JP2003133670A - 配線基板およびこれを用いた電子装置 - Google Patents
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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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- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ニッケルめっき層と半田との間で剥離が発生
し、搭載する電子部品を外部電気回路に長期間にわた
り、正常に接続することができない。 【解決手段】 絶縁基体１に形成した配線導体２の表面
に被着させたニッケルめっき層９上に錫を含有する半田
７・８を接合させて成る配線基板であって、ニッケルめ
っき層９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを含
有する合金層10が形成されている。合金層10を介してニ
ッケルめっき層９と半田７・８とが強固に接合される。
し、搭載する電子部品を外部電気回路に長期間にわた
り、正常に接続することができない。 【解決手段】 絶縁基体１に形成した配線導体２の表面
に被着させたニッケルめっき層９上に錫を含有する半田
７・８を接合させて成る配線基板であって、ニッケルめ
っき層９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを含
有する合金層10が形成されている。合金層10を介してニ
ッケルめっき層９と半田７・８とが強固に接合される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の電
子部品を搭載するために用いられる配線基板およびこの
配線基板上に半導体素子等の電子部品を搭載して成る電
子装置に関するものである。
子部品を搭載するために用いられる配線基板およびこの
配線基板上に半導体素子等の電子部品を搭載して成る電
子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子等の電子部品を搭載す
るために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキ
シ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層
を複数層積層して成る絶縁基体の内部および表面に銅箔
等から成る配線導体を設けて成る。この配線基板におい
ては、絶縁基体表面の配線導体の一部が半導体素子等の
電子部品の電極を接続するための電子部品接続用パッド
や外部電気回路基板に接続される外部接続用パッドとし
て供され、これらの電子部品接続用パッドや外部接続用
パッドには電子部品や外部電気回路基板との接合を容易
なものとするために、通常は、例えば鉛−錫共晶合金等
の錫を含有する半田が予め接合される。
るために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキ
シ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層
を複数層積層して成る絶縁基体の内部および表面に銅箔
等から成る配線導体を設けて成る。この配線基板におい
ては、絶縁基体表面の配線導体の一部が半導体素子等の
電子部品の電極を接続するための電子部品接続用パッド
や外部電気回路基板に接続される外部接続用パッドとし
て供され、これらの電子部品接続用パッドや外部接続用
パッドには電子部品や外部電気回路基板との接合を容易
なものとするために、通常は、例えば鉛−錫共晶合金等
の錫を含有する半田が予め接合される。
【０００３】なお、このような配線基板において電子部
品接続用パッドや外部接続用パッドに半田を接合するに
は、配線導体の露出表面に厚みが0.5〜10μｍ程度のニ
ッケルめっき層および厚みが0.01〜0.8μｍ程度の金め
っき層を順次被着させておくとともに、その上に半田を
溶融させて付着させる方法が採用される。このとき、金
めっき層は溶融した半田内に拡散吸収されて消滅し、ま
たニッケルめっき層と半田との間にはニッケルと錫との
合金層が形成される。
品接続用パッドや外部接続用パッドに半田を接合するに
は、配線導体の露出表面に厚みが0.5〜10μｍ程度のニ
ッケルめっき層および厚みが0.01〜0.8μｍ程度の金め
っき層を順次被着させておくとともに、その上に半田を
溶融させて付着させる方法が採用される。このとき、金
めっき層は溶融した半田内に拡散吸収されて消滅し、ま
たニッケルめっき層と半田との間にはニッケルと錫との
合金層が形成される。
【０００４】そして、この配線基板は、電子部品接続用
パッドに電子部品の電極を半田を介して接続して電子部
品を搭載することにより電子装置となり、この電子装置
は外部接続用パッドを外部電気回路基板の配線導体に半
田を介して接続することにより外部電気回路基板に実装
される。
パッドに電子部品の電極を半田を介して接続して電子部
品を搭載することにより電子装置となり、この電子装置
は外部接続用パッドを外部電気回路基板の配線導体に半
田を介して接続することにより外部電気回路基板に実装
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の配線基板によると、これに半導体素子等の電子部品
を搭載して電子装置となした後、これを外部電気回路基
板に実装して半導体素子等の電子部品を長期間にわたり
作動させると、半導体素子等の電子部品が作動時に発生
する熱等に起因する熱応力が半田と電子部品接続用パッ
ドや外部接続用パッドとの間に繰返し印加されることに
よりニッケルめっき層と半田との間のニッケル−錫合金
層から剥離が生じやすく、そのため、搭載する電子部品
を外部電気回路に長期間にわたり正常に接続することが
できないという問題点を有していた。
来の配線基板によると、これに半導体素子等の電子部品
を搭載して電子装置となした後、これを外部電気回路基
板に実装して半導体素子等の電子部品を長期間にわたり
作動させると、半導体素子等の電子部品が作動時に発生
する熱等に起因する熱応力が半田と電子部品接続用パッ
ドや外部接続用パッドとの間に繰返し印加されることに
よりニッケルめっき層と半田との間のニッケル−錫合金
層から剥離が生じやすく、そのため、搭載する電子部品
を外部電気回路に長期間にわたり正常に接続することが
できないという問題点を有していた。
【０００６】本発明は、かかる上述の問題点に鑑み完成
されたものであり、その目的は、ニッケルめっき層と半
田との間で剥離が発生することがなく、搭載する電子部
品を外部電気回路に長期間にわたり、正常に接続するこ
とが可能な配線基板および電子装置を提供することにあ
る。
されたものであり、その目的は、ニッケルめっき層と半
田との間で剥離が発生することがなく、搭載する電子部
品を外部電気回路に長期間にわたり、正常に接続するこ
とが可能な配線基板および電子装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、絶
縁基体に形成した配線導体の表面に被着させたニッケル
めっき層上に錫を含有する半田を接合させて成る配線基
板であって、ニッケルめっき層と半田との間に銅とニッ
ケルと錫とを含有する合金層が形成されていることを特
徴とするものである。
縁基体に形成した配線導体の表面に被着させたニッケル
めっき層上に錫を含有する半田を接合させて成る配線基
板であって、ニッケルめっき層と半田との間に銅とニッ
ケルと錫とを含有する合金層が形成されていることを特
徴とするものである。
【０００８】また、本発明の電子装置は、絶縁基体に形
成した配線導体の表面に被着させたニッケルめっき層上
に錫を含有する半田を接合させて成る配線基板に電子部
品を搭載して成る電子装置であって、ニッケルめっき層
と半田との間に銅とニッケルと錫とを含有する合金層が
形成されていることを特徴とするものである。
成した配線導体の表面に被着させたニッケルめっき層上
に錫を含有する半田を接合させて成る配線基板に電子部
品を搭載して成る電子装置であって、ニッケルめっき層
と半田との間に銅とニッケルと錫とを含有する合金層が
形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】本発明の配線基板およびこれを用いた電子
装置によれば、配線基板の配線導体に被着させたニッケ
ルめっき層と錫を含有する半田との間に銅とニッケルと
錫とを含有する合金層が形成されていることから、これ
に電子部品を搭載した後、外部電気回路基板に実装して
電子部品を長期間にわたり作動させたとしても、ニッケ
ルめっき層と半田とが銅とニッケルと錫とを含有する合
金層を介して強固に接合されるので、ニッケルめっき層
と半田との間に剥離が発生するようなことはない。
装置によれば、配線基板の配線導体に被着させたニッケ
ルめっき層と錫を含有する半田との間に銅とニッケルと
錫とを含有する合金層が形成されていることから、これ
に電子部品を搭載した後、外部電気回路基板に実装して
電子部品を長期間にわたり作動させたとしても、ニッケ
ルめっき層と半田とが銅とニッケルと錫とを含有する合
金層を介して強固に接合されるので、ニッケルめっき層
と半田との間に剥離が発生するようなことはない。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を添付の図面に基
づき詳細に説明する。図１は、本発明を半導体素子を搭
載するための配線基板およびこれに半導体素子を搭載し
た電子装置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は配線導体である。この
絶縁基体１と配線導体２とで本発明の配線基板が構成さ
れ、これに半導体素子３を搭載することにより本発明の
電子装置が形成される。
づき詳細に説明する。図１は、本発明を半導体素子を搭
載するための配線基板およびこれに半導体素子を搭載し
た電子装置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は配線導体である。この
絶縁基体１と配線導体２とで本発明の配線基板が構成さ
れ、これに半導体素子３を搭載することにより本発明の
電子装置が形成される。
【００１１】絶縁基体１は、例えばガラス繊維を縦横に
織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミド
トリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状
の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドト
リアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそ
れぞれ複数層ずつ積層して成り、その上面から下面にか
けては銅箔から成る複数の配線導体２が形成されてい
る。
織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミド
トリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状
の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドト
リアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそ
れぞれ複数層ずつ積層して成り、その上面から下面にか
けては銅箔から成る複数の配線導体２が形成されてい
る。
【００１２】絶縁基体１を構成する芯体１ａは、厚みが
0.3〜1.5ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直
径が0.2〜1.0ｍｍ程度の複数の貫通孔４を有している。
そして、その上下面および各貫通孔４の内壁には配線導
体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫
通孔４を介して電気的に接続されている。
0.3〜1.5ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直
径が0.2〜1.0ｍｍ程度の複数の貫通孔４を有している。
そして、その上下面および各貫通孔４の内壁には配線導
体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫
通孔４を介して電気的に接続されている。
【００１３】このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬
化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた
後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すこと
により製作される。なお、芯体１ａ上下面の配線導体２
は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが５〜50μｍ
程度の銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの
硬化後にエッチング加工することにより所定のパターン
に形成される。また、貫通孔４内壁の配線導体２は、芯
体１ａに貫通孔４を設けた後に、この貫通孔４内壁に無
電解めっき法および電解めっき法により厚みが５〜50μ
ｍ程度の銅箔を析出させることにより形成される。
化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた
後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すこと
により製作される。なお、芯体１ａ上下面の配線導体２
は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが５〜50μｍ
程度の銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの
硬化後にエッチング加工することにより所定のパターン
に形成される。また、貫通孔４内壁の配線導体２は、芯
体１ａに貫通孔４を設けた後に、この貫通孔４内壁に無
電解めっき法および電解めっき法により厚みが５〜50μ
ｍ程度の銅箔を析出させることにより形成される。
【００１４】さらに、芯体１ａは、その貫通孔４の内部
にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱
硬化性樹脂から成る樹脂柱５が充填されている。樹脂柱
５は、貫通孔４を塞ぐことにより貫通孔４の直上および
直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、
未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔４内にスク
リーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、そ
の上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そ
して、この樹脂柱５を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１
ｂが積層されている。
にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱
硬化性樹脂から成る樹脂柱５が充填されている。樹脂柱
５は、貫通孔４を塞ぐことにより貫通孔４の直上および
直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、
未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔４内にスク
リーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、そ
の上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そ
して、この樹脂柱５を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１
ｂが積層されている。
【００１５】芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂ
は、それぞれの厚みが20〜60μｍ程度であり、各層の上
面から下面にかけて直径が30〜100μｍ程度の複数の貫
通孔６を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体
２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するための
ものであり、最表層を除く絶縁層１ｂにはその表面およ
び貫通孔６内に配線導体２の一部が被着されている。そ
して、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔
６を介して電気的に接続することにより高密度配線を立
体的に形成可能としている。このような絶縁層１ｂは、
厚みが20〜60μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィル
ムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとと
もにレーザー加工により貫通孔６を穿孔し、さらにその
上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることに
よって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通
孔６内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成
する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔６内に５〜50
μｍ程度の厚みの銅めっき層を公知のセミアディティブ
法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定
のパターンに被着させることによって形成される。
は、それぞれの厚みが20〜60μｍ程度であり、各層の上
面から下面にかけて直径が30〜100μｍ程度の複数の貫
通孔６を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体
２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するための
ものであり、最表層を除く絶縁層１ｂにはその表面およ
び貫通孔６内に配線導体２の一部が被着されている。そ
して、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔
６を介して電気的に接続することにより高密度配線を立
体的に形成可能としている。このような絶縁層１ｂは、
厚みが20〜60μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィル
ムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとと
もにレーザー加工により貫通孔６を穿孔し、さらにその
上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることに
よって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通
孔６内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成
する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔６内に５〜50
μｍ程度の厚みの銅めっき層を公知のセミアディティブ
法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定
のパターンに被着させることによって形成される。
【００１６】絶縁基体１の上面から下面にかけて形成さ
れた配線導体２は、半導体素子３の各電極を外部電気回
路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基体
１の上面に露出している部位が半導体素子３の各電極に
半田７を介して接続される電子部品接続用パッド２ａ
を、絶縁基体１の下面に露出した部位が外部電気回路基
板に半田８を介して接続される外部接続用パッド２ｂを
形成している。
れた配線導体２は、半導体素子３の各電極を外部電気回
路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基体
１の上面に露出している部位が半導体素子３の各電極に
半田７を介して接続される電子部品接続用パッド２ａ
を、絶縁基体１の下面に露出した部位が外部電気回路基
板に半田８を介して接続される外部接続用パッド２ｂを
形成している。
【００１７】そして、この配線基板においては、電子部
品接続用パッド２ａに半導体素子３の各電極を半田７を
介して接続して半導体素子３を搭載することによって電
子装置となり、この電子装置における外部接続用パッド
２ｂを外部電気回路基板の配線導体に半田８を介して接
続することにより本発明の電子装置が外部電気回路基板
に実装されることとなる。
品接続用パッド２ａに半導体素子３の各電極を半田７を
介して接続して半導体素子３を搭載することによって電
子装置となり、この電子装置における外部接続用パッド
２ｂを外部電気回路基板の配線導体に半田８を介して接
続することにより本発明の電子装置が外部電気回路基板
に実装されることとなる。
【００１８】なお、本発明の配線基板および電子装置に
おいては、半田７は半導体素子３を搭載する前に電子部
品接続用パッド２ａに予め接合されており、半田８は外
部電気回路基板に実装する前に外部接続用パッド２ｂに
予め接合されている。それにより、電子部品接続用パッ
ト２ａと半導体素子３の電極との接続および外部接続用
パッド２ｂと外部電気回路基板の配線導体との接続の作
業性が極めて良好なものとなっている。
おいては、半田７は半導体素子３を搭載する前に電子部
品接続用パッド２ａに予め接合されており、半田８は外
部電気回路基板に実装する前に外部接続用パッド２ｂに
予め接合されている。それにより、電子部品接続用パッ
ト２ａと半導体素子３の電極との接続および外部接続用
パッド２ｂと外部電気回路基板の配線導体との接続の作
業性が極めて良好なものとなっている。
【００１９】また、電子部品接続用パッド２ａおよび外
部接続用パッド２ｂの表面には、図２に要部拡大断面図
で示すように、厚みが0.5〜10μｍ程度のニッケルめっ
き層９が被着されており、その上に銅とニッケルと錫と
を含有する厚みが0.05〜5μｍ程度の合金層10を介して
半田７・８が接合されている。半田７・８は例えば鉛−
錫共晶合金に0.25質量％程度の銅を含有させたものであ
る。
部接続用パッド２ｂの表面には、図２に要部拡大断面図
で示すように、厚みが0.5〜10μｍ程度のニッケルめっ
き層９が被着されており、その上に銅とニッケルと錫と
を含有する厚みが0.05〜5μｍ程度の合金層10を介して
半田７・８が接合されている。半田７・８は例えば鉛−
錫共晶合金に0.25質量％程度の銅を含有させたものであ
る。
【００２０】このように、電子部品接続用パッド２ａお
よび外部接続用パッド２ｂに銅とニッケルと錫とを含有
する合金層10を介して半田７・８を接合させるには、配
線導体２の露出表面に例えばリンを４〜12重量％程度含
有する無電解ニッケルめっき層９を0.5〜10μｍの厚み
に被着させるとともに、このニッケルめっき層９上に厚
みが0.01〜0.8μｍの無電解金めっき層を被着させてお
き、その上に鉛−錫共晶合金に0.25質量％程度の銅を添
加した半田を溶融させて付着させる方法が採用される。
このとき、ニッケルめっき層９上の無電解金めっき層は
半田７・８中に拡散吸収されて消滅し、また、ニッケル
めっき層９中のニッケルと半田７・８中の錫および銅と
が反応してニッケルめっき層９と半田７・８との間に銅
とニッケルと錫とを含有する合金層10が形成される。
よび外部接続用パッド２ｂに銅とニッケルと錫とを含有
する合金層10を介して半田７・８を接合させるには、配
線導体２の露出表面に例えばリンを４〜12重量％程度含
有する無電解ニッケルめっき層９を0.5〜10μｍの厚み
に被着させるとともに、このニッケルめっき層９上に厚
みが0.01〜0.8μｍの無電解金めっき層を被着させてお
き、その上に鉛−錫共晶合金に0.25質量％程度の銅を添
加した半田を溶融させて付着させる方法が採用される。
このとき、ニッケルめっき層９上の無電解金めっき層は
半田７・８中に拡散吸収されて消滅し、また、ニッケル
めっき層９中のニッケルと半田７・８中の錫および銅と
が反応してニッケルめっき層９と半田７・８との間に銅
とニッケルと錫とを含有する合金層10が形成される。
【００２１】なお、無電解ニッケルめっき層９用の無電
解めっき液としては、例えば、硫酸ニッケル40ｇ／ｌ，
クエン酸ナトリウム24ｇ／ｌ，酢酸ナトリウム14ｇ／
ｌ，次亜リン酸ナトリウム20ｇ／ｌ，塩化アンモニウム
５ｇ／ｌから成り、温度が50〜90℃の無電解ニッケルめ
っき液が用いられる。また、無電解金めっき層用の無電
解金めっき液としては、シアン化金カリウム5.0ｇ／
ｌ，クエン酸カリウム50.0ｇ／ｌ，エチレンジアミンテ
トラアセティクアシッド5.0ｇ／ｌから成り、温度が50
〜90℃の無電解金めっき液が用いられる。
解めっき液としては、例えば、硫酸ニッケル40ｇ／ｌ，
クエン酸ナトリウム24ｇ／ｌ，酢酸ナトリウム14ｇ／
ｌ，次亜リン酸ナトリウム20ｇ／ｌ，塩化アンモニウム
５ｇ／ｌから成り、温度が50〜90℃の無電解ニッケルめ
っき液が用いられる。また、無電解金めっき層用の無電
解金めっき液としては、シアン化金カリウム5.0ｇ／
ｌ，クエン酸カリウム50.0ｇ／ｌ，エチレンジアミンテ
トラアセティクアシッド5.0ｇ／ｌから成り、温度が50
〜90℃の無電解金めっき液が用いられる。
【００２２】なお、ニッケルめっき層９は、その厚みが
0.5μｍ未満では、電子部品接続用パッド２ａおよび外
部接続用パッド２ｂを良好に被覆することができずに、
配線導体２の表面に酸化や変色をきたして半田７・８と
の接合が弱いものとなる傾向にあり、他方、10μｍを超
えると、ニッケルめっき層９の内部応力によりニッケル
めっき層９にクラックや剥がれが発生してしまいやす
い。したがって、ニッケルめっき層９の厚みは0.5〜10
μｍの範囲が好ましい。
0.5μｍ未満では、電子部品接続用パッド２ａおよび外
部接続用パッド２ｂを良好に被覆することができずに、
配線導体２の表面に酸化や変色をきたして半田７・８と
の接合が弱いものとなる傾向にあり、他方、10μｍを超
えると、ニッケルめっき層９の内部応力によりニッケル
めっき層９にクラックや剥がれが発生してしまいやす
い。したがって、ニッケルめっき層９の厚みは0.5〜10
μｍの範囲が好ましい。
【００２３】また、ニッケルめっき層９中のリンの含有
量が４重量％未満であると、ニッケルめっきの析出速度
が遅くなり、所定の厚みのニッケルめっき層９を得るた
めに長時間を要するので配線基板の生産性が極めて悪く
なり、他方、12重量％を超えると、ニッケルめっき層９
上に被着させる金めっき層との反応性が悪くなり、ニッ
ケルめっき層９を金めっき層で良好に被覆することが困
難となる傾向にある。したがって、ニッケルめっき層９
中のリンの含有量は、４〜12重量％の範囲が好ましい。
量が４重量％未満であると、ニッケルめっきの析出速度
が遅くなり、所定の厚みのニッケルめっき層９を得るた
めに長時間を要するので配線基板の生産性が極めて悪く
なり、他方、12重量％を超えると、ニッケルめっき層９
上に被着させる金めっき層との反応性が悪くなり、ニッ
ケルめっき層９を金めっき層で良好に被覆することが困
難となる傾向にある。したがって、ニッケルめっき層９
中のリンの含有量は、４〜12重量％の範囲が好ましい。
【００２４】さらに、ニッケルめっき層９は、その表面
の結晶粒界に形成された溝の深さを0.2μｍ以下として
おくことが好ましい。ニッケルめっき層９表面の結晶粒
界に形成された溝の深さが0.2μｍを超えると、ニッケ
ルめっき層９上に無電解金めっき層を被着させる際に、
この粒界に沿った部位でニッケルめっき層９中のニッケ
ルが局所的に多量に溶出して腐食が発生しやすい。その
ような腐食が発生すると、この部位でのニッケル層と半
田との反応性が阻害されて銅とニッケルと錫とを含有す
る合金層10が部分的にない不連続部が形成され、ニッケ
ル層９と半田７・８との接合強度が劣ったものとなる。
なお、ニッケルめっき層９表面の結晶粒界に形成された
溝の深さを0.2μｍ以下とするには、ニッケルめっきを
施す配線導体をニッケルめっき前に100〜200ｇ／ｌの過
硫酸ナトリウムからなる20〜30℃のエッチング液に1〜3
分浸漬しエッチングするか、あるいはニッケルめっき液
中に界面活性剤を添加し、析出したニッケルとめっき液
との界面張力を下げることにより、溝の深さを0.2μｍ
以下とする等の方法がある。
の結晶粒界に形成された溝の深さを0.2μｍ以下として
おくことが好ましい。ニッケルめっき層９表面の結晶粒
界に形成された溝の深さが0.2μｍを超えると、ニッケ
ルめっき層９上に無電解金めっき層を被着させる際に、
この粒界に沿った部位でニッケルめっき層９中のニッケ
ルが局所的に多量に溶出して腐食が発生しやすい。その
ような腐食が発生すると、この部位でのニッケル層と半
田との反応性が阻害されて銅とニッケルと錫とを含有す
る合金層10が部分的にない不連続部が形成され、ニッケ
ル層９と半田７・８との接合強度が劣ったものとなる。
なお、ニッケルめっき層９表面の結晶粒界に形成された
溝の深さを0.2μｍ以下とするには、ニッケルめっきを
施す配線導体をニッケルめっき前に100〜200ｇ／ｌの過
硫酸ナトリウムからなる20〜30℃のエッチング液に1〜3
分浸漬しエッチングするか、あるいはニッケルめっき液
中に界面活性剤を添加し、析出したニッケルとめっき液
との界面張力を下げることにより、溝の深さを0.2μｍ
以下とする等の方法がある。
【００２５】なお、本発明おいては、ニッケルめっき層
９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを含有する
合金層10が形成されていることが重要である。ニッケル
めっき層９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを
含有する合金層10が形成されていることから、この銅と
ニッケルと錫とを含有する合金層を介してニッケルめっ
き層９と半田７・８とが強固に接合され、その結果、配
線基板に半導体素子３を搭載した後、これを外部電気回
路基板に実装して半導体素子３を長期間にわたり作動さ
せたとしても、半導体素子３が作動時に発生する熱等に
よる応力によってニッケルめっき層９と半田７・８との
間で剥離が発生するようなことはない。
９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを含有する
合金層10が形成されていることが重要である。ニッケル
めっき層９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを
含有する合金層10が形成されていることから、この銅と
ニッケルと錫とを含有する合金層を介してニッケルめっ
き層９と半田７・８とが強固に接合され、その結果、配
線基板に半導体素子３を搭載した後、これを外部電気回
路基板に実装して半導体素子３を長期間にわたり作動さ
せたとしても、半導体素子３が作動時に発生する熱等に
よる応力によってニッケルめっき層９と半田７・８との
間で剥離が発生するようなことはない。
【００２６】なお、ニッケルめっき層９と半田７・８と
の間に形成された銅とニッケルと錫とを含有する合金層
10の厚みが0.05μｍ未満では、ニッケル層９と合金層10
との密着が悪く、両者の界面から剥離が生じることがあ
り、他方、5μｍを超えると、銅とニッケルと錫とを含
有する合金層10の内部から破断が生じることがある。し
たがって、銅とニッケルと錫とを含有する合金層10の厚
みは0.05〜5μｍの範囲が好ましい。このような銅とニ
ッケルと錫とを含有する合金層１０の厚みは、ニッケル
めっき層９上に半田を溶融させる時間を長くすれば厚く
なり、また温度を高くすれば厚くなる。
の間に形成された銅とニッケルと錫とを含有する合金層
10の厚みが0.05μｍ未満では、ニッケル層９と合金層10
との密着が悪く、両者の界面から剥離が生じることがあ
り、他方、5μｍを超えると、銅とニッケルと錫とを含
有する合金層10の内部から破断が生じることがある。し
たがって、銅とニッケルと錫とを含有する合金層10の厚
みは0.05〜5μｍの範囲が好ましい。このような銅とニ
ッケルと錫とを含有する合金層１０の厚みは、ニッケル
めっき層９上に半田を溶融させる時間を長くすれば厚く
なり、また温度を高くすれば厚くなる。
【００２７】
【実施例】評価用基板としてガラス織物にエポキシ樹脂
を含浸させて成る厚みが1.6ｍｍの芯体上にエポキシ樹
脂から成る厚みが35μｍの絶縁層を２層積層するととも
に、最上層の絶縁層上に厚みが15μｍの銅めっき層から
成る直径が0.6ｍｍの略円形の試験パッドを10個ずつ形
成し、その上にアクリル変性エポキシ樹脂から成り銅め
っき上からの厚みが25μｍのソルダーレジスト層を、試
験パッドと同心円状の直径が0.5ｍｍの開口を有するよ
うに被着させ、さらにソルダーレジスト層の開口から露
出した試験パッドの表面に厚みが３μｍのニッケルめっ
き層および厚みが0.06μｍの金めっき層を順次被着させ
た評価用基板を用意するとともに、その試験パッド上
に、鉛−錫共晶合金に0.25質量％の銅を含有させた体積
が0.1ｍｍ3の半田をピーク温度230℃で溶融させて半田
バンプを形成することにより本発明による評価用試料を
得た。この本発明による評価資料は、試験パッド上のニ
ッケルめっき層と半田バンプとの間に20〜30質量％の銅
と５〜15質量％のニッケルと50〜60質量％の錫とを含有
する合金層が0.05〜5μｍの厚みに形成されていた。
を含浸させて成る厚みが1.6ｍｍの芯体上にエポキシ樹
脂から成る厚みが35μｍの絶縁層を２層積層するととも
に、最上層の絶縁層上に厚みが15μｍの銅めっき層から
成る直径が0.6ｍｍの略円形の試験パッドを10個ずつ形
成し、その上にアクリル変性エポキシ樹脂から成り銅め
っき上からの厚みが25μｍのソルダーレジスト層を、試
験パッドと同心円状の直径が0.5ｍｍの開口を有するよ
うに被着させ、さらにソルダーレジスト層の開口から露
出した試験パッドの表面に厚みが３μｍのニッケルめっ
き層および厚みが0.06μｍの金めっき層を順次被着させ
た評価用基板を用意するとともに、その試験パッド上
に、鉛−錫共晶合金に0.25質量％の銅を含有させた体積
が0.1ｍｍ3の半田をピーク温度230℃で溶融させて半田
バンプを形成することにより本発明による評価用試料を
得た。この本発明による評価資料は、試験パッド上のニ
ッケルめっき層と半田バンプとの間に20〜30質量％の銅
と５〜15質量％のニッケルと50〜60質量％の錫とを含有
する合金層が0.05〜5μｍの厚みに形成されていた。
【００２８】また、上述の評価用基板のパッド上に鉛−
錫共晶合金から成る体積が0.1ｍｍ3の半田をピーク温度
220℃で溶融させて半田バンプを形成することにより比
較のための評価用試料を得た。比較用の試料は、試験パ
ッド上のニッケルめっき層と半田バンプとの間に厚みが
0.05〜５μｍのニッケル−錫合金層が形成されていた。
錫共晶合金から成る体積が0.1ｍｍ3の半田をピーク温度
220℃で溶融させて半田バンプを形成することにより比
較のための評価用試料を得た。比較用の試料は、試験パ
ッド上のニッケルめっき層と半田バンプとの間に厚みが
0.05〜５μｍのニッケル−錫合金層が形成されていた。
【００２９】かくして得られた各評価用試料を、表面に
銅箔から成る厚みが12μｍで直径が0.53ｍｍの接続パッ
ドを評価用資料の試験パッドと対応する位置に有するプ
リント基板上に載置するとともに本発明による評価用試
料の半田バンプを230℃、比較用試料の半田バンプを220
℃のピーク温度で溶融させてプリント基板の接続パッド
と評価用試料の試験パッドとを半田バンプを介して接合
させた。しかる後、プリント基板から評価用試料を引き
剥がし、その剥がれた面を観察した。
銅箔から成る厚みが12μｍで直径が0.53ｍｍの接続パッ
ドを評価用資料の試験パッドと対応する位置に有するプ
リント基板上に載置するとともに本発明による評価用試
料の半田バンプを230℃、比較用試料の半田バンプを220
℃のピーク温度で溶融させてプリント基板の接続パッド
と評価用試料の試験パッドとを半田バンプを介して接合
させた。しかる後、プリント基板から評価用試料を引き
剥がし、その剥がれた面を観察した。
【００３０】その結果、本発明による評価用試料では、
全ての試験パッドにおいて、試験パッドと絶縁層との間
で剥離が発生しており、ニッケルめっき層と半田とは極
めて強固に接合していることが確認できた。他方、比較
のための評価試料では、全ての試験パッドにおいてニッ
ケルめっき層と半田との間で剥離が発生しており、ニッ
ケルめっき層と半田との接合強度が弱いことが確認でき
た。
全ての試験パッドにおいて、試験パッドと絶縁層との間
で剥離が発生しており、ニッケルめっき層と半田とは極
めて強固に接合していることが確認できた。他方、比較
のための評価試料では、全ての試験パッドにおいてニッ
ケルめっき層と半田との間で剥離が発生しており、ニッ
ケルめっき層と半田との接合強度が弱いことが確認でき
た。
【００３１】かくして、本発明の配線基板および電子装
置によれば、搭載する電子部品を外部電気回路に長期間
にわたり正常に接続することができる。
置によれば、搭載する電子部品を外部電気回路に長期間
にわたり正常に接続することができる。
【００３２】なお、本発明は、上述の実施の形態の一例
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り、例えば上述の実
施の形態の一例では、絶縁基体１はガラス織物に熱硬化
性樹脂を含浸させた材料および熱硬化性樹脂から形成さ
れていたが、絶縁基体１は、セラミックス材料等の他の
絶縁材料から形成されていてもよく、また、配線導体２
としては、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属
粉末のメタライズ導体等の他の導電材料を使用すること
ができる。さらに、上述の実施の形態の一例では、半田
７・８中に銅を含有させることによりニッケルめっき層
９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを含有する
合金層10を形成したが、例えばニッケルめっき層９の表
面に銅を含有するめっき層を被着させ、その上に銅を含
有しない鉛−錫共晶合金から成る半田７・８を溶融させ
ることによってニッケルめっき層９と半田７・８との間
に銅とニッケルと錫とを含有する合金層10を形成しても
よい。
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り、例えば上述の実
施の形態の一例では、絶縁基体１はガラス織物に熱硬化
性樹脂を含浸させた材料および熱硬化性樹脂から形成さ
れていたが、絶縁基体１は、セラミックス材料等の他の
絶縁材料から形成されていてもよく、また、配線導体２
としては、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属
粉末のメタライズ導体等の他の導電材料を使用すること
ができる。さらに、上述の実施の形態の一例では、半田
７・８中に銅を含有させることによりニッケルめっき層
９と半田７・８との間に銅とニッケルと錫とを含有する
合金層10を形成したが、例えばニッケルめっき層９の表
面に銅を含有するめっき層を被着させ、その上に銅を含
有しない鉛−錫共晶合金から成る半田７・８を溶融させ
ることによってニッケルめっき層９と半田７・８との間
に銅とニッケルと錫とを含有する合金層10を形成しても
よい。
【００３３】
【発明の効果】本発明の配線基板および電子装置によれ
ば、配線導体上のニッケルめっき層と半田との間に銅と
ニッケルと錫とを含有する合金層が形成されていること
から、配線導体上のニッケルめっき層と半田とが銅とニ
ッケルと錫とを含有する合金層を介して強固に接合され
る。その結果、外部電気回路基板に実装して電子部品を
長期間にわたり作動させたとしても、ニッケルめっき層
と半田との間に剥離が発生するようなことはなく、した
がって、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に接続
することが可能である。
ば、配線導体上のニッケルめっき層と半田との間に銅と
ニッケルと錫とを含有する合金層が形成されていること
から、配線導体上のニッケルめっき層と半田とが銅とニ
ッケルと錫とを含有する合金層を介して強固に接合され
る。その結果、外部電気回路基板に実装して電子部品を
長期間にわたり作動させたとしても、ニッケルめっき層
と半田との間に剥離が発生するようなことはなく、した
がって、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に接続
することが可能である。
【図１】本発明の配線基板および電子装置の実施形態の
一例を示す断面図である。
一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板および電子装置の要部拡大
断面図である。
断面図である。
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・配線導体
３・・・・・電子部品
７、８・・・半田
９・・・・・ニッケルめっき層
10・・・・・銅とニッケルと錫とを含有する合金層
─────────────────────────────────────────────────────
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 3/34 ５０５ Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｍ
Ｆターム(参考） 4E351 AA03 AA04 AA07 BB38 CC05
DD04 DD12 DD19 DD56 GG02
GG08 GG15
4K044 AA16 AB02 BA06 BA08 BB03
BB04 BC08 CA15 CA62
5E319 AA03 AB05 BB04 CC22 GG03
5E343 BB17 BB24 BB34 BB44 BB52
GG18
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁基体に形成した配線導体の表面に被
着させたニッケルめっき層上に錫を含有する半田を接合
させて成る配線基板であって、前記ニッケルめっき層と
前記半田との間に銅とニッケルと錫とを含有する合金層
が形成されていることを特徴とする配線基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の配線基板に電子部品を搭
載して成ることを特徴とする電子装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327659A JP2003133670A (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 配線基板およびこれを用いた電子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327659A JP2003133670A (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 配線基板およびこれを用いた電子装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133670A true JP2003133670A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19143852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001327659A Pending JP2003133670A (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 配線基板およびこれを用いた電子装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133670A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011086972A1 (ja) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 電子回路及びその形成方法並びに電子回路形成用銅張積層板 |
-
2001
- 2001-10-25 JP JP2001327659A patent/JP2003133670A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011086972A1 (ja) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 電子回路及びその形成方法並びに電子回路形成用銅張積層板 |
| CN102714915A (zh) * | 2010-01-15 | 2012-10-03 | 吉坤日矿日石金属株式会社 | 电子电路及其形成方法以及电子电路形成用覆铜层压板 |
| JP5248684B2 (ja) * | 2010-01-15 | 2013-07-31 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 電子回路及びその形成方法並びに電子回路形成用銅張積層板 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040415 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060131 |