JP2003243809A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき金属層中に鉛が含有されず、しみ状変
色等の機能上の不具合を生じることが無く、高い半田実
装信頼性を有する配線基板であり、鉛により人体に害を
及ぼすことのない配線基板を提供する。 【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はその内部に金属粒子としてＩＢ族元素
８を含有し、かつ鉛が非含有であるとともに、ＩＢ族元
素８の金属粒子の粒子径が0.05〜0.5μｍであることを
特徴とするものである。鉛を含有しないことから人体に
害性を及ぼすことがなく、ＩＢ族元素８の金属粒子の粒
子径を0.05〜0.5μｍと適度に小さくしたことから、熱
処理を加えても半田接続信頼性が低下しない。

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。

【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。

【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。

【０００４】また、このような配線基板は、配線層の表
面にニッケル・銅等の下地めっき金属層および半田濡れ
性の良好な金めっき層が順次被着形成された多層構造と
なっており、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。

【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。即ち、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ＩＢ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触媒液中
に配線導体を浸漬し、配線導体の表面に銀等のＩＢ族元
素を金属粒子として析出被着させ、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、配線導体の表面に金属粒子として被着させた銀等の
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、上記触媒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触媒液中に浸漬した
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銀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】従来の配線基板では、
無電解法による触媒活性付与工程において、鉛が基板表
面に吸着し、ＩＢ族元素が鉛を核として析出するため、
めっき金属層中に鉛が含有されることから、熱処理の際
に、鉛が単独で、あるいは配線導体に含有されるガラス
等と化合物を形成して、めっき金属層の表面に移動拡散
して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】さらに、配線導体の表面にＩＢ族元素が鉛
を核として内包した状態で金属粒子として析出被着する
ため、めっき金属層に残留したＩＢ族元素の金属粒子の
粒子径が0.5μｍより大きくなり、熱処理の際に、この
ＩＢ族元素がめっき金属と金属間化合物を形成しながら
配線導体の表面まで移動拡散し、表面で半田濡れ性が低
い酸化物等を形成することによって半田実装信頼性を低
下させてしまうという問題点もあった。

【００１０】また、上記問題点を解決するために、触媒
液による処理時間を短くしたり、触媒液から鉛を除去す
るということが考えられる。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
まい、場合によってはめっき金属が析出しないという問
題点を誘発してしまう。

【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
及ぼすことのない配線基板を提供することにある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、めっき金属層
中のＩＢ族元素が、熱処理の際にめっき金属と金属間化
合物を形成しながら配線導体の表面まで移動拡散して表
面に半田濡れ性が低い酸化物等を形成することがなく、
高い半田実装信頼性を有する配線基板を提供することに
ある。

【００１３】

【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
この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族元素を金属粒子として含有し、かつ鉛が非
含有であるとともに、前記金属粒子の粒子径が0.05〜0.
5μｍ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
族元素とピロリン酸塩とジカルボン酸またはトリカルボ
ン酸とを主成分とする触媒液中に浸漬し、前記配線導体
の表面に前記白金属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。

【００１６】また、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含有される
ＩＢ族元素の金属粒子の粒子径を0.05〜0.5μｍと適度
に小さくしたことから、熱処理の際に、粗大化したＩＢ
族元素の金属粒子がめっき金属と金属間化合物を形成し
ながら配線導体の表面まで移動拡散し、表面に酸化物等
を形成することによって半田濡れ性を低下させるという
問題の発生を有効に防止することができ、高い半田実装
信頼性を実現できる。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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の絶縁体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。

【００２１】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。

【００２２】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。こ
れらめっき金属層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。

【００２３】本発明においては、このようなめっき金属
層６の内部にＩＢ族元素を金属粒子として含有し、かつ
鉛が非含有であるとともに、そのＩＢ族元素の金属粒子
の粒子径が0.05〜0.5μｍであることが重要である。

【００２４】これは、配線導体２の表面にめっき金属層
６をムラ・カケ・フクレ等の不具合を生じることなく被
着させるとともに、熱処理の際に、鉛が単独で、あるい
は配線導体２に含有されるガラス等と化合物を形成し
て、めっき金属層６の表面に移動拡散してしみ状の変色
を生じることや、粗大化したＩＢ族元素の金属粒子がめ
っき金属と金属間化合物を形成しながらめっき金属層６
の表面まで移動拡散し、表面に酸化物等を形成すること
を防止するためである。

【００２５】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作用を有する銅・
銀・金等のＩＢ族元素が、金属粒子として配線導体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
して含有される際に、配線導体２の表面に析出したＩＢ
族元素の金属粒子の粒子径が0.05μｍより小さくなる
と、配線導体２の表面は酸化され易くなって、触媒化が
不十分となり、めっき金属層６の形成に際してムラ・カ
ケ・フクレ等の不具合を生じるという問題がある。ま
た、ニッケル−ホウ素めっき層等のめっき金属層６に残
留したＩＢ族元素の金属粒子の粒子径が0.5μｍより大
きくなると、熱等によりめっき金属と金属間化合物を形
成しながらめっき金属層６の表面に移動拡散し易くな
り、半田濡れ性が低い酸化物等を形成してしまい、半田
実装信頼性が低下するという問題がある。

【００２６】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・銅等のめっき金属層６
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。

【００２７】なお、ここでいうＩＢ族元素の金属粒子の
粒子径は、ＳＥＭ等の電子顕微鏡により直接観察される
析出粒の大きさを示している。

【００２８】また、配線基板４を還元雰囲気中もしくは
窒素雰囲気中において約600℃〜1000℃の温度で熱処理
することにより、タングステン等の高融点金属材料から
成る配線導体２とニッケル−ホウ素合金等のめっき金属
層６との密着性を高めるようにしておくことが好まし
い。

【００２９】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６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。

【００３０】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の各電極を配線導体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７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。

【００３１】次に、上述の配線基板の製造方法について
図３（ａ）および（ｂ）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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】次に、配線導体２を、銅・銀・金から構成
されるＩＢ族元素化合物の少なくとも１種と、ピロリン
酸カリウム・ピロリン酸ナトリウム等のピロリン酸塩の
少なくとも１種と、グルタミン酸・クエン酸等のジカル
ボンサン酸またはトリカルボン酸の少なくとも１種とを
主成分とする触媒液中に浸漬し、図３（ｂ）に示す如
く、配線導体２の表面にＩＢ族元素８の金属粒子を被着
させて触媒活性を付与する。ただし、図中、ＩＢ族元素
８の金属粒子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。

【００３７】このような触媒液において、ＩＢ族元素８
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。

【００３８】またピロリン酸塩は、触媒液中でＩＢ族元
素に配位して錯体を形成し、ＩＢ族元素８を安定化させ
る作用がある。

【００３９】また、ジカルボンサン酸またはトリカルボ
ン酸は、触媒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。即ち、クエン酸等のジ
カルボンサン酸またはトリカルボン酸は、ピロリン酸塩
と同様に、触媒液中でＩＢ族元素に配位して錯体を形成
し、ＩＢ族元素８を安定化させる機能を有し、かつ、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
体化して触媒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８を金
属粒子として析出させる作用をなす。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。

【００４０】そしてこのように、ピロリン酸塩とジカル
ボンサン酸またはトリカルボン酸とを触媒液中に添加し
ておくと、これらの錯化剤はＩＢ族元素およびタングス
テン等の高融点金属に対する適度な錯化力を持つことか
ら、タングステン等の高融点金属を触媒液中に溶出し、
ＩＢ族元素８を置換析出させることで、触媒液中に感受
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８の金属粒子を容易に、かつ粒子径0.05〜
0.5μｍで均一に析出被着させることが可能となる。

【００４１】なお、例えば、ＩＢ族元素に対する錯化力
が強く、タングステン等の高融点金属に対する錯化力が
弱すぎる場合は、タングステン等の高融点金属が触媒液
中に溶出し難いために、均一にＩＢ族元素８を置換析出
することができなくなる。反対に、ＩＢ族元素に対する
錯化力が弱く、タングステン等の高融点金属に対する錯
化力が強すぎる場合は、タングステン等の高融点金属が
触媒液中へ溶出し易いために、ＩＢ族元素８の置換析出
速度が過剰に速くなるため、ＩＢ族元素８の金属粒子の
粒子径が大きくなりすぎ、さらに、触媒液の寿命が短く
なる。

【００４２】触媒液は、例えばＩＢ族元素として銀を用
いる場合であれば、塩化銀・硫酸銀等の銀化合物と、ピ
ロリン酸カリウム・ピロリン酸ナトリウム等のピロリン
酸塩と、グルタミン酸・クエン酸等のジカルボンサン酸
またはトリカルボン酸とを主成分とする水溶液に、塩酸
・硫酸・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、触媒液中のＩＢ
族元素の濃度は、高濃度になるとＩＢ族元素の偏析等の
不具合を誘発するおそれがあることから、約20〜300ｐ
ｐｍ程度としておくことが好ましい。

【００４３】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２に示す如
く、配線導体２の表面に無電解法にてめっき金属層６を
析出・被着させる。

【００４４】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
から成り、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機能を有する。

【００４５】無電解めっき液は、例えば、めっき金属層
６がニッケル−ホウ素合金から成る場合であれば、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。

【００４６】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８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。

【００４７】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℃〜1
000℃の温度で熱処理する。この熱処理により、タング
ステン等の高融点金属材料から成る配線導体２とニッケ
ル−ホウ素合金等のめっき金属層６との密着性を高くす
ることができる。この熱処理の温度が600℃未満である
と、タングステン等の高融点金属材料とニッケル−ホウ
素合金等のめっき金属との相互拡散が不十分となり、密
着性を十分に高められずに、ハガレ・フクレ等を生じて
しまうことがある。また、熱処理の温度が1000℃を超え
ると、配線導体２の表面に被着したＩＢ族元素８がめっ
き金属と金属間化合物を形成しながらめっき金属層６の
表面に移動拡散してしまい、前述のように実装時に不具
合が生じることがある。

【００４８】なお、この熱処理により、配線導体２の表
面に被着したＩＢ族元素８は一部がめっき金属層６の層
内に拡散するが、ＩＢ族元素８の金属粒子の粒子径が小
さいため、粒子径が大きい場合のように、ＩＢ族元素８
がまとまった形でめっき金属と金属間化合物を形成しな
がらめっき金属層６の表面に移動拡散して酸化物を形成
する等の不具合を生じることはない。

【００４９】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。

【００５０】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、
上述の実施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。

【００５１】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものでは
ない。

【００５２】実施例１〜８において、本発明の配線基板
の製造方法を用いた無電解めっき処理を行ない、得られ
た配線基板の評価用サンプルの半田接合性について評価
した。本実施例で用いた配線基板の評価用サンプルは、
以下のようにして作製した。 ＜配線基板の絶縁体へのメタライズ配線導体の形成＞酸
化アルミニウム質焼結体から成る絶縁体となるセラミッ
クグリーンシート上に、タングステンのペーストをスク
リーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、セラミ
ックグリーンシートとタングステンペーストとを同時焼
成し、酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁体にタン
グステンメタライズの配線導体を形成した配線基板を作
製した。この配線基板には、タングステンメタライズの
配線導体により、直径0.7ｍｍ／ピッチ（繰り返し配置
間隔）1.4ｍｍの多数の丸パッド（ＢＧＡパッド）を形
成した。

【００５３】次に、触媒液による活性化処理および無電
解めっき処理を行なった。 ＜めっき前処理＞まず、メタライズ配線導体が形成され
た配線基板を液温60℃に温度調節されたアルカリ脱脂液
に浸漬して脱脂を行なった。この脱脂液は、水酸化ナト
リウム・ケイ酸ナトリウム・リン酸ナトリウム等のアル
カリ塩と界面活性剤とを主成分とし、絶縁体および配線
導体の表面に付着している油脂等の汚れを除去するとと
もに、タングステンエッチング液およびガラス（絶縁基
体）エッチング液との濡れ性を持たせるものである。こ
の脱脂の後、水道水にて水洗した。

【００５４】次いで、フェリシアン化カリウムと水酸化
カリウムとを主成分とする20〜30℃のタングステンエッ
チング液に所定時間浸漬し、焼成により配線基板上に飛
散した不要なタングステンやタングステンメタライズ配
線導体の表面の酸化皮膜を除去した。その後、水道水に
て水洗した。

【００５５】次いで、フッ化物を主成分とする20〜30℃
のガラスエッチング液に所定時間浸漬することにより、
メタライズ配線導体の表面まで上がって来ているガラス
相を取り除いた。その後、水道水にて水洗した。

【００５６】次いで、例えば20〜30℃の10％塩酸に浸漬
することにより、タングステンメタライズ配線導体の表
面の酸化皮膜を取り除き、最後に純水にて水洗した。 ＜無電解めっき用触媒液への浸漬＞得られたタングステ
ンメタライズの配線導体は、無電解ニッケルのめっきに
対して触媒能がないことから、めっき処理の前に無電解
めっき用触媒液に浸漬した。この無電解めっき用触媒液
としては、塩化銀・ピロリン酸カリウムおよびトリカル
ボン酸を含むものを使用し、触媒液を温度調整し、浸漬
時間を調整して、析出したＩＢ族元素が表１に示すよう
な粒子径の金属粒子となるように調製することによっ
て、ＩＢ族元素の触媒核の付与を行なった。 ＜無電解めっき処理＞このようにして活性化処理（ＩＢ
族元素の触媒核の付与）を行なった配線基板を、液温60
℃でｐＨ6.8に調整された無電解Ｎｉ−Ｂめっき液（日
本カニゼン社製ＳＢ55）に15分間浸漬して、無電解ニッ
ケルめっき処理を行なった。

【００５７】次に、以上のようにして得られた配線基板
を、還元雰囲気中にて、約900℃の温度で熱処理した。
その後、液温90℃でｐＨ6.0に調整された置換型金めっ
き液（エヌ・イー・ケムキャット社製アトメックス）に
３分間浸漬した。次いで、テトラヒドロホウ酸カリウム
（ＫＢＨ₄）を還元剤とする、無電解金めっき液に20分
間浸漬した。この無電解金めっき液としては、シアン化
金カリウム・エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）・ク
エン酸ナトリウムおよびＫＢＨ₄を主成分とするものを
使用し、液温60℃でｐＨ13.0に調整した。 ＜半田実装＞以上のようにして各めっき処理を行なった
配線基板を、150℃・３時間で熱処理した後、ＢＧＡパ
ッド部にＲタイプフラックス（アルファメタル製Ｒ500
3）を使用して直径0.65ｍｍの共晶半田ボールを載置
し、230℃に設定されたホットプレート上に１分間放置
した。

【００５８】このようにして得られた配線基板の評価用
サンプルを、以下の方法で評価した。 ＜評価用サンプルの評価方法＞析出したＩＢ族元素の金
属粒子の粒子径（Ｐｄ粒子径、単位：μｍ）について
は、ＩＢ族元素触媒核の付与後に走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）にて観察した。

【００５９】ニッケルめっきの析出状況については、無
電解Ｎｉ−Ｂめっき後に肉眼および10倍の実体顕微鏡を
用いて、ニッケルめっきの色・光沢等の外観およびめっ
き欠けの有無を観察した。

【００６０】半田接合性評価に関しては、半田ボールを
実装した評価用サンプルを使用し、高速シェア法にて評
価を行なった。高速シェアは、Dagy社製＃4000を使用
し、シェア速度700μｍ／秒、Tool高さ50μｍの条件で
行なった。この評価結果を表１に示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】＜判定基準（ニッケルの析出状況につい
て）＞表１において、ニッケルの析出状況について、
「◎」は、めっきのカケ等の不具合が見られないことを
表す。また、「○」は、ＢＧＡパッドにおいて、一部め
っきのカジリが見られるが実用上問題ないレベルである
ことを表す。「△」は、ＢＧＡパッドにおいてめっきの
欠けが見られ、ニッケルで被覆できていないことから、
実用上問題があることを表す。「□」は、ＢＧＡパッド
において、一部変色が見られ、ＩＢ族元素が表面に拡散
しており、実用上問題があることを表す。「▽」は、Ｂ
ＧＡパッドにおいて、全面に変色が見られ、ＩＢ族元素
が表面に拡散しており、実用上問題があることを表す。 ＜判定基準（半田接合性について）＞表１において、半
田接合性について、「◎」は、高速シェア後のＢＧＡパ
ッドの破壊界面が、半田内部で100％破断していること
から、半田／めっき界面が非常に強固で半田接合性に優
れていることを表す。また、「○」は、高速シェア後の
ＢＧＡパッドの破壊界面が、ニッケル露出面積30％以下
であり、半田／めっき界面で一部破壊しているが、実用
上問題の無いレベルであることを表す。「△」は、高速
シェア後のＢＧＡパッドの破壊界面が、ニッケル露出面
積30％〜50％であり、半田／めっき界面で一部破壊して
おり、接合強度が弱く、実用上実装信頼性に問題がある
ことを表す。「×」は、高速シェア後のＢＧＡパッドの
破壊界面が、ニッケル露出面積50％以上であり、半田／
めっき界面で半分以上破壊しており、接合強度が弱く、
実用上実装信頼性に問題があることを表す。

【００６３】表１に示す結果より、本発明の配線基板の
評価用サンプルである実施例３〜実施例５においては、
ニッケルの析出状況および半田接合性が共に◎で、良好
な結果であった。これに対し、実施例２では一部めっき
のカジリが見られ、また実施例１ではめっきの欠けが見
られ、半田接合性の評価ができなかった。一方、実施例
６では半田接合性において半田／めっき界面で一部破壊
が見られ、また実施例７ではめっきに一部変色が見られ
るとともに半田／めっき界面で一部破壊して接合強度が
弱くなっており、さらに実施例８ではめっき全面に変色
が見られるとともに半田／めっき界面で半分以上破壊し
て接合強度が弱くなっていた。

【００６４】以上の結果より、本発明の配線基板によれ
ば、無電解めっき金属層の析出状況が良好でめっき金属
層の表面に半田濡れ性が低い酸化物等を形成することが
なく、半田接合性も良好で高い半田実装性を有するもの
であることが確認できた。

【００６５】

【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
めっき金属層のシミ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。

【００６６】また、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粒子径を0.
05〜0.5μｍと適度に小さくした金属粒子としてＩＢ族
元素を含有させたことから、熱処理の際に、粗大化した
ＩＢ族元素の金属粒子がめっき金属と金属間化合物を形
成しながら配線導体の表面まで移動拡散して表面に酸化
物等を形成することによって半田濡れ性を低下させると
いう問題を有効に防止することができ、高い半田実装信
頼性を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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）および（ｂ）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。

【符号の説明】

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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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族元素を金属
   粒子として含有し、かつ鉛が非含有であるとともに、前
   記金属粒子の粒子径が0.05〜0.5μｍであることを特徴
   とする配線基板。
2. 【請求項２】（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族元素とピロリン酸塩とジカルボン酸また
   はトリカルボン酸とを主成分とする触媒液中に浸漬し、
   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Ｉ
   Ｂ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からなることを特徴とする
   配線基板の製造方法。