JP2001177222A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

配線基板の製造方法

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JP2001177222A
JP2001177222A JP35631599A JP35631599A JP2001177222A JP 2001177222 A JP2001177222 A JP 2001177222A JP 35631599 A JP35631599 A JP 35631599A JP 35631599 A JP35631599 A JP 35631599A JP 2001177222 A JP2001177222 A JP 2001177222A
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nickel
layer
plating layer
wiring
wiring board
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Hiroshi Tsukamoto
弘志 塚本
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    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap

Abstract

(57)【要約】 【課題】ニッケルめっき層のニッケルが金めっき層の表
面にまで移動拡散して半導体素子の電極を配線層に強固
に電気的接続できない。 【解決手段】絶縁基体１に配線層２を形成した配線基板
４を金属供給源としてニッケル塩、還元剤としてヒドラ
ジンを用い、サッカリンまたはその塩またはホルマリン
の少なくとも１種を添加して成るニッケルめっき浴中に
浸漬し、配線層２の露出表面に平均粒径が２０ｎｍ以上
のニッケル粒子から成るニッケルめっき層６を被着さ
せ、次に前記配線層２にニッケルめっき層６が被着され
た配線基板４を金めっき浴中に浸漬し、前記ニッケルめ
っき層６表面に金めっき層７を被着させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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混成集積回路基
板等に用いられ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、酸化アルミニウム
質焼結体から成る絶縁基体の内部及び表面にタングステ
ン、モリブデン等の高融点金属材料から成る配線層を形
成した構造を有しており、絶縁基体表面に半導体素子や
容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載されるとともに、
各電子部品の電極が配線層の露出表面にボンディングワ
イヤまたは低融点ロウ材を介して電気的に接続させるよ
うになっている。
【０００３】なお、前記配線層は、その酸化腐蝕を防止
するとともに低融点ロウ材の濡れ性を良好なものとする
ために、その表面に、配線層との密着性に優れたニッケ
ルめっき層と、耐蝕性、低融点ロウ材の濡れ性、ボンデ
ィング性に優れた金めっき層とが、通常、以下の方法に
よって配線層上に所定厚みに被着されている。
【０００４】即ち、（１）まず、酸化アルミニウム質焼
結体等から成る絶縁基体の表面にタングステン、モリブ
デン等の高融点金属材料から成る配線層を形成した配線
基板を準備し、（２）次に前記配線層の露出表面に、ニ
ッケル供給源であるニッケル塩と、還元剤である次亜リ
ン酸ナトリウムまたはジメチルアミンボランとを主成分
とし、コハク酸、酢酸等の有機酸またはその塩から成る
錯化剤、水酸化ナトリウム、アンモニア等のｐＨ調整剤
等の補助成分を添加して成る、いわゆるリン系またはホ
ウ素系の無電解ニッケルめっき液を使用してニッケルめ
っき層を所定厚みに被着させ、（３）最後に、前記ニッ
ケルめっき層の露出表面に、シアン化金カリウムを金供
給源とする無電解金めっき液を用いて金めっき層を所定
厚みに被着させることによって行われていた。
【０００５】しかしながら、上記従来の配線基板の製造
方法では、配線層の露出表面にニッケルめっき層を被着
させる無電解ニッケルめっき液が、リン（P）を含有す
る次亜リン酸ナトリウムまたはホウ素（B）を含有する
ジメチルアミンボランを還元剤として使用しており、還
元剤がニッケルを還元析出させると同時に自身も分解さ
れてリンまたはホウ素を析出（共析）させることから、
形成されるニッケルめっき層はリンを５重量％程度、ま
たはホウ素を０．３〜３重量％程度含有するものとな
り、このリンまたはホウ素といった共析物によってめっ
き層を形成する個々のニッケル粒子の粒成長が妨げられ
るため、得られたニッケルめっき層は平均粒径が２０ｎ
ｍ未満と微細なニッケル粒子により形成されることとな
る。
【０００６】そしてニッケル粒子の平均粒径が小さく粒
界が多いため、この多数の粒界に沿ってニッケルが移動
拡散しやすく、配線基板に半導体素子をロウ材等で接合
する際等に熱が印加されたとき、前記粒界に沿ってニッ
ケルが金めっき層の表面にまで容易に移動拡散して酸化
され、酸化ニッケル層を形成して配線層の低融点ロウ材
の濡れ性やボンディング性を劣化させてしまい、半導体
素子の電極を配線層に電気的に接続することができなく
なるという問題があった。
【０００７】そこで、ニッケルめっき層に約５００℃〜
１２００℃の熱処理を加えてニッケル粒子を再結晶によ
り粒成長させ、その平均粒子を大きくすることにより粒
界を少なくして熱による拡散を抑制するという方法が考
えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ニッケ
ルめっき層を熱処理した場合、この熱によってニッケル
めっき層にフクレ、ハガレ等の不具合を生じるおそれが
あるという問題や、熱処理に使用するトンネル炉等の加
熱装置内の炭化物等の異物が配線基板に焼き付いて配線
層間の電気絶縁性の低下や外観不良を生じてしまうとい
う問題が誘発されることとなる。
【０００９】またニッケルめっき層に熱処理を施す場
合、絶縁基体が耐熱性の低い材料で形成されている場
合、高温で熱処理することができずニッケル粒子を十分
に粒成長させることができないという問題も発生する。
【００１０】本発明は上記従来の方法の問題点に鑑み案
出されたものであり、その目的は、絶縁基体表面に露出
した配線層にニッケルめっき層および金めっき層を順次
被着させてなる配線基板において、半導体素子を接合、
搭載する際等の熱によっても配線層に被着させたニッケ
ルめっき層のニッケルが金めっき層の表面に移動拡散し
て酸化ニッケル層を形成することがなく、かつ、ニッケ
ルめっき層のフクレ、ハガレや異物の焼き付き等の不具
合のない配線基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板の製造
方法は、（１）絶縁基体に配線層を形成した配線基板を
準備する工程と、（２）前記配線基板を、金属供給源と
してニッケル塩、還元剤としてヒドラジンを用い、サッ
カリンまたはその塩またはホルマリンの少なくとも１種
を添加して成るニッケルめっき浴中に浸漬し、配線基板
の配線層の露出表面に平均粒径が２０ｎｍ以上のニッケ
ル粒子から成るニッケルめっき層を被着させる工程と、
（３）前記配線層にニッケルめっき層が被着された配線
基板を金めっき浴中に浸漬し、前記ニッケルめっき層表
面に金めっき層を被着させる工程とから成ることを特徴
とするものである。
【００１２】本発明の配線基板の製造方法によれば、ニ
ッケルめっき層を被着形成させるニッケルめっき浴が、
還元剤としてヒドラジン（NH2・NH2）を使用し、該ヒド
ラジンの分解生成物（窒素ガス、水素ガス、水等）が容
易に気化またはめっき浴中に溶解し、従来のリンやホウ
素のようにニッケルめっき層中に析出（共析）すること
がほとんどないことから、ニッケルめっき中、析出形成
されたニッケル粒子の粒成長が、ニッケル粒子に含有さ
れるリンやホウ素といった共析物により妨げられること
がなく、ニッケル粒子を粒成長させて２０ｎｍ以上と大
きくすることができる。
【００１３】そして、ニッケル粒子の平均粒径を２０ｎ
ｍ以上と大きくしたことから、ニッケル粒子の粒界が少
なく、配線基板に熱が印加されたとしても多量のニッケ
ルが容易に移動拡散することはなく、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して配線層
への低融点ロウ材の濡れ性を劣化させてしまう、という
問題を有効に防ぐことができる。
【００１４】また本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、ニッケル粒子が２０ｎｍ以上と大きく、ニッケルめ
っき層に熱処理を施す必要がないことから、熱処理に伴
うニッケルめっき層のフクレ、ハガレや、異物の焼き付
きによる外観不良、配線層間の絶縁性の低下等の不具合
を生じることはない。
【００１５】さらに本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、ニッケルめっき浴にサッカリンまたはその塩または
ホルマリンの少なくとも１種を添加し、これが安定剤お
よび光沢剤として作用することから、ニッケルめっき浴
を安定化してニッケルの急激な析出を防ぐとともに、形
成されるニッケルめっき層を平滑かつ良好な金属光沢を
有するものとすることができ、その表面に被着される金
めっき層の密着性を良好なものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法で製作され
た配線基板を半導体素子収納用パッケージに適用した場
合の一実施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を搭載する配線基板４が構成される。
【００１７】前記絶縁基体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、エポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の電気絶
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１ａを有し、搭載部１ａ上面には半導体素子３がガ
ラスや樹脂・ロウ材等の接着材を介して接着固定され
る。
【００１８】また前記絶縁基体１は、その搭載部１ａか
ら下面にかけて、タングステン、モリブデン、マンガ
ン、銀、銅等の金属材料から成る多数の配線層２が被着
形成されており、これら配線層２の搭載部１ａに露出し
た部位には半導体素子３の各電極が錫―鉛半田等の低融
点ロウ材から成る金属バンプ５を介して電気的に接続さ
れ、また絶縁基体１下面に導出された部位は外部電気回
路基板の回路導体と低融点ロウ材等を介して電気的に接
続される。
【００１９】またさらに前記配線層２は、図２に示す如
く、その露出表面にニッケルめっき層６および金めっき
層７が順次被着されている。
【００２０】前記ニッケルめっき層６は金めっき層７を
配線層２の表面に強固に被着させるための下地めっき層
として作用し、金めっき層７は、配線層２およびニッケ
ルめっき層６の酸化腐蝕を防ぐとともに、配線層２に対
する低融点ロウ材の濡れ性を良好なものとする作用をな
す。
【００２１】なお前記絶縁基体１はその上面に前記搭載
部１ａを覆うように蓋体８が取着され、該蓋体８によっ
て絶縁基体１の搭載部１ａに搭載された半導体素子３を
気密封止するようになっている。
【００２２】次に、上述の配線基板の製造方法について
図３（ａ）乃至（ｃ）に基づいて説明する。なお、図
中、図１及び図２と同一箇所には同一符号が付してあ
る。
【００２３】まず、図３（ａ）に示す如く、表面に配線
層２を有する絶縁基体１を準備する。
【００２４】前記絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニ
ウム質焼結体から成る場合、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ー、溶剤を添加混合して泥漿状のセ
ラミックスラリーとなすとともに該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てシート状のセラミックグ
リーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、
前記セラミックグリーンシートに切断加工や打ち抜き加
工等を施して適当な形状とするとともにこれを複数枚積
層し、最後に前記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。
【００２５】また前記配線層２は、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から成る場
合、タングステン等の高融点金属粉末に適当な有機バイ
ンダーや溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基
体１とな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の所定位置に被着形成され
る。
【００２６】なお、前記配線層２は、その露出表面にパ
ラジウム活性を施して触媒活性を付与しておくと、この
配線層２の表面に、後の工程でニッケルめっき層をカ
ケ、ムラ等を生じることなく強固に被着させることがで
きる。従って、前記配線層２は、その露出表面にパラジ
ウム活性を、塩化パラジウム系溶液等により、施してお
くことが好ましい。
【００２７】次に、金属供給源としてニッケル塩、還元
剤としてヒドラジンを用い、サッカリンまたはその塩ま
たはホルマリンの少なくとも１種を添加して成るニッケ
ルめっき浴を準備するとともにこのニッケルめっき浴を
用い、図３（ｂ）に示す如く、前記配線層２の露出表面
にニッケルめっき層６を無電解法により被着形成する。
【００２８】前記ニッケルめっき層６は配線層２の露出
表面を被覆し、配線層２の低融点ロウ材に対する濡れ性
を良好なものとするとともに、後の工程で被着形成され
る金めっき層７を配線層２に強固に被着させる下地めっ
き層として作用する。
【００２９】前記ニッケルめっき層６は、ヒドラジンを
還元剤として使用するニッケルめっき浴を用いて形成さ
れ、該ヒドラジンの分解生成物である窒素および水素が
ニッケルめっき層６中に析出することがほとんどないた
め、めっき時、析出形成されたニッケル粒子は高純度の
ニッケルで形成され、その粒成長がニッケル粒子に含有
される共析物によって妨げられることがほとんどなく、
個々のニッケル粒子が大きく成長することができ、この
ためニッケル粒子の平均粒径を２０ｎｍ以上と大きなも
のとすることができる。
【００３０】そしてニッケル粒子の平均粒径が２０ｎｍ
以上と大きく、粒界が少ないことから、粒界に沿って多
量のニッケルが拡散することはなく、この配線基板に半
導体素子の接合時等の熱が印加されたとき、ニッケルが
金めっき層の表面にまで移動拡散して酸化され、酸化ニ
ッケル層を形成して低融点ロウ材の濡れ性やボンディン
グ性を劣化させる、という問題が発生することを有効に
防ぐことができる。
【００３１】またニッケル粒子の平均粒径を、熱処理す
ることなく２０ｎｍ以上と大きくしていることから、熱
処理に伴う、ニッケルめっき層６のフクレ、ハガレや異
物の焼き付き等の不具合を生じることはなく、外観不良
や配線層間の絶縁性の低下等のない配線基板を得ること
ができる。
【００３２】さらに前記ニッケルめっき液は、添加され
ているサッカリンまたはその塩またはホルマリンが安定
剤および光沢剤として作用することから、ニッケルの急
激な析出を抑え、形成されるニッケルめっき層を、金属
光沢を有する平滑なものとすることができ、後の工程で
金めっき層を密着性よく強固に被着させることができ
る。
【００３３】前記ニッケルめっき浴は、例えば、金属供
給源である乳酸ニッケルまたは塩化ニッケル等のニッケ
ル塩約０．１モル／リットルと、還元剤であるヒドラジ
ン約１モル／リットルと、サッカリンまたはその塩また
はホルマリンとを主成分とし、これに錯化剤、ｐＨ緩衝
剤等を添加混合した組成の溶液を、約６５〜７５℃の液
温、ｐＨ１０〜１２程度で用いることができる。
【００３４】この場合、前記ニッケルめっき浴の組成や
めっき時の作業条件は、めっき速度が抑制されるような
条件としておくことが好ましい。
【００３５】これは、めっき速度を抑制することにより
ニッケル粒子が粒成長し易く、平均粒径が２０ｎｍ以上
のニッケル粒子を形成し易くすることができるためであ
り、例えば、めっき浴の組成についてニッケル塩濃度や
還元剤濃度を低くすること、めっき時の作業条件につい
てめっき液温度を低くすること、めっき液のｐＨを低く
すること、等によりニッケルのめっき速度を抑制するこ
とができる。
【００３６】また、前記ニッケルめっき浴に含有される
ｐＨ緩衝剤は、ニッケル塩、還元剤等の分解生成物等に
よってめっき浴のｐＨが急激に変動することを防ぐ作用
をなし、ホウ酸が好適に用いられる。
【００３７】また前記錯化剤はめっき浴中でニッケル
（イオン）とキレート等の錯体を形成して安定させる作
用を有し、乳酸、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸
（ＥＤＴＡ）等の有機酸またはその塩、またはグリシン
等が好適に用いられる。
【００３８】なお、前記ニッケルめっき層６は、その厚
さが１μｍ未満となると配線層２の露出表面を完全には
被覆することが困難となるため、後の工程でその表面に
被着される金めっき層の配線層２に対する密着強度を低
いものとしてしまう傾向があり、１０μｍを超えるよう
になると、めっき層に内在する応力が大きくなりニッケ
ルめっき層６の配線層２に対する密着強度が低下する傾
向がある。従って、前記ニッケルめっき層６は、その厚
さを１μｍ乃至１０μｍの範囲としておくことが好まし
い。
【００３９】そして最後に、前記配線層２にニッケルめ
っき層６が被着された配線層２を金めっき浴中に浸漬
し、図３（ｃ）に示す如く、前記ニッケルめっき層６表
面に金めっき層７を被着させる。
【００４０】前記金めっき層７は、例えば、金化合物で
あるシアン化金カリウムおよび錯化剤であるエチレンジ
アミン四酢酸を主成分とし、シアン化カリウム、リン酸
二水素カリウム等を添加して成る置換型の金めっき浴
と、金化合物であるシアン化金カリウムおよび還元剤で
ある水素化ホウ素ナトリウムを主成分とする還元型の金
めっき浴とを準備し、これに前記ニッケルめっき層６を
被着させた配線層２の露出面を前記置換型の金めっき
液、還元型の金めっき液の順に所定時間浸漬させること
によって、ニッケルめっき層６上に所定厚みに被着され
る。
【００４１】なお前記金めっき層７は、その厚さが０．
０５μｍ未満となると、配線層２（実際には配線層２と
該配線層２の表面に被着されているニッケルめっき層
６）の酸化腐蝕を有効に防止することが困難となり、ま
た１μｍを超えて厚くすると配線層２を外部電気回路基
板の回路導体に錫−鉛半田等の錫を含有する低融点ロウ
材を介して接続させたとき、錫と金との間で脆い金属間
化合物が生成し接続信頼性を低いものとするおそれがあ
る。従って、前記金めっき層７はその厚みを０．０５μ
ｍ乃至１μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４２】
【発明の効果】本発明の配線基板の製造方法によれば、
ニッケルめっき層を被着形成させるニッケルめっき浴
が、還元剤としてヒドラジン（NH2・NH2）を使用し、該
ヒドラジンの分解生成物（窒素ガス、水素ガス、水等）
が容易に気化またはめっき浴中に溶解し、従来のリンや
ホウ素のようにニッケルめっき層中に析出（共析）する
ことがほとんどないことから、ニッケルめっき中、析出
形成されたニッケル粒子の粒成長が、ニッケル粒子に含
有されるリンやホウ素といった共析物により妨げられる
ことがなく、ニッケル粒子を粒成長させて２０ｎｍ以上
と大きくすることができる。
【００４３】そして、ニッケル粒子の平均粒径を２０ｎ
ｍ以上と大きくしたことから、ニッケル粒子の粒界が少
なく、配線基板に熱が印加されたとしても多量のニッケ
ルが容易に移動拡散することはなく、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して配線層
への低融点ロウ材の濡れ性を劣化させてしまう、という
問題を有効に防ぐことができる。
【００４４】また本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、ニッケル粒子が２０ｎｍ以上と大きく、ニッケルめ
っき層に熱処理を施す必要がないことから、熱処理に伴
うニッケルめっき層のフクレ、ハガレや、異物の焼き付
きによる外観不良、配線層間の絶縁性の低下等の不具合
を生じることはない。
【００４５】さらに本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、ニッケルめっき浴にサッカリンまたはその塩または
ホルマリンの少なくとも１種を添加し、これが安定剤お
よび光沢剤として作用することから、ニッケルめっき浴
を安定化してニッケルの急激な析出を防ぐとともに、形
成されるニッケルめっき層を平滑かつ良好な金属光沢を
有するものとすることができ、その表面に被着される金
めっき層の密着性を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法で製作された配線基板を半導
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
た場合の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）本発明の配線基板の製造方法
を説明するための工程毎の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・絶縁基体 １ａ・・・半導体素子搭載部 ２・・・・配線層 ３・・・・半導体素子 ４・・・・配線基板 ５・・・・金属バンプ ６・・・・ニッケルめっき層 ７・・・・金めっき層 ８・・・・蓋体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA01 AA07 BB01 BB31 BB33 BB35 BB38 BB49 CC06 CC12 CC22 CC30 DD04 DD05 DD17 DD18 DD19 DD52 EE01 GG13 GG15 5E343 AA15 AA17 AA18 AA24 BB23 BB24 BB25 BB39 BB40 BB44 BB54 BB72 CC73 CC78 DD03 DD33 GG01 GG06

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（１）絶縁基体に配線層を形成した配線基
    板を準備する工程と、（２）前記配線基板を、金属供給
    源としてニッケル塩、還元剤としてヒドラジンを用い、
    サッカリンまたはその塩またはホルマリンの少なくとも
    １種を添加して成るニッケルめっき浴中に浸漬し、配線
    基板の配線層の露出表面に平均粒径が２０ｎｍ以上のニ
    ッケル粒子から成るニッケルめっき層を被着させる工程
    と、（３）前記配線層にニッケルめっき層が被着された
    配線基板を金めっき浴中に浸漬し、前記ニッケルめっき
    層表面に金めっき層を被着させる工程とから成る配線基
    板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009176646A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 箔状導体及び配線部材並びに配線部材の製造方法
JP2015507099A (ja) * 2012-02-16 2015-03-05 アトテツク・ドイチユラント・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＡｔｏｔｅｃｈ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ 無電解ニッケルリン合金をフレキシブル基板上に堆積するための方法

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