JPH0582061B2 - - Google Patents
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- JPH0582061B2 JPH0582061B2 JP60030660A JP3066085A JPH0582061B2 JP H0582061 B2 JPH0582061 B2 JP H0582061B2 JP 60030660 A JP60030660 A JP 60030660A JP 3066085 A JP3066085 A JP 3066085A JP H0582061 B2 JPH0582061 B2 JP H0582061B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pin
- pad
- input
- pins
- brazing
- 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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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
- B23K35/3006—Ag as the principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
- H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、入出力装置接続ピンおよびその他の
コンポーネントを電子システムのチツプ載荷基板
に結合することに関するものである。さらに具体
的に言えば、本発明はチツプ載荷基板を製造する
ための電子回路相互接続の結合技術、特にチツプ
連続再加熱と両立するやり方でピンをそれに結合
することに関するものである。
コンポーネントを電子システムのチツプ載荷基板
に結合することに関するものである。さらに具体
的に言えば、本発明はチツプ載荷基板を製造する
ための電子回路相互接続の結合技術、特にチツプ
連続再加熱と両立するやり方でピンをそれに結合
することに関するものである。
半導体パツケージ技術において、入出力ピンや
他の電流運搬素子を、電流運搬線の相互接続ネツ
トワークを備えた基板の表面に付着することがし
ばしば必要でありまた有利である。具体例として
は、多層セラミツク（MLC）基板の底面の入出
力パツドにピンを結合することがある。基板頂面
に取りつけられた集積回路装置に接続されている
内部メタラジー・システムにパツドが接合され
る。このような半導体パツケージ、米国特許第
4245273号に記載され、特許請求されている。複
雑な多装置パツケージの製造と操作に当つては、
カバーを取つて欠陥のあるまたは間違つて接合さ
れた装置を取り代えて、モジユールを修理または
再加工することが必要である。この作業には、モ
ジユール、もつと具体的に言えば基板の再加熱が
どうしても必要である。基板上の入出力ピンは、
はんだを再融解するのに必要な温度まで基板を再
加工しても著しい影響を受けない合金を使つて基
板にろう付けすることが望ましい。特定の合金を
含むよう付け材のプレフオームまたはペーストを
使つてピンを結合するのが通常である。このプレ
フオームおよびペーストは、普通は80−20AuSn
でできている。この合金は安定であり、融点が
鉛・すずのはんだよりも高い。したがつて、ピン
と基板の間の結合は再加工中に融けない。しか
し、このろう付け用合金のコストは、Auの価格
が高くこの合金が多量のAuを含むために、非常
に高い。
他の電流運搬素子を、電流運搬線の相互接続ネツ
トワークを備えた基板の表面に付着することがし
ばしば必要でありまた有利である。具体例として
は、多層セラミツク（MLC）基板の底面の入出
力パツドにピンを結合することがある。基板頂面
に取りつけられた集積回路装置に接続されている
内部メタラジー・システムにパツドが接合され
る。このような半導体パツケージ、米国特許第
4245273号に記載され、特許請求されている。複
雑な多装置パツケージの製造と操作に当つては、
カバーを取つて欠陥のあるまたは間違つて接合さ
れた装置を取り代えて、モジユールを修理または
再加工することが必要である。この作業には、モ
ジユール、もつと具体的に言えば基板の再加熱が
どうしても必要である。基板上の入出力ピンは、
はんだを再融解するのに必要な温度まで基板を再
加工しても著しい影響を受けない合金を使つて基
板にろう付けすることが望ましい。特定の合金を
含むよう付け材のプレフオームまたはペーストを
使つてピンを結合するのが通常である。このプレ
フオームおよびペーストは、普通は80−20AuSn
でできている。この合金は安定であり、融点が
鉛・すずのはんだよりも高い。したがつて、ピン
と基板の間の結合は再加工中に融けない。しか
し、このろう付け用合金のコストは、Auの価格
が高くこの合金が多量のAuを含むために、非常
に高い。
融点要件および、ピンを付着するための環境条
件の影響を受けない強力で安定な結合を形成する
必要があるために、かかる用途用のろう付け用合
金および金属の種類は種類は非常に限られてい
る。Agろう付け合金は、Auろう付け合金よりも
安いが、電気的移動（electromigration）によつ
て故障を起こしやすいために、使用されてこなか
つた。
件の影響を受けない強力で安定な結合を形成する
必要があるために、かかる用途用のろう付け用合
金および金属の種類は種類は非常に限られてい
る。Agろう付け合金は、Auろう付け合金よりも
安いが、電気的移動（electromigration）によつ
て故障を起こしやすいために、使用されてこなか
つた。
ピンまたは他の電流運搬素子と基板の間の強力
で安定な結合を敬するための安価な方法が、半導
体工業で緊急に必要とされている。
で安定な結合を敬するための安価な方法が、半導
体工業で緊急に必要とされている。
本発明の目的は、素子を半導体パツケージの基
板に結合するための、強力で安定なしかも比較的
安価な結合をもたらす方法を提供することであ
る。
板に結合するための、強力で安定なしかも比較的
安価な結合をもたらす方法を提供することであ
る。
この電流運搬素子を誘導体基板に結合する方法
では、予め定められた直径のはんだ湿潤性パツド
を基板上に形成し、パツドよりも寸法が著しく小
さい平坦な表面をもつピンまたは素子を設け、予
め定められた範囲でかゆ状（マツシ状）を呈する
AgとCuとInまたはSnまたはInとSnの混合物から
なる合金のろう付け材を素子の平坦面とパツドの
間に中心合せして載せ、できたアセンブリを予め
定めた温度範囲内にある温度に加熱しながら素子
に圧力をかけて、素子をろう付け材と接触させ、
できた結合アセンブリを冷却する。
では、予め定められた直径のはんだ湿潤性パツド
を基板上に形成し、パツドよりも寸法が著しく小
さい平坦な表面をもつピンまたは素子を設け、予
め定められた範囲でかゆ状（マツシ状）を呈する
AgとCuとInまたはSnまたはInとSnの混合物から
なる合金のろう付け材を素子の平坦面とパツドの
間に中心合せして載せ、できたアセンブリを予め
定めた温度範囲内にある温度に加熱しながら素子
に圧力をかけて、素子をろう付け材と接触させ、
できた結合アセンブリを冷却する。
本発明の結合構造は、少くとも１つの集積回路
半導体装置をその頂面に取り付け、入出力ピンを
基板の内部メタラジーを介して装置に電気的に接
続された底面に取り付けた、集積回路半導体パツ
ケージ用の多層セラミツク基板に関する改良であ
る。上記の組み合せに関して改良された結合構造
は、基板底面のそれぞれ予め定められた直径の複
数のはんだ湿潤性ピン・パツド、それぞれピン・
パツドよりも直径が著しく小さい皿頭を備えた入
出力ピン、およびピンの頭とパツドの中央領域の
間のみに配置された、パツドの周辺領域にはろう
付け合金をつけないでピンを基板に結合する、
AgとCuとInまたはSnまたはInとSnの混合物から
なる合金のろう付け材を含んでいる。
半導体装置をその頂面に取り付け、入出力ピンを
基板の内部メタラジーを介して装置に電気的に接
続された底面に取り付けた、集積回路半導体パツ
ケージ用の多層セラミツク基板に関する改良であ
る。上記の組み合せに関して改良された結合構造
は、基板底面のそれぞれ予め定められた直径の複
数のはんだ湿潤性ピン・パツド、それぞれピン・
パツドよりも直径が著しく小さい皿頭を備えた入
出力ピン、およびピンの頭とパツドの中央領域の
間のみに配置された、パツドの周辺領域にはろう
付け合金をつけないでピンを基板に結合する、
AgとCuとInまたはSnまたはInとSnの混合物から
なる合金のろう付け材を含んでいる。
本発明によつて解決される問題は、ピンまたは
他の電流運搬素子を半導体パツケージの載荷基板
にろう付けすることに関するものである。
他の電流運搬素子を半導体パツケージの載荷基板
にろう付けすることに関するものである。
ここで図面、特に第１Ａ図と第１Ｂ図を参照す
ると誘導体基板に結合された２つのピン１０が破
断面として示してある。この良好な特定の実施例
では、基板１２は基板底面の入出力ピンを基板の
上面ないし反対側の面に取りつけた半導体装置そ
の他の素子と相互接続する内部メタラジー・シス
テムを備えた、多層セラミツク基板である。多層
セラミツク基板の製造方法は、当該技術で周知の
ものであり、基本的に粒状セラミツク材料のセラ
ミツク・スラリ、ポリビニルブチラールなどの有
機樹脂、樹脂用溶剤および各種の可塑剤などを形
成することからなるものである。セラミツク・ス
ラリをドクタ・ブレードしてシート状にし、シー
トを乾燥し、シートにバイア・ホールを開け、シ
ール上およびバイアに線をスクリーニングする。
次にそれらを張り合せて、接着剤を焼き払うのに
充分な比較的高い温度で焼結して、セラミツク粒
子を融かす。頂面と底面に、ピンを付着するため
の、また半導体を接続するためのはんだパツドの
ベースとして働くパツドを、耐火ペーストから形
成する。基板を焼結する前に、耐火金属パツドを
基板上に形成する。続いて当該技術で知られてい
る様々な方法を用いて、耐火金属パツドを、ニツ
ケルなどのはんだ湿潤性金属でコートする。第１
Ａ図と第１Ｂ図には、ピン・パツド１４が示して
あるが、パツド間の相互接続は本発明の一部では
なく、当該技術でよく知られているので示してな
い。本発明を実施する際、基板１２に結合すべく
選ばれたピン１０は、平坦な底面１８をもつピン
頭１６を備えている。第１Ａ図と第１Ｂ図から明
らかなように、ピン頭１６の直径はパツド１４の
直径よりも著しく小さい。ピン頭の直径が小さい
理由は、本発明を詳しく説明していく中で明らか
となる。ピン１０は、第１Ｂ図にもつともわかり
やすく示されているようにろう付け合金２０を用
いてパツド１４の中央部分に結合されている。ろ
う付け合金２０は、ピン１０の頭１６とパツド１
４の中央部分だけに限られ、パツド１４の外側周
囲領域には合金をつけないことに注意すること。
ると誘導体基板に結合された２つのピン１０が破
断面として示してある。この良好な特定の実施例
では、基板１２は基板底面の入出力ピンを基板の
上面ないし反対側の面に取りつけた半導体装置そ
の他の素子と相互接続する内部メタラジー・シス
テムを備えた、多層セラミツク基板である。多層
セラミツク基板の製造方法は、当該技術で周知の
ものであり、基本的に粒状セラミツク材料のセラ
ミツク・スラリ、ポリビニルブチラールなどの有
機樹脂、樹脂用溶剤および各種の可塑剤などを形
成することからなるものである。セラミツク・ス
ラリをドクタ・ブレードしてシート状にし、シー
トを乾燥し、シートにバイア・ホールを開け、シ
ール上およびバイアに線をスクリーニングする。
次にそれらを張り合せて、接着剤を焼き払うのに
充分な比較的高い温度で焼結して、セラミツク粒
子を融かす。頂面と底面に、ピンを付着するため
の、また半導体を接続するためのはんだパツドの
ベースとして働くパツドを、耐火ペーストから形
成する。基板を焼結する前に、耐火金属パツドを
基板上に形成する。続いて当該技術で知られてい
る様々な方法を用いて、耐火金属パツドを、ニツ
ケルなどのはんだ湿潤性金属でコートする。第１
Ａ図と第１Ｂ図には、ピン・パツド１４が示して
あるが、パツド間の相互接続は本発明の一部では
なく、当該技術でよく知られているので示してな
い。本発明を実施する際、基板１２に結合すべく
選ばれたピン１０は、平坦な底面１８をもつピン
頭１６を備えている。第１Ａ図と第１Ｂ図から明
らかなように、ピン頭１６の直径はパツド１４の
直径よりも著しく小さい。ピン頭の直径が小さい
理由は、本発明を詳しく説明していく中で明らか
となる。ピン１０は、第１Ｂ図にもつともわかり
やすく示されているようにろう付け合金２０を用
いてパツド１４の中央部分に結合されている。ろ
う付け合金２０は、ピン１０の頭１６とパツド１
４の中央部分だけに限られ、パツド１４の外側周
囲領域には合金をつけないことに注意すること。
本発明の実施用に適したろう付け合金は、比較
適広い温度範囲で、かゆ（マツシ）状態でなけれ
ばならない。このかゆ状態は、液体状態と固体状
態が存在するときに生じる。Ag／Cu／In混合物
の部分的状態図である。第２図にそれが図示して
ある。第２図の状態図は、温度と所与のAg／Cu
混合物中のインジウムの比率の関係をプロツトし
たものである。領域３０では混合物は固体であ
り、領域３２では混合物は固相と液相の組合せで
あり、領域３４では混合物は液体としてしか存在
しないことに注意すること。ピン１０と基板１２
のアセンブリに、合金２０を第２図に３６として
示した比率のインジウムを含むプレフオームまた
はペーストの形の金属混合物として導入し、それ
を温度Ｔ１に加熱する。合金２０は温度Ｔ１でマ
ツシ状態になる。圧力をかけてピン１０をパツド
１４の方に押しやり、合金のプレフオームまたは
ペーストと接触させる。ピン１０に圧力をかける
と、かゆ状領域のろう付けによつて生じる小体積
の液相が、限られた範囲でピン頭１６の表面１８
とパツド１４を濡らして、第１Ｂ図に示したろう
付けフイレツト・デザインをもたらす。これは、
完全に融けるろう付け材を使つた先行技術のろう
付けとは対照的である。そのようなプロセスで
は、金属はパツド１４の表面全体を潤らすことに
なる。この方法では、パツド１４のピン１０の頭
１６の外側の周辺領域は、ろう付け材でコートさ
れない。ペースト中の銀は、焼結されたパツド構
造が等電位性をもつために、パツドの環状周辺領
域を横切つて移動することを妨げられる。等電位
とは、すべての起電力（emf）線が常にピン入出
力構造に対して垂直で接線方向のemf成分は存在
しないという意味である。完全に湿潤された入出
力パツドでは、パツドの外側エツジろうけ材に働
くemfがろう付け材の銀を電気的移動させる駆動
力となる。この電気的移動抵抗性ピン・パツド設
計では、電気的移動が起こるためにはろう付け材
は必ずろう付け材のない領域を横切らなければな
らない。金属（Ag）をろう付け材のない領域を
横切つて電気的移動させる（前接線方向の）emf
成分がないので、ある入出力ピンから別の入出力
ピンに金属（Ag）が電気的移動することが防止
される。周囲領域を横切る半径方向の電位差は生
じず、したがつて金属がピン頭１６を取り囲むろ
う付け材の外側エツジとパツドの外側周囲エツジ
の間を電気的移動するための駆動力は存在しな
い。その結果、この設計によつてある入出力ピン
から別の入出力ピンへのろう付け材の移動が防止
され、システム故障の可能性が回避される。必要
な場合あるいは望ましい場合には、ピン１０とパ
ツド１４の表面に電気的移動抵抗性のはんだまた
はその他の導電性材料のコーテイングを設けるこ
とによつて電気的移動抵抗性をさらに改良するこ
とができる。
適広い温度範囲で、かゆ（マツシ）状態でなけれ
ばならない。このかゆ状態は、液体状態と固体状
態が存在するときに生じる。Ag／Cu／In混合物
の部分的状態図である。第２図にそれが図示して
ある。第２図の状態図は、温度と所与のAg／Cu
混合物中のインジウムの比率の関係をプロツトし
たものである。領域３０では混合物は固体であ
り、領域３２では混合物は固相と液相の組合せで
あり、領域３４では混合物は液体としてしか存在
しないことに注意すること。ピン１０と基板１２
のアセンブリに、合金２０を第２図に３６として
示した比率のインジウムを含むプレフオームまた
はペーストの形の金属混合物として導入し、それ
を温度Ｔ１に加熱する。合金２０は温度Ｔ１でマ
ツシ状態になる。圧力をかけてピン１０をパツド
１４の方に押しやり、合金のプレフオームまたは
ペーストと接触させる。ピン１０に圧力をかける
と、かゆ状領域のろう付けによつて生じる小体積
の液相が、限られた範囲でピン頭１６の表面１８
とパツド１４を濡らして、第１Ｂ図に示したろう
付けフイレツト・デザインをもたらす。これは、
完全に融けるろう付け材を使つた先行技術のろう
付けとは対照的である。そのようなプロセスで
は、金属はパツド１４の表面全体を潤らすことに
なる。この方法では、パツド１４のピン１０の頭
１６の外側の周辺領域は、ろう付け材でコートさ
れない。ペースト中の銀は、焼結されたパツド構
造が等電位性をもつために、パツドの環状周辺領
域を横切つて移動することを妨げられる。等電位
とは、すべての起電力（emf）線が常にピン入出
力構造に対して垂直で接線方向のemf成分は存在
しないという意味である。完全に湿潤された入出
力パツドでは、パツドの外側エツジろうけ材に働
くemfがろう付け材の銀を電気的移動させる駆動
力となる。この電気的移動抵抗性ピン・パツド設
計では、電気的移動が起こるためにはろう付け材
は必ずろう付け材のない領域を横切らなければな
らない。金属（Ag）をろう付け材のない領域を
横切つて電気的移動させる（前接線方向の）emf
成分がないので、ある入出力ピンから別の入出力
ピンに金属（Ag）が電気的移動することが防止
される。周囲領域を横切る半径方向の電位差は生
じず、したがつて金属がピン頭１６を取り囲むろ
う付け材の外側エツジとパツドの外側周囲エツジ
の間を電気的移動するための駆動力は存在しな
い。その結果、この設計によつてある入出力ピン
から別の入出力ピンへのろう付け材の移動が防止
され、システム故障の可能性が回避される。必要
な場合あるいは望ましい場合には、ピン１０とパ
ツド１４の表面に電気的移動抵抗性のはんだまた
はその他の導電性材料のコーテイングを設けるこ
とによつて電気的移動抵抗性をさらに改良するこ
とができる。
パツド１４とピン頭１６の寸法は、特定の用途
にもつとも合うように選ぶことができる。できれ
ば、ピン頭１６の外側エツジをパツド１４の外側
エツジから少くとも0.13mm、できれば0.38〜0.64
mmだけ内側に外らすことが望ましい。ピンの頭は
必ずしも１個でなくてよい。本発明を実施する際
に使用するピンを、頭なしの真直ぐな軸部とする
ことができる。本発明の合金とかかる使用が可能
な結合方法を使つて、頭なしピンの下のろう付け
接続によつて充分な強度が実現できる。
にもつとも合うように選ぶことができる。できれ
ば、ピン頭１６の外側エツジをパツド１４の外側
エツジから少くとも0.13mm、できれば0.38〜0.64
mmだけ内側に外らすことが望ましい。ピンの頭は
必ずしも１個でなくてよい。本発明を実施する際
に使用するピンを、頭なしの真直ぐな軸部とする
ことができる。本発明の合金とかかる使用が可能
な結合方法を使つて、頭なしピンの下のろう付け
接続によつて充分な強度が実現できる。
ろう付け材の組成も、特定の用途にもつとも合
うように選ぶ。先に考察したように、使用する合
金は、ピンとパツドの間に強力な結合をもたらす
ために比較的強くなければならず、また製造可能
にするために、比較的広い温度範囲でかゆ状態へ
の意向を示さねばならない。一般に、望ましい合
金は、Ag、CuおよびInまたはSnあるいはその両
方を含むものである。できれば混合物中のAgを
60〜70重量％、Cuを20〜30％、InまたはSnある
いはその両方を５〜20重量％とするとよい。この
合金は、上記の基準を充たすことを条件として、
他の元素を含でもよい。望ましい合金は、
61Ag24Cu15Inからなる組成を含むもので、カリ
フオルニア州ベルマウントのWesgo社から
Incusil15の商標で市販されている。もう一つの
好ましい合金は、60Ag20Cu15In5Snを含むもの
である。もう一つの好ましい合金は、AgCuSnを
含むもので、同社から市販されている。結合を形
成するためにろう付け材を加熱する温度は、特定
の組成によつて決まり、第２図に示したような状
態図によつて評価できる。できれば、液体がかゆ
状態に留まるための温度範囲を、10℃〜100℃の
範囲内にするとよい。
うように選ぶ。先に考察したように、使用する合
金は、ピンとパツドの間に強力な結合をもたらす
ために比較的強くなければならず、また製造可能
にするために、比較的広い温度範囲でかゆ状態へ
の意向を示さねばならない。一般に、望ましい合
金は、Ag、CuおよびInまたはSnあるいはその両
方を含むものである。できれば混合物中のAgを
60〜70重量％、Cuを20〜30％、InまたはSnある
いはその両方を５〜20重量％とするとよい。この
合金は、上記の基準を充たすことを条件として、
他の元素を含でもよい。望ましい合金は、
61Ag24Cu15Inからなる組成を含むもので、カリ
フオルニア州ベルマウントのWesgo社から
Incusil15の商標で市販されている。もう一つの
好ましい合金は、60Ag20Cu15In5Snを含むもの
である。もう一つの好ましい合金は、AgCuSnを
含むもので、同社から市販されている。結合を形
成するためにろう付け材を加熱する温度は、特定
の組成によつて決まり、第２図に示したような状
態図によつて評価できる。できれば、液体がかゆ
状態に留まるための温度範囲を、10℃〜100℃の
範囲内にするとよい。
この方法を用いて、入出力ピンを銀を含む混合
物で基板に結合することができる。ろう付け材に
銀を使用すると、金／スズのものよりも強力な結
合ができ、ずつと安価である。銀を使つた合金の
これまでに知られていた欠点、すなわち、特に湿
つた雰囲気中で電気的移動を起こしやすいこと
は、先に考察したようにパツドにろう付け材によ
つて濡れない周囲領域を設けることによつて克服
される。
物で基板に結合することができる。ろう付け材に
銀を使用すると、金／スズのものよりも強力な結
合ができ、ずつと安価である。銀を使つた合金の
これまでに知られていた欠点、すなわち、特に湿
つた雰囲気中で電気的移動を起こしやすいこと
は、先に考察したようにパツドにろう付け材によ
つて濡れない周囲領域を設けることによつて克服
される。
例 １
それぞれの片面に複数の入出力パツドを備えた
多数の焼結した多層セラミツク基板を選んだ。パ
ツドはそれぞれ直径1.73mmであり、Moの基層、
Niの中間層、Auの頂面保護層からできていた。
基板を２組に分けて、第１組を本発明の結合方法
と結合構造を実演し試験するために使用し、第２
組はIncusil−10ろう付け材を使つて通常のやり
方で結合したピン構造を実演し比較するために使
用した。各基板に結合する入出力はすべて同様で
あり、ピン頭はFe−Ni−Co合金製で直径0.81mm
であつた。第１組の基板用のろう付けプレフオー
ムは、Incusil−10すなわち63Ag27Cu10Inででき
ており、直径0.81mm、厚さ0.05mmであつた。ピン
頭にIncusilプレフオームをつけて第１組の基板
のパツドと接触させ、ろう付けフイクスチヤとの
位置合せを保持した。アセンブリを還元雰囲気で
ピーク温度700℃のベルト炉中に通した。基板を
冷却させてろう付け接合を検査した。ろう付け材
は主としてピン頭とパツドの間の空間に限られて
いることに注意した。パツドのエツジ付近にろう
付け材で覆われていない環状領域があつた。ろう
付け材は、パツドのエツジから約0.25mmの所で終
つていた。Incusil−10からできた前のプレフオ
ームとほぼ同じ寸法のプレフオームを用いて、同
じタイプのピンを第２組の基板のパツドに結合し
た。ろう付け材は通常のやり方で液相線より高い
温度で行なつた。これらの入出力ピンを検査する
と、ろう付け材が入出力ピンの頭を越えて伸び、
パツド表面全体を覆つていることがわかつた。ピ
ンに力を加えて故障を起こすのに必要な力を測定
して、ろう付け接合の結合強度を試験した。結果
は次の通りである。
多数の焼結した多層セラミツク基板を選んだ。パ
ツドはそれぞれ直径1.73mmであり、Moの基層、
Niの中間層、Auの頂面保護層からできていた。
基板を２組に分けて、第１組を本発明の結合方法
と結合構造を実演し試験するために使用し、第２
組はIncusil−10ろう付け材を使つて通常のやり
方で結合したピン構造を実演し比較するために使
用した。各基板に結合する入出力はすべて同様で
あり、ピン頭はFe−Ni−Co合金製で直径0.81mm
であつた。第１組の基板用のろう付けプレフオー
ムは、Incusil−10すなわち63Ag27Cu10Inででき
ており、直径0.81mm、厚さ0.05mmであつた。ピン
頭にIncusilプレフオームをつけて第１組の基板
のパツドと接触させ、ろう付けフイクスチヤとの
位置合せを保持した。アセンブリを還元雰囲気で
ピーク温度700℃のベルト炉中に通した。基板を
冷却させてろう付け接合を検査した。ろう付け材
は主としてピン頭とパツドの間の空間に限られて
いることに注意した。パツドのエツジ付近にろう
付け材で覆われていない環状領域があつた。ろう
付け材は、パツドのエツジから約0.25mmの所で終
つていた。Incusil−10からできた前のプレフオ
ームとほぼ同じ寸法のプレフオームを用いて、同
じタイプのピンを第２組の基板のパツドに結合し
た。ろう付け材は通常のやり方で液相線より高い
温度で行なつた。これらの入出力ピンを検査する
と、ろう付け材が入出力ピンの頭を越えて伸び、
パツド表面全体を覆つていることがわかつた。ピ
ンに力を加えて故障を起こすのに必要な力を測定
して、ろう付け接合の結合強度を試験した。結果
は次の通りである。
力 最高 最低 平均
第１組 8.61Kg 8.20Kg 8.41Kg
第２組 8.65Kg 8.15Kg 8.40Kg
すべての故障はピン軸部で起こり、ピン頭とピ
ン・パツドの間のバンドが破壊される前に軸部が
分離した。この結果が示すように、第１組と第２
組の結合強度は同程度である。
ン・パツドの間のバンドが破壊される前に軸部が
分離した。この結果が示すように、第１組と第２
組の結合強度は同程度である。
実例 ２
この例では、本発明の先行技術の入出力ピン構
造の電気的移動抵抗力を試験した。例１の場合と
同様にして、２組の基板を調製した。２組の基板
で水滴試験を行なつた。試験では、隣接する２列
の結合された入出力ピンに、47キロオームの限界
抵抗器と直列に20Vのバイアスをかけた。バイア
スをかけたピンの間にD.I.水を１滴かけて、試験
を開始した。ある入出力ピンから別の入出力ピン
への金属の電気的に移動を故障と定義して故障時
間を記録した。
造の電気的移動抵抗力を試験した。例１の場合と
同様にして、２組の基板を調製した。２組の基板
で水滴試験を行なつた。試験では、隣接する２列
の結合された入出力ピンに、47キロオームの限界
抵抗器と直列に20Vのバイアスをかけた。バイア
スをかけたピンの間にD.I.水を１滴かけて、試験
を開始した。ある入出力ピンから別の入出力ピン
への金属の電気的に移動を故障と定義して故障時
間を記録した。
第２組の基板の通常の方法でろう付けした入出
力ピン構造では、僅か平均時間１分で故障が認め
られた。第１組の基板の本発明の入出力ピン構造
では、平均時間12分後になつて故障が起こつた。
すなわち、本発明の構造の電気的移動抵抗性は、
一桁以上改良された。
力ピン構造では、僅か平均時間１分で故障が認め
られた。第１組の基板の本発明の入出力ピン構造
では、平均時間12分後になつて故障が起こつた。
すなわち、本発明の構造の電気的移動抵抗性は、
一桁以上改良された。
第１Ａ図は、本発明の方法によつて付着された
２個のコネクタ・ピンについた多層セラミツク基
板の破断面の平面図である。第１Ｂ図は、本発明
の方法にもとづいて基板に結合された複数のピン
を示す、破断面の立面図である。第２図は、本発
明の方法と構造のピンを結合するために使用され
る合金に対する要件を一般的に示す、温度と合成
組成の関係をプロツトした図である。 １０……ピン、１２……基板、１４……ピン・
パツド、１６……ピン頭、１８……ピン底面、２
０……ろう付け合金。
２個のコネクタ・ピンについた多層セラミツク基
板の破断面の平面図である。第１Ｂ図は、本発明
の方法にもとづいて基板に結合された複数のピン
を示す、破断面の立面図である。第２図は、本発
明の方法と構造のピンを結合するために使用され
る合金に対する要件を一般的に示す、温度と合成
組成の関係をプロツトした図である。 １０……ピン、１２……基板、１４……ピン・
パツド、１６……ピン頭、１８……ピン底面、２
０……ろう付け合金。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 誘電体基板上に予め定めた直径のはんだ湿潤
性ピン・パツドを設けること、 上記ピン・パツドよりも面積が小さい接合面を
持つ入出力ピンを設けること、 In及びSn及びそれらの混合物より成る群から
選ばれた金属と、Agと、Cuを少なくとも含み、
予め定めた温度範囲でかゆ状態を示す合金ろう付
け材を用意すること、 上記ピン・パツドと上記接合面との間に配設さ
れる上記ろう付け材の塊と共に、上記ピン・パツ
ドと上記ピンの上記接合面との中心を合わせるこ
と、 上記ピンに圧力をかけてピン頭を上記ろう付け
材と接触させながら、上記予定温度範囲内のろう
付け温度まで結果として得られる組立体を加熱し
た後、冷却すること、 を含む、ピンのろう付け材がピン・パツドの外縁
より内側に配置される入出力ピンを誘電体基板に
結合する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/626,185 US4634041A (en) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | Process for bonding current carrying elements to a substrate in an electronic system, and structures thereof |
| US626185 | 1984-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115338A JPS6115338A (ja) | 1986-01-23 |
| JPH0582061B2 true JPH0582061B2 (ja) | 1993-11-17 |
Family
ID=24509321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60030660A Granted JPS6115338A (ja) | 1984-06-29 | 1985-02-20 | 出入力ピンを誘電体基板に結合する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4634041A (ja) |
| EP (1) | EP0167075B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6115338A (ja) |
| DE (1) | DE3580314D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4970570A (en) * | 1986-10-28 | 1990-11-13 | International Business Machines Corporation | Use of tapered head pin design to improve the stress distribution in the braze joint |
| US5130768A (en) * | 1990-12-07 | 1992-07-14 | Digital Equipment Corporation | Compact, high-density packaging apparatus for high performance semiconductor devices |
| FR2676016B1 (fr) * | 1991-04-30 | 1995-05-12 | Commissariat Energie Atomique | Procede de brasage de pieces a base de beryllium, a une temperature inferieure a 800degre c. |
| JP4077888B2 (ja) * | 1995-07-21 | 2008-04-23 | 株式会社東芝 | セラミックス回路基板 |
| US6430058B1 (en) | 1999-12-02 | 2002-08-06 | Intel Corporation | Integrated circuit package |
| US6413849B1 (en) | 1999-12-28 | 2002-07-02 | Intel Corporation | Integrated circuit package with surface mounted pins on an organic substrate and method of fabrication therefor |
| WO2013081021A2 (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | 古河スカイ株式会社 | アルミニウム合金と銅合金との接合体及びその接合方法 |
| GB201804622D0 (en) * | 2018-03-22 | 2018-05-09 | Central Glass Co Ltd | Method of producing a vehicle glass assembly |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2606362A (en) * | 1947-10-29 | 1952-08-12 | United Aircraft Corp | Method of maintaining the desired joint thickness during a soldering operation |
| FR1368080A (fr) * | 1962-09-07 | 1964-07-24 | Westinghouse Brake & Signal | Alliage de brasage spécialement utilisable pour la fabrication des dispositifs à conductibilité asymétrique |
| US3680198A (en) * | 1970-10-07 | 1972-08-01 | Fairchild Camera Instr Co | Assembly method for attaching semiconductor devices |
| JPS5953708B2 (ja) * | 1975-08-28 | 1984-12-26 | サンケンデンキ カブシキガイシヤ | フリツプチツプのフエイスボンデイング法 |
| US4182628A (en) * | 1978-07-03 | 1980-01-08 | GTE Sylvania Products, Inc. | Partially amorphous silver-copper-indium brazing foil |
| US4245273A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-13 | International Business Machines Corporation | Package for mounting and interconnecting a plurality of large scale integrated semiconductor devices |
| US4418857A (en) * | 1980-12-31 | 1983-12-06 | International Business Machines Corp. | High melting point process for Au:Sn:80:20 brazing alloy for chip carriers |
| US4488673A (en) * | 1982-07-29 | 1984-12-18 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Direct metal brazing to cermet feedthroughs |
| JPS5941859A (ja) * | 1982-09-01 | 1984-03-08 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | リ−ドピンのろう付方法 |
| US4518112A (en) * | 1982-12-30 | 1985-05-21 | International Business Machines Corporation | Process for controlled braze joining of electronic packaging elements |
-
1984
- 1984-06-29 US US06/626,185 patent/US4634041A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-02-20 JP JP60030660A patent/JPS6115338A/ja active Granted
- 1985-06-24 DE DE8585107738T patent/DE3580314D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-06-24 EP EP85107738A patent/EP0167075B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0167075B1 (en) | 1990-10-31 |
| JPS6115338A (ja) | 1986-01-23 |
| EP0167075A2 (en) | 1986-01-08 |
| DE3580314D1 (de) | 1990-12-06 |
| EP0167075A3 (en) | 1987-08-05 |
| US4634041A (en) | 1987-01-06 |
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