JP2002111188A - 配線基板 - Google Patents
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- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半田接合の際に、配線層への半田のヌレ性お
よびシェアー試験により評価される接合強度の劣化や、
めっき層のハガレ・フクレ等が発生する。 【解決手段】 配線層２のうち少なくとも電子部品３の
電極が半田ボール５を介して接続される領域の表面に、
無電解法により、ニッケルの含有率が99.9重量％以上で
ありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上であるニ
ッケルめっき層６、パラジウムまたはパラジウム合金め
っき層７、および金めっき層８が順次被着されている配
線基板４である。前記構成のニッケルめっき層６が、金
めっき層８表面に酸化ニッケル層が形成されることを抑
制し、配線層２への半田のヌレ性やシェアー試験により
評価される接合強度を高く維持する。さらにパラジウム
またはパラジウム合金めっき層７が、ニッケルめっき層
６と金めっき層８との間にボイドや空隙部が形成される
ことを防止し、ハガレやフクレが発生しない。
よびシェアー試験により評価される接合強度の劣化や、
めっき層のハガレ・フクレ等が発生する。 【解決手段】 配線層２のうち少なくとも電子部品３の
電極が半田ボール５を介して接続される領域の表面に、
無電解法により、ニッケルの含有率が99.9重量％以上で
ありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上であるニ
ッケルめっき層６、パラジウムまたはパラジウム合金め
っき層７、および金めっき層８が順次被着されている配
線基板４である。前記構成のニッケルめっき層６が、金
めっき層８表面に酸化ニッケル層が形成されることを抑
制し、配線層２への半田のヌレ性やシェアー試験により
評価される接合強度を高く維持する。さらにパラジウム
またはパラジウム合金めっき層７が、ニッケルめっき層
６と金めっき層８との間にボイドや空隙部が形成される
ことを防止し、ハガレやフクレが発生しない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や容量
素子、抵抗器等の電子部品が半田を介して搭載される配
線基板であって、その表面の配線層に無電解法によって
めっき層を被着させて成る配線基板に関するものであ
る。
素子、抵抗器等の電子部品が半田を介して搭載される配
線基板であって、その表面の配線層に無電解法によって
めっき層を被着させて成る配線基板に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子や容量素子、抵抗器等
の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、酸化アル
ミニウム質焼結体から成る絶縁基体と、絶縁基体の上面
から下面にかけて形成されたタングステン・モリブデン
等の高融点金属材料から成る複数個の配線層とから構成
されており、絶縁基体の上面に半導体素子や容量素子、
抵抗器等の電子部品を搭載するとともに電子部品の各電
極を配線層に半田を介して電気的に接続するようになっ
ている。
の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、酸化アル
ミニウム質焼結体から成る絶縁基体と、絶縁基体の上面
から下面にかけて形成されたタングステン・モリブデン
等の高融点金属材料から成る複数個の配線層とから構成
されており、絶縁基体の上面に半導体素子や容量素子、
抵抗器等の電子部品を搭載するとともに電子部品の各電
極を配線層に半田を介して電気的に接続するようになっ
ている。
【０００３】このような配線基板は、配線層の絶縁基体
下面に導出されている部位を外部電気回路基板の配線導
体に半田等を介し接続することによって外部電気回路基
板上に実装され、同時に配線基板に搭載されている電子
部品の各電極が所定の外部電気回路に電気的に接続され
ることとなる。
下面に導出されている部位を外部電気回路基板の配線導
体に半田等を介し接続することによって外部電気回路基
板上に実装され、同時に配線基板に搭載されている電子
部品の各電極が所定の外部電気回路に電気的に接続され
ることとなる。
【０００４】また、このような配線基板は、配線層の少
なくとも電子部品が半田を介して接続される領域にニッ
ケルめっき層と金めっき層が順次被着形成されており、
これらニッケルめっき層はタングステン等の高融点金属
材料から成る配線層に対する半田の接合を良好とし、金
めっき層はニッケルめっき層表面にニッケルの酸化物が
形成されて半田接合性等が劣化するのを防止している。
なくとも電子部品が半田を介して接続される領域にニッ
ケルめっき層と金めっき層が順次被着形成されており、
これらニッケルめっき層はタングステン等の高融点金属
材料から成る配線層に対する半田の接合を良好とし、金
めっき層はニッケルめっき層表面にニッケルの酸化物が
形成されて半田接合性等が劣化するのを防止している。
【０００５】一方、これらニッケルめっき層および金め
っき層を被着形成する方法としては、配線基板の小型化
に伴なう配線導体層の高密度化によってめっき電力供給
用の引き出し線の形成が困難なことから、引き出し線が
不要である無電解法が多用されつつある。
っき層を被着形成する方法としては、配線基板の小型化
に伴なう配線導体層の高密度化によってめっき電力供給
用の引き出し線の形成が困難なことから、引き出し線が
不要である無電解法が多用されつつある。
【０００６】このような無電解法により配線層上にニッ
ケルめっき層を被着形成させる無電解ニッケルめっき浴
としては、一般に硫酸ニッケル等のニッケル化合物と次
亜リン酸ナトリウム等のリン系還元剤とを主成分とする
水溶液に錯化剤、ｐＨ緩衝剤、安定剤等を添加して成る
無電解ニッケル−リンめっき浴が用いられ、これを用い
て被着形成されたニッケルめっき層は、還元剤の分解生
成物であるリンを５〜15重量％含有するニッケル−リン
合金となっている。
ケルめっき層を被着形成させる無電解ニッケルめっき浴
としては、一般に硫酸ニッケル等のニッケル化合物と次
亜リン酸ナトリウム等のリン系還元剤とを主成分とする
水溶液に錯化剤、ｐＨ緩衝剤、安定剤等を添加して成る
無電解ニッケル−リンめっき浴が用いられ、これを用い
て被着形成されたニッケルめっき層は、還元剤の分解生
成物であるリンを５〜15重量％含有するニッケル−リン
合金となっている。
【０００７】しかしながら、配線層上の電子部品が半田
を介して接続される領域にニッケル−リン合金から成る
ニッケルめっき層を被着形成した場合には、半田とニッ
ケルめっき層の接合は、半田中の錫とニッケルめっき層
のニッケルとが反応することによって行なわれるが、ニ
ッケル−リン合金めっき層中のリンは半田中の錫や鉛と
は反応しないため、半田とニッケル−リン合金めっき層
との界面にリンが濃縮して脆化層を形成する。その結
果、配線基板と半導体素子等の電子部品との間に両者の
熱膨張係数の相違に起因して発生する応力によって、半
田とニッケル−リン合金めっき層との界面に形成された
脆化層から亀裂を生じ、電気的接続ができなくなるとい
う問題点を有していた。
を介して接続される領域にニッケル−リン合金から成る
ニッケルめっき層を被着形成した場合には、半田とニッ
ケルめっき層の接合は、半田中の錫とニッケルめっき層
のニッケルとが反応することによって行なわれるが、ニ
ッケル−リン合金めっき層中のリンは半田中の錫や鉛と
は反応しないため、半田とニッケル−リン合金めっき層
との界面にリンが濃縮して脆化層を形成する。その結
果、配線基板と半導体素子等の電子部品との間に両者の
熱膨張係数の相違に起因して発生する応力によって、半
田とニッケル−リン合金めっき層との界面に形成された
脆化層から亀裂を生じ、電気的接続ができなくなるとい
う問題点を有していた。
【０００８】そこで、このような問題点を解決する手段
として、ニッケル−リン合金めっき層の代わりに脆化層
の形成を阻止すべくニッケル−ホウ素合金めっき層が用
いられるようになってきた。この場合、ニッケルめっき
層は還元剤の分解生成物であるホウ素を0.3〜３重量％
含有させたことから脆化層が形成されないため、半田接
続部の長期信頼性への要求が高い配線基板等に用いられ
るようになってきた。
として、ニッケル−リン合金めっき層の代わりに脆化層
の形成を阻止すべくニッケル−ホウ素合金めっき層が用
いられるようになってきた。この場合、ニッケルめっき
層は還元剤の分解生成物であるホウ素を0.3〜３重量％
含有させたことから脆化層が形成されないため、半田接
続部の長期信頼性への要求が高い配線基板等に用いられ
るようになってきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配線層
上にニッケル−ホウ素合金から成るニッケルめっき層を
被着形成した場合には、ニッケル−ホウ素合金から成る
めっき層が無電解金めっき浴中に溶出し易く、ニッケル
めっき層と金めっき層との間にボイドおよびそのボイド
が連結することによって形成された空隙部が発生し易く
なるという問題点があった。
上にニッケル−ホウ素合金から成るニッケルめっき層を
被着形成した場合には、ニッケル−ホウ素合金から成る
めっき層が無電解金めっき浴中に溶出し易く、ニッケル
めっき層と金めっき層との間にボイドおよびそのボイド
が連結することによって形成された空隙部が発生し易く
なるという問題点があった。
【００１０】一方、ニッケル−ホウ素合金の熱膨張係数
が金の熱膨張係数に対し相違すること等から、ニッケル
−ホウ素合金から成るニッケルめっき層と金めっき層の
両方に電子部品を配線層に半田を介して接続させる際等
の熱が作用すると、ニッケル−ホウ素合金から成るニッ
ケルめっき層と金めっき層との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因して発生する応力によって、ニッケルめっき
層表面のボイドおよびそのボイドが連結することによっ
て形成された空隙部を起点としてハガレやフクレが生
じ、これによって配線層上に電子部品を半田を介して強
固に取着することができなくなるという問題点があっ
た。
が金の熱膨張係数に対し相違すること等から、ニッケル
−ホウ素合金から成るニッケルめっき層と金めっき層の
両方に電子部品を配線層に半田を介して接続させる際等
の熱が作用すると、ニッケル−ホウ素合金から成るニッ
ケルめっき層と金めっき層との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因して発生する応力によって、ニッケルめっき
層表面のボイドおよびそのボイドが連結することによっ
て形成された空隙部を起点としてハガレやフクレが生
じ、これによって配線層上に電子部品を半田を介して強
固に取着することができなくなるという問題点があっ
た。
【００１１】一方、最近では配線上に電子部品を接合す
る際に用いられる半田の種類として、一般的な錫と鉛の
合金の他に、錫を主成分とする合金、例えば一般に鉛フ
リー半田と称される錫−銀系等の合金が使用されるよう
になってきている。これらの鉛フリー半田は、一般的な
錫−鉛系の半田に比べて融点が高いことから、電子部品
を配線層に半田を介して接続させる際に必要な熱も、錫
−鉛系の半田に比べて高い温度を必要とする。
る際に用いられる半田の種類として、一般的な錫と鉛の
合金の他に、錫を主成分とする合金、例えば一般に鉛フ
リー半田と称される錫−銀系等の合金が使用されるよう
になってきている。これらの鉛フリー半田は、一般的な
錫−鉛系の半田に比べて融点が高いことから、電子部品
を配線層に半田を介して接続させる際に必要な熱も、錫
−鉛系の半田に比べて高い温度を必要とする。
【００１２】このような場合においては、配線層上にニ
ッケル−ホウ素めっき層とその表面に金めっき層を被着
形成させた配線基板では、多量のニッケル原子が容易に
金めっき層表面に移動拡散し酸化ニッケル層を形成する
ため、配線層への半田のヌレ性やシェアー試験により評
価される接合強度を劣化させてしまうという問題点があ
った。
ッケル−ホウ素めっき層とその表面に金めっき層を被着
形成させた配線基板では、多量のニッケル原子が容易に
金めっき層表面に移動拡散し酸化ニッケル層を形成する
ため、配線層への半田のヌレ性やシェアー試験により評
価される接合強度を劣化させてしまうという問題点があ
った。
【００１３】また、ニッケル−ホウ素合金から成るニッ
ケルめっき層と金めっき層との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因して発生する応力によってニッケルめっき層
表面のボイドやそれが連結して形成された空隙部を起点
として生じるハガレやフクレが、一般的な錫−鉛系の半
田を使用する場合に比べさらに多くなるという問題点も
あった。
ケルめっき層と金めっき層との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因して発生する応力によってニッケルめっき層
表面のボイドやそれが連結して形成された空隙部を起点
として生じるハガレやフクレが、一般的な錫−鉛系の半
田を使用する場合に比べさらに多くなるという問題点も
あった。
【００１４】本発明は上記問題点を解決するために案出
されたものであり、その目的は、半田接合の際に、下地
のニッケルが金めっき層表面に移動拡散し酸化ニッケル
層を形成することによる配線層への半田のヌレ性やシェ
アー試験により評価される接合強度が劣化することや、
金めっき層とニッケルめっき層との間にボイドあるいは
それが連結することによって形成された空隙部を起点と
してハガレやフクレが発生することを有効に防止し、配
線層に電子部品を半田を介して強固に取着することがで
きる配線基板を提供することにある。
されたものであり、その目的は、半田接合の際に、下地
のニッケルが金めっき層表面に移動拡散し酸化ニッケル
層を形成することによる配線層への半田のヌレ性やシェ
アー試験により評価される接合強度が劣化することや、
金めっき層とニッケルめっき層との間にボイドあるいは
それが連結することによって形成された空隙部を起点と
してハガレやフクレが発生することを有効に防止し、配
線層に電子部品を半田を介して強固に取着することがで
きる配線基板を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、電
子部品の電極が半田を介して接続される配線層を有する
配線基板であって、前記配線層のうち少なくとも前記電
子部品の電極が半田を介して接続される領域の表面に、
無電解法により、ニッケルの含有率が99.9重量％以上で
ありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上であるニ
ッケルめっき層、パラジウムまたはパラジウム合金めっ
き層、および金めっき層を、順次被着させたことを特徴
とするものである。
子部品の電極が半田を介して接続される配線層を有する
配線基板であって、前記配線層のうち少なくとも前記電
子部品の電極が半田を介して接続される領域の表面に、
無電解法により、ニッケルの含有率が99.9重量％以上で
ありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上であるニ
ッケルめっき層、パラジウムまたはパラジウム合金めっ
き層、および金めっき層を、順次被着させたことを特徴
とするものである。
【００１６】本発明の配線基板によれば、配線層のうち
少なくとも電子部品の電極が半田を介して接続される領
域の表面に、無電解法により、ニッケルの含有量が99.9
重量％以上でありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ
以上であるニッケルめっき層、パラジウムまたはパラジ
ウム合金めっき層、および金めっき層を順次被着形成さ
せたことから、特に、配線基板に電子部品を配線層に半
田を介して接続させる際等の熱が作用しても、ニッケル
の含有量が99.9重量％以上でありかつニッケル粒子の平
均粒径が20ｎｍ以上であるニッケルめっき層と、パラジ
ウムまたはパラジウム合金めっき層とがニッケルの移動
拡散を抑制するので、半田ヌレ性やシェアー試験により
評価される接合強度を高く維持することができ、かつパ
ラジウムまたはパラジウム合金めっき層が、金めっき浴
中でニッケルめっき層表面に形成されるボイドあるいは
それが連結した空隙部の発生を抑制するので、これらボ
イドや空隙部を起点としてハガレやフクレが発生するの
を有効に防止することができる。その結果、配線層に電
子部品の電極を半田を介して極めて強固に接続すること
ができる。
少なくとも電子部品の電極が半田を介して接続される領
域の表面に、無電解法により、ニッケルの含有量が99.9
重量％以上でありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ
以上であるニッケルめっき層、パラジウムまたはパラジ
ウム合金めっき層、および金めっき層を順次被着形成さ
せたことから、特に、配線基板に電子部品を配線層に半
田を介して接続させる際等の熱が作用しても、ニッケル
の含有量が99.9重量％以上でありかつニッケル粒子の平
均粒径が20ｎｍ以上であるニッケルめっき層と、パラジ
ウムまたはパラジウム合金めっき層とがニッケルの移動
拡散を抑制するので、半田ヌレ性やシェアー試験により
評価される接合強度を高く維持することができ、かつパ
ラジウムまたはパラジウム合金めっき層が、金めっき浴
中でニッケルめっき層表面に形成されるボイドあるいは
それが連結した空隙部の発生を抑制するので、これらボ
イドや空隙部を起点としてハガレやフクレが発生するの
を有効に防止することができる。その結果、配線層に電
子部品の電極を半田を介して極めて強固に接続すること
ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１８】図１は、本発明の配線基板を半導体素子を
収容する半導体素子収納用パッケージに適用した場合の
実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、
２は配線層である。この絶縁基体１と配線層２とで半導
体素子３を搭載するための配線基板４が形成される。
収容する半導体素子収納用パッケージに適用した場合の
実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、
２は配線層である。この絶縁基体１と配線層２とで半導
体素子３を搭載するための配線基板４が形成される。
【００１９】絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体
・窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化
珪素質焼結体・ガラスセラミック焼結体等の電気絶縁材
料から成り、その上面に半導体素子３を搭載する搭載部
を有し、搭載部表面に露出した配線層２に半導体素子３
の電極が半田ボール５を介して接続される。
・窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化
珪素質焼結体・ガラスセラミック焼結体等の電気絶縁材
料から成り、その上面に半導体素子３を搭載する搭載部
を有し、搭載部表面に露出した配線層２に半導体素子３
の電極が半田ボール５を介して接続される。
【００２０】絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム・酸化珪素
・酸化カルシウム・酸化マグネシウム等の原料粉末に適
当な有機バインダ・溶剤を添加混合して泥漿状のセラミ
ックスラリーと成すとともにこのセラミックスラリーを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等
のシート成形技術を採用しシート状と成すことによって
セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得
て、しかる後、このセラミックグリーンシートを切断加
工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれ
を複数枚積層し、最後にこの積層されたセラミックグリ
ーンシートを還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成する
ことによって製作される。
焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム・酸化珪素
・酸化カルシウム・酸化マグネシウム等の原料粉末に適
当な有機バインダ・溶剤を添加混合して泥漿状のセラミ
ックスラリーと成すとともにこのセラミックスラリーを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等
のシート成形技術を採用しシート状と成すことによって
セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得
て、しかる後、このセラミックグリーンシートを切断加
工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれ
を複数枚積層し、最後にこの積層されたセラミックグリ
ーンシートを還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成する
ことによって製作される。
【００２１】また絶縁基体１は、その上面の搭載部から
下面にかけて多数の配線層２が被着形成されており、配
線層２の搭載部に露出した部位には半導体素子３の各電
極が半田ボール５を介して電気的に接続され、また絶縁
基体１の下面に導出された部位には外部電気回路基板の
配線導体が半田等を介して電気的に接続される。
下面にかけて多数の配線層２が被着形成されており、配
線層２の搭載部に露出した部位には半導体素子３の各電
極が半田ボール５を介して電気的に接続され、また絶縁
基体１の下面に導出された部位には外部電気回路基板の
配線導体が半田等を介して電気的に接続される。
【００２２】配線層２は、搭載される半導体素子３の各
電極を外部電気回路に接続する作用を成し、例えば、タ
ングステン・モリブデン・マンガン等の高融点金属粉末
から成り、タングステン等の高融点金属粉末に適当な有
機バインダや溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶
縁基体１と成るセラミックグリーンシートに予め従来周
知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し
ておくことによって絶縁基体１の搭載部から下面にかけ
て被着形成される。
電極を外部電気回路に接続する作用を成し、例えば、タ
ングステン・モリブデン・マンガン等の高融点金属粉末
から成り、タングステン等の高融点金属粉末に適当な有
機バインダや溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶
縁基体１と成るセラミックグリーンシートに予め従来周
知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し
ておくことによって絶縁基体１の搭載部から下面にかけ
て被着形成される。
【００２３】また配線層２は、図２に要部拡大断面図で
示すように、少なくとも半導体素子３の電極が半田ボー
ル５を介して接続される領域に、無電解法により、ニッ
ケルの含有量が99.9重量％以上でありかつニッケル粒子
の平均粒径が20ｎｍ以上であるニッケルめっき層６、パ
ラジウムまたはパラジウム合金めっき層７、および金め
っき層８が順次被着形成されている。
示すように、少なくとも半導体素子３の電極が半田ボー
ル５を介して接続される領域に、無電解法により、ニッ
ケルの含有量が99.9重量％以上でありかつニッケル粒子
の平均粒径が20ｎｍ以上であるニッケルめっき層６、パ
ラジウムまたはパラジウム合金めっき層７、および金め
っき層８が順次被着形成されている。
【００２４】めっき浴中の金属イオンを還元析出させる
ための電子の供給源として還元剤を利用する無電解法
は、外部電源から電子を供給する必要がある電解法に比
べ、被めっき物の形状に制約が少なくめっき層を均一な
厚みに被着形成することができる。また、被めっき部に
めっき電力を供給するための引き出し線が不要であるこ
とから配線層２を高密度で形成することが可能で、配線
基板４の小型化を容易とすることができる。
ための電子の供給源として還元剤を利用する無電解法
は、外部電源から電子を供給する必要がある電解法に比
べ、被めっき物の形状に制約が少なくめっき層を均一な
厚みに被着形成することができる。また、被めっき部に
めっき電力を供給するための引き出し線が不要であるこ
とから配線層２を高密度で形成することが可能で、配線
基板４の小型化を容易とすることができる。
【００２５】このような無電解法により、配線層２上に
は、ニッケルの含有率が99.9重量％以上でありかつニッ
ケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上であるニッケルめっき
層６が所定厚みに被着形成されている。このニッケルめ
っき層６は、共析成分をほとんど含有しないことから、
従来のようなニッケル−リンめっき層やニッケル−ホウ
素めっき層等の共析成分を含有しそのニッケル粒子の平
均粒径が10ｎｍ以下と非常に小さなものと比べて、熱に
よりニッケルが移動拡散する際の経路となる結晶粒界が
少ないという特長を持つ。その結果、このニッケルめっ
き層６は、配線層２にパラジウムまたはパラジウム合金
めっき層７、および金めっき層８を強固に被着接合さ
せ、かつ電子部品を配線層２に半田ボール５を介して接
続させる際等の熱によってニッケルが移動拡散し難くす
る作用をなす。
は、ニッケルの含有率が99.9重量％以上でありかつニッ
ケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上であるニッケルめっき
層６が所定厚みに被着形成されている。このニッケルめ
っき層６は、共析成分をほとんど含有しないことから、
従来のようなニッケル−リンめっき層やニッケル−ホウ
素めっき層等の共析成分を含有しそのニッケル粒子の平
均粒径が10ｎｍ以下と非常に小さなものと比べて、熱に
よりニッケルが移動拡散する際の経路となる結晶粒界が
少ないという特長を持つ。その結果、このニッケルめっ
き層６は、配線層２にパラジウムまたはパラジウム合金
めっき層７、および金めっき層８を強固に被着接合さ
せ、かつ電子部品を配線層２に半田ボール５を介して接
続させる際等の熱によってニッケルが移動拡散し難くす
る作用をなす。
【００２６】ニッケルめっき層６は、例えば、酢酸ニッ
ケル・塩化ニッケル等のニッケル化合物と、ヒドラジン
・ホルマリン等のニッケルめっき層中に共析する成分を
含有しない還元剤とを主成分とし、クエン酸・エチレン
ジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはこれらのナトリウム
・カリウム塩等の錯化剤、ホウ酸等のｐＨ緩衝剤、サッ
カリン等の安定剤を添加して成る無電解ニッケルめっき
浴を用いた無電解法により配線層２上に被着形成され
る。
ケル・塩化ニッケル等のニッケル化合物と、ヒドラジン
・ホルマリン等のニッケルめっき層中に共析する成分を
含有しない還元剤とを主成分とし、クエン酸・エチレン
ジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはこれらのナトリウム
・カリウム塩等の錯化剤、ホウ酸等のｐＨ緩衝剤、サッ
カリン等の安定剤を添加して成る無電解ニッケルめっき
浴を用いた無電解法により配線層２上に被着形成され
る。
【００２７】なお、ニッケルめっき層６は、ニッケルの
含有率が99.9重量％未満となると、共析成分の作用によ
ってニッケルめっき層６を形成しているニッケル粒子の
粒径が20ｎｍ未満と非常に小さくなるとともに結晶粒界
が急激に増加するため、結晶粒界に沿ってニッケル原子
が移動拡散しやすくなり、半導体素子３の電極を半田ボ
ール５を介して配線層２に接続する際等において熱が印
加されると金めっき層８表面に酸化ニッケル層を形成し
てしまい、電子部品を配線層２に半田ボール５を介して
強固に接続することが困難となる。従って、ニッケルめ
っき層６は、ニッケルの含有率を99.9重量％以上としか
つニッケル粒子の平均粒径を20ｎｍ以上とすることが必
要である。
含有率が99.9重量％未満となると、共析成分の作用によ
ってニッケルめっき層６を形成しているニッケル粒子の
粒径が20ｎｍ未満と非常に小さくなるとともに結晶粒界
が急激に増加するため、結晶粒界に沿ってニッケル原子
が移動拡散しやすくなり、半導体素子３の電極を半田ボ
ール５を介して配線層２に接続する際等において熱が印
加されると金めっき層８表面に酸化ニッケル層を形成し
てしまい、電子部品を配線層２に半田ボール５を介して
強固に接続することが困難となる。従って、ニッケルめ
っき層６は、ニッケルの含有率を99.9重量％以上としか
つニッケル粒子の平均粒径を20ｎｍ以上とすることが必
要である。
【００２８】また、ニッケルめっき層６の厚みは、配線
層２を完全に被覆するという観点からは、0.5μｍ以上
が望ましく、また５μｍを超えると内部応力が大きくな
るため、配線層２への密着強度という観点からは、その
厚みを５μｍ以下とすることが望ましい。従って、ニッ
ケルめっき層６は、その厚みを0.5μｍ〜５μｍの範囲
としておくことがより好ましい。
層２を完全に被覆するという観点からは、0.5μｍ以上
が望ましく、また５μｍを超えると内部応力が大きくな
るため、配線層２への密着強度という観点からは、その
厚みを５μｍ以下とすることが望ましい。従って、ニッ
ケルめっき層６は、その厚みを0.5μｍ〜５μｍの範囲
としておくことがより好ましい。
【００２９】次に、ニッケルめっき層６上には、パラジ
ウムまたはパラジウム合金めっき層７が所定厚みに被着
形成されている。パラジウムまたはパラジウム合金めっ
き層７は、ニッケルめっき層６と金めっき層８を強固に
被着接合させるために形成され、ニッケルめっき層６の
表面上にボイドやそれが連結して形成される空隙部が発
生するすることを抑制する作用をなす。また、半導体素
子３の電極を半田ボール５を介して配線層２に接続する
際等の熱によって、ニッケルめっき層６のニッケルが金
めっき層８の表面へ移動拡散することを防止するための
バリア層として作用する。
ウムまたはパラジウム合金めっき層７が所定厚みに被着
形成されている。パラジウムまたはパラジウム合金めっ
き層７は、ニッケルめっき層６と金めっき層８を強固に
被着接合させるために形成され、ニッケルめっき層６の
表面上にボイドやそれが連結して形成される空隙部が発
生するすることを抑制する作用をなす。また、半導体素
子３の電極を半田ボール５を介して配線層２に接続する
際等の熱によって、ニッケルめっき層６のニッケルが金
めっき層８の表面へ移動拡散することを防止するための
バリア層として作用する。
【００３０】パラジウムまたはパラジウム合金めっき層
７は、例えば、塩化パラジウム・塩化パラジウムアンモ
ニウム等のパラジウム化合物と、ヒドラジン・蟻酸・亜
リン酸・次亜リン酸・ジメチルアミンボラン・トリメチ
ルアミンボランまたはこれらのナトリウム・カリウム塩
等の還元剤とを主成分とし、クエン酸・エチレンジアミ
ン・エチレンジアミン四酢酸・トリエタノールアミンま
たはこれらのナトリウム・カリウム塩等の錯化剤、ホウ
酸等のｐＨ緩衝剤、チオジグリコール酸等の安定剤等を
添加して成る無電解パラジウムめっき浴を用いた無電解
法によりニッケルめっき層６上に被着形成される。
７は、例えば、塩化パラジウム・塩化パラジウムアンモ
ニウム等のパラジウム化合物と、ヒドラジン・蟻酸・亜
リン酸・次亜リン酸・ジメチルアミンボラン・トリメチ
ルアミンボランまたはこれらのナトリウム・カリウム塩
等の還元剤とを主成分とし、クエン酸・エチレンジアミ
ン・エチレンジアミン四酢酸・トリエタノールアミンま
たはこれらのナトリウム・カリウム塩等の錯化剤、ホウ
酸等のｐＨ緩衝剤、チオジグリコール酸等の安定剤等を
添加して成る無電解パラジウムめっき浴を用いた無電解
法によりニッケルめっき層６上に被着形成される。
【００３１】この場合、無電解パラジウムめっき浴は下
地ニッケルの触媒能によって自己触媒的にパラジウムが
析出することから、下地ニッケルをめっき浴中に溶解す
ることがないため、ニッケルめっき層６表面にピンホー
ルやボイド等を形成することなく均一厚みに、かつ強固
に被着形成することができる。
地ニッケルの触媒能によって自己触媒的にパラジウムが
析出することから、下地ニッケルをめっき浴中に溶解す
ることがないため、ニッケルめっき層６表面にピンホー
ルやボイド等を形成することなく均一厚みに、かつ強固
に被着形成することができる。
【００３２】また、パラジウムまたはパラジウム合金め
っき層７は極めて耐食性に優れることから、次の工程と
なる金めっき層８を被着形成する際に無電解金めっき浴
中でニッケルめっき層６が酸化腐食され、ボイドやそれ
が連結して形成される空隙部が発生することを防止する
作用を有する。
っき層７は極めて耐食性に優れることから、次の工程と
なる金めっき層８を被着形成する際に無電解金めっき浴
中でニッケルめっき層６が酸化腐食され、ボイドやそれ
が連結して形成される空隙部が発生することを防止する
作用を有する。
【００３３】なお、パラジウムまたはパラジウム合金め
っき層７の厚みは、次の工程となる無電解金めっき浴中
でニッケルめっき層６が酸化腐食されることを有効に防
止するという観点からは、その厚みは0.005μｍ以上が
望ましく、また配線層２に対する半田ボール５の接合強
度という観点からはその厚みは２μｍ以下が望ましい。
従って、パラジウムまたはパラジウム合金めっき層７は
その厚みを0.005μｍ〜２μｍの範囲としておくことが
好ましい。
っき層７の厚みは、次の工程となる無電解金めっき浴中
でニッケルめっき層６が酸化腐食されることを有効に防
止するという観点からは、その厚みは0.005μｍ以上が
望ましく、また配線層２に対する半田ボール５の接合強
度という観点からはその厚みは２μｍ以下が望ましい。
従って、パラジウムまたはパラジウム合金めっき層７は
その厚みを0.005μｍ〜２μｍの範囲としておくことが
好ましい。
【００３４】また、パラジウムまたはパラジウム合金め
っき層７は無電解法であればどのようなパラジウムまた
はパラジウム合金めっき層を使用しても良く、これを被
着形成する際に用いた無電解パラジウムめっき浴中の還
元剤の種類によって、例えば、ヒドラジンや蟻酸、およ
びその化合物等の共析成分を含まないような還元剤を用
いた場合は純度99.9重量％以上のパラジウムめっき層が
得られ、一方、次亜リン酸ナトリウムやトリメチルアミ
ンボラン等の共析元素としてリンやホウ素を含有する還
元剤を用いた場合には、これらリンやホウ素とパラジウ
ムの合金めっき層が得られる。
っき層７は無電解法であればどのようなパラジウムまた
はパラジウム合金めっき層を使用しても良く、これを被
着形成する際に用いた無電解パラジウムめっき浴中の還
元剤の種類によって、例えば、ヒドラジンや蟻酸、およ
びその化合物等の共析成分を含まないような還元剤を用
いた場合は純度99.9重量％以上のパラジウムめっき層が
得られ、一方、次亜リン酸ナトリウムやトリメチルアミ
ンボラン等の共析元素としてリンやホウ素を含有する還
元剤を用いた場合には、これらリンやホウ素とパラジウ
ムの合金めっき層が得られる。
【００３５】ただし、リンやホウ素を含有するパラジウ
ム合金めっき層は純度99.9重量％以上のパラジウムめっ
き層にくらべ半田ヌレ性が低く配線層２に対する半田ボ
ール５の接合強度が低い傾向がある。従って、パラジウ
ムまたはパラジウム合金めっき層７は純度99.9重量％以
上のパラジウムめっき層とすることが望ましい。
ム合金めっき層は純度99.9重量％以上のパラジウムめっ
き層にくらべ半田ヌレ性が低く配線層２に対する半田ボ
ール５の接合強度が低い傾向がある。従って、パラジウ
ムまたはパラジウム合金めっき層７は純度99.9重量％以
上のパラジウムめっき層とすることが望ましい。
【００３６】さらに、パラジウムまたはパラジウム合金
めっき層７の表面には金めっき層８が所定厚みに被着形
成されており、金めっき層８は、ニッケルめっき層６、
およびパラジウムまたはパラジウム合金めっき層７が酸
化腐蝕するのを有効に防止することができるとともに、
金めっき層８は半田ヌレ性が極めて良いことから半田を
配線層２に強固に接合させる作用をなす。
めっき層７の表面には金めっき層８が所定厚みに被着形
成されており、金めっき層８は、ニッケルめっき層６、
およびパラジウムまたはパラジウム合金めっき層７が酸
化腐蝕するのを有効に防止することができるとともに、
金めっき層８は半田ヌレ性が極めて良いことから半田を
配線層２に強固に接合させる作用をなす。
【００３７】金めっき層８は、例えば、従来周知のシア
ン化金カリウム等の金化合物とエチレンジアミン四酢酸
（ナトリウム塩）等の錯化剤とを含有する置換型の無電
解金めっき浴を用いる無電解法によりパラジウムまたは
パラジウム合金めっき層７表面に形成される。
ン化金カリウム等の金化合物とエチレンジアミン四酢酸
（ナトリウム塩）等の錯化剤とを含有する置換型の無電
解金めっき浴を用いる無電解法によりパラジウムまたは
パラジウム合金めっき層７表面に形成される。
【００３８】金めっき層８の厚みは、ニッケルめっき層
６、およびパラジウムまたはパラジウム合金めっき層７
の酸化を有効に防ぐためには、その厚みは0.05μｍ以上
が望ましく、また0.8μｍを超えて厚くすると、半導体
素子３の電極を配線層２に接続する半田ボール５との間
で金−錫等の脆い金属間化合物が形成され、接続部の長
期信頼性を低くする傾向がある。従って、金めっき層８
は、その厚みを0.05μｍ〜0.8μｍの範囲としておくこ
とが好ましい。
６、およびパラジウムまたはパラジウム合金めっき層７
の酸化を有効に防ぐためには、その厚みは0.05μｍ以上
が望ましく、また0.8μｍを超えて厚くすると、半導体
素子３の電極を配線層２に接続する半田ボール５との間
で金−錫等の脆い金属間化合物が形成され、接続部の長
期信頼性を低くする傾向がある。従って、金めっき層８
は、その厚みを0.05μｍ〜0.8μｍの範囲としておくこ
とが好ましい。
【００３９】一方、半導体素子３が搭載された絶縁基体
１は、その上面に蓋体９が樹脂・ガラス・ロウ材等から
成る封止材を介して接合され、この蓋体９と絶縁基体１
とによって半導体素子３を気密に封止するようになって
いる。
１は、その上面に蓋体９が樹脂・ガラス・ロウ材等から
成る封止材を介して接合され、この蓋体９と絶縁基体１
とによって半導体素子３を気密に封止するようになって
いる。
【００４０】蓋体９は酸化アルミニウム質焼結体・ムラ
イト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体等のセラミッ
クス材料、あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−
ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、酸化アル
ミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム
・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原
料粉末を従来周知のプレス成形法を採用することによっ
て椀状に成形するとともにこれを約1500℃の温度で焼成
することによって形成される。
イト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体等のセラミッ
クス材料、あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−
ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、酸化アル
ミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム
・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原
料粉末を従来周知のプレス成形法を採用することによっ
て椀状に成形するとともにこれを約1500℃の温度で焼成
することによって形成される。
【００４１】かくして本発明の配線基板４によれば、絶
縁基体１上面の搭載部表面に露出した配線層２に半導体
素子３の電極を半田ボール５を介して電気的・機械的に
接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に金属やセラミッ
クスから成る蓋体９をガラスや樹脂・ロウ材等の封止材
を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体９とから成る容器
内部に半導体素子３を気密に収容することによって製品
としての半導体装置が完成する。
縁基体１上面の搭載部表面に露出した配線層２に半導体
素子３の電極を半田ボール５を介して電気的・機械的に
接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に金属やセラミッ
クスから成る蓋体９をガラスや樹脂・ロウ材等の封止材
を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体９とから成る容器
内部に半導体素子３を気密に収容することによって製品
としての半導体装置が完成する。
【００４２】なお、本発明の配線基板は上述の実施の形
態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、
上述の実施の形態の例では本発明の配線基板を半導体素
子を収容する半導体素子収納用パッケージに適用した
が、混成集積回路基板等の他の用途に適用しても良い。
態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、
上述の実施の形態の例では本発明の配線基板を半導体素
子を収容する半導体素子収納用パッケージに適用した
が、混成集積回路基板等の他の用途に適用しても良い。
【００４３】
【発明の効果】本発明の配線基板によれば、配線層のう
ち少なくとも電子部品の電極が半田を介して接続される
領域の表面に、無電解法により、ニッケルの含有量が9
9.9重量％以上でありかつニッケル粒子の平均粒径が20
ｎｍ以上であるニッケルめっき層、パラジウムまたはパ
ラジウム合金めっき層、および金めっき層を順次被着形
成させたことから、特に、配線基板に電子部品を配線層
に半田を介して接続させる際等の熱が作用しても、半田
ヌレ性やシェアー試験により評価される接合強度を高く
維持することができ、かつハガレやフクレが発生するの
を有効に防止することができるので、配線層に電子部品
の電極を半田を介して極めて強固に接続することができ
る。
ち少なくとも電子部品の電極が半田を介して接続される
領域の表面に、無電解法により、ニッケルの含有量が9
9.9重量％以上でありかつニッケル粒子の平均粒径が20
ｎｍ以上であるニッケルめっき層、パラジウムまたはパ
ラジウム合金めっき層、および金めっき層を順次被着形
成させたことから、特に、配線基板に電子部品を配線層
に半田を介して接続させる際等の熱が作用しても、半田
ヌレ性やシェアー試験により評価される接合強度を高く
維持することができ、かつハガレやフクレが発生するの
を有効に防止することができるので、配線層に電子部品
の電極を半田を介して極めて強固に接続することができ
る。
【００４４】また、ニッケルの含有量が99.9重量％以上
でありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上である
ニッケルめっき層を被着形成したことから、ニッケル原
子が移動拡散する際の経路であるニッケル結晶粒界が少
なくなるので、電子部品を配線層に半田ボールを介して
接続させる際等の熱によって金めっき層表面にニッケル
が移動拡散することを有効に抑制することができる。
でありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上である
ニッケルめっき層を被着形成したことから、ニッケル原
子が移動拡散する際の経路であるニッケル結晶粒界が少
なくなるので、電子部品を配線層に半田ボールを介して
接続させる際等の熱によって金めっき層表面にニッケル
が移動拡散することを有効に抑制することができる。
【００４５】また、ニッケルの含有量が99.9重量％以上
でありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上である
ニッケルめっき層上に、耐蝕性に優れ無電解金めっき浴
中にニッケルが溶出することを抑制するパラジウムまた
はパラジウム合金めっき層を被着形成したことから、金
めっき層とニッケルめっき層との間にハガレやフクレが
発生することを有効に防止することができる。さらに、
電子部品を配線層に半田ボールを介して接続させる際等
の熱によって移動拡散するニッケル原子のバリア層とな
るので、金めっき層表面に酸化ニッケル層が形成される
ことを有効に防止することができる。
でありかつニッケル粒子の平均粒径が20ｎｍ以上である
ニッケルめっき層上に、耐蝕性に優れ無電解金めっき浴
中にニッケルが溶出することを抑制するパラジウムまた
はパラジウム合金めっき層を被着形成したことから、金
めっき層とニッケルめっき層との間にハガレやフクレが
発生することを有効に防止することができる。さらに、
電子部品を配線層に半田ボールを介して接続させる際等
の熱によって移動拡散するニッケル原子のバリア層とな
るので、金めっき層表面に酸化ニッケル層が形成される
ことを有効に防止することができる。
【００４６】また、パラジウムまたはパラジウム合金め
っき層上に耐食性に優れかつ半田とのヌレ性に優れる金
めっき層を被着形成したことから、ニッケルの含有量が
99.9重量％以上でありかつニッケル粒子の平均粒径が20
ｎｍ以上であるニッケルめっき層、およびパラジウムま
たはパラジウム合金めっき層が酸化腐蝕するのを有効に
防止することができるとともに半田を強固に接合させる
ことができる。
っき層上に耐食性に優れかつ半田とのヌレ性に優れる金
めっき層を被着形成したことから、ニッケルの含有量が
99.9重量％以上でありかつニッケル粒子の平均粒径が20
ｎｍ以上であるニッケルめっき層、およびパラジウムま
たはパラジウム合金めっき層が酸化腐蝕するのを有効に
防止することができるとともに半田を強固に接合させる
ことができる。
【００４７】また、本発明の配線基板によれば、ニッケ
ルめっき層のニッケル含有率を99.9重量％以上としてニ
ッケル粒子の平均粒径を20ｎｍ以上とし、さらにこのニ
ッケルめっき層と金めっき層との間にパラジウムまたは
パラジウム合金めっき層を形成したことから、金めっき
層表面へ移動拡散するニッケルの量を極めて少なくする
ことができるので、例えば、金と半田（錫等）とから成
る脆い金属間化合物が大量に形成されることを防ぐため
に、金めっき層の厚さを0.05μｍ〜0.8μｍと薄くした
としても、ニッケルが金めっき層の表面にまで移動拡散
して酸化物層を形成し半田ヌレ性を劣化させる、という
問題を生じることはない。
ルめっき層のニッケル含有率を99.9重量％以上としてニ
ッケル粒子の平均粒径を20ｎｍ以上とし、さらにこのニ
ッケルめっき層と金めっき層との間にパラジウムまたは
パラジウム合金めっき層を形成したことから、金めっき
層表面へ移動拡散するニッケルの量を極めて少なくする
ことができるので、例えば、金と半田（錫等）とから成
る脆い金属間化合物が大量に形成されることを防ぐため
に、金めっき層の厚さを0.05μｍ〜0.8μｍと薄くした
としても、ニッケルが金めっき層の表面にまで移動拡散
して酸化物層を形成し半田ヌレ性を劣化させる、という
問題を生じることはない。
【００４８】また、一般に鉛フリー半田と称される錫−
銀系の半田を使用することによって、電子部品を配線層
に半田を介して接続する際の熱負荷量が大きくなって
も、電子部品を配線層に半田を介して極めて容易かつ確
実に接続することが可能で、この半田接続部の長期信頼
性を優れたものと成すこともできる。
銀系の半田を使用することによって、電子部品を配線層
に半田を介して接続する際の熱負荷量が大きくなって
も、電子部品を配線層に半田を介して極めて容易かつ確
実に接続することが可能で、この半田接続部の長期信頼
性を優れたものと成すこともできる。
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
２・・・・配線層 ４・・・・配線基板 ６・・・・ニッケルめっき層 ７・・・・パラジウムまたはパラジウム合金めっき層 ８・・・・金めっき層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/24 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｍ Ｆターム(参考） 4E351 AA01 AA06 BB01 BB22 BB24 BB33 BB38 CC06 CC07 DD06 DD19 DD20 DD52 DD58 GG01 GG15 5E319 AA03 AA07 AB06 AC17 GG03 5E343 AA02 AA12 AA22 BB09 BB17 BB23 BB44 BB48 BB52 BB61 BB71 DD33 DD43 GG01 GG18
Claims (1)
- 【請求項１】 電子部品の電極が半田を介して接続され
る配線層を有する配線基板であって、前記配線層のうち
少なくとも前記電子部品の電極が半田を介して接続され
る領域の表面に、無電解法により、ニッケルの含有率が
９９．９重量％以上でありかつニッケル粒子の平均粒径
が２０ｎｍ以上であるニッケルめっき層、パラジウムま
たはパラジウム合金めっき層、および金めっき層を、順
次被着させたことを特徴とする配線基板。
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=18786079
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