JP2002115076A - 置換金めっき方法 - Google Patents

置換金めっき方法

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JP2002115076A
JP2002115076A JP2000311065A JP2000311065A JP2002115076A JP 2002115076 A JP2002115076 A JP 2002115076A JP 2000311065 A JP2000311065 A JP 2000311065A JP 2000311065 A JP2000311065 A JP 2000311065A JP 2002115076 A JP2002115076 A JP 2002115076A
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JP
Japan
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gold plating
displacement
displacement gold
nickel
plating solution
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JP2000311065A
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Hiroshi Yamamoto
弘 山本
Akio Takahashi
昭男 高橋
Kanji Murakami
敢次 村上
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】置換めっき処理時に、置換金めっき液中の溶存
酸素により、下地ニッケル層の酸化膜が生成することを
抑制し、良好なニッケルはんだ合金層を形成により、高
い接続信頼性を得ること。 【解決手段】プリント配線板のニッケルパターンに置換
金めっきする際に、窒素バブリングした置換金めっき液
もしくは連続で窒素バブリングしている置換金めっき液
で処理する置換金めっき方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、置換金めっき方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】置換金めっき液は、例えば「最新表面処
理技術総覧:1987年(株)産業技術サービスセンタ
ー発行」453〜454頁に記載されているような、金
塩、金の錯化剤、溶出するニッケルイオンの捕捉剤、p
H緩衡剤からなる水溶液が知られている。
【0003】一般的に置換金めっきは、プリント配線板
のニッケルパターン上に0.02〜0.1μm金めっき
を置換反応を利用して析出させる方法で、金めっきをす
ることにより下地ニッケル面の酸化を防止することがで
きる。これにより、部品を実装するためはんだをコーテ
ィングした際、良好なニッケルはんだ合金層を形成する
ことができ、実用上、部品脱落やはんだ剥がれ等の不良
を防止し、十分な信頼姓が確保できる。
【0004】また、置換金めっきは、還元型無電解厚付
金めっき液の下地めっきとしても使用される。還元型無
電解厚付金めっき液としては、特開平9−157859
号に記載されているような金塩、金の錯化剤、還元剤、
pH緩衡剤、安定剤からなる水溶液を使用する。この場
合、プリント配線板のニッケルパターン上に0.02〜
0.06μmの置換金めっきをした後、置換金めっきの
触媒作用で無電解厚付金めっきを必要な厚さ、通常は、
0.3〜0.08μm析出させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような厚付金めっ
きを施した基板は、ICパッケージ等の用途に使われる
ことが多く、中でも、ICパッケージ等の電子部品のう
ち、需要が急増している製品にボールグリッドアレー基
板(以下、BGAという。)やチップサイズパッケージ
基板(以下、CSPという。)等がある。
【0006】これらの基板の重要な信頼特性として、表
面実装したICチップと金ワイヤーで接続するワイヤー
ボンディング性と正球状のはんだボールでメインボード
と接続するBGAの接続特性がある。このうちBGA接
続特性は、下地ニッケルめっき皮膜の状態が重要なポイ
ントとなる。
【0007】本発明の置換金めっき方法は、良好なBG
A接続特性が得られる置換金めっき方法を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下のことを
特徴とする。 (1)プリント配線板のニッケルパターンに置換金めっ
きする際に、窒素バブリングした置換金めっき液もしく
は連続でバブリングしている置換金めっき液で処理する
ことを特徴とする置換金めっき方法。 (2)窒素バブリングした置換金めっき液もしくは連続
でバブリングしている置換金めっき液中の溶存酸素量
を、1ppm以下に保持しながら置換金めっきする
(1)に記載の置換金めっき方法。
【0009】本発明者らは、鋭意検討の結果、BGAの
接続特性を劣化させている原因が、置換金めっき処理の
際、置換反応によりニッケルを溶出しながら金が析出し
ていく反応中、置換金めっき液中の溶存酸素が影響して
酸化ニッケルの中間層が生成することに起因するという
地検得て本はtめいをなすに至った。
【0010】
【発明の実施の形態】置換金めっき液は、液種によって
も異なるが大体が3〜6ppm程の溶存酸素を含んでい
る。この置換金めっき液に窒素ボンベから配管し、散気
管等を使用して窒素ガスを注入する。連続で窒素バブリ
ングする場合は、置換金めっき液が80〜90℃の高温
で使用するため、カラス製等の耐熱性のある散気管を使
用する。窒素の注入量は、0.1l/l・分程度のわず
かな量でも1〜2分の短時間で1ppm以下に低下す
る。溶存酸素量は、溶存酸素計で測定するが、機器のセ
ンサーに耐熱性のあるものがないため、窒素バブリング
後、低温度で測定してから置換金めっき液を昇温する
か、連続で窒素バブリングする場合には測定する必要は
ない。置換金めっき液は、反応系に酸素が関与しないた
め一度溶存酸素量を下げると、数時間は、溶存酸素量1
ppm以下で使用することができる。
【0011】
【作用】本発明の置換金めっき方法は、置換反応で下地
ニッケルの溶出が起こっている状態で液中の溶存酸素に
より、ニッケル表面に酸化膜を作る液中の溶存酸素量を
下げることにより防いでいるものである。窒素バブリン
グ量は、少量でも効果があり、窒素ボンベと簡単な配管
で実施できる。
【0012】
【実施例】実施例1 BGA基板(ボールパッド直径0.8mm)の基板を、
脱脂、エッチング、中和、Pd触媒、無電解ニッケルめ
っき処理し、銅下地上に3〜5μmのニッケルめっき層
を形成した。置換金めっき液HGS−500(日立化成
工業株式会社製)を85℃に昇温して、ガラス散気管で
窒素ガスを0.1l/l・分バブリングしながら、前記
のニッケルめっきまで行ったBGA基板を5分間置換金
めっき処理し、更に無電解厚付金めっき液HGS−20
00(日立化成工業株式会社製)で金を0.5μmめっ
きした。このBGA基板を150℃で1時間予備加熱し
た後、フラックスを塗布し、直径0.76径のはんだボ
ールを乗せ、230℃で窒素リフローした。基板を冷却
後、BGAシェアテスターで連続強度と破断モードを測
定した。接続強度は15.7N/直径0.8mm・1パ
ッド(仕様9.8N/直径0.8mm・1パッド以上)
あり、破断モードも全てはんだ内破断で良好なニッケル
はんだ合金層が形成できていることが確認できた。
【0013】実施例2 置換金めっき液HGS−500(日立化成工業株式会社
製)にガラス散気管で窒素ガスを0.1l/l・分で5
分間バブリングした後、85℃に昇温して前記のニッケ
ルめっきまで行ったBGA基板を5分間置換金めっき処
理した以外は、実施例1と同じ。接続強度は17.6N
/直径0.8mm・1パッド(仕様9.8N/直径0.
8mm・1パッド以上)あり、破断モードも全てはんだ
内破断で良好なニッケルはんだ合金層が形成できている
ことが確認できた。
【0014】比較例1 置換金めっき液HGS−500(日立化成工業株式会社
製)に窒素バブリングを行わず、85℃に昇温して通常
に前記のニッケルめっきまで行ったBGA基板を5分間
置換金めっき処理した以外は、実施例1と同じ。接続強
度は13.7N/直径0.8mm・1パッド(仕様9.
8N/直径0.8mm・1パッド以上)と規格仕様以上
であったが、破断モードの28%がニッケルはんだ界面
で剥がれており、良好な接続信頼性が得られなかった。
【0015】比較例2 置換金めっき液HGS−500(日立化成工業株式会社
製)を85℃に昇温して、ガラス散気管でエアーを0.
1l/l・分バブリングしながら、前記のニッケルめっ
きまで行ったBGA基板を5分間置換金めっき処理した
以外は、実施例1と同じ。接続強度は12.4N/直径
0.8mm・1パッド(仕様9.8N/直径0.8mm
・1パッド以上)と規格仕様以上であったが、破断モー
ドの43%がニッケルはんだ界面で剥がれており、良好
な接続信頼性が得られなかった。
【0016】
【発明の効果】本発明の置換金めっき方法は、プリント
配線板のニッケルパターンに置換金めっきする際に、窒
素バブリングした置換金めっき液もしくは連続で窒素バ
ブリングしている置換金めっき液で処理することを特徴
とする置換金めっき方法である。この置換金めっき方法
により、金めっき処理したプリント配線板は、下地ニッ
ケルの酸化膜の生成を防止するため、はんだコーティン
グした際、良好なニッケルはんだ合金層を形成すること
ができ、高い接続信頼性が得られる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年3月7日(2001.3.7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】一般的に置換金めっきは、プリント配線板
のニッケルパターン上に0.02〜0.1μm金めっき
を置換反応を利用して析出させる方法で、金めっきをす
ることにより下地ニッケル面の酸化を防止することがで
きる。これにより、部品を実装するためはんだをコーテ
ィングした際、良好なニッケルはんだ合金層を形成する
ことができ、実用上、部品脱落やはんだ剥がれ等の不良
を防止し、十分な信頼が確保できる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】また、置換金めっきは、還元型無電解厚付
金めっき液の下地めっきとしても使用される。還元型無
電解厚付金めっき液としては、特開平9−157859
号に記載されているような金塩、金の錯化剤、還元剤、
pH緩衡剤、安定剤からなる水溶液を使用する。この場
合、プリント配線板のニッケルパターン上に0.02〜
0.06μmの置換金めっきをした後、置換金めっきの
触媒作用で無電解厚付金めっきを必要な厚さ、通常は、
0.3〜0.8μm析出させることができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下のことを
特徴とする。 (1)プリント配線板のニッケルパターンに置換金めっ
きする際に、窒素バブリングした置換金めっき液もしく
は連続で窒素バブリングしている置換金めっき液で処理
することを特徴とする置換金めっき方法。 (2)窒素バブリングした置換金めっき液もしくは連続
窒素バブリングしている置換金めっき液中の溶存酸素
量を、1ppm以下に保持しながら置換金めっきする
(1)に記載の置換金めっき方法。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】本発明者らは、鋭意検討の結果、BGAの
接続特性を劣化させている原因が、置換金めっき処理の
際、置換反応によりニッケルを溶出しながら金が析出し
ていく反応中、置換金めっき液中の溶存酸素が影響して
酸化ニッケルの中間層が生成することに起因するという
知見を得て本発明成すに至った。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【発明の実施の形態】置換金めっき液は、液種によって
も異なるが大体が3〜6ppm程の溶存酸素を含んでい
る。この置換金めっき液に窒素ボンベから配管し、散気
管等を使用して窒素ガスを注入する。連続で窒素バブリ
ングする場合は、置換金めっき液が80〜90℃の高温
で使用するため、ラス製等の耐熱性のある散気管を使
用する。窒素の注入量は、0.1l/l・分程度のわず
かな量でも1〜2分の短時間で1ppm以下に低下す
る。溶存酸素量は、溶存酸素計で測定するが、機器のセ
ンサーに耐熱性のあるものがないため、窒素バブリング
後、低温度で測定してから置換金めっき液を昇温する
か、連続で窒素バブリングする場合には測定する必要は
ない。置換金めっき液は、反応系に酸素が関与しないた
め一度溶存酸素量を下げると、数時間は、溶存酸素量1
ppm以下で使用することができる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【作用】本発明の置換金めっき方法は、置換反応で下地
ニッケルの溶出が起こっている状態で液中の溶存酸素
によりニッケル表面に酸化膜を作ることを液中の溶存酸
素量を下げることにより防いでいるものである。窒素バ
ブリング量は、少量でも効果があり、窒素ボンベと簡単
な配管で実施できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K022 AA02 AA42 BA03 DA03 DB13 5E343 BB17 BB23 BB24 BB44 BB54 CC73 CC78 DD33 DD35 DD36 GG13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリント配線板のニッケルパターンに置換
    金めっきする際に、窒素バブリングした置換金めっき液
    もしくは連続でバブリングしている置換金めっき液で処
    理することを特徴とする置換金めっき方法。
  2. 【請求項2】窒素バブリングした置換金めっき液もしく
    は連続でバブリングしている置換金めっき液中の溶存酸
    素量を、1ppm以下に保持しながら置換金めっきする
    請求項1に記載の置換金めっき方法。
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