JPS6381839A - ろう付け方法 - Google Patents

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。

（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°Ｃ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°Ｃ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・２７０イの接続ビン１６ヲカーボン治具
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Ａｕ８０
ｗｔ％−８ｎ２０ｗｔ％の共晶合金が使われており、融
点は２８０°Ｃ１ろう付け処理温度は４１０°Ｃ程度で
あり、金−錫、パッジ１ク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４．６ｘ　１０−６／’Ｃ（３５０〜４５０°Ｃ
）、酸化開始温度５５０°Ｃ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の全ビンに
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、部分的にビン接着強度が低下
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、
均一で十分なビ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、セラミック基板上にろう材により入
出力電気接続ピンをろう付け処理する際に、各ビンに独
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ビ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°Ｃ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°Ｃ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■
の族金属のクロム４を厚さ１０００人、第■族金属のパ
ラジウム５を厚さ、３ｏｏｏＡ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、エツチン
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、Ａｕ−８ｎ、Ａｕ−８ｉ、Ａｕ−Ｇ
ｅ。

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°Ｃ５ろう付け処理温度４
１０°Ｃ前後、処理時間１０〜２０分のＡｕ８０ｗｔ％
−８ｎ２０ｗｔ％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１〜３ｐｍ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図かられ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である。

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の周囲に流れ出するう
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。

（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。

【図面の簡単な説明】 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・・借−ボ治呉、　　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
００．ろう材、７．１６・・・接続ピン、　８，１７・
・・ニッケルー金被膜層、９・・・ステンレス荷重ピン
。 第１図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。