JP3252743B2 - セラミックス回路基板 - Google Patents
セラミックス回路基板Info
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
- H10W90/724—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス回路基
板に関し、より詳細にはＬＳＩ等の電子部品を搭載する
セラミックス回路基板に関する。
板に関し、より詳細にはＬＳＩ等の電子部品を搭載する
セラミックス回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の電子部品を搭載するセラミッ
クス回路基板として従来から汎用されているアルミナ多
層回路基板は、その焼成温度が１５５０℃前後と高いた
め、内部導体に融点の高いＷやＭｏ等を用いる必要があ
る。しかし、これらＷやＭｏは比抵抗が大きいため、前
記アルミナ多層回路基板内における信号の伝送損失が大
きくなる。また、アルミナの比誘電率（εr ）は、通
常、８〜１０と大きいことから、信号遅延が大きくな
る。
クス回路基板として従来から汎用されているアルミナ多
層回路基板は、その焼成温度が１５５０℃前後と高いた
め、内部導体に融点の高いＷやＭｏ等を用いる必要があ
る。しかし、これらＷやＭｏは比抵抗が大きいため、前
記アルミナ多層回路基板内における信号の伝送損失が大
きくなる。また、アルミナの比誘電率（εr ）は、通
常、８〜１０と大きいことから、信号遅延が大きくな
る。
【０００３】最近の電子機器における信号処理の高速化
にともない、多層回路基板内において生じる信号の伝送
損失や信号遅延が大きな問題となってきており、伝送損
失や信号遅延が小さい多層回路基板が求められている。
にともない、多層回路基板内において生じる信号の伝送
損失や信号遅延が大きな問題となってきており、伝送損
失や信号遅延が小さい多層回路基板が求められている。
【０００４】このような背景から、近年、比誘電率が低
く、低温で軟化焼結するガラスをその成分とするガラス
セラミックス回路基板が注目されている。前記ガラスセ
ラミックス回路基板は、９５０℃以下の焼成温度で緻密
化させることができるため、比抵抗が小さく、伝送損失
の小さいＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金等を使用す
ることができ、また、これらの金属は比誘電率も小さい
ため、配線の信号遅延を小さくすることができる等の種
々の利点を有する。
く、低温で軟化焼結するガラスをその成分とするガラス
セラミックス回路基板が注目されている。前記ガラスセ
ラミックス回路基板は、９５０℃以下の焼成温度で緻密
化させることができるため、比抵抗が小さく、伝送損失
の小さいＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金等を使用す
ることができ、また、これらの金属は比誘電率も小さい
ため、配線の信号遅延を小さくすることができる等の種
々の利点を有する。
【０００５】一般に、ガラスセラミックス回路基板は以
下の方法により製造される。
下の方法により製造される。
【０００６】まず、ガラス材料と骨材と呼ばれる無機材
料との混合粉末に樹脂（バインダ）、有機溶剤等を添加
してスラリを調製し、このスラリを用いてドクタブレー
ド法等によりグリーンシートを作製する。
料との混合粉末に樹脂（バインダ）、有機溶剤等を添加
してスラリを調製し、このスラリを用いてドクタブレー
ド法等によりグリーンシートを作製する。
【０００７】次に、このグリーンシートに必要によりパ
ンチング等の加工処理を施した後、Ａｇ等の導体を主成
分とする導体ペーストを用いてその表面に所定パターン
の導体ペースト層を形成し、ビアホールに導体ペースト
を充填する。
ンチング等の加工処理を施した後、Ａｇ等の導体を主成
分とする導体ペーストを用いてその表面に所定パターン
の導体ペースト層を形成し、ビアホールに導体ペースト
を充填する。
【０００８】次に、これらの処理が施されたグリーンシ
ートを積層、熱圧着させてグリーンシート積層体を形成
し、空気中で脱脂、焼成した後、必要によりメッキ処理
等を施し、ガラスセラミックス回路基板を完成させる。
一旦、焼成により内部導体層のみを有するガラスセラミ
ックス板を製造した後、その表面に導体ペースト層を形
成し、焼き付け等の処理を施し、その表面に外部接続用
パッド等を形成する方法もある。
ートを積層、熱圧着させてグリーンシート積層体を形成
し、空気中で脱脂、焼成した後、必要によりメッキ処理
等を施し、ガラスセラミックス回路基板を完成させる。
一旦、焼成により内部導体層のみを有するガラスセラミ
ックス板を製造した後、その表面に導体ペースト層を形
成し、焼き付け等の処理を施し、その表面に外部接続用
パッド等を形成する方法もある。
【０００９】図２は上記方法により製造されたガラスセ
ラミックス回路基板の一例として、フリップチップ回路
基板を模式的に示した断面図である。
ラミックス回路基板の一例として、フリップチップ回路
基板を模式的に示した断面図である。
【００１０】ガラスセラミックス層１８の表面には、Ｃ
ｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金等、比抵抗の小さい金属からなる外
部接続用パッド１１、及び表面導体層１６が形成され、
これらの表面にＮｉメッキ層２２が形成されている。半
導体素子搭載面２３側においては、このＮｉメッキ層２
２で被覆された外部接続用パッド１１と、半導体素子１
７に形成されたパッド１７ａとが接続用半田ボール１３
を介して接続されている。また、マザーボード搭載面２
４側においても、Ｎｉメッキ層２２で被覆された外部接
続用パッド１１に接続用半田ボール１３が溶融、接着さ
れている。一方、ガラスセラミックス層１８の内部には
内部導体層１４及びビア１５が形成され、内部導体層１
４はビア１５を介してそれぞれ表面の外部接続用パッド
１１や表面導体層１６に接続されている。
ｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金等、比抵抗の小さい金属からなる外
部接続用パッド１１、及び表面導体層１６が形成され、
これらの表面にＮｉメッキ層２２が形成されている。半
導体素子搭載面２３側においては、このＮｉメッキ層２
２で被覆された外部接続用パッド１１と、半導体素子１
７に形成されたパッド１７ａとが接続用半田ボール１３
を介して接続されている。また、マザーボード搭載面２
４側においても、Ｎｉメッキ層２２で被覆された外部接
続用パッド１１に接続用半田ボール１３が溶融、接着さ
れている。一方、ガラスセラミックス層１８の内部には
内部導体層１４及びビア１５が形成され、内部導体層１
４はビア１５を介してそれぞれ表面の外部接続用パッド
１１や表面導体層１６に接続されている。
【００１１】このフリップチップ回路基板２０におい
て、マザーボード（図示せず）等の他の装置との接続
は、Ｎｉメッキ層２２で被覆された外部接続用パッド１
１及び接続用半田ボール１３を介して行われており、接
続用半田ボール１３として、通常は、金属との濡れ性に
優れ、かつ安価なＰｂ−Ｓｎ半田が使用されている。
て、マザーボード（図示せず）等の他の装置との接続
は、Ｎｉメッキ層２２で被覆された外部接続用パッド１
１及び接続用半田ボール１３を介して行われており、接
続用半田ボール１３として、通常は、金属との濡れ性に
優れ、かつ安価なＰｂ−Ｓｎ半田が使用されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】外部接続用パッド１１
の表面にＮｉメッキ層２２が形成されているのは、以下
のような理由による。すなわち、前記Ｐｂ−Ｓｎ半田の
Ｓｎ成分は外部接続用パッド１１を構成するＣｕやＡｇ
−Ｐｄ合金と反応し易いので、接続用半田ボール１３を
外部接続用パッド１１に直接溶融、接着させた場合、フ
リップチップ回路基板２０が装備された電子機器が動作
し、半導体素子１７が発熱して高温状態になると、外部
接続パッド１１と接続用半田ボール１３との接続界面に
おいて反応が進行し、金属間化合物が生成される。その
結果、外部接続パッド１１と接続用半田ボール１３との
接続界面が脆化し、接続の信頼性を維持できなくなる。
の表面にＮｉメッキ層２２が形成されているのは、以下
のような理由による。すなわち、前記Ｐｂ−Ｓｎ半田の
Ｓｎ成分は外部接続用パッド１１を構成するＣｕやＡｇ
−Ｐｄ合金と反応し易いので、接続用半田ボール１３を
外部接続用パッド１１に直接溶融、接着させた場合、フ
リップチップ回路基板２０が装備された電子機器が動作
し、半導体素子１７が発熱して高温状態になると、外部
接続パッド１１と接続用半田ボール１３との接続界面に
おいて反応が進行し、金属間化合物が生成される。その
結果、外部接続パッド１１と接続用半田ボール１３との
接続界面が脆化し、接続の信頼性を維持できなくなる。
【００１３】そこで、このような外部接続パッド１１と
接続用半田ボール１３との接続界面における反応を防止
するため、外部接続用パッド１１の表面に、Ｎｉメッキ
層２２が形成されているのである。
接続用半田ボール１３との接続界面における反応を防止
するため、外部接続用パッド１１の表面に、Ｎｉメッキ
層２２が形成されているのである。
【００１４】しかし、外部接続用パッド１１にＮｉメッ
キ処理を施す場合、高価なメッキ処理装置やメッキ液が
必要となり、そのためにセラミックス回路基板の製造コ
ストが高くなるという課題があった。
キ処理を施す場合、高価なメッキ処理装置やメッキ液が
必要となり、そのためにセラミックス回路基板の製造コ
ストが高くなるという課題があった。
【００１５】また、メッキ液によりガラス成分が浸食さ
れてガラスセラミックス層１８が劣化し、バッドの密着
強度が低下するという課題もあった。
れてガラスセラミックス層１８が劣化し、バッドの密着
強度が低下するという課題もあった。
【００１６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、接続用Ｓｎ含有半田を介して外部との接続が行われ
る形式のセラミックス回路基板において、外部接続用パ
ッド表面に、前記接続用Ｓｎ含有半田や外部接続用パッ
ドとの密着性に優れ、かつ前記接続用Ｓｎ含有半田と外
部接続用パッドとの反応を阻止することができる層が形
成された、接続信頼性が高く、安価なセラミックス回路
基板を提供することを目的としている。
り、接続用Ｓｎ含有半田を介して外部との接続が行われ
る形式のセラミックス回路基板において、外部接続用パ
ッド表面に、前記接続用Ｓｎ含有半田や外部接続用パッ
ドとの密着性に優れ、かつ前記接続用Ｓｎ含有半田と外
部接続用パッドとの反応を阻止することができる層が形
成された、接続信頼性が高く、安価なセラミックス回路
基板を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係るセラミックス回路基板
（１）は、接続用Ｓｎ含有半田を介して外部との接続が
行われる形式のセラミックス回路基板において、該セラ
ミックス回路基板がガラスセラミックス回路基板であ
り、ＣｕあるいはＡｇ−Ｐｄ合金により形成された外部
接続用パッドが前記接続用Ｓｎ含有半田よりＳｎ含有量
が少なく、かつ融点の高い半田層により被覆されている
ことを特徴としている。
達成するために本発明に係るセラミックス回路基板
（１）は、接続用Ｓｎ含有半田を介して外部との接続が
行われる形式のセラミックス回路基板において、該セラ
ミックス回路基板がガラスセラミックス回路基板であ
り、ＣｕあるいはＡｇ−Ｐｄ合金により形成された外部
接続用パッドが前記接続用Ｓｎ含有半田よりＳｎ含有量
が少なく、かつ融点の高い半田層により被覆されている
ことを特徴としている。
【００１８】
【００１９】上記セラミックス回路基板（１）によれ
ば、前記半田層は前記接続用Ｓｎ含有半田よりＳｎ含有
量が少ないので、前記半田層が前記外部接続用パッドと
反応しにくい。また、前記半田層の融点が前記接続用Ｓ
ｎ含有半田の融点より高いので、前記半田層で被覆され
た前記外部接続用パッドに前記接続用Ｓｎ含有半田を溶
融・接着させる際に、前記半田層が溶融して前記接続用
Ｓｎ含有半田と混和せず、前記半田層で前記外部接続用
パッドを被覆した状態が保たれる。そのため、セラミッ
クス回路基板と他の装置、部品、素子等とを接続した後
も、前記外部接続用パッドに接着している前記半田層は
Ｓｎ含有量の少ない半田であり、搭載された半導体素子
が動作して前記セラミックス回路基板が高温になった際
も、前記外部接続用パッドと前記半田層とが反応しにく
く、前記外部接続用パッドの脆化を防止することができ
る。また、前記半田層は前記外部接続用パッド及び前記
接続用Ｓｎ含有半田との密着性に優れるため、前記外部
接続用パッドと前記接続用Ｓｎ含有半田との密着強度を
大きく保つことができる。
ば、前記半田層は前記接続用Ｓｎ含有半田よりＳｎ含有
量が少ないので、前記半田層が前記外部接続用パッドと
反応しにくい。また、前記半田層の融点が前記接続用Ｓ
ｎ含有半田の融点より高いので、前記半田層で被覆され
た前記外部接続用パッドに前記接続用Ｓｎ含有半田を溶
融・接着させる際に、前記半田層が溶融して前記接続用
Ｓｎ含有半田と混和せず、前記半田層で前記外部接続用
パッドを被覆した状態が保たれる。そのため、セラミッ
クス回路基板と他の装置、部品、素子等とを接続した後
も、前記外部接続用パッドに接着している前記半田層は
Ｓｎ含有量の少ない半田であり、搭載された半導体素子
が動作して前記セラミックス回路基板が高温になった際
も、前記外部接続用パッドと前記半田層とが反応しにく
く、前記外部接続用パッドの脆化を防止することができ
る。また、前記半田層は前記外部接続用パッド及び前記
接続用Ｓｎ含有半田との密着性に優れるため、前記外部
接続用パッドと前記接続用Ｓｎ含有半田との密着強度を
大きく保つことができる。
【００２０】また、本発明に係るセラミックス回路基板
（２）は、上記セラミックス回路基板（１）において、
前記接続用Ｓｎ含有半田がＳｎを５９〜６５重量％含有
するＰｂ−Ｓｎ半田からなり、前記半田層がＳｎを１〜
１９重量％含有するＰｂ−Ｓｎ半田からなることを特徴
としている。
（２）は、上記セラミックス回路基板（１）において、
前記接続用Ｓｎ含有半田がＳｎを５９〜６５重量％含有
するＰｂ−Ｓｎ半田からなり、前記半田層がＳｎを１〜
１９重量％含有するＰｂ−Ｓｎ半田からなることを特徴
としている。
【００２１】上記セラミックス回路基板（２）によれ
ば、前記半田層のＳｎ含有量が１〜１９重量％であるの
で、前記外部接続用パッドと反応しない。また、前記接
続用Ｓｎ含有半田と前記半田層とが同じ種類の半田から
なるので、より密着性に優れている。他方、Ｓｎ含有量
の違いから両者の融点の差は大きく、前記半田層は高融
点なので、前記半田層で被覆された外部接続用パッドに
前記接続用Ｓｎ含有半田を溶融・接続する際に、前記半
田層が溶融して前記接続用Ｓｎ含有半田と混和せず、前
記半田層で前記外部接続用パッドを被覆した状態が保た
れる。そのため、セラミックス回路基板と他の装置、部
品、素子等とを接続した後も、前記外部接続用パッドに
接着している前記半田層はＳｎ含有量の少ない半田であ
り、搭載された半導体素子が動作して前記セラミックス
回路基板が高温になった際も、前記外部接続用パッドと
前記半田層とが反応しにくく、前記外部接続用パッドの
脆化を防止することができる。
ば、前記半田層のＳｎ含有量が１〜１９重量％であるの
で、前記外部接続用パッドと反応しない。また、前記接
続用Ｓｎ含有半田と前記半田層とが同じ種類の半田から
なるので、より密着性に優れている。他方、Ｓｎ含有量
の違いから両者の融点の差は大きく、前記半田層は高融
点なので、前記半田層で被覆された外部接続用パッドに
前記接続用Ｓｎ含有半田を溶融・接続する際に、前記半
田層が溶融して前記接続用Ｓｎ含有半田と混和せず、前
記半田層で前記外部接続用パッドを被覆した状態が保た
れる。そのため、セラミックス回路基板と他の装置、部
品、素子等とを接続した後も、前記外部接続用パッドに
接着している前記半田層はＳｎ含有量の少ない半田であ
り、搭載された半導体素子が動作して前記セラミックス
回路基板が高温になった際も、前記外部接続用パッドと
前記半田層とが反応しにくく、前記外部接続用パッドの
脆化を防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセラミックス
回路基板の実施の形態を説明する。実施の形態に係るセ
ラミックス回路基板の構成材料は特に限定されるもので
はないが、外部接続用パッドとして使用されるＣｕ、又
はＡｇ−Ｐｄ合金とＰｂ−Ｓｎ半田との反応が問題にな
る場合に特に有効であることから、ガラスセラミックス
が主たる対象となる。また、セラミックス回路基板の種
類としては、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）タイプや
フリップチップ接続を行う基板を主たる対象としてい
る。従って、以下においては、ガラスセラミックスから
なるフリップチップ回路基板を例にとって説明する。
回路基板の実施の形態を説明する。実施の形態に係るセ
ラミックス回路基板の構成材料は特に限定されるもので
はないが、外部接続用パッドとして使用されるＣｕ、又
はＡｇ−Ｐｄ合金とＰｂ−Ｓｎ半田との反応が問題にな
る場合に特に有効であることから、ガラスセラミックス
が主たる対象となる。また、セラミックス回路基板の種
類としては、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）タイプや
フリップチップ接続を行う基板を主たる対象としてい
る。従って、以下においては、ガラスセラミックスから
なるフリップチップ回路基板を例にとって説明する。
【００２３】図１は、実施の形態に係るセラミックス回
路基板を模式的に示した断面図である。実施の形態に係
るセラミックス回路基板（フリップチップ回路基板）１
０は、外部接続用パッド１１がＮｉメッキ層２２ではな
く、半田層１２により被覆されている他は、従来の図２
に示したフリップチップ回路基板２０と同様に構成され
ている。従って、ここでは外部接続用パッド１１及び半
田層１２に関する事項についてのみ説明する。
路基板を模式的に示した断面図である。実施の形態に係
るセラミックス回路基板（フリップチップ回路基板）１
０は、外部接続用パッド１１がＮｉメッキ層２２ではな
く、半田層１２により被覆されている他は、従来の図２
に示したフリップチップ回路基板２０と同様に構成され
ている。従って、ここでは外部接続用パッド１１及び半
田層１２に関する事項についてのみ説明する。
【００２４】フリップチップ回路基板１０に形成された
外部接続用パッド１１は、通常、低温で焼成することが
できる低抵抗のＣｕやＡｇ−Ｐｄ合金等の金属により構
成されており、この外部接続用パッド１１は半田層１２
により被覆されている。半田層１２は、外部との接続を
行う接続用半田ボール１３（接続用Ｓｎ含有半田）より
Ｓｎ含有量が少なく、かつ融点が高い半田により形成さ
れている。
外部接続用パッド１１は、通常、低温で焼成することが
できる低抵抗のＣｕやＡｇ−Ｐｄ合金等の金属により構
成されており、この外部接続用パッド１１は半田層１２
により被覆されている。半田層１２は、外部との接続を
行う接続用半田ボール１３（接続用Ｓｎ含有半田）より
Ｓｎ含有量が少なく、かつ融点が高い半田により形成さ
れている。
【００２５】通常、接続用半田ボール１３等の接続用Ｓ
ｎ含有半田としては、Ｐｂ−Ｓｎ半田が用いられてお
り、このＰｂ−Ｓｎ半田はＳｎ含有量が６３重量％の共
晶組成を境として、Ｓｎ含有量が少なくなるに従い融点
が上昇する。そして、Ｓｎ含有量が６３〜１９重量％の
範囲においては、固相線が共晶組成の融点と同じである
ため、半田層として使用することができないが、Ｓｎの
含有量が１９重量％以下の組成では固相線が共晶組成の
融点より高いので、半田層として使用することができ
る。また、Ｓｎ含有量が６３重量％の半田はＣｕやＡｇ
−Ｐｄ合金等と反応し易いが、Ｓｎの含有量が１９重量
％以下の高融点半田はＣｕやＡｇ−Ｐｄ合金等と殆ど反
応しない。
ｎ含有半田としては、Ｐｂ−Ｓｎ半田が用いられてお
り、このＰｂ−Ｓｎ半田はＳｎ含有量が６３重量％の共
晶組成を境として、Ｓｎ含有量が少なくなるに従い融点
が上昇する。そして、Ｓｎ含有量が６３〜１９重量％の
範囲においては、固相線が共晶組成の融点と同じである
ため、半田層として使用することができないが、Ｓｎの
含有量が１９重量％以下の組成では固相線が共晶組成の
融点より高いので、半田層として使用することができ
る。また、Ｓｎ含有量が６３重量％の半田はＣｕやＡｇ
−Ｐｄ合金等と反応し易いが、Ｓｎの含有量が１９重量
％以下の高融点半田はＣｕやＡｇ−Ｐｄ合金等と殆ど反
応しない。
【００２６】そこで、フリップチップ回路基板１０にお
ける接続用半田ボール１３の形成に、Ｓｎを６３重量％
程度含有し、その融点が１８３℃のＰｂ−Ｓｎ半田を使
用し、半田層１２を構成する半田としては、Ｓｎ含有量
が１〜１９重量％で、その融点が２７５〜３２５℃の半
田を使用することが望ましい。
ける接続用半田ボール１３の形成に、Ｓｎを６３重量％
程度含有し、その融点が１８３℃のＰｂ−Ｓｎ半田を使
用し、半田層１２を構成する半田としては、Ｓｎ含有量
が１〜１９重量％で、その融点が２７５〜３２５℃の半
田を使用することが望ましい。
【００２７】ただし、接続用Ｓｎ含有半田のＳｎ含有量
を５９〜６５重量％としても、半田層１２のＳｎ含有量
を少なめに設定することにより、上記した本発明の効果
を奏することができる。
を５９〜６５重量％としても、半田層１２のＳｎ含有量
を少なめに設定することにより、上記した本発明の効果
を奏することができる。
【００２８】外部接続用パッド１１上に形成する半田層
１２の厚みは３０〜３００μｍ程度が好ましい。半田層
１２の厚みが３０μｍ以下では、半田付けの際又はその
後の使用中に接続用半田ボール１３のＳｎ成分が外部接
続用パッド１１まで達して反応し、他方、半田層１２の
厚みを３００μｍ以上に設定することは経済的でない。
１２の厚みは３０〜３００μｍ程度が好ましい。半田層
１２の厚みが３０μｍ以下では、半田付けの際又はその
後の使用中に接続用半田ボール１３のＳｎ成分が外部接
続用パッド１１まで達して反応し、他方、半田層１２の
厚みを３００μｍ以上に設定することは経済的でない。
【００２９】上記構成のフリップチップ回路基板１０に
電子部品の端子等を接続する場合には、接続用半田ボー
ル１３の溶融温度を、接続用半田ボール１３の融点より
も高く、半田層１２を構成する半田の固相線より低い温
度とする。
電子部品の端子等を接続する場合には、接続用半田ボー
ル１３の溶融温度を、接続用半田ボール１３の融点より
も高く、半田層１２を構成する半田の固相線より低い温
度とする。
【００３０】接続用半田ボール１３の溶融温度を上記条
件に設定することにより、半田付けの際に半田層１２が
接続用半田ボール１３に溶解することはなく、半田付け
後も外部接続用パッド１１が半田層１２により被覆され
ているため、接続用半田ボール１３と外部接続用パッド
１１との反応を阻止し、外部接続用パッド１１と半田層
１２との界面の脆化を防止することができる。
件に設定することにより、半田付けの際に半田層１２が
接続用半田ボール１３に溶解することはなく、半田付け
後も外部接続用パッド１１が半田層１２により被覆され
ているため、接続用半田ボール１３と外部接続用パッド
１１との反応を阻止し、外部接続用パッド１１と半田層
１２との界面の脆化を防止することができる。
【００３１】次に、実施の形態に係るフリップチップ回
路基板１０の製造方法を説明する。本実施の形態に係る
フリップチップ回路基板１０の製造方法は、外部接続用
パッド１１上に半田層１２を形成する工程を除いて、従
来のセラミックス基板の製造方法と同様である。
路基板１０の製造方法を説明する。本実施の形態に係る
フリップチップ回路基板１０の製造方法は、外部接続用
パッド１１上に半田層１２を形成する工程を除いて、従
来のセラミックス基板の製造方法と同様である。
【００３２】例えば、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系
ガラス粉末と、アルミナ粉末とを配合した粉末に、バイ
ンダ、溶剤、可塑剤等を添加して混合することにより、
スラリを調製し、このスラリを用いてドクターブレード
法等によりグリーンシートを作製する。
ガラス粉末と、アルミナ粉末とを配合した粉末に、バイ
ンダ、溶剤、可塑剤等を添加して混合することにより、
スラリを調製し、このスラリを用いてドクターブレード
法等によりグリーンシートを作製する。
【００３３】次に、グリーンシートを所定のサイズに切
断し、必要によりパンチング等の加工処理を施し、Ｃｕ
やＡｇ−Ｐｄ合金等の金属を含む導体ペーストの塗布や
充填等を行った後、積層、熱圧着してグリーンシート積
層体を作製する。
断し、必要によりパンチング等の加工処理を施し、Ｃｕ
やＡｇ−Ｐｄ合金等の金属を含む導体ペーストの塗布や
充填等を行った後、積層、熱圧着してグリーンシート積
層体を作製する。
【００３４】前記工程の後、空気中、８５０〜９５０℃
で１０分〜１０時間焼成し、内部に内部導体層１４及び
ビア１５が形成され、その表面に外部接続用パッド１１
や表面導体層１６が形成されたガラスセラミックス基板
を製造する。
で１０分〜１０時間焼成し、内部に内部導体層１４及び
ビア１５が形成され、その表面に外部接続用パッド１１
や表面導体層１６が形成されたガラスセラミックス基板
を製造する。
【００３５】上記工程において、グリーンシート積層体
の表面には、外部接続用パッド１１を形成するための導
体ペースト層を印刷せず、焼成によりガラスセラミック
ス基板を製造した後、表面に内部導体層を構成する金属
とは別の金属を含む導体ペースト層を印刷し、熱処理を
施して外部接続用パッド１１を形成してもよい。
の表面には、外部接続用パッド１１を形成するための導
体ペースト層を印刷せず、焼成によりガラスセラミック
ス基板を製造した後、表面に内部導体層を構成する金属
とは別の金属を含む導体ペースト層を印刷し、熱処理を
施して外部接続用パッド１１を形成してもよい。
【００３６】この後、外部接続用パッド１１を有するガ
ラスセラミックス基板を、Ｓｎ含有量が１〜１９重量％
のＰｂ−Ｓｎ半田浴槽に浸漬し、外部接続用パッド１１
表面に半田層１２を形成し、セラミックス回路基板（フ
リップチップ回路基板）１０の製造を完了する。ただ
し、外部との接続に使用されない表面導体層１６は必ず
しも半田層１２により被覆されていなくてもよい。
ラスセラミックス基板を、Ｓｎ含有量が１〜１９重量％
のＰｂ−Ｓｎ半田浴槽に浸漬し、外部接続用パッド１１
表面に半田層１２を形成し、セラミックス回路基板（フ
リップチップ回路基板）１０の製造を完了する。ただ
し、外部との接続に使用されない表面導体層１６は必ず
しも半田層１２により被覆されていなくてもよい。
【００３７】上記実施の形態においては、接続用半田ボ
ール１３と接続される外部接続用パッド１１について説
明したが、外部接続用パッド１１は上記実施の形態に示
したものに限定されず、半田を介して外部と接続される
パッドであれば、どのような種類のパッドであってもよ
いことは勿論である。
ール１３と接続される外部接続用パッド１１について説
明したが、外部接続用パッド１１は上記実施の形態に示
したものに限定されず、半田を介して外部と接続される
パッドであれば、どのような種類のパッドであってもよ
いことは勿論である。
【００３８】
【実施例及び比較例】以下、本発明の実施例に係るセラ
ミックス回路基板を説明する。また、比較例として、外
部接続用パッド１１表面に半田層１２を形成しないセラ
ミックス回路基板を用い、実施例の場合と同様の方法で
評価を行った。
ミックス回路基板を説明する。また、比較例として、外
部接続用パッド１１表面に半田層１２を形成しないセラ
ミックス回路基板を用い、実施例の場合と同様の方法で
評価を行った。
【００３９】（１）セラミックス回路基板の製造条件 ＜実施例１＞ (i) グリーシートの作製 固形分中の各粉末の組成 ガラス粉末：５０重量部、アルミナ粉末：５０重量部、
固形分中の粉末の平均粒径：１〜５μｍ グリーンシートの厚み：２００μｍ (ii)導体ペースト層の形成 金属粉末の種類 Ａｇ−Ｐｄ（Ａｇ：８０，Ｐｄ：２０（重量％）） 導体ペースト層の厚み：２０μｍ 導体ペーストパターンの形状：焼成収縮後に２ｍｍ×２
ｍｍの寸法となる正方形 (iii) 焼成 焼成雰囲気：大気雰囲気 焼成条件：９００℃、３０分 (iv) 半田層１２の形成 ３３０℃に保持された、Ｓｎを１０重量％含有するＰｂ
−Ｓｎ半田浴槽に、焼成後のガラスセラミックス基板を
５秒間浸漬し、外部接続用パッド１１上に半田層１２を
形成した。半田層１２の厚みは１５０μｍであった。
固形分中の粉末の平均粒径：１〜５μｍ グリーンシートの厚み：２００μｍ (ii)導体ペースト層の形成 金属粉末の種類 Ａｇ−Ｐｄ（Ａｇ：８０，Ｐｄ：２０（重量％）） 導体ペースト層の厚み：２０μｍ 導体ペーストパターンの形状：焼成収縮後に２ｍｍ×２
ｍｍの寸法となる正方形 (iii) 焼成 焼成雰囲気：大気雰囲気 焼成条件：９００℃、３０分 (iv) 半田層１２の形成 ３３０℃に保持された、Ｓｎを１０重量％含有するＰｂ
−Ｓｎ半田浴槽に、焼成後のガラスセラミックス基板を
５秒間浸漬し、外部接続用パッド１１上に半田層１２を
形成した。半田層１２の厚みは１５０μｍであった。
【００４０】＜実施例２＞グリーンシート上に導体ペー
スト層を形成しなかった他は、実施例１の場合と同様の
条件でグリーンシートを作製して焼成した。得られたガ
ラスセラミックス基板表面にＣｕ粉末と微量のガラスフ
リットとを含有する導体ペーストを印刷し、窒素雰囲気
中、９００℃、１０分の条件で焼き付け、２ｍｍ×２ｍ
ｍのＣｕからなる外部接続用パッド１１を形成した。
スト層を形成しなかった他は、実施例１の場合と同様の
条件でグリーンシートを作製して焼成した。得られたガ
ラスセラミックス基板表面にＣｕ粉末と微量のガラスフ
リットとを含有する導体ペーストを印刷し、窒素雰囲気
中、９００℃、１０分の条件で焼き付け、２ｍｍ×２ｍ
ｍのＣｕからなる外部接続用パッド１１を形成した。
【００４１】その後は、実施例１の場合と同様に、外部
接続用パッド１１上に半田層１２を形成した。
接続用パッド１１上に半田層１２を形成した。
【００４２】＜比較例１＞半田層１２を形成しなかった
他は、実施例１の場合と同様にセラミックス回路基板を
製造した。
他は、実施例１の場合と同様にセラミックス回路基板を
製造した。
【００４３】＜比較例２＞半田層１２を形成しなかった
他は、実施例２の場合と同様にセラミックス回路基板を
製造した。
他は、実施例２の場合と同様にセラミックス回路基板を
製造した。
【００４４】（２）製造されたセラミックス回路基板の
評価 半田層１２により被覆された外部接続用パッド１１（実
施例）、及び半田層１２により被覆されていない外部接
続用パッド１１（比較例）に、２５０℃で溶融したＳｎ
含有量が６３重量％のＰｂ−Ｓｎ半田を用いて直径０．
６ｍｍのＳｎメッキＣｕ線を固定した。
評価 半田層１２により被覆された外部接続用パッド１１（実
施例）、及び半田層１２により被覆されていない外部接
続用パッド１１（比較例）に、２５０℃で溶融したＳｎ
含有量が６３重量％のＰｂ−Ｓｎ半田を用いて直径０．
６ｍｍのＳｎメッキＣｕ線を固定した。
【００４５】次に、前記Ｃｕ線が固定されたセラミック
ス回路基板を１５０℃の恒温槽に５００〜１０００時間
放置する前及びした後、ピール強度を測定し、密着性の
評価を行った。
ス回路基板を１５０℃の恒温槽に５００〜１０００時間
放置する前及びした後、ピール強度を測定し、密着性の
評価を行った。
【００４６】ピール強度の測定は、引張試験機によりＣ
ｕ線を垂直上方に１０ｍｍ／分の速度で引っ張ることに
より行い、破断したときの強度をピール強度とした。サ
ンプル数は一実施例又は一比較例につき１６個とし、ピ
ール強度としてその平均値をとった。
ｕ線を垂直上方に１０ｍｍ／分の速度で引っ張ることに
より行い、破断したときの強度をピール強度とした。サ
ンプル数は一実施例又は一比較例につき１６個とし、ピ
ール強度としてその平均値をとった。
【００４７】実施例１〜２、及び比較例１〜２に係るセ
ラミックス回路基板の評価結果を下記の表１に示す。
ラミックス回路基板の評価結果を下記の表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】上記表１に示した結果からも明らかなよう
に、実施例１及び２に係るセラミックス回路基板におい
ては、５００時間経過後、又は１０００時間経過後もピ
ール強度に殆ど変化が生じておらず、外部接続用パッド
１１上に形成された半田層１２（Ｓｎ含有量：１０重量
％）が外部接続用パッド１１及び接続用Ｓｎ含有半田
（Ｓｎ含有量：６３重量％）との密着性に優れ、かつ１
５０℃の高温下に長時間晒された場合においてもその密
着性を低下させず、外部接続用パッド１１及び接続用Ｓ
ｎ含有半田との反応を進行させず、接続用Ｓｎ含有半田
と外部接続用パッド１１との接続界面が脆化しないこと
が実証された。
に、実施例１及び２に係るセラミックス回路基板におい
ては、５００時間経過後、又は１０００時間経過後もピ
ール強度に殆ど変化が生じておらず、外部接続用パッド
１１上に形成された半田層１２（Ｓｎ含有量：１０重量
％）が外部接続用パッド１１及び接続用Ｓｎ含有半田
（Ｓｎ含有量：６３重量％）との密着性に優れ、かつ１
５０℃の高温下に長時間晒された場合においてもその密
着性を低下させず、外部接続用パッド１１及び接続用Ｓ
ｎ含有半田との反応を進行させず、接続用Ｓｎ含有半田
と外部接続用パッド１１との接続界面が脆化しないこと
が実証された。
【００５０】一方、比較例１及び２に係るセラミックス
回路基板の場合には、５００時間経過後、及び１０００
時間経過後のいずれの場合にも、密着性が大きく低下し
ており、外部接続用パッド１１が半田層１２により被覆
されていない場合、１５０℃の高温下に長時間晒される
ことにより、外部接続用パッド１１と接続用Ｓｎ含有半
田との反応が進行し、接続用Ｓｎ含有半田と外部接続用
パッド１１との接続界面が脆化することが証明された。
回路基板の場合には、５００時間経過後、及び１０００
時間経過後のいずれの場合にも、密着性が大きく低下し
ており、外部接続用パッド１１が半田層１２により被覆
されていない場合、１５０℃の高温下に長時間晒される
ことにより、外部接続用パッド１１と接続用Ｓｎ含有半
田との反応が進行し、接続用Ｓｎ含有半田と外部接続用
パッド１１との接続界面が脆化することが証明された。
【図１】本発明の実施の形態に係るセラミックス回路基
板を模式的に示した断面図である。
板を模式的に示した断面図である。
【図２】従来のセラミックス回路基板を模式的に示した
断面図である。
断面図である。
１０ セラミックス回路基板（フリップチップ回路基
板） １１ 外部接続用パッド １２ 半田層 １３ 接続用半田ボール（接続用Ｓｎ含有半田）
板） １１ 外部接続用パッド １２ 半田層 １３ 接続用半田ボール（接続用Ｓｎ含有半田）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 拓二 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−92685（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−163241（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−316366（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−190552（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−90954（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 H01L 21/60 H05K 3/24 H05K 3/34
Claims (2)
- 【請求項１】 接続用Ｓｎ含有半田を介して外部との接
続が行われる形式のセラミックス回路基板において、該セラミックス回路基板がガラスセラミックス回路基板
であり、 ＣｕあるいはＡｇ−Ｐｄ合金により形成された 外部接続
用パッドが前記接続用Ｓｎ含有半田よりＳｎ含有量が少
なく、かつ融点の高い半田層により被覆されていること
を特徴とするセラミックス回路基板。 - 【請求項２】 前記接続用Ｓｎ含有半田がＳｎを５９〜
６５重量％含有するＰｂ−Ｓｎ半田からなり、前記半田
層がＳｎを１〜１９重量％含有するＰｂ−Ｓｎ半田から
なることを特徴とする請求項１記載のセラミックス回路
基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04502897A JP3252743B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | セラミックス回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04502897A JP3252743B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | セラミックス回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242334A JPH10242334A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3252743B2 true JP3252743B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=12707889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04502897A Expired - Lifetime JP3252743B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | セラミックス回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252743B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040052050A (ko) * | 2002-12-13 | 2004-06-19 | 엘지전자 주식회사 | 베어 칩의 실장 방법 |
| JP2008091874A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-04-17 | Alps Electric Co Ltd | セラミック回路基板とその製造方法 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP04502897A patent/JP3252743B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10242334A (ja) | 1998-09-11 |
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