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JP3206342B2 - Manufacturing method of ceramic IC package - Google Patents
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JP3206342B2 - Manufacturing method of ceramic IC package - Google Patents

Manufacturing method of ceramic IC package

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JP3206342B2
JP3206342B2 JP31176994A JP31176994A JP3206342B2 JP 3206342 B2 JP3206342 B2 JP 3206342B2 JP 31176994 A JP31176994 A JP 31176994A JP 31176994 A JP31176994 A JP 31176994A JP 3206342 B2 JP3206342 B2 JP 3206342B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はセラミックスICパッケ
ージの製造方法に関し、より詳細には、PGA(Pin Gr
id Array)タイプ等のピンを有するセラミックスICパ
ッケージの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic IC package, and more particularly, to a PGA (Pin Gr).
The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic IC package having pins of the (id Array) type or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】PGA等、マザーボードとの接続のため
のピンを有するセラミックスICパッケージの製造工程
においては、通常の製造プロセスを経て製造されたセラ
ミックス基板の表面に形成されたW等からなる金属配線
層(金属パッド)に、電解メッキ処理又は無電解メッキ
処理を施してメッキ被膜を形成した後、金属パッドにピ
ンをろう付けし、同様の方法によりAuメッキ処理を施
して、セラミックスICパッケージの製造の第1段階を
終了する。その後、セラミックスICパッケージのキャ
ビティー部にLSI等を設置し、ワイヤボンディング等
による金属配線層との接続を行った後、リッド(蓋)等
を配設してLSIを封入することにより、半導体装置の
製造が完成することになる。
2. Description of the Related Art In a process of manufacturing a ceramic IC package having pins for connection to a motherboard, such as PGA, a metal wiring made of W or the like formed on a surface of a ceramic substrate manufactured through a normal manufacturing process. After performing electroplating or electroless plating on the layer (metal pad) to form a plating film, brazing the metal pad with a pin and performing Au plating by the same method to manufacture a ceramic IC package. Is completed. After that, an LSI or the like is installed in the cavity of the ceramic IC package, and connection to a metal wiring layer is performed by wire bonding or the like, and then a lid (cover) or the like is provided to enclose the LSI, thereby forming a semiconductor device. Will be completed.

【0003】前記第1段階の工程においては、セラミッ
クス基板表面に形成された金属パッドの上にピンをろう
付けする、いわゆるシンター工程における条件をどのよ
うに設定するかが問題となる。このシンター工程におい
ては、通常ピンとしてコバールピンが使用されるが、ろ
う付けされたピンを含む部分と下地のセラミックス基板
との密着性が十分良好である必要があり、ピンを引っ張
った際にピン自身が切断される、いわゆるピン切れであ
ることが製品の信頼性の条件の一つとなっている。ま
た、セラミックス基板のキャビティーの内部に形成され
たワイヤボンディング用の金属配線層が前記シンター工
程において変質せず、Auメッキ被膜により被覆された
後、ワイヤボンディングが良好に行われる必要もある。
In the first step, there is a problem in how to set conditions in a so-called sintering step of brazing a pin on a metal pad formed on the surface of a ceramic substrate. In this sintering process, Kovar pins are usually used as pins, but it is necessary that the adhesion between the portion including the brazed pins and the underlying ceramic substrate be sufficiently good. One of the requirements for product reliability is that the product is cut, that is, the pin is cut. In addition, it is necessary that the metal wiring layer for wire bonding formed inside the cavity of the ceramic substrate is not deteriorated in the sintering step, and that the wire bonding be performed well after being covered with the Au plating film.

【0004】上記のような条件を満足するためには、下
地となる金属配線層部分に密着性の良好なメッキ被膜を
形成する必要がある。
In order to satisfy the above conditions, it is necessary to form a plating film having good adhesion on a metal wiring layer serving as a base.

【0005】従来より、金属配線層にメッキ被膜を形成
する方法としては、例えば電解メッキによりNi−Co
合金メッキ被膜を形成する方法、無電解メッキによりN
i−Pメッキ被膜を形成する方法等が挙げられる。前記
方法によれば、下地の金属パッドとの密着性及び上層の
Auメッキ等の密着性に優れるメッキ被膜が形成され
る。
Conventionally, as a method of forming a plating film on a metal wiring layer, for example, Ni--Co by electrolytic plating is used.
Method of forming alloy plating film, N by electroless plating
A method of forming an i-P plating film and the like can be given. According to the method, a plating film having excellent adhesion to the underlying metal pad and adhesion to the upper layer such as Au plating is formed.

【0006】前記方法によりメッキ被膜を形成した後、
シンター工程を行うが、この際には金属配線層の酸化防
止のため、通常、水素が25容量%及び窒素が75容量
%からなる還元性雰囲気が採用されている。窒素の含有
量が多いのは、水素爆発等の危険性を減少させるためで
ある。
After forming the plating film by the above method,
A sintering step is performed. At this time, a reducing atmosphere consisting of 25% by volume of hydrogen and 75% by volume of nitrogen is usually employed to prevent oxidation of the metal wiring layer. The high content of nitrogen is to reduce the risk of hydrogen explosion and the like.

【0007】前記した方法においては、製造されたIC
パッケージの特性についての大きな問題はないが、下地
との密着性に優れたAuメッキ被膜とするために、Au
めっき厚として2〜3μm程度とかなりの厚さを必要と
するため、製造コストが高くなるという問題があった。
In the method described above, the manufactured IC
Although there is no major problem with the characteristics of the package, an Au plating film having excellent adhesion to the underlayer has to be used.
Since a considerable thickness of about 2 to 3 μm is required as a plating thickness, there is a problem that manufacturing cost is increased.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】一方、金属パッドの上
に無電解メッキによるNi−Bメッキ被膜を形成した場
合には、下地との密着性は問題なく、Ni−Bとはんだ
とは濡れ性が良く、かつその上に形成するAuメッキ被
膜を薄くしても十分な性能を有するメッキ被膜が形成さ
れるという利点があり、金属配線上にNi−Bメッキ被
膜を形成する方法も検討されている。
On the other hand, when a Ni-B plating film is formed on a metal pad by electroless plating, there is no problem with the adhesion to the base, and the Ni-B and the solder have a good wettability. This method has the advantage that a plating film having sufficient performance can be formed even if the Au plating film formed thereon is thinned, and a method of forming a Ni-B plating film on a metal wiring has been studied. I have.

【0009】しかし金属配線上にNi−Bメッキ被膜を
形成した後、今まで通常行われていた水素が25容量%
及び窒素が75容量%からなる還元性ガス雰囲気でシン
ター工程を行った場合には、メッキ被膜表面が黒色また
は灰褐色に変色してしまう。また、この変色したNi−
Bメッキ被膜の表面には、基板のセラミックス中に含ま
れているCaOやMgO等の焼結助剤が浮き上がるとい
う現象も発生する。
[0009] However, after forming a Ni-B plating film on the metal wiring, hydrogen conventionally used up to 25% by volume of hydrogen is used.
If the sintering step is performed in a reducing gas atmosphere containing 75% by volume of nitrogen and nitrogen, the surface of the plating film is discolored to black or gray brown. The discolored Ni-
A phenomenon in which a sintering aid such as CaO or MgO contained in the ceramic of the substrate rises on the surface of the B plating film also occurs.

【0010】このため、Auメッキ被膜の密着性不良や
部分的変色(下地無電解Ni−Bメッキ被膜の変色がそ
のままAuメッキ被膜上に浮き上がる現象)を生じるこ
とが多く、製品歩留の低下を招くという課題があった。
For this reason, poor adhesion and partial discoloration of the Au plating film (a phenomenon in which the discoloration of the underlying electroless Ni-B plating film floats on the Au plating film as it is) often occurs, and the product yield is reduced. There was a problem of inviting.

【0011】このような課題を解決するため、通常は前
記Ni−Bメッキ被膜の上にさらに無電解メッキによる
Ni−Pメッキ被膜を形成することにより、Auメッキ
被膜と下地との密着性を確保していたが、当然工程数が
増加することになるため、製造コストが上昇し、好まし
い方法ではなかった。
[0011] In order to solve such a problem, a Ni-P plating film is usually formed by electroless plating on the Ni-B plating film to secure the adhesion between the Au plating film and the base. However, since the number of steps is naturally increased, the manufacturing cost is increased, which is not a preferable method.

【0012】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、W等の金属配線層を有するセラミックス基板
に無電解メッキ処理を施してNi−B被膜を形成する方
法を採用した際、その後のシンター工程において、前記
Ni−Bメッキ被膜の変色や前記Ni−Bメッキ被膜上
へのセラミックス基板に含まれる焼結助剤の浮き上がり
を抑制し、次工程において形成するAuメッキ被膜のつ
きまわり(Ni−Bメッキ被膜とAuメッキ被膜の密着
性)を良好なものにするセラミックスICパッケージの
製造方法を提供することをを目的としている。
The present invention has been made in view of such a problem, and when a method of forming a Ni-B film by performing an electroless plating process on a ceramic substrate having a metal wiring layer of W or the like is adopted, In the sintering step, discoloration of the Ni-B plating film and floating of the sintering aid contained in the ceramic substrate on the Ni-B plating film are suppressed, and the surroundings of the Au plating film formed in the next step ( It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a ceramic IC package that improves the adhesion between the Ni-B plating film and the Au plating film.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るセラミックスICパッケージの製造方法
は、内部に導体回路を有するセラミックス基板表面の金
属配線上に、無電解Ni−Bメッキ処理を施した後、窒
素を含有しない還元性ガス雰囲気中又は不活性ガス雰囲
気中で、前記メッキ被膜上にピンをろう付けする工程を
含んでいることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a ceramic IC package according to the present invention is to provide an electroless Ni-B plating process on metal wiring on the surface of a ceramic substrate having a conductor circuit therein. And then brazing the pins on the plating film in a reducing gas atmosphere containing no nitrogen or in an inert gas atmosphere.

【0014】[0014]

【作用】まず、Ni−Bメッキ被膜のシンター工程後の
変色の原因、及びそれを防止する本発明の方法について
説明を行う。還元剤としてジメチルアミノボラン(以
下、DMABと記す)を含有するメッキ浴を用いた無電
解メッキ処理により形成されるNi−Bメッキ被膜中に
は、Niの他にB(ホウ素)が0.8wt%程度混入す
る。これは、以下の化1式〜化4式で示される化学反応
によりメッキ被膜が形成され、該メッキ被膜中にNi2
Bも析出するからである。
First, the cause of discoloration after the sintering step of the Ni-B plating film and the method of the present invention for preventing the discoloration will be described. In a Ni-B plating film formed by electroless plating using a plating bath containing dimethylaminoborane (hereinafter, referred to as DMAB) as a reducing agent, B (boron) in addition to Ni is 0.8 wt%. %. This is because a plating film is formed by a chemical reaction represented by the following chemical formulas 1 to 4, and Ni 2 is contained in the plating film.
This is because B also precipitates.

【0015】[0015]

【化1】4Ni2++BH4 -+8OH- →4Ni+BO2 -
+6H2
Embedded image 4Ni 2+ + BH 4 + 8OH → 4Ni + BO 2
+ 6H 2 O

【0016】[0016]

【化2】4Ni2++2BH4 -+6OH- →2Ni2 B+
6H2 O+H2
Embedded image 4Ni 2+ + 2BH 4 + 6OH → 2Ni 2 B +
6H 2 O + H 2

【0017】[0017]

【化3】3Ni2++(CH32 NHBH3 +3H2
→3Ni+(CH322+ +H3 BO3 +5H+
Embedded image 3Ni 2+ + (CH 3 ) 2 NHBH 3 + 3H 2 O
→ 3Ni + (CH 3 ) 2 H 2 N + + H 3 BO 3 + 5H +

【0018】[0018]

【化4】4Ni2++2(CH32 NHBH3 +3H2
O→Ni2 B+2Ni+2(CH322+ +H3
BO3 +6H+ +1/2H2 このように、Ni2 Bを含むNi−Bメッキ被膜が形成
されたセラミックス基板を、シンター工程において窒素
を含有するガス雰囲気中で加熱した場合、下記の化5式
に示した反応が進行し、窒化ホウ素(BN)が生成す
る。
Embedded image 4Ni 2+ +2 (CH 3 ) 2 NHBH 3 + 3H 2
O → Ni 2 B + 2Ni + 2 (CH 3 ) 2 H 2 N + + H 3
BO 3 + 6H + + / H 2 As described above, when the ceramic substrate on which the Ni—B plating film containing Ni 2 B is formed is heated in a gas atmosphere containing nitrogen in the sintering process, The reaction shown in (1) proceeds to produce boron nitride (BN).

【0019】[0019]

【化5】2B+N2 →2BN 上記化5式における熱力学自由エネルギーを計算した結
果、前記自由エネルギーは負であり、十分生成系の方に
片寄っているため、シンター工程においては十分に反応
が進行し得ることがわかっている。
2B + N 2 → 2BN As a result of calculating the thermodynamic free energy in the above formula, the free energy is negative and is sufficiently biased toward the generation system, so that the reaction proceeds sufficiently in the sintering step. I know I can.

【0020】図1(a)、(b)は、シンター工程後の
Ni−Bメッキ被膜の表面を電子分光法(ESCA)に
より分析した結果を示したグラフであり、横軸に結合エ
ネルギー、縦軸に強度をとっている。また、(a)はN
1Sに相当する領域を、(b)はB1Sに相当する領域を示
しており、試料A、Bは、変色した試料を任意に抽出し
たものであり、試料Cは本発明の方法を実施した試料を
示している。
FIGS. 1A and 1B are graphs showing the results of analysis of the surface of the Ni—B plating film after the sintering process by electron spectroscopy (ESCA). The shaft has strength. (A) is N
A region corresponding to 1S, shows a region corresponding to (b) is B 1S, Sample A, B is obtained by arbitrarily extracting discolored samples, Sample C was carried out the method of the present invention A sample is shown.

【0021】図1(a)、(b)に示したスペクトルよ
り、試料A、BはBNが生成していることが示されてお
り、シンター工程後のNi−Bメッキ被膜の変色の主原
因はBNの形成によるものと判断される。一方、本発明
においては、Ni−Bメッキ被膜中のBNの形成を抑制
するため、窒素を含まない還元性ガス又は不活性ガスを
使用しているため、試料CにはBNの生成を示すような
スペクトルは存在しない。
From the spectra shown in FIGS. 1A and 1B, it is shown that BN was formed in Samples A and B, which is the main cause of discoloration of the Ni—B plating film after the sintering process. Is determined to be due to the formation of BN. On the other hand, in the present invention, since a reducing gas or an inert gas containing no nitrogen is used in order to suppress the formation of BN in the Ni-B plating film, the sample C shows generation of BN. There is no strong spectrum.

【0022】次に、シンター工程後にNi−Bメッキ被
膜上へ焼結助剤が浮き上がる原因について説明する。
Next, the reason why the sintering aid floats on the Ni-B plating film after the sintering step will be described.

【0023】市販のDMABを含有する無電解メッキ液
には、液安定化剤として、Bi、Pb、As、S(イオ
ウ)等の重金属元素等が微量混入されている。これらの
微量金属元素等は若干(数ppm程度)被膜中に余儀な
く取り込まれる。またこれらの微量重金属元素等をメッ
キ液に含有させない場合、形成されるメッキ被膜はこれ
らの重金属元素等を含有しないよりピュアなものになる
が、メッキ液中からこのような重金属元素等を除去する
と、メッキ液自身の自己分解反応を抑制することができ
ないため、良好なメッキ被膜を形成することができな
い。
A small amount of a heavy metal element such as Bi, Pb, As, S (sulfur) or the like is mixed as a liquid stabilizer in a commercially available electroless plating solution containing DMAB. These trace metal elements and the like are slightly (about several ppm) inevitably incorporated into the coating. Also, when these trace heavy metal elements and the like are not contained in the plating solution, the formed plating film becomes more pure without containing these heavy metal elements and the like, but when such heavy metal elements and the like are removed from the plating solution, In addition, since the self-decomposition reaction of the plating solution itself cannot be suppressed, a good plating film cannot be formed.

【0024】図2はシンター工程後のNi−Bメッキ被
膜表面を電子分光法(ESCA)により分析した結果を
示したグラフである。図2に示したスペクトルより、試
料A、Bのメッキ被膜中には、メッキ液中に含有されて
いるPbや焼結助剤が検出されている。これは、メッキ
被膜に採り込まれたPbが拡散促進剤のような役割を果
たし、シンター工程において一旦セラミックス中に拡散
して焼結助剤と結合し、その後再びメッキ被膜中に拡散
するためではないかと推定される。
FIG. 2 is a graph showing the result of analyzing the surface of the Ni-B plating film after the sintering step by electron spectroscopy (ESCA). From the spectra shown in FIG. 2, Pb and sintering aid contained in the plating solution were detected in the plating films of Samples A and B. This is because Pb incorporated into the plating film plays a role as a diffusion promoter, and once diffuses into the ceramics in the sintering process, combines with the sintering aid, and then diffuses again into the plating film. It is estimated that there is not.

【0025】本発明の方法により得られた試料Cには、
焼結助剤が検出されていない。
Sample C obtained by the method of the present invention includes:
No sintering aid has been detected.

【0026】この機構についてははっきりわからない
が、本発明の方法、すなわち還元性ガス雰囲気中又は不
活性ガス雰囲気中でシンター工程を行った場合には、焼
結助剤の浮き上り現象は発生しないため、従来の窒素を
含有する雰囲気中のシンター工程では、窒素が焼結助剤
を浮き上がらせるための何らかの役割を果たしていると
考えられる。
Although this mechanism is not clearly understood, the sintering step in the method of the present invention, that is, in a reducing gas atmosphere or an inert gas atmosphere, does not cause the sintering aid to float. In a conventional sintering process in an atmosphere containing nitrogen, it is considered that nitrogen plays some role to lift the sintering aid.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明に係るセラミックスICパッケ
ージの製造方法の実施例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a ceramic IC package according to the present invention will be described below.

【0028】図3は無電解メッキ処理を施す前のPGA
タイプのセラミックス基板を示した平面図であり、10
がアルミナ製のセラミックス基板、11が金属パッド
部、12がリッド封止部、13がワイヤボンディング用
配線部である。
FIG. 3 shows PGA before electroless plating.
FIG. 10 is a plan view showing a ceramic substrate of the type 10;
Is a ceramic substrate made of alumina, 11 is a metal pad portion, 12 is a lid sealing portion, and 13 is a wiring portion for wire bonding.

【0029】まず、図3に示した金属パッド部11等の
金属配線が形成されたセラミックス基板10を、Ni供
給源としてNiSO4 、還元剤としてDMAB、錯化剤
として有機酸塩類、及びその他の促進剤、安定剤を含有
するメッキ浴に浸漬して無電解メッキ処理を施し、約5
μmの厚さのNi−Bメッキ被膜(Bを0.8wt%含
有)を形成した。5μmの膜厚は、従来より無電解メッ
キ仕様のPGAで採用されている膜厚である。
First, the ceramic substrate 10 on which the metal wiring such as the metal pad portion 11 shown in FIG. 3 is formed is subjected to Ni supply source NiSO 4 , a reducing agent DMAB, a complexing agent such as an organic acid salt, and other components. Electroless plating is performed by dipping in a plating bath containing an accelerator and a stabilizer.
A Ni-B plating film (containing 0.8 wt% of B) having a thickness of μm was formed. The film thickness of 5 μm is a film thickness conventionally used in PGA of electroless plating specifications.

【0030】次に、シンター工程を実施し、このセラミ
ックス基板10の金属パッド部11にコバールピンのろ
う付けを行った。ろう付けの温度は、コバールピン及び
ろう材の組成によって異なり、低温共晶コバールピンを
用いる場合はろう材としてAg(75wt%)、Cu
(25wt%)の合金を用いて750℃で10分間のろ
う付けを行い、高温共晶コバールピンを用いる場合はろ
う材としてAg(85wt%)、Cu(15wt%)の
合金を用いて850℃で10分間のろう付けを行う。
Next, a sintering process was performed, and Kovar pins were brazed to the metal pad portions 11 of the ceramic substrate 10. The brazing temperature varies depending on the composition of the Kovar pin and the brazing material. When a low-temperature eutectic Kovar pin is used, Ag (75 wt%), Cu
(25 wt%) alloy is brazed at 750 ° C. for 10 minutes. When a high temperature eutectic Kovar pin is used, an alloy of Ag (85 wt%) and Cu (15 wt%) is used at 850 ° C. Perform brazing for 10 minutes.

【0031】そこで、前記した2種類の条件において、
さらに雰囲気を水素ガス100容量%、及びアルゴンガ
ス100容量%と変化させてシンター工程を実施し、セ
ラミックス基板10とピンがろう付けされた部分との密
着性について評価を行った。このセラミックス基板とピ
ンがろう付けされた部分との密着性の評価方法として
は、ろう付けされたピンを垂直に毎分10mmの速度で
引っ張る方法により行い、ピンが破断又は下地より剥離
したときの強度をピン付け部分の密着強度として示し
た。下記の表1にその結果を示す。
Then, under the above two conditions,
Further, the sintering process was performed while changing the atmosphere to 100% by volume of hydrogen gas and 100% by volume of argon gas, and the adhesion between the ceramic substrate 10 and the brazed portions of the pins was evaluated. As a method for evaluating the adhesion between the ceramic substrate and the brazed pin, the brazed pin is pulled vertically at a speed of 10 mm per minute, when the pin breaks or peels off from the substrate. The strength was shown as the adhesion strength of the pinned portion. The results are shown in Table 1 below.

【0032】なお、比較例として窒素75容量%、水素
25容量%のガス雰囲気でシンター工程を行った際のピ
ン付け部分の下地密着性の評価結果をも合わせて下記の
表1に示している。
As a comparative example, the following Table 1 also shows the results of evaluation of the adhesion of the underlayer to the pinned portions when the sintering process was performed in a gas atmosphere of 75% by volume of nitrogen and 25% by volume of hydrogen. .

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】上記表1に示した結果より明らかなように
実施例の場合においては、大きな密着強度が得られてお
り、ピンがろう付けされた部分は下地であるセラミック
ス基板との密着性に優れていることがわかる。一方、比
較例の場合には、銀ろうとの濡れ性が悪く、パッド内剥
離を生ずるため、正確な強度を測定することはできなか
った。
As is clear from the results shown in Table 1, in the case of the embodiment, a large adhesion strength is obtained, and the portion where the pins are brazed has excellent adhesion with the ceramic substrate as the base. You can see that it is. On the other hand, in the case of the comparative example, the wettability with the silver solder was poor, and peeling occurred in the pad, so that accurate strength could not be measured.

【0035】次に、前記シンター工程の後、Auメッキ
処理工程を実施してAuメッキ被膜を0.1μmの厚さ
に形成し、Auメッキ被膜と下地との密着性についての
評価を行った。このAuメッキ処理工程においては、電
解Auメッキ及び無電解Auメッキの両方の方法でメッ
キ処理を施すことによりメッキ被膜を形成した。そし
て、形成されたAuメッキ被膜にAuリボンを接合し、
密着強度を測定した。
Next, after the sintering step, an Au plating step was performed to form a 0.1 μm thick Au plating film, and the adhesion between the Au plating film and the base was evaluated. In this Au plating process, a plating film was formed by performing plating using both electrolytic Au plating and electroless Au plating. Then, an Au ribbon is bonded to the formed Au plating film,
The adhesion strength was measured.

【0036】具体的な密着強度の測定は、巾100μ
m、厚み20μmでその純度が99.99wt%のAu
リボンを、加圧力450gf、接合時間1.5秒でAu
メッキ被膜に接合し、このループ形に接合されたAuリ
ボンを適当な治具を用いて引っかけ、毎分5mmの速度
で垂直に引張り、破断したときの強度を測定することに
より行った。一般にAuワイヤーボンディング信頼性試
験においては、前記試験において、Auワイヤ自身が破
断する、いわゆるワイヤ切れであることが条件とされ、
この時の強度が約2gf以上である。下記の表2及び表
3に密着強度の評価結果を示している。
The specific measurement of the adhesion strength is 100 μm in width.
m, Au having a thickness of 20 μm and a purity of 99.99 wt%
The ribbon was pressed at a pressure of 450 gf and a bonding time of 1.5 seconds to form Au.
The Au ribbon joined to the plating film and joined in a loop was hooked using an appropriate jig, pulled vertically at a speed of 5 mm per minute, and measured for the strength at break. Generally, in the Au wire bonding reliability test, in the above test, it is a condition that the Au wire itself breaks, that is, so-called broken wire,
The strength at this time is about 2 gf or more. Tables 2 and 3 below show the evaluation results of the adhesion strength.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】上記表2及び表3に示した結果より明らか
なように、実施例の場合には、いずれも2gfよりはる
かに大きな値を示しており、十分大きな密着強度を有す
ることがわかる。一方、比較例の場合には、ピン付け部
分の密着強度の場合と同様、正確な強度を測定すること
ができなかった。
As is evident from the results shown in Tables 2 and 3, in each of the examples, the value was much larger than 2 gf, indicating that the film had sufficiently high adhesion strength. On the other hand, in the case of the comparative example, an accurate strength could not be measured as in the case of the adhesion strength of the pinned portion.

【0040】次に、無電解メッキにより形成するNi−
Bメッキ被膜の厚さを1〜10μmまで表4及び表5に
示した値で変化させ、上記した場合と同様に雰囲気を水
素ガス100容量%、及びアルゴンガス100容量%と
変化させると共に、ろう付けの条件も750℃、850
℃と変化させ、それぞれの場合についてメッキ被膜の変
色状況及びメッキ被膜上への焼結助剤の浮き上がり状況
を観察した。この焼結助剤の浮き上がり状況について
は、全てESCAを用いて分析した。評価結果を下記の
表4及び表5に示している。なお、最終的な評価の項目
には被膜の変色状況及び焼結助剤の浮き上がり状況の他
に、無電解メッキ処理工程により形成されるメッキ被膜
自身が良好であったか否か(ブリード等の現象が発生し
たか否か)の評価が含まれている。
Next, Ni- formed by electroless plating is used.
The thickness of the B plating film was changed from 1 to 10 μm with the values shown in Tables 4 and 5, and the atmosphere was changed to 100% by volume of hydrogen gas and 100% by volume of argon gas in the same manner as described above. 750 ° C, 850
° C, and in each case, the discoloration state of the plating film and the floating state of the sintering aid on the plating film were observed. All of the sintering aid lifting conditions were analyzed using ESCA. The evaluation results are shown in Tables 4 and 5 below. The final evaluation items include, in addition to the state of discoloration of the film and the state of lifting of the sintering aid, whether or not the plated film itself formed by the electroless plating process was good (phenomena such as bleeding). Assessment of whether or not it has occurred) is included.

【0041】[0041]

【表4】 [Table 4]

【0042】[0042]

【表5】 [Table 5]

【0043】上記表4及び表5に示した結果より明らか
なように、メッキ被膜が3μm以上であれば、メッキ被
膜の変色や、焼結助剤の浮き上がりが認められないこと
がわかった。また、メッキの被膜の厚さが8μm以上の
場合には、メッキ被膜の変色や、焼結助剤の浮き上がり
は認められないが、メッキ処理の工程において、ブリー
ドが生じるため、好ましくないことがわかった。ただ
し、このメッキ被膜の厚さが3μmより小さい場合に起
こる変色は、従来の場合とは異なり、BNの生成が原因
ではない。従って、この変色の原因は下地の金属配線層
として用いられているWが、Niメッキ被膜中に拡散し
たために生じたものと推定される。
As is clear from the results shown in Tables 4 and 5, it was found that when the plating film was 3 μm or more, no discoloration of the plating film and no lifting of the sintering aid were observed. When the thickness of the plating film is 8 μm or more, discoloration of the plating film and lifting of the sintering aid are not recognized, but it is not preferable because bleeding occurs in the plating process. Was. However, the discoloration that occurs when the thickness of the plating film is smaller than 3 μm is not caused by the generation of BN, unlike the conventional case. Therefore, it is presumed that the cause of the discoloration was caused by the fact that W used as the underlying metal wiring layer diffused into the Ni plating film.

【0044】上記表4及び表5に示した条件のうち、ろ
う付け温度を750℃に設定したもののいくつかについ
て、ピン付け部分の下地密着性及びAuメッキ被膜と下
地との密着性についての評価を行った。
Of the conditions shown in Tables 4 and 5 above, evaluation was made on the adhesion of the underlayer at the pinned portion and the adhesion between the Au plating film and the underlayer for some of the conditions where the brazing temperature was set at 750 ° C. Was done.

【0045】図4はピン付け部分の下地密着性を評価し
た結果を示したグラフであり、縦軸にピン付け部分の密
着強度を、横軸にNi−Bメッキ被膜の厚さをとってい
る。また、図5はAuメッキ被膜と下地との密着性を評
価した結果を示したグラフであり、縦軸にAuメッキ被
膜の密着強度を、横軸にNi−Bメッキ被膜の厚さをと
っている。
FIG. 4 is a graph showing the results of evaluation of the adhesion of the substrate to the pinned portion, in which the vertical axis represents the adhesion strength of the pinned portion, and the horizontal axis represents the thickness of the Ni-B plating film. . FIG. 5 is a graph showing the results of evaluation of the adhesion between the Au plating film and the underlayer. The vertical axis represents the adhesion strength of the Au plating film, and the horizontal axis represents the thickness of the Ni—B plating film. I have.

【0046】図4及び図5に示した結果から明らかなよ
うに、Ni−Bメッキ被膜の厚さが約2μm〜約10μ
mの間においては、ピン付け部分の密着強度及びAuメ
ッキ被膜の密着強度とも、殆ど膜厚に依存せず、ほぼ一
定であり、十分な強度を有している。
As is clear from the results shown in FIGS. 4 and 5, the thickness of the Ni—B plating film is about 2 μm to about 10 μm.
Between m, the adhesion strength of the pinned portion and the adhesion strength of the Au plating film hardly depend on the film thickness, are almost constant, and have sufficient strength.

【0047】下記の表6は、前記した種々の結果を踏ま
えて、実施例に係るセラミックスICパッケージの製造
方法を実施した場合、及び比較例に係る従来のセラミッ
クスICパッケージの製造方法を実施した場合のメッキ
被膜の変色状況、メッキ被膜上への焼結助剤の浮き上が
り状況及びピン付け部分の密着強度とAuメッキ被膜の
密着強度等から決定した製品の不良率を示している。こ
のときに形成したNi−Bメッキ被膜の厚さは5μmで
あり、シンター工程における条件は、温度が750℃で
10分間である。
Table 6 below shows the case where the method of manufacturing the ceramic IC package according to the example was performed based on the various results described above, and the case where the method of manufacturing the conventional ceramic IC package according to the comparative example was performed. 3 shows the discoloration state of the plating film, the floating state of the sintering aid on the plating film, and the defect rate of the product determined from the adhesion strength of the pinned portion and the adhesion strength of the Au plating film. The thickness of the Ni—B plating film formed at this time is 5 μm, and the condition in the sintering step is a temperature of 750 ° C. for 10 minutes.

【0048】[0048]

【表6】 [Table 6]

【0049】上記表6より明らかなように、比較例の場
合においては、かなりの不良品が製造されているが、実
施例の場合においては、不良率が0%であり、実施例に
係るセラミックスICパッケージの製造方法が優れてい
ることが実証された。
As is clear from Table 6, in the case of the comparative example, a considerably defective product was manufactured, but in the case of the example, the defect rate was 0%. It has been demonstrated that the IC package manufacturing method is excellent.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るセラミ
ックスICパッケージの製造方法にあっては、内部に導
体回路を有するセラミックス基板表面の金属配線上に、
無電解Ni−Bメッキ処理を施した後、窒素を含有しな
い還元性ガス雰囲気中又は不活性ガス雰囲気中で、前記
メッキ被膜上にピンをろう付けする工程を含んでいるの
で、無電解Ni−Bメッキ処理により形成されたNi−
Bメッキ被膜の変色や前記Ni−Bメッキ被膜上へのセ
ラミックス基板に含まれる焼結助剤の浮き上がりを抑制
することができ、次工程において形成するAuメッキ被
膜のつきまわり(Ni−Bメッキ被膜とAuメッキ被膜
の密着性)を良好なものにすることができ、優れた性能
を有するセラミックスICパッケージを製造することが
できる。
As described in detail above, in the method for manufacturing a ceramic IC package according to the present invention, the metal wiring on the surface of the ceramic substrate having the conductor circuit therein is formed.
After performing the electroless Ni-B plating treatment, the method includes a step of brazing pins on the plating film in a reducing gas atmosphere containing no nitrogen or in an inert gas atmosphere. Ni- formed by B plating
It is possible to suppress discoloration of the B-plated film and floating of the sintering aid contained in the ceramic substrate on the Ni-B-plated film. And the adhesion between the Au plating film) and the ceramic IC package having excellent performance.

【0051】また、Auメッキ被膜のつきまわりが良好
なため、Auメッキ被膜自体の厚さを薄くすることがで
き、製造コストの削減を図ることもできる。
Further, since the Au plating film has good throwing power, the thickness of the Au plating film itself can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)、(b)は、シンター工程後のNi−B
メッキ被膜の表面を電子分光法(ESCA)により分析
した結果を示したグラフである。
1 (a) and 1 (b) show Ni—B after a sintering step.
It is the graph which showed the result of having analyzed the surface of the plating film by the electron spectroscopy (ESCA).

【図2】シンター工程後のNi−Bメッキ被膜表面を電
子分光法(ESCA)により分析した結果を示したグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing the result of analyzing the surface of a Ni—B plating film after a sintering process by electron spectroscopy (ESCA).

【図3】無電解メッキ処理を施す前の実施例に係るセラ
ミックス基板を示した平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a ceramic substrate according to an embodiment before performing an electroless plating process.

【図4】ピン付け部分の下地密着性を評価した結果を示
したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a result of evaluating the adhesion of a base to a pinned portion.

【図5】Auメッキ被膜と下地との密着性を評価した結
果を示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the result of evaluating the adhesion between an Au plating film and a base.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 セラミックス基板 1 金属パッド部 12 リッド封止部 13 ワイヤボンディング用配線部 Reference Signs List 10 ceramic substrate 1 metal pad portion 12 lid sealing portion 13 wiring portion for wire bonding

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−104085(JP,A) 特開 平1−214150(JP,A) 特開 平3−200359(JP,A) 特開 平6−264284(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/50 H01L 23/12 H01L 21/60 C23C 18/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-61-104085 (JP, A) JP-A-1-214150 (JP, A) JP-A-3-200359 (JP, A) JP-A-6-264284 (JP) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 23/50 H01L 23/12 H01L 21/60 C23C 18/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内部に導体回路を有するセラミックス基
板表面の金属配線上に、無電解Ni−Bメッキ処理を施
した後、窒素を含有しない還元性ガス雰囲気中又は不活
性ガス雰囲気中で、前記メッキ被膜上にピンをろう付け
する工程を含んでいることを特徴とするセラミックスI
Cパッケージの製造方法。
An electroless Ni-B plating process is performed on a metal wiring on the surface of a ceramic substrate having a conductive circuit therein, and then, in a reducing gas atmosphere containing no nitrogen or in an inert gas atmosphere, Ceramics I, characterized by including a step of brazing a pin on a plating film.
Manufacturing method of C package.
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