CN104956779A - 布线基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种布线基板，其中，其包括：电极，该电极含有Cu或Cu合金；镀敷皮膜，该镀敷皮膜被形成在电极上并且至少具有含有Pd的皮膜；以及焊料，该焊料与电极之间没有Pd浓缩层，并且该焊料被加热接合在镀敷皮膜上，并且该焊料熔点低于140℃并且熔解有Pd。

Description

布线基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及布线基板、更详细而言涉及接合有低熔点的焊料的布线基板及其制造方法。
本申请基于2013年1月28日在日本申请的特愿2013-013244号申请主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
对于具有由Cu或Cu合金构成的电极的半导体芯片装载基板、印刷布线基板等的布线基板而言，为了应对布线基板的高频化、高密度布线化、高性能化，目前广泛采用了积层方式的多层布线基板。并且，为了实现产品的小型化、薄型化、轻量化，电子设备厂商各企业致力于高密度安装的结果是向封装的多引脚数且狭窄间距化发展。具体而言，印刷电路布线基板的安装，正在从以往的QFP(Quad Flat Package：四方扁平封装)向作为区域表面安装的BGA(Ball Grid Array：球栅阵列)/CSP(ChiP Size Package：芯片尺寸封装)安装发展。
其中，在印刷布线基板中以内插件为介安装半导体芯片，并且将设置于印刷布线基板和内插件上的各Cu电极通过焊料球进行电连接的FC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array：倒装芯片球栅阵列)技术，与基于使用了Au线的引线接合的安装技术相比，成本低，因而受到关注。
为了以高可靠性连接各Cu电极，对设置于内插件和印刷布线板上的Cu电极施以表面处理。作为表面处理，例如，可以举出将电极表面进行Ni(镍)镀敷处理之后再进行Au(金)镀敷处理的Ni/Au镀敷处理。另外，近年来，由于通过焊料球进行的安装可靠性良好，因此依次实施Ni镀敷处理、Pd(钯)镀敷处理、Au镀敷处理的Ni/Pd/Au镀敷处理正在普及。
另一方面，作为焊料安装材料，正在从成为RoHS限制对象的以往的Sn-Pb系焊料向不含铅(Pb)的焊料过渡发展。具体而言，Sn-3Ag-0.5Cu等Sn-Ag-Cu系焊料正在普及。但是，由于采用Sn-Ag-Cu系焊料的情况下回流温度上升，因此会产生如下问题：当安装耐热性低的部件时，发生部件的热老化；或者，当在薄基板上接合焊料时，基板因热而翘曲等。特别是，在FC-BGA用途上，根据层叠的基板数目等要进行多次回流，因此由于上述问题，在可安装的部件和基板的厚度上受到了制约。并且，由于回流温度上升，在形成于电极的镀敷皮膜与焊料之间的接合界面上形成的金属间化合物层生长得厚，耐冲击性降低，因此，希望降低安装温度。
为了降低安装温度，使用了熔点低的焊料。这种焊料是Sn-58wt％Bi(wt％：重量％)、Sn-57wt％Bi-1wt％Ag焊料。Sn-58wt％Bi焊料、Sn-57wt％Bi-1wt％Ag焊料的熔点低于139℃，安装温度即使在峰值时也是170℃左右。因此，能够使安装温度比使用Sn-Ag-Cu系等其它无铅焊料时降低约60℃，比使用Sn-37wt％Pb焊料时降低约30℃。
但是，Sn-58wt％Bi、Sn-57wt％Bi-1wt％Ag由于焊料的硬且脆的性质而耐冲击性差，因此未普及。另一方面，也有通过在Sn-Bi中添加了Sb的Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb焊料来改善焊料的延展性的例子。
如此地，从低熔点焊料的必要性日益高涨的角度出发，要求在低熔点的焊料与镀敷皮膜之间具有高焊料安装可靠性。特别是在FC-BGA等用途方面，要求有在多次回流后仍保持高焊料安装可靠性的耐回流性。
有人提出了一种在Cu上形成了含有Pd和Ni中的至少一种的薄膜后再接合焊料后使薄膜消失的接合体(例如，专利文献1)。
但是，由于上述焊料含80wt％～100wt％的Bi并且接合温度为270℃以上，因此，难以用于耐热性低的部件上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4822526号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明就是鉴于上述情况而完成的，并且提供一种即使采用熔点低于140℃的焊料也能获得高的焊料安装可靠性的布线基板及其制造方法。
本发明的第一方案是一种布线基板，其中，其包括：电极，该电极含有Cu或Cu合金；镀敷皮膜，该镀敷皮膜被形成在电极上并且至少具有含有Pd的皮膜；以及，焊料，在该焊料与电极之间没有Pd浓缩层，并且该焊料被加热接合在镀敷皮膜上，并且该焊料的熔点低于140℃并且熔解有Pd。本发明的第二方案是在上述第一方案中的焊料可以至少含有Sn、Bi或Sb。
本发明的第三方案是一种布线基板的制造方法，其中，在含有Cu或Cu合金的电极上，形成至少具有含有Pd的皮膜的镀敷皮膜，将熔点低于140℃的焊料加热接合在镀敷皮膜上，使Pd熔解于焊料中。
本发明的第四方案是在上述第三方案中，在规定的热条件下，将焊料加热接合在镀敷皮膜上，规定的热条件可以是如下(1)～(3)中的任一者：(1)在接合焊料时的回流处理的条件是：峰值温度为139℃以上并且139℃以上的保持时间低于90秒，在相同条件下实施1次以上的该回流处理；(2)在接合焊料之后，进行在139℃以上保持90秒以上的加热处理；(3)在接合焊料时的条件是：至少实施1次的峰值温度为139℃以上并且139℃以上的保持时间为90秒以上的回流处理。
本发明的第五方案是在上述第三或第四方案中在形成镀敷皮膜时，由Pd构成的皮膜的厚度可以为0.01μm以上且5μm以下。
发明效果
基于本发明的布线基板及其制造方法，即使采用熔点低于140℃的焊料，也能获得高的焊料安装可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的布线基板的制造中使用的预制基板(pre-substrate)的剖面图。
图2是图1的主要部分的放大图。
图3是表示对预制基板进行焊料安装的图1的布线基板上的镀敷皮膜周边的剖面图。
图4是在本发明的一个实施例和比较例的布线基板中，将分别进行焊料安装后的电极与焊料之间的部位针对各元素进行元素分布(elementalmapping)的图像和反射电子图像。
具体实施方式
布线基板的基本结构
本实施方式的布线基板，适合于使用低熔点焊料的接合，是采用具有由Cu或Cu合金构成的电极和电极上形成的镀敷皮膜的预制基板来制造而成。在镀敷皮膜中，具有各种方案，可以是下述皮膜中的任一种：具有Ni镀敷皮膜、Pd镀敷皮膜和Au镀敷皮膜的层叠皮膜；具有Pd镀敷皮膜和Au镀敷皮膜的层叠皮膜；具有Ni镀敷皮膜和Pd镀敷皮膜的层叠皮膜；以及，由Pd镀敷皮膜构成的单层皮膜。
另外，本实施方式的布线基板，在具有上述镀敷皮膜的电极上接合有熔点低于140℃并且至少含有Sn、Bi的焊料(即，焊料层)。通过在接合焊料时的回流处理和基于回流处理的加热接合后的进一步加热处理，以使电极与焊料之间不形成后述的Pd浓缩层的方式，对层叠的Pd镀敷皮膜厚度和回流条件进行调整。
具体而言，在本实施方式的布线基板中，通过以下(1)～(3)中的任一种处理，以使电极与焊料之间不形成Pd浓缩层的方式进行调整。(1)在接合焊料时的回流处理的条件是：峰值温度为139℃以上、并且在139℃以上的保持时间低于90秒，在该条件下进行1次以上的回流处理。(2)在(1)中，在接合焊料之后，实施139℃以上的保持时间为90秒以上的加热处理。(3)在接合焊料时的回流处理的条件是：峰值温度为139℃以上、并且139℃以上的保持时间为90秒以上，在该条件下至少实施1次回流处理。
所谓“Pd浓缩层”，是指在含有Pd镀敷皮膜的单层或层叠的镀敷皮膜上接合焊料时，未使全部的Pd熔解于焊料中，而在镀敷皮膜与焊料进行接合而形成的金属间化合物层的界面上残留的Pd的层状的集合体。若Pd浓缩层形成于电极与焊料之间，则在施加冲击时会成为产生裂纹的出发点，因此，安装的可靠性降低。
本申请提供在焊料接合工序中不形成上述Pd浓缩层的热条件。即，回流处理的条件是峰值温度为139℃以上、且139℃以上的保持时间低于90秒，在该条件下进行1次以上回流处理。或者，通过在接合焊料之后实施的139℃以上的保持时间为90秒以上的加热处理，镀敷皮膜中的Pd均匀地熔解于焊料主体(solder bulk)中而消失。或者，若在接合焊料时的回流处理的条件是峰值温度为139℃以上、且139℃以上的保持时间为90秒以上，则即使回流为1次，有时也会使镀敷皮膜中的Pd均匀地熔解于焊料主体中且不形成Pd浓缩层。
在不形成Pd浓缩层的情况下，可使电极与焊料之间达到稳定接合，提高焊料在安装时的可靠性。
下面，详细说明本实施方式的布线基板的一个实施方式。
图1是示出了在制造本实施方式的布线基板中使用的预制基板1a的剖面图。预制基板1a是非电解镀敷处理用的基板。
如图1所示，预制基板1a具有绝缘树脂基板10、绝缘树脂基板10上所形成的电极12、电极12上所形成的镀敷皮膜14、以及保护电极12的阻焊剂层16。
镀敷皮膜14，形成于电极12中的作为焊料接合部分的焊盘24的表面。本实施方式中，如图2所示，镀敷皮膜14是在电极12上层叠有Ni镀敷皮膜18、Pd镀敷皮膜20、以及Au镀敷皮膜22而成的层叠皮膜。如上所述，镀敷皮膜可采取各种方案。例如，若设定为Pd镀敷皮膜和Au镀敷皮膜的双层构成，则在电极12上层叠有Pd镀敷皮膜20和Au镀敷皮膜22。若设定为只有Pd镀敷皮膜的单层皮膜，则在电极12上只形成有Pd镀敷皮膜20。在任一种情况下，本实施方式中的镀敷皮膜14均构成为含有Pd镀敷皮膜20。
在预制基板1a上施加的镀敷皮膜14上加热接合如后面所述的焊料26(参照图3)，则Pd镀敷皮膜20和Au镀敷皮膜22就会熔解于焊料26中。并且，如图3所示，在Ni镀敷皮膜18与焊料26之间的接合界面中，形成有金属间化合物层28。
作为形成绝缘树脂基板10的绝缘树脂，例如，可以举出玻璃环氧树脂、纸基环氧树脂、纸基酚醛树脂、聚酰亚胺膜、聚酯膜等。
电极12是由Cu或Cu合金构成的电极，形成规定的电路。作为Cu合金，例如，可以举出Zn、Ni、Sn、Fe、Cr、Mg、Si、P等与Cu的合金等。
电极12能够采用减成法、半加成法、加成法等公知的方法形成。
另外，电极12的除了作为焊料接合部分的焊盘24以外的部分是由阻焊剂层16进行保护。阻焊剂层16能够采用丝网印刷法、光刻法等公知的方法形成。
此外，在电解镀敷处理用的布线基板的情况下，绝缘树脂层下的电极不独立，使用被导通化的结构。
Ni镀敷皮膜18，可以使用非电解镀敷皮膜、电解镀敷皮膜中的任一种形成。在使用非电解Ni镀敷皮膜的情况下，镀敷皮膜中的共析物含有Pb、S、P或者含有Bi、S、P或者含有S、P，可使用其中的任一种。含有Bi、S、P的非电解Ni镀敷皮膜是使用无铅非电解Ni镀敷浴来形成，含有S、P的非电解Ni镀敷皮膜是使用无重金属的非电解Ni镀敷浴来形成。另外，共析物不限定于Pb、Bi、S、P，也可以是B、C、H进行共析，还可以是Pb、Bi、S、P、B、C、H中的任一种进行共析，对于各成分在皮膜中的浓度并没有特别限定。
当使用电解Ni镀敷皮膜时，可以使用无光泽镀敷皮膜、半光泽镀敷皮膜、光泽镀敷皮膜中的任一种。镀敷皮膜是使用以瓦特浴(watts bath)、韦斯伯格镍镀敷浴(ワイズベルグ镍镀敷浴)、黑色镍镀敷浴、冲击镍镀敷浴、氨基磺酸镍镀敷浴作为基体的任一种镀敷浴而形成。
对Ni镀敷皮膜18的厚度而言，优选为0.5μm以上，更优选为3～5μm。
若Ni镀敷皮膜18的厚度为下限值以上，则形成的镀敷皮膜14的厚度容易变得均匀。因此，在镀敷皮膜与焊料之间的接合界面上形成的金属间化合物层28的厚度易变得更加均匀，耐冲击性提高。使Ni镀敷皮膜的厚度厚达3～5μm，由此能够获得更大的效果。另外，通过使Ni镀敷皮膜18的厚度为5μm以下，能够缩短镀敷时间。
Pd镀敷皮膜20，可以使用非电解镀敷皮膜、电解镀敷皮膜中的任一种而形成。在使用非电解Pd镀敷皮膜的情况下，例如，可以使用公知的非电解Pd-P镀敷皮膜、非电解纯Pd镀敷皮膜中的任一种，例如，也可以含有除P以外的其它元素。
在使用电解Pd镀敷皮膜的情形下，可以使用无光泽镀敷皮膜、半光泽镀敷皮膜、光泽镀敷皮膜中的任一种，也可以使用异种金属共析而成的Pd-Ni、Pd-Co、Pd-Cu、Pd-In镀敷皮膜。
对Pd镀敷皮膜20的厚度而言，优选为0.01μm以上且5μm以下，更优选为0.05μm以上且1μm以下。若Pd镀敷皮膜的厚度低于0.01μm，则在由Cu构成的电极上形成Ni/Pd/Au镀敷皮膜，通过回流，将熔点低于140℃且至少含Sn、Bi而成的焊料，在139℃以上但低于90秒的回流条件下进行加热接合。此时，在上述加热接合过程中，由于Pd镀敷皮膜全部熔解于焊料中，Pd镀敷皮膜变薄，因此，Pd镀敷皮膜下的Ni在焊料中大量进行熔解反应。此时，例如，若Ni镀敷皮膜是P共析而成的非电解Ni镀敷皮膜，则在Ni镀敷皮膜与焊料的接合界面上形成有富P层，安装可靠性降低，因此不优选。
另一方面，若Pd镀敷皮膜20的厚度大于5μm，则有时为了不出现Pd浓缩层而需要过量的热条件。
Au镀敷皮膜22，也可以使用非电解镀敷皮膜、电解镀敷皮膜中的任一种而形成。在使用非电解Au镀敷皮膜的情况下，可以举出采用置换Au镀、置换还原Au镀、还原Au镀等方法形成的镀敷皮膜。
在使用电解Au镀敷皮膜的情况下，可以使用无光泽镀敷皮膜、半光泽镀敷皮膜、光泽镀敷皮膜中的任一种。
对Au镀敷皮膜22的厚度而言，为了确保充分的焊料润湿性，优选为0.5μm以下，更优选为0.05μm以下。若Au镀敷皮膜22的厚度为上限值以下，则容易抑制镀敷皮膜14与焊料26之间的接合界面上的金属间化合物的偏析，使焊料安装可靠性得到提高。
在镀敷皮膜14设为由多层构成的层叠皮膜的情况下，对于各层的形成方法并没有特别的限制。即，全部的皮膜可以是一致为电解镀敷皮膜、非电解镀敷皮膜中的任一种，也可以是电解镀敷皮膜与非电解镀敷皮膜混合在一起。
在预制基板1a的镀敷皮膜14上按规定的热条件接合焊料26，则形成本实施方式的布线基板1。
本实施方式中的焊料26的熔点低于140℃且至少含有Sn、Bi。作为具体例子，可以举出Sn-58wt％Bi、Sn-57wt％Bi-1wt％Ag、Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb等。
对于在接合焊料26时的热条件进行说明。首先，保持回流条件的峰值温度在139℃以上。对139℃以上的保持时间而言，在Pd镀敷皮膜18的厚度为0.1μm以上且回流1次不使电极12与焊料26之间产生Pd浓缩层的情况下，设定为90秒以上。另外，在经过1次回流进行加热接合后实施的加热处理而使Pd浓缩层消失的情况下，设定上述回流中139℃以上的保持时间低于90秒。
此外，在Pd镀敷皮膜18的厚度低于0.1μm的情况下，即使139℃以上的保持时间低于90秒的回流1次，也可能不产生Pd浓缩层。
例如，在将焊料26加热接合于Ni/Pd/Au镀敷皮膜或Ni/Pd镀敷皮膜上时，在电极与焊料之间形成有(Cu、Ni)3Sn4、Ni3Sn4等的金属间化合物层。另外，在将焊料26加热接合于Pd/Au镀敷皮膜或Pd镀敷皮膜上时，电极与焊料之间形成有由Cu6Sn5、Cu3Sn构成的金属间化合物层。
Pd和Au，在加热接合焊料26时熔解于焊料26中。Pd镀敷皮膜20熔解于焊料中的熔解速度比Au镀敷皮膜22慢。因此，例如，当在Pd镀敷皮膜20的厚度为0.1μm、峰值温度为139℃以上、且139℃以上的保持时间低于90秒的回流条件下，在经过回流1次进行了接合的情况下，在镀敷皮膜14与焊料26之间的接合界面上形成有Pd浓缩层，焊料安装可靠性降低。但是，在峰值温度为139℃以上、且139℃以上的保持时间为90秒以上的回流条件下，经过1次回流进行了接合的情况下，电极12与焊料26之间不形成Pd浓缩层，使焊料安装可靠性得到提高。
另一方面，在峰值温度为139℃以上、且139℃以上的保持时间低于90秒的回流条件下，在经过1次回流进行了接合时，有时会在电极12与焊料26之间形成Pd浓缩层。与此相对，通过重复进行回流或者以139℃以上且保持90秒以上的时间进行接合后的加热处理，Pd会全部熔解于焊料26中，Pd浓缩层消失。并且，在镀敷皮膜14与焊料26的接合界面上均匀地形成有金属间化合物层，可形成稳定的接合，焊料安装可靠性得以提高。
因此，本实施方式，例如，能够适用于要求进行FC-BGA等重复回流的基板，重复回流后，可以在电极与焊料之间均匀地形成金属间化合物层从而形成稳定的接合。其结果是，能够提供具有高的焊料安装可靠性的布线基板。
此外，从防止在完成的布线基板中焊料***的观点出发，优选为回流的总次数为5次以下(即，重复次数为4次以下)，优选包括回流在内的加热处理时间的合计为300秒以下。
布线基板的制造方法
下面，针对本实施方式的布线基板1的制造方法，参照图1～图3进行说明。
本制造方法包括：在电极12上形成镀敷皮膜14的镀敷皮膜形成工序；以及，在镀敷皮膜上以规定的热条件接合焊料26的焊料接合工序。
(镀敷皮膜形成工序)
本实施方式的制造方法，因为镀敷皮膜14是三层结构，所以由以下3个工序构成。
Ni镀敷工序：通过非电解Ni镀敷处理或电解Ni镀敷处理，在电极12上形成Ni镀敷皮膜18的工序。
Pd镀敷工序：通过非电解Pd镀敷处理或电解Pd镀敷处理，在Ni镀敷皮膜18上形成Pd镀敷皮膜20的工序。
Au镀敷工序：通过非电解Au镀敷处理或电解Au镀敷处理，在Pd镀敷皮膜20上形成Au镀敷皮膜22的工序。
通过以上工序，在电极12上形成镀敷皮膜14。此外，本工序的细节当然可以根据镀敷皮膜的具体结构而进行适宜改变。
(焊料接合工序)
在焊料接合工序中，在电极12的镀敷皮膜上接合有上述的熔点低于140℃的至少含有Sn、Bi的焊料。
通过在上述热条件下进行焊料接合工序，使Pd浓缩层原本就不形成或是一度形成后消失，变得在所制造的布线基板1中不能确认到其存在。并且，在镀敷皮膜14与焊料26的接合界面形成有金属间化合物层28。
下面，对于镀敷皮膜形成工序中的各镀敷工序的概要进行记载。
(Ni镀敷工序)
作为形成的Ni镀敷，并没有特别的限定，可以举出镀敷皮膜中含Pb而成的非电解Ni镀敷皮膜、含Bi、S而成的无铅-非电解Ni镀敷皮膜、含S而成的无重金属-非电解Ni镀敷皮膜。此时，对于含Pb而成的非电解Ni镀敷皮膜、无铅-非电解Ni镀敷皮膜、无重金属-非电解Ni镀敷皮膜而言，在各非电解Ni镀敷浴中，对绝缘树脂基板10上的电极12的表面赋予Pd催化剂后进行浸渍，能够在电极12上形成各非电解Ni镀敷皮膜18。在电解Ni镀敷的情况下，通过在被镀敷基板上通电能够形成电解Ni镀敷皮膜。
(Pd镀敷工序)
作为形成的Pd镀敷，并没有特别的限定，可以举出非电解Pd磷镀敷皮膜、非电解纯Pd镀敷皮膜、电解Pd镀敷皮膜等。此时，对于非电解Pd磷镀敷、非电解纯Pd镀敷而言，在非电解Pd镀敷浴中，在绝缘树脂基板10上的电极12的表面形成非电解Ni镀敷皮膜18后进行浸渍，能够在非电解Ni镀敷皮膜18上形成非电解Pd镀敷皮膜20。在电解Pd镀敷的情况下，通过在被镀敷基板上通电，能够形成电解Pd镀敷皮膜。此外，在非电解Pd镀敷、电解Pd镀敷的任一情况下，均能够在Cu或Cu合金上直接形成。
(Au镀敷工序)
作为形成的Au镀敷，并没有特别的限定，可以举出置换Au镀敷皮膜、置换还原Au镀敷皮膜、还原Au镀敷皮膜、电解Au镀敷皮膜等。此时，对于置换Au镀敷、置换还原Au镀敷、还原Au镀敷而言，在非电解Au镀敷浴中，在绝缘树脂基板10上的电极12的表面依次层叠非电解Ni镀敷皮膜18和非电解Pd镀敷皮膜20后进行浸渍，能够在非电解Pd镀敷皮膜20上形成非电解Au镀敷皮膜22。在电解Au镀敷的情况下，通过在被镀敷基板上通电，能够形成电解Au镀敷皮膜。
下面，通过举例对于焊料接合工序的各种方案的概要进行记载。
例1：在电极12上形成的镀敷皮膜14上，涂布助焊剂，放上由焊料26构成的焊料球，在峰值温度为139℃以上、且139℃以上的保持时间低于90秒的回流条件下进行加热接合。
例2：在镀敷皮膜14上印刷焊料26的焊料膏，在上述回流条件下进行加热接合。
通过这些工序，获得在镀敷皮膜14与焊料的接合界面上形成有Pd浓缩层的布线基板。然后，若以相同条件进行重复回流，Pd浓缩层消失，本实施方式的布线基板1完成。
作为其它方案，可以只进行1次的将上述回流条件替代为峰值温度139℃以上且139℃以上的保持时间为90秒以上的回流。如此一来，Pd全部熔解于焊料主体中，不产生Pd浓缩层。
并且，作为其它方案，也可以在焊料26的接合后进行139℃以上的保持时间为90秒以上的加热处理，以使Pd浓缩层消失。
在如此形成的布线基板1中，熔解的Pd被包含于焊料26中，形成在焊料26与电极12之间不存在Pd浓缩层的结构。
如以上说明，本实施方式的布线基板和布线基板的制造方法中，使镀敷皮膜14中的Pd镀敷皮膜的厚度达到规定的范围，并且将在接合焊料26时的热条件设定为如上所述。其结果是，在使用低熔点的焊料的情况下，也能使Pd熔解在焊料主体中而确保不存在Pd浓缩层的结构，能够提供接合可靠性高的布线基板。
另外，热条件是比较低的温度，因此，即使采用耐热性不太高的材料，也能够适宜地制造布线基板。
实施例
接着，采用实施例和比较例进一步说明本实施方式的布线基板及其制造方法。此外，下面所述内容只不过是示例而已，本发明并不局限于此。
首先，说明在预制基板的制造中使用的基本基板。
(基本基板的制造)
对由玻璃环氧树脂构成的厚度0.8mm的覆铜层压板实施电解Cu镀敷，以阻焊剂(商品名为“AUS308”，太阳油墨制造株式会社(太陽インキ社)制造)包覆除了焊盘(焊盘直径：直径300μm)以外的部分，获得具有由Cu构成的电极12的基本基板。
(预制基板1)
使用将硫酸镍(20g/L)、作为还原剂的次磷酸钠(20g/L)、作为络合剂的乳酸(30g/L)、作为铅盐的硝酸铅、以及作为硫系化合物的硫脲溶解于水而成的非电解Ni镀敷浴(浴温81℃)，在上述基本基板的电极12上形成3μm厚度的Ni镀敷皮膜18。
接着，使用含有四氨钯(tetraammine Pd)(以Pd计0.8g/L)、次磷酸钠(10g/L)、硝酸铋(2mg/L)和磷酸(10g/L)的非电解Pd镀敷浴(浴温43℃)，在Ni镀敷皮膜18上形成了0.1μm厚度的Pd镀敷皮膜20。
接着，使用含有氰化金钾(以Au计1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、柠檬酸(25g/L)和磷酸(10g/L)的非电解Au镀敷浴(浴温86℃)，在Pd镀敷皮膜20上形成0.05μm厚度的Au镀敷皮膜22。如此一来，在电极12上形成了层叠有非电解Ni镀敷皮膜/非电解Pd镀敷皮膜/非电解Au镀敷皮膜的镀敷皮膜14。
(预制基板2)
使用将硫酸镍(20g/L)、作为还原剂的次磷酸钠(20g/L)、作为络合剂的乳酸(30g/L)、作为铋盐的硝酸铋、以及作为硫系化合物的硫脲溶解于水而成的非电解Ni镀敷浴(浴温81℃)，在基本基板的电极12上形成了3μm厚度的无铅Ni镀敷皮膜18。
接着，使用含有四氨钯(以Pd计0.8g/L)、次磷酸钠(10g/L)、硝酸铋(2mg/L)和磷酸(10g/L)的非电解Pd镀敷浴(浴温43℃)，在Ni镀敷皮膜18上形成了0.1μm厚度的Pd镀敷皮膜20。
接着，使用含有氰化金钾(以Au计1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、柠檬酸(25g/L)和磷酸(10g/L)的非电解Au镀敷浴(浴温86℃)，在Pd镀敷皮膜20上形成0.05μm厚度的Au镀敷皮膜22。如此一来，在电极12上形成了层叠有无铅的非电解Ni镀敷皮膜/非电解Pd镀敷皮膜/非电解Au镀敷皮膜的镀敷皮膜14。
(预制基板3)
使用将硫酸镍(20g/L)、作为还原剂的次磷酸钠(20g/L)、作为络合剂的乳酸(30g/L)、作为铋盐的硝酸铋、以及作为硫系化合物的硫脲溶解于水而成的非电解Ni镀敷浴(浴温81℃)，在基本基板的电极12上形成了3μm厚度的无铅Ni镀敷皮膜。
接着，使用含有氰化金钾(以Au计1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、柠檬酸(25g/L)和磷酸(10g/L)的非电解Au镀敷浴(浴温86℃)，在Ni镀敷皮膜上形成0.05μm厚度的Au镀敷皮膜。如此一来，在电极12上形成了层叠有无铅的非电解Ni镀敷皮膜/非电解Au镀敷皮膜的镀敷皮膜。
(预制基板4)
使用含有四氨钯(以Pd计0.8g/L)、次磷酸钠(10g/L)、硝酸铋(2mg/L)和磷酸(10g/L)的非电解Pd镀敷浴(浴温43℃)，在基本基板的电极12上形成了2.7μm厚度的Pd镀敷皮膜20。
接着，使用含有氰化金钾(以Au计1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、柠檬酸(25g/L)和磷酸(10g/L)的非电解Au镀敷浴(浴温86℃)，在Pd镀敷皮膜20上形成0.06μm厚度的Au镀敷皮膜22。如此一来，在电极12上形成了层叠有非电解Pd镀敷皮膜/非电解Au镀敷皮膜的镀敷皮膜14。
(预制基板5)
使用含有四氨钯(以Pd计0.8g/L)、次磷酸钠(10g/L)、硝酸铋(2mg/L)和磷酸(10g/L)的非电解Pd镀敷浴(浴温43℃)，在基本基板的电极12上形成了2.7μm厚度的Pd镀敷皮膜。如此地，在电极12上形成了由非电解Pd镀敷皮膜单层构成的镀敷皮膜14。
(预制基板6)
使用含有氨基磺酸镍(600g/L)、氯化镍(5g/L)、硼酸(40g/L)的氨基磺酸Ni镀敷浴(浴温50℃)、以及市售的Pd镀敷浴(浴温25℃)、以及含有氰化金钾(10g/L)、磷酸一氢钾(リン酸第一水素カリウム)(45g/L)和螯合剂(45g/L)的光泽Au镀敷浴(浴温60℃)，在基本基板的电极12上以使Ni镀敷皮膜18的厚度成为4.4μm、Pd镀敷皮膜20的厚度成为0.33μm、Au镀敷皮膜22的厚度成为0.07μm的方式，形成了层叠结构的镀敷皮膜14。
(实施例1)
在上述预制基板1的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例1的布线基板。制备了10个实施例1的试样。
(比较例1)
在预制基板1的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例1的布线基板。制备了10个比较例1的试样。
(实施例2)
在预制基板1的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例2的布线基板。制备了10个实施例2的试样。
(比较例2)
在预制基板1的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例2的布线基板。制备了10个比较例2的试样。
(实施例3)
在预制基板2的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例3的布线基板。制备了10个实施例3的试样。
(比较例3)
在预制基板2的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例3的布线基板。制备了10个比较例3的试样。
(实施例4)
在预制基板2的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例4的布线基板。制备了10个实施例4的试样。
(比较例4)
在预制基板2的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例4的布线基板。制备了10个比较例4的试样。
(比较例4-1)
在预制基板3的镀敷皮膜上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了比较例4-1的布线基板。制备了10个比较例4-1的试样。
(比较例4-2)
在预制基板3的镀敷皮膜上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例4-2的布线基板。制备了10个比较例4-2的试样。
(比较例4-3)
在预制基板3的镀敷皮膜上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了比较例4-3的布线基板。制备了10个比较例4-3的试样。
(比较例4-4)
在预制基板3的镀敷皮膜上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例4-4的布线基板。制备了10个比较例4-4的试样。
(实施例5)
在预制基板4的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例5的布线基板。制备了10个实施例5的试样。
(比较例5)
在预制基板4的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例5的布线基板。制备了10个比较例5的试样。
(实施例6)
在预制基板4的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例6的布线基板。制备了10个实施例6的试样。
(比较例6)
在预制基板4的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例6的布线基板。制备了10个比较例6的试样。
(实施例7)
在预制基板5的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例7的布线基板。制备了10个实施例7的试样。
(比较例7)
在预制基板5的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例7的布线基板。制备了10个比较例7的试样。
(实施例8)
在预制基板5的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例8的布线基板。制备了10个实施例8的试样。
(比较例8)
在预制基板5的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例8的布线基板。制备了10个比较例8的试样。
(实施例9)
在预制基板6的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例9的布线基板。制备了10个实施例9的试样。
(比较例9)
在预制基板6的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例9的布线基板。制备了10个比较例9的试样。
(实施例10)
在预制基板6的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流5次，制备了实施例10的布线基板。制备了10个实施例10的试样。
(比较例10)
在预制基板6的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为60秒的条件下，回流1次，制备了比较例10的布线基板。制备了10个比较例10的试样。
(实施例11)
在预制基板1的镀敷皮膜14上，设置由Sn-58wt％Bi构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为90秒的条件下，回流1次，制备了实施例11的布线基板。制备了10个实施例11的试样。
(实施例12)
在预制基板1的镀敷皮膜14上，设置由Sn-57wt％Bi-0.5wt％Sb构成的350μm直径的焊料球，在峰值温度为169℃、并且在139℃以上的保持时间为90秒的条件下，回流1次，制备了实施例12的布线基板。制备了10个实施例12的试样。
(评价方法)
针对实施例1～4、比较例1～4和比较例4-1～4-4的试样，使用结合强度测试仪(Bonding Tester)(型号(Model)为PTR-1102，株式会社レスカ(RHESCA)制造)，实施低速剪断试验，根据焊料破裂模式评价了焊料安装可靠性。对破裂模式而言，相对于电极12的俯视的面积，当焊料残余量为70％以上时设为“焊料破裂模式”、30～70％时设为“焊料+IMC破裂模式”、30％以下时设为“IMC破裂模式”。“焊料破裂模式”的比例越高，则评价为焊料安装可靠性越良好。
另外，关于实施例5～12和比较例5～10的试样，由于按上述要领进行的低速剪断试验中，在焊料破裂模式的比例上未确认到差异，因此，根据低速剪断试验时的接合强度评价了焊料安装可靠性。
(评价结果)
将实施例1～4、比较例1～4和比较例4-1～4-4的评价结果示于表1中。此外，还一并示出了低速剪断试验时的接合强度。
表1
如表1所示，在使用由非电解Ni/Pd/Au镀敷构成的层叠结构的镀敷皮膜的情况下回流5次后的结果，焊料破裂模式的比率高，与各实施例对应的比较例(只回流1次)相比显示出了高焊料安装可靠性。另外，如实施例3～4和比较例3～4所示，该效果即使在Ni镀敷皮膜18是无铅非电解Ni镀敷皮膜的情况下也得到确认。
另一方面，在使用由无铅非电解Ni/Au构成的层叠结构的镀敷皮膜的比较例4-1～4-4中，在5次回流后，焊料破裂模式的比率降低至30％以下，显示出了低焊料安装可靠性。
根据以上所述，在使用含有Pd镀敷皮膜的镀敷皮膜的本实施方式的布线基板中，在进行重复回流后，显示出了能够获得高的焊料安装可靠性。本实施方式，可在要求耐回流性的用途上推广应用。
图4是表示安装Sn-58wt％Bi焊料的实施例1和比较例1的布线基板中的接合剖面的元素分布图。如图4的左侧所示，实施例1的布线基板中，在电极与焊料之间未确认到Pd浓缩层，但在右侧的比较例1中Pd以层状分布，确认有Pd浓缩层。根据Pd浓缩层的有无以及焊料安装可靠性的评价结果，显示出了，在焊料接合工序中，Pd均匀地熔解于焊料主体中，由此焊料安装可靠性提高。
接着，将实施例5～12和比较例5～10的评价结果示于表2中。
表2
如表2所示，在使用由非电解Pd/Au镀敷构成的层叠结构的镀敷皮膜、由非电解Pd镀敷构成的单层结构的镀敷皮膜、以及由电解Ni/Pd/Au构成的层叠结构的镀敷皮膜的情况下，回流5次后的结果，焊料接合强度高，与各实施例对应的比较例相比，显示出了高的焊料安装可靠性。另外，如实施例11～12所示，在设定139℃以上的保持时间为90秒的情况下，即使回流为1次，与比较例1、2相比，也确认有接合强度的增加。
另外，根据实施例3～4、比较例3～4、实施例9～10和比较例9～10的结果，Ni镀敷皮膜种类无论是无铅Ni镀敷皮膜、电解Ni镀敷皮膜中的哪一种，均确认到5次回流后接合强度的增加。
以上，说明了本发明的各实施方式和实施例，但本发明的技术范围并不局限于上述实施方式，只要是在不脱离本发明宗旨的范围内，即可改变构成要素的组合，或者对各构成要素施加变更或进行删除。
附图标记的说明
1   布线基板；
10  绝缘树脂基板；
12  电极；
14  镀敷皮膜；
16  阻焊剂；
18  Ni镀敷皮膜；
20  Pd镀敷皮膜；
22  Au镀敷皮膜；
24  焊盘；
26  焊料；
28  金属间化合物层。

Claims (5)

1.一种布线基板，其中，其包括：
电极，该电极含有Cu或Cu合金；
镀敷皮膜，该镀敷皮膜被形成在所述电极上并且至少具有含有Pd的皮膜；以及，
焊料，在该焊料与所述电极之间没有Pd浓缩层，并且该焊料被加热接合在所述镀敷皮膜上，并且该焊料的熔点低于140℃并且熔解有Pd。
2.如权利要求1所述的布线基板，其中，所述焊料至少含有Sn、Bi或Sb。
3.一种布线基板的制造方法，其中，
在含有Cu或Cu合金的电极上，形成至少具有含有Pd的皮膜的镀敷皮膜，
将熔点低于140℃的焊料加热接合在所述镀敷皮膜上，使所述Pd熔解于所述焊料中。
4.如权利要求3所述的布线基板的制造方法，其中，
在规定的热条件下，将所述焊料加热接合在所述镀敷皮膜上，
所述规定的热条件是如下(1)～(3)中的任一者：
(1)在接合所述焊料时的回流处理的条件是：峰值温度为139℃以上并且139℃以上的保持时间低于90秒，在相同条件下实施1次以上的所述回流处理；
(2)在接合所述焊料之后，进行在139℃以上保持90秒以上的加热处理；
(3)在接合所述焊料时的条件是：至少实施1次峰值温度为139℃以上并且139℃以上的保持时间为90秒以上的回流处理。
5.如权利要求3或4所述的布线基板的制造方法，其中，在形成所述镀敷皮膜时，由所述Pd构成的皮膜的厚度为0.01μm以上且5μm以下。
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