(57)【要約】【課題】  リードピンに斜め方向の外力やろう材と絶縁基体との接合部に熱応力が加わった際に、絶縁基体にクラック等の破壊が発生し易く、リードピンの接合信頼性の低下等の問題が発生していた。【解決手段】  絶縁基体６表面の配線導体７の露出部位を含む領域が、絶縁保護層６ａに囲まれた凹所３底面に形成され、前記領域に一端にヘッド部１ａを有するリードピン１のヘッド部１ａがろう付けされたリードピン付き配線基板４であって、リードピン１はへッド部１ａのピン側の主面の中央部に凹部１ｂが形成され、凹部１ｂ底面にピンの一端が繋がって成り、リードピン１は凹部１ｂ底面が絶縁保護層６ａ表面よりも低くされて接合されており、ろう材２はへッド部１ａの側面と凹所３の内周面とを全周にわたって接合するとともにへッド部１ａの側面における接合部の上端および凹所３の内周面における接合部の上端の方が凹部１ｂ底面よりも絶縁保護層６ａの表面側にある。【選択図】  図２
2005285967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の表面および内部の少なくとも一方に配線導体が形成されるとともに、前記絶縁基体の表面の前記配線導体の露出した部位を含む領域が、前記絶縁基体と同じ材料から成る絶縁保護層に囲まれて成る凹所の底面に形成されており、前記領域に一端に円板状のヘッド部を有するリードピンの前記ヘッド部がろう材を介して接合されて成るリードピン付き配線基板であって、前記リードピンは前記へッド部のピン側の主面の中央部に凹部が形成されているとともに該凹部の底面にピンの一端が繋がって成り、前記リードピンは前記凹部の底面が前記絶縁保護層の表面よりも低くなるように接合されており、前記ろう材は、前記へッド部の側面と前記凹所の内周面とを全周にわたって接合するとともに、前記へッド部の側面における接合部の上端および前記凹所の内周面における接合部の上端の方が前記凹部の底面よりも前記絶縁保護層の表面側にあることを特徴とするリードピン付き配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージや回路基板、電子回路モジュール等に使用される、入出力端子用のリードピンが立設されたいわゆるピングリッドアレイ（ＰＧＡ）型のリードピン付き配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体集積回路素子等の半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージや、高周波回路や電力回路等を構成する回路基板あるいは電子回路モジュール等には、セラミックスから成る絶縁基体の表面および内部の少なくとも一方に配線導体を有する配線基板が使用されている。また、この配線基板には、リードピン、ボール端子等の端子部材や放熱板、放熱フィン等の放熱部材、あるいは配線基板と蓋体とから成る容器の内部に半導体素子を気密に収容するために金属製蓋体を取着するためのシールリング等のシール部材といった金属部材が、配線基板の表面のメタライズ配線導体やメタライズ層に、あるいは配線基板の絶縁基体に直接に、ろう材を介して接合される。
【０００３】
例えば、半導体素子収納用パッケージの場合、一般にアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に半導体素子を収容するための凹部およびこの凹部の周辺から外周端にかけて導出されたＷ，Ｍｏ等の高融点金属粉末から成る複数のメタライズ配線導体を有する絶縁基体から成る配線基板と、半導体素子を外部電気回路基板に電気的に接続するために配線基板の下面に形成されたメタライズ配線導体の接続パッドに、Ａｇろう等のろう材を介して接合された外部端子としてのリードピンとを有する形態（所謂ピングリッドアレイ型）で構成され、また必要に応じて金属製放熱部材等が取着されている。
【０００４】
そして、配線基板の凹部の底面に半導体素子をガラスや樹脂等から成る接着剤を介して接着固定し、半導体素子の各電極とメタライズ配線導体とをボンディングワイヤ等を介して電気的に接続するとともに、配線基板の上面に蓋体をガラスや樹脂等の封止材を介して接合し、配線基板と蓋体とから成る容器の内部に半導体素子を気密に封止することによって半導体装置が構成される。
【０００５】
なお、このような半導体装置のリードピンは、一般に、ろう材との接合面積を大きくして接続パッドとの接合強度を上げるために、リードピンの一方の端部を塑性加工することにより、外部電気回路基板のソケットに挿入されるピン部と、配線基板の接続パッドと接合される円板状等の形状のヘッド部とを有する、所謂ネイルヘッド型となっている。
【０００６】
一方、近年の高度情報化時代を迎え、通信機器の信号に使用される周波数帯域はますます高周波帯に移行しつつある。このような高周波信号の伝送を行なう高周波用の配線基板においては、高周波信号を高速で伝送する上で、配線導体を形成する導体の抵抗が低いことが要求され、絶縁基体にもより低い誘電率が要求される。
【０００７】
そこで、誘電率が低い高周波用の絶縁基体として、例えばガラスセラミックスから成る絶縁基体を用い、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等の低抵抗金属を配線導体とした配線基板が多用されている。
【０００８】
しかしながら、このような高周波用の配線基板においては、低誘電率のガラスセラミックスはガラス成分を多量に含有することから、その磁器強度は従来のアルミナセラミックス等に比べて低く、また、低抵抗金属は融点が低いことから低温で焼成する必要があるため、メタライズ層から成る配線導体のガラスセラミックスへの接合強度も低いものとなっている。このため、このような配線基板の接続パッドにろう材を介してリードピンを接合しピングリッドアレイ型のリードピン付き配線基板とした場合、リードピンを外部電気回路基板のソケットに差し込んだり、半導体素子やリードピン付き配線基板の故障による交換やメンテナンス等のために外部電気回路基板のソケットからリードピンを引き抜いたりした際に、リードピンに垂直方向や斜め方向からの外力が働くと、ガラスセラミックスから成る絶縁基体とメタライズ層から成る接続パッドとの界面に破壊応力が発生して、接続パッドの剥がれが生じたり、絶縁基体自体がその破壊応力に屈して破壊されたりして、リードピンの接合信頼性が低下するという問題点があった。
【０００９】
そこで、ガラスセラミックスから成る絶縁基体とメタライズ層から成る接続パッドとの界面における破壊を回避する手段として、活性金属としてＴｉ，ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を含有するＡｇ−Ｃｕ系ろう材を用いて、リードピン接合用の接続パッドを配線基板に形成せずに、配線基板の内部から下面に導出された貫通導体（ビア導体）が配線基板の表面に露出した部位に、リードピンを直接接合する手段が提案されている。この場合、貫通導体の露出部は通常は直径が約１００μｍ以下と小さなことから、リードピンは絶縁基体にもろう材を介して接合されるため、接続パッドと絶縁基体との接合強度に依存することなくリードピンを接合することができ、絶縁基体と接続パッドと間の界面における破壊を回避することができる。
【００１０】
また、他の手段として、リードピンを絶縁基体に接合する部位に、接続ヘッド部を取り囲むように絶縁基体に窪みや壁といった凹所を形成し、凹所の内周面とリードピンのヘッド部とを、活性金属としてＴｉ，ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を含有するＡｇ−Ｃｕ系ろう材を用いて直接接合したり、リードピンとメタライズ層から成る接続パッドとを半田等の低融点のろう材を介して接合することによって、ろう材と絶縁基体との接合面積を増加させ接合強度を高くする手段が考えられている。このような手段は、メタライズ層から成る接続パッドの径を大きくすることなくろう材と絶縁基体との接合面積を大きくし、リードピンの接合強度を高くすることができるため、設計上の自由度が高く、半導体素子収納用パッケージの更なる小型化や高密度化に有利であることが期待されている。
【特許文献１】特開平８−１６２５６３号公報
【特許文献２】特開平８−２９８３８１号公報
【特許文献３】特開平９−１８１４４号公報
【特許文献４】特開平１−２７１６８号公報
【特許文献５】特開平４−２５０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来のろう材を介したリードピンとガラスセラミックスから成る絶縁基体との接合において、リードピンに特に斜め方向へ外力が作用し、絶縁基体の強度以上の破壊応力が絶縁基体とろう材との接合面、または、接続パッドとろう材の接合面の外周端に集中して作用した場合、絶縁基体自体がその破壊応力に屈して破壊されやすくなり、この破壊部分を起点として絶縁基体内部にクラック等が進行して接合信頼性の低下を顕著に引き起こすという問題点があった。
【００１２】
また、リードピンを絶縁基体に接合する部位に、リードピンのヘッド部を取り囲むように絶縁基体に凹所を形成し、ろう材と絶縁基体との接合面積を増加させたとしても、ろう材と絶縁基体との熱膨張係数の差が著しく大きい場合、ろう材の溶融固化の際の冷却過程で過大な熱応力が発生し、その熱応力が凹所を形成した絶縁基体の磁器強度を超えると、凹所の内周面のろう材との接合面の外周端に外力を加えなくても絶縁基体内部にクラックが発生し、僅かな外力によっても破壊しやすくなるため、リードピンの接合信頼性において致命的な問題となっていた。
【００１３】
本発明は、以上の問題点を解決するために完成されたものであり、その目的は、例えばガラスセラミックス等の磁器強度が低い絶縁基体から成るリードピン付き配線基板において、リードピンに斜め方向の外力やろう材と絶縁基体との間の接合部で発生する熱応力が加わっても、リードピンと絶縁基体との接合強度を確保できる高信頼性のリードピン付き配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のリードピン付き配線基板は、絶縁基体の表面および内部の少なくとも一方に配線導体が形成されるとともに、前記絶縁基体の表面の前記配線導体の露出した部位を含む領域が、前記絶縁基体と同じ材料から成る絶縁保護層に囲まれて成る凹所の底面に形成されており、前記領域に一端に円板状のヘッド部を有するリードピンの前記ヘッド部がろう材を介して接合されて成るリードピン付き配線基板であって、前記リードピンは前記へッド部のピン側の主面の中央部に凹部が形成されているとともに該凹部の底面にピンの一端が繋がって成り、前記リードピンは前記凹部の底面が前記絶縁保護層の表面よりも低くなるように接合されており、前記ろう材は、前記へッド部の側面と前記凹所の内周面とを全周にわたって接合するとともに、前記へッド部の側面における接合部の上端および前記凹所の内周面における接合部の上端の方が前記凹部の底面よりも前記絶縁保護層の表面側にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のリードピン付き配線基板は、ろう材がリードピンのへッド部の側面と絶縁基体と同じ材料から成る絶縁保護層に囲まれて成る凹所の全内周面とを全周にわたって接合していることから、絶縁基体の主面に平行な方向の接合面積を広げることなく接合面積が大きくなり接合強度を増加させることができる。
【００１６】
また、リードピンの形状が、へッド部のピン側の主面の中央部に凹部が形成されており、ヘッド部の側面が薄く変形しやすい形状であるとともに、へッド部の凹部の底面よりも、へッド部の側面におけるろう材による接合部の上端および凹所の内周面におけるろう材による接合部の上端の方が、絶縁保護層の表面側に取着されていることから、絶縁保護層とろう材との熱膨張係数の差によって、ろう材の溶融固化の際の冷却過程で過大な熱応力が発生したとしても、ヘッド部の側面が変形することによって熱応力を吸収緩和することができる。その結果、凹所の内周面とろう材との接合面の外周端を起点とするクラックが発生することを防ぐことができる。
【００１７】
さらに、絶縁基体の表面の配線導体の露出した部位を含む領域とヘッド部との距離を短くすることができるため、両者を接合するためのろう材の厚み（量）を少なくすることができ、絶縁基体とろう材との熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。さらに、リードピンに斜め方向から外力が加わった際にヘッド部が回転運動しようとする際の、ろう材で被覆された凹所の内周面と絶縁基体との間の角部に加わる力のモーメントにおける回転軸の中心までの距離、すなわち凹部底面に繋がったピンの一端からヘッド部の外周端までの距離を、ヘッド部に凹部がない場合と比べてヘッド部の厚み（高さ）を小さくすることなく短くすることができ、力のモーメントを小さくすることができる。
【００１８】
以上より、絶縁基体とろう材との接合面の外周端を起点とするクラックの発生を効果的に低減することができ、特にガラスセラミックス等の磁器強度が低い材料から成る絶縁基体を用いたリードピン付き配線基板において、リードピンの接合信頼性を高いものとすることができ、さらに、設計上の自由度が高く小型化や高密度化が容易なリードピン付き配線基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のリードピン付き配線基板について以下に詳細に説明する。図１は、本発明のリードピン付き配線基板（以下、単に配線基板ともいう）におけるリードピンの断面図であり、図２は、本発明の配線基板におけるリードピンの接合部の一例を示す断面図である。図３は、本発明のリードピンを用いた半導体素子収納用パッケージの一例を示す断面図である。これらの図において、１はリードピン、２は活性金属としてＴｉ，ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を含有するＡｇ−Ｃｕ合金から成るろう材、３は絶縁保護層に形成された凹所、４は配線基板、５は半導体素子である。配線基板４は、例えばガラスセラミックスから成る絶縁基体６の上面の中央部に半導体素子５を搭載するための搭載部８を有している。
【００２０】
配線基板４を成す絶縁基体６は、ガラスセラミックスの焼結体から成る例えば四角形状の板状体であり、その表面および内部の少なくとも一方に配線導体７を有している。この配線基板４は、例えば以下のようにして製作される。
【００２１】
ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体６は、例えば、ガラス成分としてＳｉＯ２−Ｂ２０３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同じまたは異なっていて、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は上記と同じである）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ、ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は上記と同じである）、ＰＢ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等から成るガラス粉末と、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル、ムライト、コージェライト）等のフィラー粉末とを、質量比で４０：６０〜９９：１の割合で混合し、さらに適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してガラスセラミックグリーンシート（ガラスセラミック生シートで）を得る。
【００２２】
次に、このガラスセラミックグリーンシートに、導体材料粉末をペースト化した導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷するか、あるいは所定パターン形状の金属箔を転写する等の方法を用いて、配線導体７を形成する。導体ペーストの導体材料としては、ガラスセラミックス焼結体に対しては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ等が一般に用いられる。この配線導体７には、絶縁基体６の上下面にそれぞれ配置された導体パターン同士を絶縁基体６の内部で接続するためのビア導体やスルーホール導体等の貫通導体の部分も含まれる。図３では、貫通導体を説明のために実際のスケールよりも強調して図示している。貫通導体は、例えば、パンチング加工等によりガラスセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に導体ペーストを充填することによって形成される。
【００２３】
尚、本発明のリードピン付き配線基板における絶縁保護層６ａに形成された凹所３は、絶縁保護層６ａとなるガラスセラミックグリーンシートにパンチング加工等を施して、外部接続用の接続パッド（電極パッド９）を含むリードピン１を接合する領域に凹所３となる貫通孔を形成する。また、接続パッドのピッチが１ｍｍとファインピッチの場合、配線導体７を形成したガラスセラミックグリーンシート複数枚を積層した後に、ガラスセラミックグリーンシートと同じ組成の泥漿状のスラリーを、スクリーン印刷法でリードピン１の接続部以外の部分に塗布することで、リードピン１の接続部とそれ以外の部位との間に段差を形成して凹所３を形成すればよい。
【００２４】
次に、絶縁保護層６ａとなるガラスセラミックグリーンシートとそれ以外の配線導体７を形成したガラスセラミックグリーンシート複数枚とを積層し、所定の温度、すなわちガラスセラミックスの場合約９００℃で焼成することにより、配線基板４が製作される。
【００２５】
そして、配線基板４の下面に形成された凹所３に、配線導体７としての貫通導体がリードピン１と電気的に接続されるように、ろう材２をペースト化したものをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷し、ネイルヘッド型のリードピン１と配線導体７および絶縁基体６とを、ろう材２を介して接合する。
【００２６】
このＡｇ−Ｃｕ合金から成るろう材２は、ＢＡｇ−８（ＪＩＳ  Ｚ―３２６１：７２質量％Ａｇ−２８質量％Ｃｕ）ろう材を始めとして、Ａｇが６０〜８０質量％でＣｕが２０〜４０質量％の組成から成るＡｇ−Ｃｕ合金等のろう材に、活性金属であるＴｉ，ＺｒおよびＨｆのうち少なくとも１種を、金属または水素化物の状態で外添加で２〜１０質量％添加したものが用いられる。
【００２７】
このろう材２を介してリードピン１を絶縁基体６に接合するには、例えば、ろう材２の粉末１００質量％に、有機溶剤、樹脂バインダおよび溶媒を合わせて５〜１５質量％を外添加で混合して得たろう材ペーストを、配線基板４下面の絶縁保護層６ａに囲まれて成る凹所３の底面にスクリーン印刷法等により印刷し、これにリードピン１のヘッド部１ａを当接させて、真空中でろう材２の溶融温度程度の所定温度（例えば約８００℃）に加熱し、ろう材２を溶融させて配線導体７および絶縁基体６とリードピン１とをろう付けする。
【００２８】
このとき、ろう材２の融点、ろう付け後の接合部の外観、およびろう材２と配線導体７との反応層や合金層の厚み等を考慮して、ろう材２の活性金属の含有量、ボリューム（体積）、ブレージング最高到達温度、ろう材２の融点以上の温度の保持時間等を決める。例えば、７２質量％Ａｇ−２８質量％Ｃｕ合金（ＢＡｇ−８）ろう材にＴｉＨ２を外添加で３質量％添加したろう材２を、直径０．８ｍｍ、高さ０．４ｍｍの円筒形の凹所３に印刷、充填した場合、ピン径が０．２ｍｍ、ヘッド部１ａの厚み（高さ）が０．２５ｍｍ、ヘッド部１ａの凹部１ｂの底部厚みが０．１ｍｍのリードピン１を用いて、真空炉で最高温度７９５乃至８５０℃で５分乃至１時間保持すれば、高い接合強度を有する良好な接合状態が得られる。
【００２９】
すなわち、リードピン１が、へッド部１ａのピン側の主面の中央部に凹部１ｂが形成されており、ヘッド部１ａの側面が薄く変形しやすい構成となっていることから、リードピン１に斜め方向に加わった外力や、絶縁基体６および絶縁保護層６ａとろう材２との熱膨張係数の違いにより発生する熱応力を緩和することができる。そのため、凹所３の内周面における絶縁基体６とろう材２との接合面の外周端を起点とするクラックの発生を抑制することができ、リードピン１と絶縁基体６および配線導体７とを確実かつ強固に接合させることができる。
【００３０】
一方、ピン径が０．２ｍｍ、凹部１ｂを持たないヘッド部１ａの厚みが０．２５ｍｍ、ヘッド部１ａの直径が０．５ｍｍのリードピン１を用いた場合、ヘッド部１ａの側面が外力によって変形しにくいため、絶縁基体６および絶縁保護層６ａとろう材２との熱膨張係数の違いにより発生する熱応力や、リードピン１に斜め方向に加わった外力を緩和することが困難になる。そのため、凹所３の内周面における絶縁基体６とろう材２との接合面の外周端を起点とするクラックが発生しやすくなる。
【００３１】
なお、本発明の配線基板４に用いられるリードピン１の材質、寸法等は、外部電気回路基板のソケットの形状や接続方法等に応じて選択が可能であり、例えば、半導体素子収納用パッケージに適用するリードピン１であれば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ合金製のものが使用され、ピン部の直径としては０．１〜０．３ｍｍである。ただし、リードピン１はネイルヘッド型であるため、ピン部の直径がヘッド部１ａの直径よりも大きくなることはない。ピン部の長さは１〜６ｍｍ程度のものが使用される。
【００３２】
以上のようにして、リードピン１を配線導体７および絶縁基体６に接合した際に、ろう材２と絶縁基体６との熱膨張係数の違いにより発生する熱応力や斜め方向からリードピン１に加わった外力に対しても、絶縁基体６とリードピン１との接合部において高い接合強度を確保することができ、良好なろう付け状態でリードピン１が接合された配線基板４を得ることが可能となる。
【００３３】
なお、本発明の配線基板４においては、絶縁基体６の表面に形成される配線導体７のリードピン１が接合されない部位の表面、および貫通導体の露出する表面のリードピン１が接合されない部位には、絶縁基体６とリードピン１との接合前あるいは接合後に、耐蝕性に優れ、かつろう材２との濡れ性が良好なＮｉやＡｕ等の金属層が１〜２０μｍの厚みでめっき法等により被着されていてもよい。
【００３４】
Ｎｉめっき層は、例えばＰを４〜１２質量％程度含有する無電解Ｎｉ−Ｐめっき層から成る。このＮｉめっき層は以下のようにして形成される。まず、配線導体７が形成された絶縁基体６を、界面活性剤と塩酸水溶液とから成る温度が２５〜５０℃の酸性の洗浄液に１〜５分間浸漬して、配線導体７の露出した表面を清浄とする。次に、これを純水で洗浄した後、塩化パラジウム，水酸化カリウム，エチレンジアミンテトラアセティクアシッドから成る温度が２５〜４０℃のパラジウム活性液中に１〜５分間程度浸漬して、配線導体７の表面にパラジウム触媒を付着させる。次に、これを純水で洗浄した後、硫酸ニッケル，クエン酸ナトリウム，酢酸ナトリウム，次亜リン酸ナトリウム，塩化アンモニウムから成る温度が５０〜９０℃の無電解Ｎｉめっき液中に、２〜６０分間浸漬することによって、配線導体７の露出した表面にＮｉめっき層が被着される。
【００３５】
なお、Ｎｉめっき層は、厚みが１μｍ未満では、絶縁基体６の表面に形成された配線導体７の表面、半導体素子５の電極が接続される電極パッド９等が形成された搭載部８の表面を良好に被覆することができず、配線導体７の露出した表面に酸化や変色をきたす傾向にある。他方、厚みが２０μｍを超えると、Ｎｉめっき層の内部応力によりＮｉめっき層にクラックや剥がれが発生しやすい。従って、Ｎｉめっき層の厚みは１〜２０μｍがよい。
【００３６】
また、Ｎｉめっき層を上述のように無電解Ｎｉ−Ｐめっきにより形成する場合、Ｎｉめっき層中のＰの含有量が４質量％未満であると、配線導体７の露出した表面にＮｉめっき層を被着させる際にＮｉめっきの析出速度が遅くなり、所定の厚みのＮｉめっき層を得るために長時間を要することとなるので生産性が極めて悪くなる。一方、Ｐの含有量が１２質量％を超えると、Ｎｉめっき層上に被着させるＡｕめっき層との反応性が悪くなり、Ｎｉめっき層をＡｕめっき層で良好に被覆することが困難となる。従って、Ｎｉめっき層中のＰの含有量は４〜１２質量％が好ましい。
【００３７】
特に、配線導体７および絶縁基体６とリードピン１との接合後に無電解めっき法によりＮｉ−Ｐめっきを施すときには、ろう材２の周りの絶縁基体６上にＮｉめっきが析出してしまい、隣接する配線導体７同士が短絡する場合がある。これを防止するには、ろう材２ペースト中の樹脂バインダ量を少なくして、絶縁基体６の表面における炭素の残留を減らして絶縁基体６の表面にＮｉめっき層が被着する要因を減らすか、または、めっきの前処理の段階で絶縁基体６の表面をエッチングすることにより、ろう付け時に溶融、気化してろう材２の周りの絶縁基体６表面に付着したＡｇやＣｕといったろう材成分を除去するといった対策を施せばよい。
【００３８】
ここで、ろう材２のペースト中の樹脂バインダ量としては、以上の理由および印刷性の観点から、金属成分１００質量％に対して８〜１２質量％の割合で外添加するのがよい。さらに、無電解めっきによるＮｉめっき層の耐熱性および変色性の低下を改善するためには、めっき後に４００℃以上で加熱処理することにより、Ｎｉめっき層を緻密化させることが効果的である。
【００３９】
そして、本発明の配線基板４は、搭載部８上にエポキシ樹脂やＡｇエポキシ樹脂（Ａｇ含有エポキシ樹脂）等を用いて半導体素子５を搭載して接着し、半導体素子５上面の電極と、絶縁基体６上面の搭載部８近傍に配線導体７の一部として形成された電極パッド９とを、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ等の金属細線（ボンディングワイヤ）で電気的に接続した後、ＣｕやＡｌ等から成る金属製または酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック製の蓋体１０を、エポキシ樹脂等の樹脂やＡｕ−Ｓｎ合金，Ａｕ−Ｇｅ合金等のろう材等による接着、または溶接によって取着し封止することによって、半導体装置となる。
【実施例１】
【００４０】
本発明のリードピン付き配線基板の実施例について以下に説明する。
【００４１】
まず、ガラスセラミックスから成る絶縁基体の表面に形成された、直径０．８ｍｍ、深さ０．４ｍｍの凹所に、Ａｇ７２質量％とＣｕ２８質量％とから成るＡｕ−Ｃｕ合金ろう材（ＢＡｇ−８組成）１００質量％にＴｉＨ２を３質量％およびバインダを１０質量％外添加して成るろう材ペーストを、スクリーン印刷した。
【００４２】
次に、この凹所に、ピン径が０．２ｍｍ、ヘッド部の厚み（高さ）が０．２ｍｍ、ヘッド部の凹部の底部の厚みが０．１ｍｍ、ヘッド部の直径が０．５ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製のリードピンのヘッド部を収容しろう材ペースト層に当接させて、その状態で真空炉で最高温度８００℃で１５分保持し接合した。このとき、倍率４０倍の顕微鏡を用いて、凹所の内部空間にリードピンのヘッド部が収容されていること、また、へッド部の側面における接合部の上端および凹所の内周面における接合部の上端の方がヘッド部の凹部の底面よりも絶縁保護層の表面側にあることを確認した。
【００４３】
その後、このリードピンの接合強度（４５°引っ張り強度）を、ピンの軸方向に対して４５°方向に１０ｍｍ／分の速度で引っ張る引っ張り試験により評価した。このリードピンにおいて、４５°引っ張り強度（破壊強度）が１５Ｎ以上あればリードピンは折り曲がらずに耐え得るが、１５Ｎ未満しか４５°引っ張り強度がない場合、リードピンが折れ曲がる前に絶縁基体が破壊されてしまうため、ソケット挿入時にリードピンが取れるといった不具合が発生することとなる。これにより、接合強度の判断基準としては、４５°引っ張り強度が１５Ｎ以上であれば実用上問題ないとした。
【００４４】
また、ヘッド部の凹部と各接合部上端の位置関係について各接合部上端が、ヘッド部の凹部の底面より絶縁保護層の表面にあるものを○、そうでないものを×とした。これらの結果を表１に示す。
【表１】
2005285967.tif 000003
【００４５】
表１より、実施例１のものは、リードピン（１０本）の４５°引っ張り強度が最小値でも１５Ｎ以上であり、十分な接合強度であった。
【００４６】
一方、比較例１のリードピン（１０本）は、ピン径が０．２ｍｍ、凹部を持たない円板状のヘッド部の厚みが０．２ｍｍ、ヘッド部の直径が０．５ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製のリードピンであり、その４５°引っ張り強度は最大値が１５Ｎ未満と弱く、引っ張り試験を実施する前に一部のサンプルにおいて、ろう材と凹所の内周面の接合部の外周端にクラックが確認された。このとき、へッド部の側面における接合部の上端は、ヘッド部の主面まで達しておらず、ヘッド部の主面よりも絶縁保護層の表面側にないことを確認した。
【００４７】
次に、凹所の深さ寸法を０．４ｍｍから０．２ｍｍに変更するとともに、ろう材ペーストの量を半分に減らし同様の評価を行った。これらの結果を表２に示す。
【表２】
2005285967.tif 000004
【００４８】
表２より、比較例２のリードピン（１０本）は、ピン径が０．２ｍｍ、ヘッド部の厚みが０．４ｍｍ、ヘッド部の凹部の厚みが０．３ｍｍ、ヘッド部の直径が０．５ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製のリードピンであり、その４５°引っ張り強度は最大値が１５Ｎ未満と弱く、引っ張り試験を実施する前に一部のサンプルにおいて、ろう材と凹所の内周面の接合部の外周端にクラックが確認された。このとき、へッド部の側面における接合部の上端および凹所の内周面における接合部の上端は、ヘッド部の凹部の底面よりも絶縁保護層の表面側にないことを確認した。
【００４９】
また、比較例３のリードピン（１０本）は、ピン径が０．２ｍｍ、ヘッド部の厚みが０．２ｍｍ、ヘッド部の凹部の厚みが０．１ｍｍ、ヘッド部の直径が０．５ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製のリードピンであり、その４５°引っ張り強度は最小値が１５Ｎ未満であり、このとき、凹所の内周面における接合部の上端は、ヘッド部の凹部の底面よりも絶縁保護層の表面側にないことを確認した。
【００５０】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、上記実施の形態の例では、本発明の配線基板を半導体素子収納用パッケージに適用した例を示したが、混成集積回路基板等の他の用途に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のリードピンについて実施の形態の例を示す断面図である。
【図２】本発明のリードピン付き配線基板におけるリードピンの接合部を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明のリードピン付き配線基板を用いた半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・リードピン
１ａ・・・ヘッド部
１ｂ・・・凹部
２・・・ろう材
３・・・凹所
４・・・配線基板
５・・・半導体素子
６・・・絶縁基体
６ａ・・・絶縁保護層
７・・・配線導体
８・・・搭載部
９・・・電極パッド
１０・・・蓋体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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