CN104024473B - 布线基板及布线基板的制造方法 - Google Patents

布线基板及布线基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

布线基板(1)具有：电极(12)，其由Cu或Cu合金构成，镀膜(14)，其具有在所述电极(12)上形成的非电解镀镍层(18)和在所述非电解镀镍层(18)上形成的非电解镀金层(22)；所述非电解镀镍层(18)是通过Ni、P、Bi及S的共析来形成的，所述非电解镀镍层(18)所包含的P的含有量在5质量％以上且少于10质量％，Bi的含有量为1～1000质量ppm，S的含有量为1～2000质量ppm，S与Bi的含有量的质量比(S/Bi)大于1.0。

Description

布线基板及布线基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种布线基板及布线基板的制造方法。本申请基于在2012年01月30日向日本申请的特愿2012-017261号主张优先权，并将其内容应用于此。
背景技术
为了通过提高布线基板的频率并增加布线基板的布线的密度，来提高布线基板的功能，具有由Cu或Cu合金构成的电极的半导体芯片搭载用基板或印刷布线基板等的布线基板，广泛采用层叠(build up)方式的多层布线基板。此外，为了实现产品的小型化、薄型化及轻量化，各电子设备制造商竞相对布线基板实施电子部件的高密度安装，封装的多管脚技术及窄间距技术飞速进步。具体来说，就印刷布线基板上的电子部件的安装技术而言，从以往的QFP(Quad Flat Package：方型扁平式封装技术)，正向作为区域(area)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，与利用了金线的引线键合(Wire Bonding)的安装技术相比，FC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array：倒装芯片球栅阵列)技术因能够以低成本加以使用，而受到关注，FC-BGA技术是指，隔着中介层(Interposer)在印刷布线基板上安装半导体芯片，利用焊料球将设置在印刷布线基板及中介层的铜电极彼此电连接的结束。
为了可靠地连接设置在中介层及印刷布线板上的铜电极，对所述中介层及所述铜电极实施表面处理。作为所述表面处理，例如有在对电极表面实施了镀镍处理之后实施镀金处理的镀镍/镀金处理。另外，近年来，依靠焊料球安装的技术的可靠性很高，因此，依次实施镀镍处理、镀钯处理及镀金处理的镀镍/镀钯/镀金处理得到普及。特别是，由于与所述电镀处理利用电解电镀法的表面处理相比，在所述电镀处理中利用无电解镀敷法的表面处理具有如下的优点而受到关注，即，不需要拉伸以高密度配置的布线基板中的布线。
通常，在非电解镀镍液中包含：Pb，其作为微量添加剂起到使所述镀液稳定的效果；硫磺类化合物，其不仅作为微量添加剂起到使所述镀液稳定的效果，还作为催化剂发挥作用。这两种微量添加剂起到从通过镀敷处理而形成的非电解镀镍膜中共析出Pb或S等的作用，从而对利用焊料的安装技术的可靠性或选择析出性能等的电镀处理中的各种各样的特性造成影响。
通过所述电镀处理来掺入到非电解镀镍膜中的Pb的量为数百ppm。作为与Pb相关的环境规定，设有RoHs(Restriction of Hazardous Substances，即为《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》)标准。然而，RoHs规定的Pb的上限值为1000ppm，所述非电解镀镍膜不能成为上述规定的对象。另一方面，还设有禁止有目的性地向镀液中添加Pb的JIG(JointIndustry Guideline：联合产业指南)这种环境规定，预计今后与Pb相关的环境规定会越来越严格。
另一方面，就锡焊安装材料而言，从由RoHs标准所规定的以往的Sn-Pb类焊料逐渐过渡为不含有Pb的焊料。具体来说，例举有Sn-3Ag-0.5Cu等的Sn-Ag-Cu类焊料。
像这样，镀膜及焊料分别过渡为不含有Pb的电镀被膜及焊料。因此，确保布线基板上的安装可靠性很重要。为了获得布线基板上的高安装可靠性，要求布线基板具有极好的耐回流焊性能及极好的耐时效性能，其中，极好的耐回流焊性能是指，能够承受安装倒装芯片(Flip-Chip)等时对多层布线实施多次回流焊(reflow)处理的性能，极好的耐时效性能是指，能够承受在高的工作温度下持续使用的性能。
作为具有高安装可靠性的布线基板，提出了具有如下的镀膜的布线基板，即，该镀膜由通过在铜电极上层叠含有Bi的无电解镍磷镀层及非电解镀金层来形成的层叠膜构成(例如，专利文献1)。
然而，由于所述无电解镍磷镀层析出Ni的析出速度很慢，所以P(磷)的含有量变高。因此，难以获得充分的安装可靠性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-124571号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供具有极好的耐回流焊性能及耐时效性能且具有高安装可靠性的布线基板以及布线基板的制造方法。
用于解决问题的手段
本发明的第一方案的布线基板具有：电极，其由Cu或Cu合金构成，镀膜，其具有在所述电极上形成的非电解镀镍层和在所述非电解镀镍层上形成的非电解镀金层；所述非电解镀镍层是通过Ni、P、Bi及S的共析来形成的，所述非电解镀镍层所包含的P的含有量为5质量％以上且少于10质量％，Bi的含有量为1～1000质量ppm，S的含有量为1～2000质量ppm，S与Bi的含有量的质量比(S/Bi)大于1.0。
另外，所述非电解镀镍层中的Bi的含有量及S的含有量的合计值可以在400质量ppm以上。
另外，可以在所述非电解镀镍层与所述非电解镀金层之间形成有非电解镀钯层。
另外，所述非电解镀镍层的厚度可在0.5μm以上，所述非电解镀钯层的厚度可为0.05～0.2μm，所述非电解镀金层的厚度可为0.01～0.5μm。
另外，还可以具有：焊料，其加热接合于所述镀膜上，该焊料含有Cu，并且不含有Pb，金属间化合物层，其形成在所述镀膜与所述焊料之间的接合界面上；所述金属间化合物层所包含的Ni的元素比例可在30at％以下。
本发明的第二方案的布线基板的制造方法是制造本发明的第一方案的布线基板的方法，通过使用非电解镀镍液的非电解镀镍处理，来在所述电极上形成所述非电解镀镍层，所述非电解镀镍液中包含镍盐、含有P的还原剂、铋盐及硫磺类化合物。
发明效果
本发明的方案的布线基板具有极好的耐回流焊性能和耐时效性能，安装可靠性很高。
另外，根据本发明的方案的布线基板的制造方法，获得了具有极好的耐回流焊性能和耐时效性能且具有高安装可靠性的布线基板。
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一个例子的剖视图。
图2是放大了图1的镀膜部分的剖视图。
图3是表示对图2的布线基板进行了锡焊安装的情况的剖视图。
图4是表示本发明的一个实施方式的布线基板的另一个例子的放大剖视图。
图5是观察了实施例1的进行了锡焊安装之后的镀膜与焊料之间的接合界面的反射电子图像(Reflection electron image)。
图6是观察了比较例2的进行了锡焊安装之后的镀膜与焊料之间的接合界面的反射电子图像。
图7是观察了比较例3的进行了锡焊安装之后的镀膜与焊料之间的接合界面的反射电子图像。
图8是观察了比较例4的进行了锡焊安装之后的镀膜与焊料之间的接合界面的反射电子图像。
具体实施方式
＜布线基板＞
本发明的一个实施方式的布线基板具有由Cu或Cu合金构成的电极及在所述电极上形成的镀膜。所述镀膜为具有在所述电极上形成的非电解镀镍层和在所述非电解镀镍层上形成的非电解镀金层的层叠膜。在本发明中，“在非电解镀镍层上形成非电解镀金层”包括如下两种方式：第一，在非电解镀镍层上直接形成非电解镀金层；第二，在非电解镀镍层上形成如非电解镀钯层的其它层，在该其它层上形成非电解镀金层，由此，在非电解镀镍层的上方间接形成非电解镀金层。
以下，示出了本发明的一个实施方式的布线基板的一个例子，并进行详细的说明。图1是表示本实施方式的布线基板的一个例子即布线基板1的剖视图。
如图1所示，布线基板1具有绝缘树脂衬底10、在绝缘树脂衬底10上形成的电极12、在电极12上形成的镀膜14、用于保护电极12的阻焊层(SolderResist)16。
镀膜14形成在作为电极12的焊料接合部分的焊垫24的表面上。如图2所示，镀膜14为，通过从靠近电极12的位置起依次层叠非电解镀镍层18、非电解镀钯层20及非电解镀金层22形成的层叠膜。
作为形成绝缘树脂衬底10的绝缘树脂，例如是玻璃环氧树脂、纸环氧树脂、纸苯酚树脂、聚酰亚胺薄膜及聚酯薄膜等。
电极12为由Cu或Cu合金构成的电极，该电极12形成规定的电路。作为Cu合金，例如有由Zn、Ni、Sn、Fe、Cr、Mg、Si或P等以及Cu构成的合金等。
电极12能够利用减法(subtractive process)、半加成法(semi-additiveprocess)或加成法(additive process)等的公知的方法来形成。
另外，利用阻焊层16覆盖并保护电极12。阻焊层16未覆盖作为焊料接合部分的焊垫24。通过利用丝网印刷法、或光刻等的公知的方法涂敷阻焊膜，来形成阻焊层16。
非电解镀镍层18是通过利用非电解镀镍处理共析出Ni、P、Bi及S来形成的。
在本发明的非电解镀镍层18中，P的含有量为5质量％以上且小于10质量％，Bi的含有量为1～1000质量ppm，S的含有量为1～2000质量ppm。另外，S的含有量相对于Bi的含有量的质量比(S/Bi)大于1.0。由此，能够获得布线基板的极好的耐回流焊性能及耐时效性能。其结果为，能够获得布线基板的高安装可靠性。认为获得这种效果的主要原因如下。
在锡焊安装中，在通过加热来接合焊料时，如图3所示，利用非电解镀镍层18所包含的Ni以及焊料26所包含的Cu及Sn，在镀膜14与焊料26之间的接合界面形成由(Cu，Ni)6Sn5等的金属间化合物构成的金属间化合物层28。非电解镀钯层20所包含的Pd及非电解镀金层22所包含的Au熔解于焊料26中。此时，非电解镀镍层18所包含的Ni大量熔解于焊料26中。与此相伴，在电解电镀镍层18中的靠近镀膜14与焊料26之间的接合界面的位置，非电解镀镍层18所包含的P被浓缩，由此形成强度低的富磷层。由此，布线基板的安装可靠性下降。
在本发明中，非电解镀镍层18所包含的P、Bi及S的含有量以及Bi及S的比例在特定的范围内。因此，在锡焊安装时，Ni不会过度熔解到焊料中，从而均匀地形成由Cu、Ni及Sn构成的密度大的金属间化合物层。因此，在实施了多次回流焊的情况下，抑制Ni的扩散。其结果为，抑制在靠近镀膜14与焊料26之间的接合界面的位置处形成富磷层，从而获得布线基板的高安装可靠性。另外，在锡焊安装时，Bi熔解于焊料26中，形成凝固核。由此，抑制焊料基体(bulk)所包含的Ag-Sn合金(Ag3Sn)在焊料基体中分散成微小的部分，由此抑制Ag-Sn合金(Ag3Sn)的粗大化。其结果为，能够获得即使在高的工作温度下持续使用也具有极好的安装可靠性的布线基板。
非电解镀镍层18所包含的P的含有量为5质量％以上且小于10质量％，优选地，为5.3～8.5质量％，更优选地，为5.7～8.0质量％。
在所述P的含有量在下限值以上的情况下，在形成非电解镀钯层20及非电解镀金层22时，非电解镀镍层18不易被腐蚀。另外，在所述P的含有量在上限值以下的情况下，在锡焊安装时，不易在镀膜14与焊料26之间的接合界面形成富磷层，提高了布线基板的安装可靠性。
非电解镀镍层18所包含的Bi的含有量为1～1000质量ppm，优选地，为100～500质量ppm，更优选地，为120～400质量ppm。
在所述Bi的含有量在下限值以上的情况下，在镀膜14与焊料26之间的接合界面不易产生空隙，提高了布线基板的安装可靠性。在所述Bi的含有量在上限值以下的情况下，在锡焊安装时，熔解于焊料中的Bi不易在焊料基体中结晶出粗大的部分，由此，提高了布线基板的耐冲击性。
非电解镀镍层18所包含的S的含有量为1～2000质量ppm，优选地，为250～1500质量ppm，更优选地，为300～1100质量ppm。
在所述S的含有量在下限值以上的情况下，非电解镀镍层18所包含的P的含有量进一步下降。因此，即使利用不含有Pb的焊料进行安装，也不易在镀膜14与焊料26之间的接合界面形成富磷层，从而提高了布线基板的安装可靠性。在所述S的含有量在上限值以下的情况下，在锡焊安装时，熔解于焊料中的Ni的溶解量进一步下降。因此，金属间化合物层28变得更薄，另外，由于在镀膜14与焊料26之间的接合界面变得更不易形成空隙，所以提高了布线基板的安装可靠性。
非电解镀镍层18所包含的Ni含有量优选为89.7～95.0质量％，更优选地，为91.3～94.7质量％，进一步优选地，为91.9～94.3质量％。
为了提高布线基板的安装可靠性，非电解镀镍层18所包含的S的含有量相对于Bi的含有量的质量比(S/Bi)优选在2.0以上。另外，由于S与Bi的比例过度高则会使焊料润湿性下降，所以所述质量比(S/Bi)优选在2000以下，更优选地，在10.0以下，进一步优选地，在3.0以下。
另外，非电解镀镍层18中的Bi的含有量及S的含有量的合计值优选在400质量ppm以上。在该情况下，在锡焊安装时，易于均匀地形成由Cu、Ni及Sn构成的密度大的金属间化合物层28。因此，能够获得布线基板的更好的耐回流焊性能及耐时效性能。
为了提高布线基板的安装可靠性，更优选地，所述Bi的含有量及S的含有量的合计值在1000质量ppm以上。另外，通过增加镀液中的铋盐浓度及硫磺类化合物浓度，以便于易于抑制镀膜硬度过度增大。因此，所述Bi的含有量及S的含有量的合计值优选在3000质量ppm以下，更优选地，在1500质量ppm以下。
在不损害本发明的效果的范围内，非电解镀镍层18可以包括与Ni、P、Bi、或S不同的其它元素。即，非电解镀镍层18可以为通过Ni、P、Bi、S及与Ni、P、Bi或S不同的其它元素的共析来形成的层。
作为所述其它元素，例如有C或H等。C是作为络合剂或缓冲剂的分解物共析出来的、H是作为还原剂的分解物共析出来的。
非电解镀镍层18的厚度优选在0.5μm以上，更优选地，为3～5μm。
在非电解镀镍层18的厚度在下限值以上的情况下，易于形成均匀厚度的镀膜14。因此，Cu6Sn5或Cu3Sn等的Cu-Sn类的金属间化合物不易混入通过锡焊安装来形成的金属间化合物层28中。因此，易于形成由(Cu，Ni)6Sn5等的Cu-Ni-Sn类的金属间化合物构成且具有均匀的组成成分的金属间化合物层28，从而提高了布线基板的安装可靠性。另外，在非电解镀镍层18的厚度比5μm更厚的情况下，由于布线基板的性质基本不发生变化，所以通过将非电解镀镍层18的厚度形成为在5μm以下，能缩短电镀时间。
作为形成非电解镀钯层20的方法，例如有公知的基于无电解钯-磷电镀的方法或基于无电解混镀钯的方法。然而，并不特别限定于这两种方法。
非电解镀钯层20的厚度优选为0.05～0.2μm，更优选地，为0.06～0.15μm。
在非电解镀钯层20的厚度在下限值以上的情况下，在锡焊安装时，进一步缩短非电解镀镍层18所包含的Ni熔解到焊料中的时间。其结果为，不易在靠近镀膜14与焊料26之间的接合界面的位置形成富磷层。因此，提高了布线基板的安装可靠性。在非电解镀钯层20的厚度为上限值以下的情况下，在锡焊安装时，Pd易于熔解于焊料中，从而使Pd不易作为膜残留于在进行了锡焊安装之后的镀膜14与焊料26之间的接合界面中。其结果为，提高了布线基板的安装可靠性。
作为形成非电解镀金层22的方法，列举有置换电镀金的方法、置换还原电镀金的方法及还原电镀金的方法。然而，并不特别限定于这三种方法。
为了确保充分的焊料润湿性，非电解镀金层22的厚度优选为0.01～0.5μm，更优选地，为0.02～0.1μm。在非电解镀金层22的厚度在上限值以下的情况下，易于抑制在镀膜14与焊料26之间的接合界面上的金属间化合物的偏析，从而提高了布线基板的安装可靠性。
就本实施方式的布线基板而言，通过锡焊安装，将含有Cu并且不含有Pb的焊料26加热接合到镀膜14上。在镀膜14与焊料26之间的接合界面形成的金属间化合物层28所包含的Ni的元素比例优选在30at％以下。
其结果为，由于能够获得布线基板的极好的耐回流焊性能及耐时效性能，所以进一步提高了布线基板的安装可靠性。
为了获得布线基板的更好的耐回流焊性能及耐时效性能，所述Ni的元素比例更优选在20at％以下，进一步优选地，在15at％以下。另外，为了易于形成由(Cu，Ni)6Sn5等的Cu-Ni-Sn类的金属间化合物构成并具有均匀的组成成分的金属间化合物层28，所述Ni的元素比例优选在5at％以上，更优选地，在10at％以上。
作为含有Cu并且不含有Pb的焊料，例如有包括Sn及Cu且包括Ag、Bi、In、Ge、Ni及P中的至少一种元素以上的焊料。具体来说，列举有Sn-3Ag-0.5Cu、Sn-3.5Ag-0.75Cu、Sn-40Bi-0.1Cu、Sn-2Ag-0.5Cu-2Bi、Sn-1Ag-0.1Cu-In-Ni、Sn-3.5Ag-0.5Cu-Ni-Ge、Sn-0.7Cu-0.03Ni-P等。
＜布线基板的制造方法＞
以下、作为本实施方式的布线基板的制造方法的一个例子，对所述布线基板1的制造方法进行说明。作为布线基板1的制造方法，举例有具有下述非电解镀镍工序、非电解镀钯工序及非电解镀金工序的方法。
非电解镀镍工序：通过利用了非电解镀镍液的非电解镀镍处理，在电极12上形成非电解镀镍层18的工序，非电解镀镍液包括：镍盐、含有P的还原剂、铋盐及硫磺类化合物。
非电解镀钯工序：通过非电解镀钯处理，在非电解镀镍层18上形成非电解镀钯层20的工序。
非电解镀金工序：通过非电解镀金处理，在非电解镀钯层20上形成非电解镀金层22的工序。
(非电解镀镍工序)
将由在绝缘树脂衬底10、绝缘树脂衬底10上形成的电极12及覆盖电极12并且不覆盖焊垫24的阻焊层16构成的布线基板前驱体，浸渍到非电解镀镍液中，其中，非电解镀镍液为将镍盐、含有P的还原剂、铋盐及硫磺类化合物溶解于水中得到的液体。由此，在还原剂的作用下，Ni、P、Bi及S在电极12上共析出来，从而在电极12上形成非电解镀镍层18。
作为镍盐，例如有硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍或次亚磷酸镍等。其中，通过滴定简单地测定出硫酸镍中的镍浓度。另外，在这些镍盐中，硫酸镍的镍浓度的管理最简单。因此，优选硫酸镍。
可以单独使用这些镍盐中的一种镍盐，还可以同时使用这些镍盐中的两种以上的镍盐。
与二甲胺硼烷或肼等的还原剂相比，含有P的还原剂在成本及操作性方面更有利。另外，通过含有P的还原剂的分解来共析出的P共析到非电解镀镍膜中，从而能够使非电解镀镍膜获得耐腐蚀性。因此，防止在进行置换电镀金处理时的非电解镀镍膜过度氧化。作为含有P的还原剂，例如有亚磷酸钠或次磷酸钠等。其中，优选对镍离子具有很强的还原作用的次磷酸钠。可以单独使用含有P的这些还原剂中的一种还原剂，还可以同时使用含有P的这些还原剂中的两种以上的还原剂。
作为铋盐，例如有硝酸铋、氧化铋或氯化铋等。可以单独使用这些铋盐中的一种铋盐，也可以同时使用这些铋盐中的两种以上的铋盐。
作为硫磺类化合物，例如有硫脲、硫代硫酸盐、二硫化物或硫醇等、或它们的衍生物等。可以单独使用这些硫磺类化合物中的一种硫磺类化合物，也可以同时使用硫磺类化合物中的两种以上的硫磺类化合物。
非电解镀镍液中可以含有镍盐、还原剂、铋盐、或与硫磺类化合物不同的络合剂、或缓冲剂等其它的成分。作为络合剂，例如有酢酸、乳酸、草酸、丙二酸或苹果酸等。另外，作为缓冲剂，例如有蚁酸、酢酸、草酸、琥珀酸、丙二酸、乳酸或柠檬酸等。
非电解镀镍液所包含的镍盐的含有量优选为5～6g/L。在所述镍盐的含有量在下限值以上的情况下，易于达到适当的电镀速度。在所述镍盐的含有量在上限值以下的情况下，易于抑制电镀速度过度上升。
非电解镀镍液所包含的含有P的还原剂的含有量优选为20～30g/L。在所述还原剂的含有量在下限值以上的情况下，在非电解镀钯工序及非电解镀金工序中，易于形成不易被腐蚀的非电解镀镍层18。在所述还原剂的含有量在上限值以下的情况下，在锡焊安装时，易于形成如下的镀膜14，即，在靠近电镀被膜及焊料的接合界面的位置不易形成富磷层的镀膜。
如上所述，以如下方式决定非电解镀镍液所包含的铋盐的含有量、硫磺类化合物的含有量以及铋盐及硫黄化合物的比例，该方式是指，使通过共析出Ni、P、Bi及S来形成的非电解镀镍层中的P的含有量在5质量％以上且少于10质量％，使Bi的含有量为1～1000质量ppm，使S的含有量为1～2000质量ppm，使S的含有量相对于Bi的含有量的质量比(S/Bi)为大于1.0的值，并且使Bi的含有量及S的含有量的合计值在400质量ppm以上的方式。通过对铋盐及硫黄化合物的浓度进行调节，使电镀的反应速度发生变化。由此，能够调节非电解镀镍层所包含的铋盐的含有量、硫磺类化合物的含有量以及铋盐及硫黄化合物的比例。通过对非电解镀镍液所包含的其它成分的浓度、杂质浓度、温度或搅拌速度等进行调节，来适当地调节铋盐及硫黄化合物的浓度即可。
非电解镀镍的非电解镀镍液的温度优选在75～95℃。
(非电解镀钯工序)
将由绝缘树脂衬底10、在绝缘树脂衬底10上形成的电极12及在电极12的表面上形成的非电解镀镍层18构成的布线基板前驱体，浸渍到非电解镀钯液中，由此在非电解镀镍层18上形成非电解镀钯层20。
对非电解镀钯没有特别的限定，可以利用非电解镀钯-磷或非电解镀纯钯等。
(非电解镀金工序)
将由所述绝缘树脂衬底10、在所述绝缘树脂衬底10上形成的所述电极12、在所述电极12的表面形成的非电解镀镍层18及非电解镀钯层20构成的布线基板前驱体，浸渍到非电解镀金液中，由此在非电解镀钯层20上形成非电解镀金层22。
对非电解镀金没有特别的限定，可以利用置换电镀金、置换还原电镀金、或还原电镀金等。
以上说明的本实施方式的布线基板具有镀膜，该镀膜由具有非电解镀镍层的层叠膜构成。非电解镀镍层通过共析出特定量的P、Bi及S来形成。非电解镀镍层的Bi的含有量及S的含有量的比例为特定的比例。由此，能够获得布线基板的充分的耐回流焊性能及极好的耐时效性能，因此，能够获得布线基板的高安装可靠性。
此外，本发明的布线基板不限于上述实施方式的布线基板1。
例如，本发明的布线基板的镀膜可以不具有非电解镀钯层。具体来说，本发明的布线基板可以为在图4中例示的布线基板2。在图4例示的布线基板2中，对与在图2例示的布线基板1的结构部分相同的结构部分标注与图2中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。
布线基板2取代布线基板1的镀膜14而具有镀膜14A，该镀膜14A为，通过从靠近电极12的位置依次层叠非电解镀镍层18及非电解镀金层22形成的层叠膜。然而，在布线基板1及布线基板2中，除镀膜以外的其它结构部分相同。在布线基板2中，非电解镀镍层18的P、Bi、S的含有量和Bi及S的含有量的比例也在上述的特定的范围内。因此，能够获得布线基板的极好的耐回流焊性能及耐时效性能。
若对比布线基板1及布线基板2，则布线基板1相比于布线基板2能够获得更高的安装可靠性，因此，优选设置具有非电解镀钯层20的镀膜14的布线基板1。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行详细的说明，但本发明不受以下所述内容的限制。
[制造例1]
对由玻璃环氧树脂构成的厚度0.8mm的绝缘树脂衬底实施无电解铜电镀及电解铜电镀，利用减法形成了铜图案。接着，利用阻焊膜(商品名为“AUS308”，太阳油墨公司制造)覆盖电极中的除了焊垫(焊垫径：直径300μm)以外的其它结构部分，获得具有铜电极的布线基板-1。
[实施例1]
利用非电解镀镍液(液温81℃)，在所述布线基板-1的焊垫上形成了厚度为3μm的非电解镀镍层，在此的非电解镀镍液是通过将硫酸镍(20g/L)、作为还原剂的次磷酸钠(20g/L)、作为络合剂的乳酸(30g/L)、作为铋盐的硝酸铋及作为硫磺类化合物的硫脲溶解于水而得到的。
接着，利用非电解镀钯液(液温43℃)，在所述非电解镀镍层上形成了厚度为0.1μm的非电解镀钯层，在此的非电解镀钯液中含有四氨基钯(Pd为0.8g/L)、次磷酸钠(10g/L)、硝酸铋(2mg/L)及磷酸(10g/L)。
接着，利用非电解镀金液(液温86℃)，在所述非电解镀钯层上形成了厚度为0.05μm的非电解镀金层，在焊垫上形成了层叠非电解镀镍层/非电解镀钯层/非电解镀金层而成的镀膜，在此的非电解镀金液包括氰化金钾(Au为1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、柠檬酸(25g/L)及磷酸(10g/L)。
利用荧光X射线膜厚计(装置名为“SEA5100”，SII技术公司制造)、燃烧-电量法及ICP(Inductively Coupled Plsama：电感耦合等离子体)-MS(Mass Spectroscopy：质谱)分析法，分别测定了所形成的非电解镀镍层中包含的P、S及Bi的含有量。其结果为，P的含有量为5.80质量％、S的含有量为1000质量ppm、Bi的含有量为340质量ppm。另外，所形成的非电解镀钯层中包含的P的含有量为4质量％。
[实施例2]
对非电解镀镍液中所包含的各成分量进行调节，并利用与实施例1同样的方法，在布线基板-1的焊垫上形成了具有表1示出的组成成分的非电解镀镍层的三层结构的镀膜。
[比较例1～4]
对非电解镀镍液中的各成分量进行调节，并利用与实施例1同样的方法，在布线基板-1的焊垫上形成了具有表1示出的组成成分的非电解镀镍层的三层结构的镀膜。
此外，在比较例1中，在电镀过程中，非电解镀镍液中包含的成分自己分解，因此，未能形成镀膜。
[参考例1]
使用硝酸鉛来取代铋盐，调整非电解镀镍液中包含的成分量，形成了具有表1示出的组成成分的非电解镀镍层的三层结构的镀膜。
[评价方法]
利用耐冲击性高速接合力检测仪4000HS(DAGE公司制造)，对在下述回流焊实验(1)及(2)以及时效实验(1)及(2)中制作的各种实验样品实施高速冲击实验，由此测定出焊料接合强度。另外，确认高速冲击实验之后的破坏状态，求出焊料破坏率(在金属间化合物层上方形成的焊料被破坏的比例)，由此评价了布线基板的安装可靠性。此外，焊料破坏率越高，则意味着焊料与镀膜之间的接合强度越高，以及布线基板的安装可靠性越高。
(回流焊实验(1))
制作十个实验样品，该十个实验样品是在形成于所述布线基板-1的焊垫上的镀膜上设置由Sn-3Ag-0.5Cu构成的直径为350μm的焊料球，并在峰值温度240℃进行一次回流焊而制成的。
(回流焊实验(2))
制作十个实验样品，该十个实验样品是在形成于所述布线基板-1的焊垫上的镀膜上设置由Sn-3Ag-0.5Cu构成的直径为350μm的焊料球，并在峰值温度240℃进行五次回流焊而制成的。
(时效实验(1))
制作十个实验样品，该十个实验样品是在与所述回流焊实验(1)同样地进行了一次回流焊之后，利用120℃加热保持一周而制成的。
(时效实验(2))
制作十个实验样品，该十个实验样品是在与所述回流焊实验(1)同样地进行了一次回流焊之后，利用120℃加热保持三周而制成的。
表1示出了对实施例1、2、比较例1～4及参考例1进行非电解镀镍层的组成成分及布线基板的安装可靠性评价的结果。另外，图5～8示出了利用EPMA-1610(电子探针X射线显微分析仪，由岛津制作所制造)拍摄的实施例1及比较例2～4的实验样品的镀膜与焊料之间的接合界面的反射电子图像。
[表1]
如表1所示，就实施例1及2的布线基板而言，在所有的回流焊实验及时效实验中，表现出充分的接合强度及很高的焊料破坏率，耐回流焊性能及耐时效性能都很优秀。另外，将实施例1及2的布线基板与具有包含Pb的非电解镀镍层的参考例1的布线基板相比较，表现出与参考例1的布线基板相同或比参考例1的布线基板更好的耐回流焊性能及耐时效性能。另外，如图5所示，就实施例1的经过锡焊安装之后的布线基板而言，形成了具有均匀的厚度的金属间化合物层。
另一方面，在非电解镀镍层不含有Bi的比较例2中，一次的回流焊(回流焊实验(1))造成的焊料破坏率为30％。另外，时效实验(2)的焊料破坏率很低。因此，与参考例1的布线基板相比较，在比较例2中，耐回流焊性能及耐时效性能都变差了。就非电解镀镍层所包含的S及Bi的质量比(S/Bi)在1.0以下的比较例3以及4而言，回流焊实验(2)的焊料破坏率很低，没有得到充分的耐时效性能。
另外，如图6～8所示，在比较例3及4中，形成了具有某种程度均匀的厚度的金属间化合物层，在比较例2中，观察到金属间化合物的偏析。
[实施例3及4]
除了实施非电解镀钯以外，与实施例1以及2同样地(不实施非电解镀钯)，在焊垫上形成了由非电解镀镍层/非电解镀金层层叠而成的双层结构的镀膜。
[比较例5]
除了实施非电解镀钯以外，与比较例2同样地(不实施非电解镀钯)，在焊垫上形成了由非电解镀镍层/非电解镀金层层叠而成的双层结构的镀膜。
[参考例2]
除了实施非电解镀钯以外，与参考例1同样地(不实施非电解镀钯)，在焊垫上形成了由非电解镀镍层/非电解镀金层层叠而成的双层结构的镀膜。
[金属间化合物层的分析]
在实施例3、4、比较例5及参考例2的布线基板的镀膜上设置由Sn-3Ag-0.5Cu构成的直径为350μm的焊料球，并在峰值温度240℃进行五次回流焊。此后，进行了露出剖面的处理，利用EPMA(Electron Probe X-rayMicro Analyzer：电子探针X射线显微分析仪)测定出在镀膜与焊料之间的接合界面形成的金属间化合物层的元素比例。
其结果如表2所示。
[表2]
如表2所示，与具有不含有Bi的非电解镀镍层的比较例2的布线基板及具有不含有Bi而含有Pb的非电解镀镍层的参考例2的布线基板相比，实施例3及4的布线基板的金属间化合物层中的Ni的比例更低。这表明，与比较例2的布线基板及参考例2的布线基板相比，在实施例3及4的布线基板中，抑制了在靠近镀膜与焊料之间的接合界面的位置的富磷层的形成，因此安装可靠性很高。
附图标记说明
1 布线基板，
10 绝缘树脂衬底，
12 电极，
14 镀膜，
16 阻焊层，
18 非电解镀镍层，
20 非电解镀钯层，
22 非电解镀金层，
24 焊垫，
26 焊料，
28 金属间化合物层。

Claims (5)

1.一种布线基板，其特征在于，
具有：
电极，其由Cu或Cu合金构成，
镀膜，其具有在所述电极上形成的非电解镀镍层和在所述非电解镀镍层上形成的非电解镀金层；
所述非电解镀镍层是通过Ni、P、Bi及S的共析来形成的，所述非电解镀镍层所包含的P的含有量为5质量％以上且少于10质量％，Bi的含有量为1～1000质量ppm，S的含有量为1～2000质量ppm，S与Bi的含有量的质量比(S/Bi)大于1.0；
所述非电解镀镍层中的Bi的含有量及S的含有量的合计值在400质量ppm以上。
2.如权利要求1所述的布线基板，其特征在于，在所述非电解镀镍层与所述非电解镀金层之间形成有非电解镀钯层。
3.如权利要求2所述的布线基板，其特征在于，所述非电解镀镍层的厚度在0.5μm以上，所述非电解镀钯层的厚度为0.05～0.2μm，所述非电解镀金层的厚度为0.01～0.5μm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的布线基板，其特征在于，
还具有：
焊料，其加热接合于所述镀膜上，该焊料含有Cu，并且不含有Pb，
金属间化合物层，其形成在所述镀膜与所述焊料之间的接合界面上；
所述金属间化合物层所包含的Ni的元素比例在30at％以下。
5.一种制造权利要求1～4中任一项所述的布线基板的制造方法，其特征在于，通过使用非电解镀镍液的非电解镀镍处理，来在所述电极上形成所述非电解镀镍层，所述非电解镀镍液中包含镍盐、含有P的还原剂、铋盐及硫磺类化合物。
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