JPH0227818B2 - - Google Patents

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JPH0227818B2
JPH0227818B2 JP59054912A JP5491284A JPH0227818B2 JP H0227818 B2 JPH0227818 B2 JP H0227818B2 JP 59054912 A JP59054912 A JP 59054912A JP 5491284 A JP5491284 A JP 5491284A JP H0227818 B2 JPH0227818 B2 JP H0227818B2
Authority
JP
Japan
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layer
substrate
pin
film
titanium
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59054912A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60198763A (ja
Inventor
Juzo Shimada
Kazuaki Uchiumi
Hideo Takamizawa
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP59054912A priority Critical patent/JPS60198763A/ja
Publication of JPS60198763A publication Critical patent/JPS60198763A/ja
Publication of JPH0227818B2 publication Critical patent/JPH0227818B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/01Manufacture or treatment
    • H10W70/05Manufacture or treatment of insulating or insulated package substrates, or of interposers, or of redistribution layers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic 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
    • H05K3/02Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • H05K3/061Etching masks
    • H05K3/064Photoresists

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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はパツケージ基板におけるピン取り付け
構造および取り付け方法に係り、更に具体的にい
えば多層セラミツク基板の接続ピン取り付け構造
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) 最近のコンピユータシステムの高密度小型化、
高速化および高パフオーマンス化に対して実装レ
ベルにおけるパツケージ基板への要求はきびしい
ものになつてきている。具体的にはパツケージ基
板において配線密度を高め信号線幅を微細化した
り、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、等が要求されており、こ
れに応えるようなパツ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
多層セラミツク基板、ガラスセラミツクスグリー
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ツク基板、また
セラミツク基板上へスパツタ、蒸着等の薄膜技術
を用いたパツケージ基板、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
ツケージ基板等々がある。このように高密度化、
微細化された実装基板上へは超LSIチツプが多数
実装されることになり、したがつて、基板外部と
電気的に接続するためのI/O端子数は極めて多
くなつてくる。そのためI/O端子を多層基板裏
面にピンで形成する技術が開発されている。
この多層セラミツク基板に接続ピンを取り付け
る従来技術としては、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
等の材質の接続ピンを取り付けていた。第1図
は、従来方法を説明するための断面図であり、ア
ルミナグリーンシートに形成したモリブデン又は
タングステン等の導体パツ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ツク基板1およびモリブデン
又はタングステン等の導体2が示されている。こ
の導体パツド部分にメツキによりニツケル層3を
形成し、次に、コバール又は4・2アロイの接続
ピン5を銀ろう4により取り付けている。銀ろう
の組成は、一般にはAg60mol%−Cu40mol%の
共晶合金が使われており融点は779℃であり、ろ
う付け処理温度は810℃程度であり、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。次に基板に取り付けられた接続ピン
および導体が劣化しないように金メツキ処理され
る。第2図には、金属6が形成された接続ピン付
き基板の断面図を示す。本方法はろう付け処理温
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
らかじめピンを基板に取り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、ピ
ン付き基板上へ各種パターンを形成する際の精度
が低くなり作業性が悪くなる。また有機絶縁フイ
ルム(ポリイミド等)を用いて多層セラミツク基
板上へパターンを形成するパツケージ技術の場合
でも同様である。更にろう付け後接続ピンおよび
導体パツド部を金メツキする工程が含まれ作業性
が悪い。
次に処理温度を低げるためにろう材としてAu
−Sn又はAu−Si、Au−Sn−Pd、Au−Sn−Ag
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ツク基板1
1の表面にモリブデン層12を付着させ、該モリ
ブデン層上にメツキ法等の手段によりニツケルの
被膜13を形成する。次に該ニツケル被膜上に金
ペーストにより金の被膜14を形成し熱処理によ
り金・ニツケル固溶体を形成している。続いて金
メツキ17を施した接続ピン16をAu−Snろう
材15により結合している。この方法において
金・ニツケル固溶体を形成する際には約700℃の
温度で水素還元中で行なつている。また第4図に
おいてはセラミツク基板21の表面にモリブデン
層22を付着させ、該モリブデン層上にニツケル
被膜23を形成し、該ニツケル被膜上へ障壁用の
金被膜24を形成している。該金被膜上にはSn
ゲツタリング金属のソースとして働く第族の金
属層25で被覆したのち、金メツキ28を施した
接続ピン27をAu−Snろう材26により結合し
ている。これらの方法においては、いずれも中間
層として金属を形成しなければならずコスト的に
も不利である。また接続ピンを取り付けるパツド
部分には、あらかじめモリブデンパツドを形成し
ておかなければならず工程的にもコスト的にも不
利であり、さらにろう付け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つた。さらにモリブデン
パツドとセラミツク基板との密着性をもたせるた
めにガラスフ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
題があつた。
(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りも低温
(400℃以下)でしかも中性雰囲気で熱処理がで
き、また他の従来法で示したような障壁用の金被
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ピン接着強度
を有するピン付基板およびその製造方法を提供す
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チタ
ン層および該チタン層上に形成されたパラジウム
金属層と、該パラジウム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チタンの膜を形成する工程
と該チタン膜上にパラジウム金属膜を形成する工
程と、ドライフイルムをラミネートし、露光、現
像を行なう工程とパラジウム金属層をエツチング
する工程とチタン層をエツチングする工程と、ろ
う材により接続ピンをパラジウム金属層上にろう
付けする工程を有することを特徴とするピン付基
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。
第5図〜第11図は本発明の製践方法を示す図
であり第12図は実施例において作製した本発明
のピン付基板の模式図である。第5図に示すよう
に多層セラミツク基板31のセラミツク表面上に
チタンの薄膜32を被覆する。多層セラミツク基
板31はアルミナグリーンシート用い導体として
モリブデン又はタングステンを印刷し積層プレス
後1500℃以上水素還元雰囲気中で焼結したもの、
あるいはガラスセラミツ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、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
ツク基板等が使用できる。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ツク基
板を用いた。一方チタン薄膜はスパツタリングに
より500Å〜2000Åの厚さに形成した。次に第6
図のパラジウム層33を第5図に示したチタン薄
膜上に形成する。パラジウム層はチタン薄膜形成
と同様スパツタリングにより500〜2000Åの厚さ
に形成した。スパツタリングは真空度10-5torr以
下にした後Arガスを導入し10-2torr程度で行なつ
た。第6図で薄膜形成したセラミツク基板にドラ
イフイルム(デユポン製、商品名リストン)34
を第7図のようにラミネートしたのちピンパツド
パターンのマスクを重ね合せて紫外光により露光
し現像してピンパツドパターン以外を洗い流す。
第8図には露光、現像して残つたピンパツド部の
重合レジスト層35を示す。次にパラジウムのエ
ツチング工程であり第9図に示すようにFeCl3
含んだ水溶液によりパラジウム層をエツチングに
より取り除きパツド部分を残す。第10図におい
てはチタン層をエツチングにより取り除いた図を
示すが、チタンのエツチングに際してのエツチヤ
ントはHF系のエツチヤントを用いた。第11図
には、ドライフイルム層を除去したセラミツク基
板上にチタン層およびパラジウム層を形成した構
造体を示す。ドライフイルム層の除去には例えば
熱処理により燃焼させてして行なつた。このよう
にして得られた金属パツド部を有するセラミツク
基板をAu80%Sn20%の重量比の合金ろう材36
を各ピン当り1〜3mg程度取り付けた多数のコバ
ール又は4・2アロイの接続ピン37を第族金
属であるパラジウム層上に結合させる。第12図
には以上の方法により取り付けられたピン付基板
の模式図を示してあるが、接続ピン37の表面に
はメツキ等により形成した金層がコートしてあ
る。ろう付けを行なう処理温度としてはAu80%
Sn20%重量比の合金ろう材の融点が280℃であ
り、300℃〜450℃の温度範囲で10〜30分間行なつ
た。パラジウム層はAu−Snろう材のSnのゲツタ
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り、したがつて冷却後又
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。このことはピン取り付
け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属におい
てもろう付け処理の際、金属がAu−Snろう材と
共に融けることになりAu−Sn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ツク基板との
接着強度は4.0Kg/mm2以上を示し、実装基板の
I/Oピンとして十分な強度を示した。
(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り、ろう付け処理を
400℃以下と低温で、中性雰囲気中で行なうこと
が出来、セラミツク基板表面にピンパツド用の厚
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つた十
分な接着強度を有するピン付基板を得ることが出
来るようになつた。さらに本発明により作業性お
よびコスト的にも有利となり、ピン立て後の熱サ
イクルに強いピン付基板を得ることが出来るよう
になつた。また金属膜形成はスパツタリングの他
に蒸着、メツキ、スクリーン印刷など適時使用で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は、従来のピン付セラミツク基
板の構造を示した図であり、第5図〜第11図は
本発明の製造工程を示す図であり、第12図は本
発明の製造方法により作製したピン付基板の模式
図である。 図において、1,11,21,31……セラミ
ツク基板、2,12,22……厚膜導体パツド
層、3,13,23……ニツケル層、4……銀ろ
う、5,16,27,37……接続ピン、6……
金層、14……金被膜、15,26,36……
Au−Snろう、17,28,38……金メツキ
層、24……金被膜、25……パラジウム層、3
2……チタン被膜、33……パラジウム膜、34
……ドライフイルム、35……重合レジスト層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上に直接形成されたチタン層および該チ
    タン層上に形成されたパラジウム金属層を有し、
    金属製ピンと該パラジウム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。 2 基板上にチタンの膜を形成する工程と、該チ
    タン膜上にパラジウム金属膜を形成する工程と、
    ドライフイルムをラミネートし、露光、現像をす
    る工程と前記パラジウム金属層とチタン層をエツ
    チングする工程と、ろう材により接続ピンをパラ
    ジウム金属層上にろう付けする工程を有すること
    を特徴とするピン付基板の製造方法。
JP59054912A 1984-03-22 1984-03-22 ピン付基板およびその製造方法 Granted JPS60198763A (ja)

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