JP2003105549A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
配線基板およびその製造方法Info
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Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 無電解めっき金属層の表面に変色が発生す
る。 【解決手段】 絶縁体１に高融点金属から成る配線導体
２を形成するとともに配線導体２の表面に無電解めっき
金属層６を被着させて成る配線基板４であって、無電解
めっき金属層６はその内部にＩＢ族元素８を含有し、か
つ鉛が非含有であるとともに、ＩＢ属元素８の濃度を無
電解めっき金属層６の配線導体２側で高く表面側で低く
した。
る。 【解決手段】 絶縁体１に高融点金属から成る配線導体
２を形成するとともに配線導体２の表面に無電解めっき
金属層６を被着させて成る配線基板４であって、無電解
めっき金属層６はその内部にＩＢ族元素８を含有し、か
つ鉛が非含有であるとともに、ＩＢ属元素８の濃度を無
電解めっき金属層６の配線導体２側で高く表面側で低く
した。
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を搭載する配線基板であっ
て、その表面の配線導体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およびその製造方法に関するも
のである。
素子・抵抗器等の電子部品を搭載する配線基板であっ
て、その表面の配線導体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およびその製造方法に関するも
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
の電子部品を搭載される配線基板は、一般に、酸化アル
ミニウム質焼結体等から成り、電子部品の搭載部を有す
る略四角板形状の絶縁体と、絶縁体の搭載部から外部に
かけて導出形成されたタングステン・モリブデン・マン
ガ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、絶縁体の搭載部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やボンディングワイヤ等の導電性
接続材を介して電気的に接続するようになっている。
の電子部品を搭載される配線基板は、一般に、酸化アル
ミニウム質焼結体等から成り、電子部品の搭載部を有す
る略四角板形状の絶縁体と、絶縁体の搭載部から外部に
かけて導出形成されたタングステン・モリブデン・マン
ガ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、絶縁体の搭載部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やボンディングワイヤ等の導電性
接続材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、配線導体の外部に
導出されている部位を外部電気回路基板の回路配線に半
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。
導出されている部位を外部電気回路基板の回路配線に半
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、配線層の表
面にニッケル・銅等のめっき金属層が被着形成され、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
半田やボンディングワイヤの濡れ性・ボンディング性等
を良好としている。
面にニッケル・銅等のめっき金属層が被着形成され、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
半田やボンディングワイヤの濡れ性・ボンディング性等
を良好としている。
【０００５】一方、このニッケル・銅等のめっき金属層
を被着形成する方法としては、配線基板の小型化に伴う
配線導体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。
を被着形成する方法としては、配線基板の小型化に伴う
配線導体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る配線導体上への
めっき金属層の被着形成は、タングステン・モリブデン
・マンガン等の高融点金属がニッケル・銅等の金属の無
電解法（自己触媒型）による還元析出に対して触媒活性
を有しないことから、通常、まず配線導体の表面に銅・
銀・金等のＩＢ族元素を被着させて触媒活性を付与した
後、配線導体を無電解めっき液中に浸漬してめっき金属
層を被着させるという方法が採用され、一般に、以下の
ようにして行なわれている。すなわち、まず、表面に配
線導体を有する絶縁基体を準備し、次に、塩化銀等のＩ
Ｂ族元素の供給源となる金属化合物と塩化鉛等の鉛化合
物とを主成分とする水溶液に水酸化ナトリウム・水酸化
カリウム等のｐＨ調整剤等の添加剤を添加して成る活性
液中に配線導体を浸漬し、配線導体の表面に銅・銀・金
等のＩＢ族元素を析出被着させ、次に、硫酸ニッケル・
硫酸銅等のめっき金属の供給源となる金属化合物と、次
亜リン酸ナトリウム・ジメチルアミンボラン・ホルマリ
ン等の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めっき液に浸漬
し、配線導体の表面に被着させた銅・銀・金等のＩＢ族
元素の触媒活性作用によりニッケル・銅等の金属を還元
析出させることにより、配線導体の表面のみに選択的に
めっき金属層を被着形成する。
めっき金属層の被着形成は、タングステン・モリブデン
・マンガン等の高融点金属がニッケル・銅等の金属の無
電解法（自己触媒型）による還元析出に対して触媒活性
を有しないことから、通常、まず配線導体の表面に銅・
銀・金等のＩＢ族元素を被着させて触媒活性を付与した
後、配線導体を無電解めっき液中に浸漬してめっき金属
層を被着させるという方法が採用され、一般に、以下の
ようにして行なわれている。すなわち、まず、表面に配
線導体を有する絶縁基体を準備し、次に、塩化銀等のＩ
Ｂ族元素の供給源となる金属化合物と塩化鉛等の鉛化合
物とを主成分とする水溶液に水酸化ナトリウム・水酸化
カリウム等のｐＨ調整剤等の添加剤を添加して成る活性
液中に配線導体を浸漬し、配線導体の表面に銅・銀・金
等のＩＢ族元素を析出被着させ、次に、硫酸ニッケル・
硫酸銅等のめっき金属の供給源となる金属化合物と、次
亜リン酸ナトリウム・ジメチルアミンボラン・ホルマリ
ン等の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めっき液に浸漬
し、配線導体の表面に被着させた銅・銀・金等のＩＢ族
元素の触媒活性作用によりニッケル・銅等の金属を還元
析出させることにより、配線導体の表面のみに選択的に
めっき金属層を被着形成する。
【０００７】なお、上記活性液中に含有される鉛化合物
は、高融点金属から成る配線導体を活性液中に浸漬した
ときに最初に配線導体の表面に吸着して配線導体の表面
を感受性化して活性化剤の析出被着を容易なものとする
感受性化剤として作用し、配線導体への銅・銀・金等の
ＩＢ族元素の析出被着を容易、かつ均一なものとしてい
る。また、配線導体の表面に被着されためっき金属層の
内部には、配線導体の表面に被着した銅・銀・金等の活
性化剤と感受性化剤である鉛とが残留し、含有されてい
る。
は、高融点金属から成る配線導体を活性液中に浸漬した
ときに最初に配線導体の表面に吸着して配線導体の表面
を感受性化して活性化剤の析出被着を容易なものとする
感受性化剤として作用し、配線導体への銅・銀・金等の
ＩＢ族元素の析出被着を容易、かつ均一なものとしてい
る。また、配線導体の表面に被着されためっき金属層の
内部には、配線導体の表面に被着した銅・銀・金等の活
性化剤と感受性化剤である鉛とが残留し、含有されてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の配線基板は、上
記のようにめっき金属層中に鉛が含有されることから、
ニッケル・銅等のめっき金属層に熱が加わったときに鉛
がめっき金属層の表面に移動拡散して酸化し、しみ状の
変色を生じさせるという機能上の不具合や、めっき金属
層中の鉛により人体に害を及ぼすという環境・安全上の
不具合を生じてしまうという問題点があった。
記のようにめっき金属層中に鉛が含有されることから、
ニッケル・銅等のめっき金属層に熱が加わったときに鉛
がめっき金属層の表面に移動拡散して酸化し、しみ状の
変色を生じさせるという機能上の不具合や、めっき金属
層中の鉛により人体に害を及ぼすという環境・安全上の
不具合を生じてしまうという問題点があった。
【０００９】また、上記問題点を解決するために、活性
液中に鉛を非含有とすることが考えられるが、この場
合、高融点金属から成る配線導体の表面は銅・銀・金等
のＩＢ族元素の析出被着に対する感受性が不十分である
ことから、配線導体の表面にＩＢ族元素をムラなくかつ
強固に析出被着させることができず、その結果、めっき
金属層にムラ・カケ・フクレ等の不具合を生じるという
問題点を誘発してしまう。
液中に鉛を非含有とすることが考えられるが、この場
合、高融点金属から成る配線導体の表面は銅・銀・金等
のＩＢ族元素の析出被着に対する感受性が不十分である
ことから、配線導体の表面にＩＢ族元素をムラなくかつ
強固に析出被着させることができず、その結果、めっき
金属層にムラ・カケ・フクレ等の不具合を生じるという
問題点を誘発してしまう。
【００１０】さらに、従来の配線基板は、配線導体とニ
ッケル・銅等のめっき金属層の界面に銅・銀・金等のＩ
Ｂ族元素が層状に存在するため、鉛を含まない高融点半
田等を用いて半導体素子や容量素子・抵抗器等の電子部
品を搭載した場合、配線導体と金属層との界面における
熱応力が大きくなり破壊に至るという問題点があった。
ッケル・銅等のめっき金属層の界面に銅・銀・金等のＩ
Ｂ族元素が層状に存在するため、鉛を含まない高融点半
田等を用いて半導体素子や容量素子・抵抗器等の電子部
品を搭載した場合、配線導体と金属層との界面における
熱応力が大きくなり破壊に至るという問題点があった。
【００１１】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、配線導体上に無電解
めっき金属層が均一かつ強固に被着しているとともに、
このめっき金属層中に鉛等の感受性化剤が含有されず、
しみ状変色等の機能上の不具合を生じたり、人体に害を
及ぼしたりすることのない配線基板を提供することにあ
る。
出されたものであり、その目的は、配線導体上に無電解
めっき金属層が均一かつ強固に被着しているとともに、
このめっき金属層中に鉛等の感受性化剤が含有されず、
しみ状変色等の機能上の不具合を生じたり、人体に害を
及ぼしたりすることのない配線基板を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、絶
縁体に高融点金属から成る配線導体を形成するとともに
該配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させて成
る配線基板であって、前記無電解めっき金属層はその内
部にＩＢ族元素を含有し、かつ鉛が非含有であるととも
に、前記ＩＢ族元素の濃度が前記配線導体側で高く表面
側で低いことを特徴とするものである。
縁体に高融点金属から成る配線導体を形成するとともに
該配線導体の表面に無電解めっき金属層を被着させて成
る配線基板であって、前記無電解めっき金属層はその内
部にＩＢ族元素を含有し、かつ鉛が非含有であるととも
に、前記ＩＢ族元素の濃度が前記配線導体側で高く表面
側で低いことを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明の配線基板は、上記構成にお
いて、前記無電解めっき金属層の最表面部における前記
ＩＢ族元素の濃度が、前記配線導体との界面部における
濃度の１／50〜１／２であることを特徴とするものであ
る。
いて、前記無電解めっき金属層の最表面部における前記
ＩＢ族元素の濃度が、前記配線導体との界面部における
濃度の１／50〜１／２であることを特徴とするものであ
る。
【００１４】さらに、本発明の配線基板の製造方法は、
（１）表面に高融点金属から成る配線導体が形成された
絶縁体を準備する工程と、（２）前記配線導体を、ＩＢ
族元素とオキシカルボン酸とを主成分とする活性液中に
浸漬し、前記配線導体の表面に前記ＩＢ族元素を被着さ
せて触媒活性を付与する工程と、（３）前記ＩＢ族元素
が被着された前記配線導体を無電解めっき液中に浸漬
し、前記ＩＢ族元素が被着された前記配線導体の表面に
無電解めっき金属層を被着させる工程と、（４）前記無
電解金属層が被着された前記配線導体に600℃〜1000℃
の熱処理を施す工程とからなることを特徴とするもので
ある。
（１）表面に高融点金属から成る配線導体が形成された
絶縁体を準備する工程と、（２）前記配線導体を、ＩＢ
族元素とオキシカルボン酸とを主成分とする活性液中に
浸漬し、前記配線導体の表面に前記ＩＢ族元素を被着さ
せて触媒活性を付与する工程と、（３）前記ＩＢ族元素
が被着された前記配線導体を無電解めっき液中に浸漬
し、前記ＩＢ族元素が被着された前記配線導体の表面に
無電解めっき金属層を被着させる工程と、（４）前記無
電解金属層が被着された前記配線導体に600℃〜1000℃
の熱処理を施す工程とからなることを特徴とするもので
ある。
【００１５】本発明の配線基板によれば、配線導体に被
着させた無電解めっき金属層の内部に、無電解めっき金
属層を被着させるのに必要なＩＢ族元素は含有される
が、鉛は非含有であることから、ＩＢ族元素の作用によ
り配線導体に良好な触媒活性が付与されて配線導体にの
み無電解めっき金属層を均一に被着させることができ、
かつ、鉛が無電解めっき金属層中に含有されることに起
因する無電解めっき金属層のしみ状変色や人体に対する
害という問題の発生を有効に防止することができる。
着させた無電解めっき金属層の内部に、無電解めっき金
属層を被着させるのに必要なＩＢ族元素は含有される
が、鉛は非含有であることから、ＩＢ族元素の作用によ
り配線導体に良好な触媒活性が付与されて配線導体にの
み無電解めっき金属層を均一に被着させることができ、
かつ、鉛が無電解めっき金属層中に含有されることに起
因する無電解めっき金属層のしみ状変色や人体に対する
害という問題の発生を有効に防止することができる。
【００１６】また、従来は配線導体とめっき金属層との
界面に層状に存在していたＩＢ族元素の濃度を、無電解
めっき金属層の配線導体側で高く表面側で低くしたこと
から、配線導体と無電解めっき金属層との間にＩＢ族元
素の層が無くなることにより、熱応力によるＩＢ族元素
層を起点とする配線導体からの無電解めっき金属層の剥
離を有効に防止することができる。
界面に層状に存在していたＩＢ族元素の濃度を、無電解
めっき金属層の配線導体側で高く表面側で低くしたこと
から、配線導体と無電解めっき金属層との間にＩＢ族元
素の層が無くなることにより、熱応力によるＩＢ族元素
層を起点とする配線導体からの無電解めっき金属層の剥
離を有効に防止することができる。
【００１７】さらに、無電解めっき金属層の最表面部に
おけるＩＢ族元素の濃度が、配線導体との界面部におけ
る濃度の１／50〜１／２になるようにしたときには、Ｉ
Ｂ族元素が無電解めっき金属層内に十分に拡散し、配線
導体と無電解めっき金属層との界面の熱応力を無電解め
っき金属層内に均一に分散させることができ、配線導体
からの無電解めっき金属層の剥離を有効に防止すること
ができる。
おけるＩＢ族元素の濃度が、配線導体との界面部におけ
る濃度の１／50〜１／２になるようにしたときには、Ｉ
Ｂ族元素が無電解めっき金属層内に十分に拡散し、配線
導体と無電解めっき金属層との界面の熱応力を無電解め
っき金属層内に均一に分散させることができ、配線導体
からの無電解めっき金属層の剥離を有効に防止すること
ができる。
【００１８】
【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。
【００１９】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は絶縁体、２
は配線導体である。この絶縁体１と配線導体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は絶縁体、２
は配線導体である。この絶縁体１と配線導体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。
【００２０】絶縁体１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・炭化珪
素質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、この半導体素子３が
搭載される搭載部から下面にかけてタングステン・モリ
ブデン・マンガン等の高融点金属から成る多数の配線導
体２が被着形成されている。
ムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・炭化珪
素質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、この半導体素子３が
搭載される搭載部から下面にかけてタングステン・モリ
ブデン・マンガン等の高融点金属から成る多数の配線導
体２が被着形成されている。
【００２１】絶縁体１は、搭載部に半導体素子３が搭載
されるとともに、半導体素子３の各電極は搭載部に露出
している配線導体２に半田ボール５を介して電気的に接
続され、また配線導体２から絶縁体１の下面に導出され
ている部位は外部電気回路基板の回路配線に半田等を介
して電気的に接続される。
されるとともに、半導体素子３の各電極は搭載部に露出
している配線導体２に半田ボール５を介して電気的に接
続され、また配線導体２から絶縁体１の下面に導出され
ている部位は外部電気回路基板の回路配線に半田等を介
して電気的に接続される。
【００２２】配線導体２は、図２に断面図で示すよう
に、その表面に無電解法によりめっき金属層６が被着さ
れている。
に、その表面に無電解法によりめっき金属層６が被着さ
れている。
【００２３】めっき金属層６は、配線導体２に対する半
田の濡れ性・接合強度・ボンディング性を良好なものと
する機能を有し、ニッケルの含有率が99.9重量％以上で
ある高純度ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−
ホウ素合金・銅・銅を主成分とする合金等から成る。め
っき金属層６は、その厚さが１μｍ未満であると配線導
体２を被覆する効果が弱く、また20μｍを超えるとめっ
き金属層６自体の応力が大きくなり配線導体２との密着
性が劣化する傾向にある。従って、めっき金属層６は、
その厚さを１〜20μｍの範囲としておくことが好まし
い。
田の濡れ性・接合強度・ボンディング性を良好なものと
する機能を有し、ニッケルの含有率が99.9重量％以上で
ある高純度ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−
ホウ素合金・銅・銅を主成分とする合金等から成る。め
っき金属層６は、その厚さが１μｍ未満であると配線導
体２を被覆する効果が弱く、また20μｍを超えるとめっ
き金属層６自体の応力が大きくなり配線導体２との密着
性が劣化する傾向にある。従って、めっき金属層６は、
その厚さを１〜20μｍの範囲としておくことが好まし
い。
【００２４】本発明においては、めっき金属層６の内部
にＩＢ族元素を含有し、かつ鉛が非含有であるととも
に、ＩＢ族元素の濃度がめっき金属層６の配線導体側で
高く、その反対側である表面側で低いことが重要であ
る。
にＩＢ族元素を含有し、かつ鉛が非含有であるととも
に、ＩＢ族元素の濃度がめっき金属層６の配線導体側で
高く、その反対側である表面側で低いことが重要であ
る。
【００２５】これは、ニッケル−ホウ素めっき層等のめ
っき金属層６に含有する鉛が熱等によりめっき金属層６
の表面に移動拡散してしみ状変色を生じたり、人体に害
を及ぼしたりすることを防止するためである。この場
合、銅・銀・金等のＩＢ族元素は無電解法でめっき金属
層６を配線導体２上に被着させるために必要な触媒付与
の機能を有し、配線導体２の表面に析出被着されるとと
もにめっき金属層６中に残留して含有されるが、ＩＢ族
元素は鉛に比べて酸化しにくく、また毒性も極めて小さ
いことから、めっき金属層６表面に移動拡散してしみ状
変色を生じたり、人体に害を及ぼしたりするようなこと
はない。
っき金属層６に含有する鉛が熱等によりめっき金属層６
の表面に移動拡散してしみ状変色を生じたり、人体に害
を及ぼしたりすることを防止するためである。この場
合、銅・銀・金等のＩＢ族元素は無電解法でめっき金属
層６を配線導体２上に被着させるために必要な触媒付与
の機能を有し、配線導体２の表面に析出被着されるとと
もにめっき金属層６中に残留して含有されるが、ＩＢ族
元素は鉛に比べて酸化しにくく、また毒性も極めて小さ
いことから、めっき金属層６表面に移動拡散してしみ状
変色を生じたり、人体に害を及ぼしたりするようなこと
はない。
【００２６】さらに、ＩＢ族元素の濃度がめっき金属層
６の配線導体側で高く表面側で低いため、配線導体２と
めっき金属層６との界面にかかる熱応力がめっき金属層
６内に均一に分散することにより、配線導体２からのめ
っき金属層６の剥離を有効に防止することができる。な
おこの場合、めっき金属層６の厚みの１／２より表面側
をめっき金属層の表面側、１／２より配線導体側をめっ
き金属層６の配線導体側としている。
６の配線導体側で高く表面側で低いため、配線導体２と
めっき金属層６との界面にかかる熱応力がめっき金属層
６内に均一に分散することにより、配線導体２からのめ
っき金属層６の剥離を有効に防止することができる。な
おこの場合、めっき金属層６の厚みの１／２より表面側
をめっき金属層の表面側、１／２より配線導体側をめっ
き金属層６の配線導体側としている。
【００２７】また、この濃度勾配は、めっき金属層６の
最表面部に含まれるＩＢ族元素の濃度が配線導体との界
面部に含まれる濃度の１／50〜１／２であることが望ま
しい。めっき金属層６の最表面部でのＩＢ族元素の濃度
が配線導体との界面部の濃度の１／50未満となると、Ｉ
Ｂ族元素の拡散が不十分となり配線導体２からめっき金
属層６が剥離し易くなる傾向がある。他方、１／２を超
えると、鉛を含まない高融点半田等を用いて半導体素子
や容量素子・抵抗器等の電子部品を搭載した場合の半田
接合強度が劣化する傾向がある。
最表面部に含まれるＩＢ族元素の濃度が配線導体との界
面部に含まれる濃度の１／50〜１／２であることが望ま
しい。めっき金属層６の最表面部でのＩＢ族元素の濃度
が配線導体との界面部の濃度の１／50未満となると、Ｉ
Ｂ族元素の拡散が不十分となり配線導体２からめっき金
属層６が剥離し易くなる傾向がある。他方、１／２を超
えると、鉛を含まない高融点半田等を用いて半導体素子
や容量素子・抵抗器等の電子部品を搭載した場合の半田
接合強度が劣化する傾向がある。
【００２８】なお、ＩＢ族元素の濃度勾配の測定方法と
しては、ＡＥＳ（オージェ電子分光分析）やＥＰＭＡ
（波長分散型X線マイクロアナライザー分析）等により
めっき金属層６の断面部分を分析することが有効であ
る。
しては、ＡＥＳ（オージェ電子分光分析）やＥＰＭＡ
（波長分散型X線マイクロアナライザー分析）等により
めっき金属層６の断面部分を分析することが有効であ
る。
【００２９】また、ＩＢ族元素としては、銀または金が
好ましく、高融点金属から成る配線導体２の表面に良好
に被着するとともに、ニッケル・銅等の金属の無電解法
による被着形成に対して良好な触媒活性を付与すること
ができる。
好ましく、高融点金属から成る配線導体２の表面に良好
に被着するとともに、ニッケル・銅等の金属の無電解法
による被着形成に対して良好な触媒活性を付与すること
ができる。
【００３０】さらに、配線基板４は、ニッケルの含有率
が99.9重量％以上である純ニッケル・ニッケル−リン合
金・ニッケルホウ素合金・銅・銅を主成分とする合金等
から成るめっき金属層６の表面を金めっき層（非図示）
で被覆するようにしておくと、めっき金属層６の酸化腐
食を効果的に防止することができるとともに、配線導体
２に対する半田の濡れ性をより一層良好なものとするこ
とができる。従って、配線基板４は、めっき金属層６の
表面をさらに金めっき層で被覆するようにしておくこと
が好ましい。この場合、金めっき層は、その厚さが0.03
μｍ未満ではめっき金属層を被覆する効果が弱く、また
0.8μｍを超えると半田中の錫と金との間で脆い金属間
化合物が大量に生成し、半田の接合強度が劣化する傾向
にある。従って、金めっき層は、その厚さを0.03μｍ〜
0.8μｍの範囲としておくことが好ましい。
が99.9重量％以上である純ニッケル・ニッケル−リン合
金・ニッケルホウ素合金・銅・銅を主成分とする合金等
から成るめっき金属層６の表面を金めっき層（非図示）
で被覆するようにしておくと、めっき金属層６の酸化腐
食を効果的に防止することができるとともに、配線導体
２に対する半田の濡れ性をより一層良好なものとするこ
とができる。従って、配線基板４は、めっき金属層６の
表面をさらに金めっき層で被覆するようにしておくこと
が好ましい。この場合、金めっき層は、その厚さが0.03
μｍ未満ではめっき金属層を被覆する効果が弱く、また
0.8μｍを超えると半田中の錫と金との間で脆い金属間
化合物が大量に生成し、半田の接合強度が劣化する傾向
にある。従って、金めっき層は、その厚さを0.03μｍ〜
0.8μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００３１】かくして本発明の配線基板によれば、絶縁
体１の搭載部に半導体素子３を搭載するとともに半導体
素子３の各電極を配線層２に半田ボール５を介して電気
的に接続し、しかる後、絶縁体１の上面に金属やセラミ
ックスから成る椀状の蓋体９をガラスや樹脂、ロウ材等
の封止材を介して接合させ、絶縁体１と蓋体７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。
体１の搭載部に半導体素子３を搭載するとともに半導体
素子３の各電極を配線層２に半田ボール５を介して電気
的に接続し、しかる後、絶縁体１の上面に金属やセラミ
ックスから成る椀状の蓋体９をガラスや樹脂、ロウ材等
の封止材を介して接合させ、絶縁体１と蓋体７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。
【００３２】次に、上述の配線基板の製造方法について
図３（ａ）〜（ｄ）に示す工程毎の要部拡大断面図に基
づいて説明する。なお、図１および図２と同一箇所には
同一符号が付してある。
図３（ａ）〜（ｄ）に示す工程毎の要部拡大断面図に基
づいて説明する。なお、図１および図２と同一箇所には
同一符号が付してある。
【００３３】まず、図３（ａ）に示す、表面に高融点金
属から成る配線導体２を設けた絶縁体１を準備する。
属から成る配線導体２を設けた絶縁体１を準備する。
【００３４】絶縁体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
素質焼結体等の電気絶縁材料から成る略四角板であり、
その上面に半導体素子を搭載するための搭載部を有し、
この搭載部に半導体素子が搭載される。
窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪
素質焼結体等の電気絶縁材料から成る略四角板であり、
その上面に半導体素子を搭載するための搭載部を有し、
この搭載部に半導体素子が搭載される。
【００３５】絶縁体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
シート形成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にて約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
シート形成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にて約1600℃の温度で焼成す
ることによって製作される。
【００３６】配線導体２は、タングステン・モリブデン
・マンガン等の高融点金属材料から成り、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
体１の搭載部から下面にかけて被着形成される。
・マンガン等の高融点金属材料から成り、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
体１の搭載部から下面にかけて被着形成される。
【００３７】次に、配線導体２を、銅・銀・金から構成
されるＩＢ族元素の少なくとも１種とクエン酸・リンゴ
酸等のオキシカルボン酸の少なくとも１種とを主成分と
する活性液中に浸漬し、図３（ｂ）に示す如く、配線導
体２の表面にＩＢ族元素８を被着させて触媒活性を付与
する。ただし、図中、ＩＢ族元素８は説明のため実際の
スケールよりも誇張して図示している。
されるＩＢ族元素の少なくとも１種とクエン酸・リンゴ
酸等のオキシカルボン酸の少なくとも１種とを主成分と
する活性液中に浸漬し、図３（ｂ）に示す如く、配線導
体２の表面にＩＢ族元素８を被着させて触媒活性を付与
する。ただし、図中、ＩＢ族元素８は説明のため実際の
スケールよりも誇張して図示している。
【００３８】前記活性液において、ＩＢ族元素は配線導
体２の表面に被着することにより配線導体２の表面に触
媒活性を付与する作用をなし、後の工程でめっき金属層
６を配線導体２の表面に選択的に均一に被着させること
を可能としている。
体２の表面に被着することにより配線導体２の表面に触
媒活性を付与する作用をなし、後の工程でめっき金属層
６を配線導体２の表面に選択的に均一に被着させること
を可能としている。
【００３９】またオキシカルボン酸は、活性液中に鉛を
含有させることなく配線導体２の表面にＩＢ族元素８を
被着させることを可能とする、という重要な機能を有し
ている。すなわち、クエン酸等のオキシカルボン酸は、
タングステン等の高融点金属から成る配線導体２の表面
に作用し、配線導体２の表面部分の高融点金属を酸化・
錯体化して活性液中に溶出させるとともに、その溶出跡
にタングステン等と置換するようにしてＩＢ族元素を析
出させる機能を有する。これは、このクエン酸等の有機
酸の金属に対する錯体の安定度がＩＢ族元素等の活性化
剤に対する場合よりもタングステン等の高融点金属に対
する場合の方が大きいためであると推定される。そし
て、このようにオキシカルボン酸を活性液中に添加して
おくことにより、活性液中に感受性化剤として鉛を添加
することなく、配線導体２の表面にＩＢ族元素を容易、
かつ均一に被着させることが可能となる。
含有させることなく配線導体２の表面にＩＢ族元素８を
被着させることを可能とする、という重要な機能を有し
ている。すなわち、クエン酸等のオキシカルボン酸は、
タングステン等の高融点金属から成る配線導体２の表面
に作用し、配線導体２の表面部分の高融点金属を酸化・
錯体化して活性液中に溶出させるとともに、その溶出跡
にタングステン等と置換するようにしてＩＢ族元素を析
出させる機能を有する。これは、このクエン酸等の有機
酸の金属に対する錯体の安定度がＩＢ族元素等の活性化
剤に対する場合よりもタングステン等の高融点金属に対
する場合の方が大きいためであると推定される。そし
て、このようにオキシカルボン酸を活性液中に添加して
おくことにより、活性液中に感受性化剤として鉛を添加
することなく、配線導体２の表面にＩＢ族元素を容易、
かつ均一に被着させることが可能となる。
【００４０】前記活性液は、例えばＩＢ族元素として銀
を用いる場合であれば、塩化銀・硝酸銀等の銀化合物
と、クエン酸・リンゴ酸等のオキシカルボン酸（ヒドロ
キシ基を有するカルボン酸）とを主成分とする水溶液
に、塩酸・硼弗化水素酸・水酸化ナトリウム・水酸化カ
リウム・水酸化リチウム等のｐＨ調整剤等の添加剤を添
加したものを用いることができる。なお、活性液中のＩ
Ｂ族元素濃度は、高濃度になるとＩＢ族元素８の偏析等
の不具合を誘発するおそれがあることから、約20〜180
ｐｐｍ程度としておくことが好ましい。
を用いる場合であれば、塩化銀・硝酸銀等の銀化合物
と、クエン酸・リンゴ酸等のオキシカルボン酸（ヒドロ
キシ基を有するカルボン酸）とを主成分とする水溶液
に、塩酸・硼弗化水素酸・水酸化ナトリウム・水酸化カ
リウム・水酸化リチウム等のｐＨ調整剤等の添加剤を添
加したものを用いることができる。なお、活性液中のＩ
Ｂ族元素濃度は、高濃度になるとＩＢ族元素８の偏析等
の不具合を誘発するおそれがあることから、約20〜180
ｐｐｍ程度としておくことが好ましい。
【００４１】そして次に、配線導体２を無電解めっき液
中に浸漬し、ＩＢ族元素８を触媒として、図３（ｃ）に
示す如く、配線導体２の表面に無電法にてめっき金属層
６を析出・被着させる。
中に浸漬し、ＩＢ族元素８を触媒として、図３（ｃ）に
示す如く、配線導体２の表面に無電法にてめっき金属層
６を析出・被着させる。
【００４２】めっき金属層６は、ニッケルの含有率が9
9.9重量％以上である純ニッケル・ニッケル−リン合金
・ニッケル−ホウ素合金・銅・銅を主成分とする合金等
からなり、配線導体２に対する半田の濡れ性・ボンディ
ング性等を良好なものとする作用をなす。
9.9重量％以上である純ニッケル・ニッケル−リン合金
・ニッケル−ホウ素合金・銅・銅を主成分とする合金等
からなり、配線導体２に対する半田の濡れ性・ボンディ
ング性等を良好なものとする作用をなす。
【００４３】無電解めっき液は、例えば、めっき金属層
６がニッケル−ホウ素合金からなる場合であれば、硫酸
ニッケル等のニッケル供給源となるニッケル化合物と、
ジメチルアミンボラン等のホウ素系の還元剤とを主成分
とし、錯化剤・安定剤・ｐＨ緩衝剤等を添加して成る無
電解ニッケルめっき液を用いることができる。この場
合、無電解ニッケルめっき液中のニッケル（イオン）
は、配線導体２の表面に予め被着させたＩＢ族元素８の
触媒作用で還元剤が酸化分解されるのに伴って金属ニッ
ケルに還元され、還元剤の分解に伴って生じるホウ素と
ともに配線導体２の表面に共析被着して、ニッケル−ホ
ウ素合金から成るめっき金属層６を形成する。
６がニッケル−ホウ素合金からなる場合であれば、硫酸
ニッケル等のニッケル供給源となるニッケル化合物と、
ジメチルアミンボラン等のホウ素系の還元剤とを主成分
とし、錯化剤・安定剤・ｐＨ緩衝剤等を添加して成る無
電解ニッケルめっき液を用いることができる。この場
合、無電解ニッケルめっき液中のニッケル（イオン）
は、配線導体２の表面に予め被着させたＩＢ族元素８の
触媒作用で還元剤が酸化分解されるのに伴って金属ニッ
ケルに還元され、還元剤の分解に伴って生じるホウ素と
ともに配線導体２の表面に共析被着して、ニッケル−ホ
ウ素合金から成るめっき金属層６を形成する。
【００４４】なお、一旦、配線導体２の表面にニッケル
（ニッケル−ホウ素合金）が被着し始めると、この被着
したニッケル自身が後続のニッケルの還元剤による還元
・析出に対して触媒活性を有することから、めっき液中
に触媒であるＩＢ族元素が露出・接触していなくても、
ニッケルの還元析出・被着する反応を継続して行なわせ
ることができる。
（ニッケル−ホウ素合金）が被着し始めると、この被着
したニッケル自身が後続のニッケルの還元剤による還元
・析出に対して触媒活性を有することから、めっき液中
に触媒であるＩＢ族元素が露出・接触していなくても、
ニッケルの還元析出・被着する反応を継続して行なわせ
ることができる。
【００４５】次に、以上のようにして得られた配線基板
を、還元雰囲気中もしくは窒素雰囲気中にて、約600℃
〜1000℃の温度で熱処理することにより、図３（ｄ）に
示す如く、めっき金属層６内のＩＢ族元素に濃度勾配を
持たせることができる。この熱処理の温度が600℃未満
であると、めっき金属層６の厚さが厚い場合に、めっき
金属層６の最表面部におけるＩＢ族元素の濃度が配線導
体との界面部における濃度の１／50未満となるため、Ｉ
Ｂ族元素の拡散が不十分となり、前述のように配線導体
２からめっき金属層６が剥離する危険がある。また、熱
処理の温度が1000℃を超えると、めっき金属層６の厚さ
が薄い場合に、めっき金属層６の最表面部におけるＩＢ
族元素濃度が配線導体との界面部における濃度の１／２
を超えてしまい、前述のように実装時に不具合が生じる
ことがある。
を、還元雰囲気中もしくは窒素雰囲気中にて、約600℃
〜1000℃の温度で熱処理することにより、図３（ｄ）に
示す如く、めっき金属層６内のＩＢ族元素に濃度勾配を
持たせることができる。この熱処理の温度が600℃未満
であると、めっき金属層６の厚さが厚い場合に、めっき
金属層６の最表面部におけるＩＢ族元素の濃度が配線導
体との界面部における濃度の１／50未満となるため、Ｉ
Ｂ族元素の拡散が不十分となり、前述のように配線導体
２からめっき金属層６が剥離する危険がある。また、熱
処理の温度が1000℃を超えると、めっき金属層６の厚さ
が薄い場合に、めっき金属層６の最表面部におけるＩＢ
族元素濃度が配線導体との界面部における濃度の１／２
を超えてしまい、前述のように実装時に不具合が生じる
ことがある。
【００４６】また、めっき金属層６の表面に金めっき層
（非図示）を被着させる場合には、めっき金属層６を被
着させた配線導体２を、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（ＥＤＴＡ）等の錯化剤
とを主成分とする置換型の無電解金めっき液中に所定時
間浸漬する方法を用いることができる。
（非図示）を被着させる場合には、めっき金属層６を被
着させた配線導体２を、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（ＥＤＴＡ）等の錯化剤
とを主成分とする置換型の無電解金めっき液中に所定時
間浸漬する方法を用いることができる。
【００４７】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。
【００４８】
【発明の効果】本発明の配線基板によれば、配線導体に
被着させた無電解めっき金属層の内部に、無電解めっき
金属層を被着させるのに必要なＩＢ族元素は含有される
が、鉛は非含有であることから、ＩＢ族元素の作用によ
り配線導体に良好な触媒活性が付与されて配線導体にの
み無電解めっき金属層を均一に被着させることができ、
かつ、鉛がめっき金属層中に含有されることに起因する
無電解めっき金属層のしみ状変色や人体に対する害とい
う問題の発生を有効に防止することができる。
被着させた無電解めっき金属層の内部に、無電解めっき
金属層を被着させるのに必要なＩＢ族元素は含有される
が、鉛は非含有であることから、ＩＢ族元素の作用によ
り配線導体に良好な触媒活性が付与されて配線導体にの
み無電解めっき金属層を均一に被着させることができ、
かつ、鉛がめっき金属層中に含有されることに起因する
無電解めっき金属層のしみ状変色や人体に対する害とい
う問題の発生を有効に防止することができる。
【００４９】また、従来は配線導体と無電解めっき金属
層との界面に層状に存在していたＩＢ族元素の濃度を、
無電解めっき金属層の配線導体側で高く表面側で低くし
たことから、配線導体と無電解めっき金属層との間にＩ
Ｂ族元素の層が無くなることにより、熱応力によるＩＢ
族元素を起点とする配線導体からの無電解めっき金属層
の剥離を有効に防止することができる。
層との界面に層状に存在していたＩＢ族元素の濃度を、
無電解めっき金属層の配線導体側で高く表面側で低くし
たことから、配線導体と無電解めっき金属層との間にＩ
Ｂ族元素の層が無くなることにより、熱応力によるＩＢ
族元素を起点とする配線導体からの無電解めっき金属層
の剥離を有効に防止することができる。
【００５０】さらに、無電解めっき金属層の最表面部に
おけるＩＢ族元素の濃度が、配線導体との界面部におけ
る濃度の１／50〜１／２になるようにしたときには、Ｉ
Ｂ族元素が無電解めっき金属層内に十分に拡散し、配線
導体と無電解めっき金属層との界面の熱応力を無電解め
っき金属層内に均一に分散させることができ、配線導体
からの無電解めっき金属層の剥離を有効に防止すること
ができる。
おけるＩＢ族元素の濃度が、配線導体との界面部におけ
る濃度の１／50〜１／２になるようにしたときには、Ｉ
Ｂ族元素が無電解めっき金属層内に十分に拡散し、配線
導体と無電解めっき金属層との界面の熱応力を無電解め
っき金属層内に均一に分散させることができ、配線導体
からの無電解めっき金属層の剥離を有効に防止すること
ができる。
【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。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図１に示す配線基
板の製造方法を説明するための各工程毎の要部拡大断面
図である。
板の製造方法を説明するための各工程毎の要部拡大断面
図である。
１・・・・絶縁体
２・・・・配線導体
３・・・・半導体素子
４・・・・配線基板
５・・・・半田ボール
６・・・・めっき金属層
７・・・・蓋体
８・・・・ＩＢ族元素
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 1/09 Ｈ０５Ｋ 1/09 Ｃ
3/24 3/24 Ａ
Ｆターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB23 BB24 BB29
BB33 BB35 CC07 CC12 CC22
DD04 DD05 DD06 DD17 GG01
4K022 AA02 AA42 BA08 BA14 BA35
CA06 CA09 CA19 CA20 DA01
EA01
5E343 AA02 AA23 BB09 BB15 BB23
BB24 BB25 BB39 BB40 BB61
BB71 BB72 CC72 DD02 DD33
ER04 GG01
Claims (3)
- 【請求項１】絶縁体に高融点金属から成る配線導体を形
成するとともに該配線導体の表面に無電解めっき金属層
を被着させて成る配線基板であって、 前記無電解めっき金属層はその内部にＩＢ族元素を含有
し、かつ鉛が非含有であるとともに、前記ＩＢ族元素の
濃度が前記配線導体側で高く表面側で低いことを特徴と
する配線基板。 - 【請求項２】前記無電解めっき金属層の最表面部におけ
る前記ＩＢ族元素の濃度が、前記配線導体との界面部に
おける濃度の１／50〜１／２であることを特徴とする請
求項１記載の配線基板。 - 【請求項３】（１）表面に高融点金属から成る配線導体
が形成された絶縁体を準備する工程と、（２）前記配線
導体を、ＩＢ族元素とオキシカルボン酸とを主成分とす
る活性液中に浸漬し、前記配線導体の表面に前記ＩＢ族
元素を被着させて触媒活性を付与する工程と、（３）前
記ＩＢ族元素が被着された前記配線導体を無電解めっき
液中に浸漬し、前記ＩＢ族元素が被着された前記配線導
体の表面に無電解めっき金属層を被着させる工程と、
（４）前記無電解金属層が被着された前記配線導体に60
0℃〜1000℃の熱処理を施す工程とからなることを特徴
とする配線基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300765A JP2003105549A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 配線基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300765A JP2003105549A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 配線基板およびその製造方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2003105549A true JP2003105549A (ja) | 2003-04-09 |
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ID=19121293
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012015143A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Dainippon Printing Co Ltd | 電磁波遮蔽材の電気抵抗低減化処理を利用した製造方法 |
| WO2014148457A1 (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 日本碍子株式会社 | セラミックパッケージ及び電子部品 |
| JP2015201514A (ja) * | 2014-04-07 | 2015-11-12 | 株式会社村田製作所 | 配線基板およびその製造方法 |
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- 2001-09-28 JP JP2001300765A patent/JP2003105549A/ja active Pending
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