀−パラジウムを印刷した低
温焼結セラミック基板を用いた。一方クロム薄膜はスパ
ッタリングによj5500i〜2000Xの厚さに形成
した。
次に第6図の周期律表第■族の金属のなかでパラジウム
層33を第5図に示したクロム薄膜上に形成するロバラ
ジウム層はクロム薄膜形成と同様スパッタリングによ)
500〜2000Xの厚さに形成した。スパッタリング
は10−5torr以下にした後Arガスを導入し10
−2torr程度にして行なった第6図で薄膜形成した
セラミック基板にドライフィルム(デエポン製0商品名
リストン)34を第7図のように2ミネートしたのちピ
ンパッドパターンのマスクを重ね合せて紫外光によシ露
光し現像してピンパッドパターン以外を洗い流すO第8
図には露光、現像して残ったピンパッド部の重合レジス
ト層35を示す0次に第■族金属のエツチング工程であ
ル第9図に示すようにFeCl3系のエッチャントによ
シバラジウム層をエツチングによシ取ル除きパッド部分
を残す0第10図においてはりpム層をエツチングによ
シ取シ除いた図を示すが、クロムのエツチングに際して
のエッチャントはAlCl3. HCl!を含んだ水溶
液を用いた0第11図には、ドライフィルム層を除去し
たセラミック基板上にクロム層およびパラジウム層を形
成した構造体を示す。ドライフィルム層の除去は熱処理
によシ燃焼させて行なった口このようにして得られた金
属バッド部を有するセ−)ぐツク基板をAu8(1%8
n20%の重量比の合金ろう材36を各ピン当シ1〜3
mg程度取シ付けた多数のコバール又は4・2アロイの
接続ピン37上に置き、第■族金属であるパラジウム層
上に結合させる0第12図には以上の方法によシ取シ付
けられたビン付基板の模式図を示しであるが、接続ピン
370表面にはメッキ等によ多形成した金層がコートし
である。
ろう付けを行なう処理温度としてはAu 80%8n2
0%の重量比の合金ろう材の融点が280℃であシ30
0℃〜450℃の温度範囲で10〜30分間行なりた。
第1族の金属例えばパラジウム層はAu−8nろう材の
8nのゲッタリングを引き起こし、AuのSnに対する
見かけの割合を多くすることになシ、したがって冷却後
又はろう材の凝縮後にろう付けした結合部分の融点を上
昇される効果がある。このことはピン取シ付は後の熱サ
イクルを加える工程を有する場合に対し有効である。ま
た接続ピンに施した金層においてもろう付は処理の際、
金層がAu −8nろう材と共に融けることになJ) 
Au−anろう材中のAuの割合が増加し融点を上昇さ
せ同様の効果が得られる◎ろう付けした接続ピンのセラ
ミック基板との接着強度は4.0 Kg/mj以上を示
し、実装基板のI10ビンとして十分な強度を示しだ。
(発明の効果) 以上の如く、本発明のピン付基板の構造および製造方法
を採用することによル、ろう付は処理を400℃以下と
低温で、中性雰囲気中で行なうことが出来、セラミック
基板表面にピンパッド用の厚膜金属(モリブデン、タン
グステン、金、金−白金等)層をあらかじめ形成する必
要がなく、また障壁用の金被膜も施さない単純な構造を
もりた十分な接着強度を有゛するピン付基板を得ること
が出来るようになった。さらに本発明によル作業性およ
びコスト的にも有利となシ、ビン立て後の熱サイクルに
強いピン付基板を得ることが出来るようになった0 なお、実施例ではクロムとパラジウムを用いたがそれぞ
れ第Via族金属と第■族金属であれば使用できる0ま
た金属膜形成方法はスパッタリングの他に蒸着、メッキ
、スクリーン印刷など適時使用できる0
【図面の簡単な説明】
第1因〜第4図は、従来のピン付セラミック基板の構造
を示した図であシ、第5図〜第11図は本発明の製造工
程を示す図であシ、第12図は本。 、発明の製造方法によシ作製したビン付基板の模式図に
おいて1,11,21.31・・・セラミック基板、2
,12,22・・・厚膜導体パッド層、3゜13.23
・・・ニッケル層、4・・・銀ろう、5,16゜27.
37・・・接続ピン、6・・・金層、14・・・金被膜
、15.26,36−Au−anろう、17,28,3
8・・・金メッキ層、24・・・金被膜、25・・・パ
ラジウム層、32・・・り四ム被膜、33・・・パラジ
ウム被膜、34・・・ドライフィルム、35・・・重合
レジスト層〇兜1図 第2図 第。□ 第4図 第5図 2 第6図 、39 第7図 4 第8図 第9図 第1Q図 第1j図 第12図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に直接形成された周期律表の第Via族の
    金属と、該第Ma族の金属層上に形成された周期律表の
    第曹族の金属層と、該第1族の金属層上にろう材を介し
    て金属製ピンが形成された構造をもつことを特徴とする
    ピン付基板0
  2. (2) 基板上に周期律表の第Ma族の金属の膜を形成
    する工程と、該第Ma族の金属膜上に周期律表の第1族
    の金属膜を形成する工程とドライフィルムをラミネート
    し、露光、現像をする工程と前記第■族金属層と第Ma
    族の金属層をエツチングする工程と、ろう材によ多接続
    ピンを第■族金属層上にろう付けする工程を有するとと
    を特徴とするピン付基板の製造方法◎
JP5491184A 1984-03-22 1984-03-22 ピン付基板およびその製造方法 Granted JPS60198762A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58119663A (ja) * 1981-12-31 1983-07-16 インタ−ナシヨナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−シヨン 接続ピンの結合方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58119663A (ja) * 1981-12-31 1983-07-16 インタ−ナシヨナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−シヨン 接続ピンの結合方法

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