JP2003283110A - 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

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JP2003283110A JP2002089429A JP2002089429A JP2003283110A JP 2003283110 A JP2003283110 A JP 2003283110A JP 2002089429 A JP2002089429 A JP 2002089429A JP 2002089429 A JP2002089429 A JP 2002089429A JP 2003283110 A JP2003283110 A JP 2003283110A
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platinum group
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group element
wiring
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Shunsuke Chisaka
俊介 千阪
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Kyocera Corp
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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
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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、めっき皮膜
が高い密着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白金族元素
８を含有し、かつ鉛が非含有であるとともに、白金族元
素８の金属粒子が配線導体２表面に10〜200核／μｍ2の
核密度で分布している。鉛を含有しないことから人体に
害を及ぼすことがなく、白金族元素８の金属粒子の核密
度を10〜200核／μｍ2と適度にしたことから、無電解め
っき金属層６を、初期析出が緻密で高密度な欠陥の無
い、均一で密着性の良い皮膜とすることができる。

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
の電子部品が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パラ
ジウム・白金等の白金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、塩化パラジ
ウム等の白金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
パラジウム等の白金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
として被着させたパラジウム等の白金族元素の触媒活性
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、配線導体への白金族元素の析
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パラジウム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、白金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、配線導体の表面に白金族元素が被
着した鉛を触媒核として、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白金族元素の金属粒子
は、その粒子径が0.5μｍ以上と大きくなり、核密度が
0.1〜１核／μｍ2と低いものとなっていた。そのため、
この触媒液によって、得られる無電解めっき皮膜は、初
期析出の核密度が低いため、均一な皮膜とならず、初期
析出層に多くの欠陥を有するものとなってしまう問題点
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パラジウム・
白金等の白金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、配線導体の表面に白金族元素をムラな
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】
【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
内部に白金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、前記金属粒子が配線導体表面に10
〜200核／μｍ2の核密度で分布していることを特徴とす
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、前記白金族元素の平均粒子径が0.1μｍ以下であ
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、白金
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
の表面に前記白金族元素を被着させて触媒活性を付与す
る工程と、（３）前記白金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、前記白金族元素が被
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白金族元素は含有される
が、鉛は非含有であることから、白金族元素の作用によ
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
白金族元素の核密度を10〜200核／μｍ2と適度にしたこ
とから、めっき皮膜を、初期析出が緻密で高密度な欠陥
の無い、均一で密着性の良い皮膜とすることができる。
【００１７】また、本発明の配線基板によれば、白金族
元素の平均粒子径を0.1μｍ以下としたときには、配線
導体に対するめっき皮膜の良好な密着性を確保すること
ができるとともに、めっき皮膜の密着性を向上させる目
的で熱処理を行なう場合に、粗大化した白金族元素の金
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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。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。
【００２４】本発明においては、このようなめっき金属
層６の内部に白金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、その白金族元素の金属粒子
の核密度が10〜200核／μｍ2であることが重要である。
【００２５】これは、配線導体２の表面にめっき金属層
６を初期析出が緻密で高密度な欠陥の無い均一な密着性
の良い皮膜として、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ためである。
【００２６】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パラ
ジウム・白金等の白金族元素が、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
た白金族元素の金属粒子の核密度が10核／μｍ2より低
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
ものとなる。また、金属粒子の核密度が200核／μｍ2よ
り過剰に高くなると、配線導体２とめっき金属層６との
界面に白金族元素が過剰に存在するために、皮膜の密着
強度が弱くなってしまうという問題があるものとなる。
【００２７】さらに、配線導体２表面に10〜200核／μ
ｍ2の核密度で分布している白金族元素の金属粒子は、
配線導体２に対するめっき皮膜の密着性の観点からは配
線導体２が金属粒子で覆い尽くされずに配線導体２の表
面の一部が金属粒子の間に露出していることが好まし
く、また金属粒子が小さい方がめっき金属とともに金属
間化合物を形成して移動拡散するのを抑制することがで
きるため、その平均粒子径が0.1μｍ以下であることが
好ましい。これにより、配線導体２に対するめっき皮膜
の良好な密着性を確保することができるとともに、めっ
き皮膜の密着性を向上させる目的で熱処理を行なう場合
に、粗大化した白金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することができる。
【００２８】また、白金族元素としては、パラジウムま
たは白金、特にパラジウムが好ましく、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。
【００２９】なお、ここでいう白金族元素の金属粒子の
粒子径および核密度は、それぞれ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および単位面積
（μｍ 2）に存在する析出粒子の数を示している。そし
て、平均粒子径は、ＳＥＭ等の電子顕微鏡により直接観
察される任意に選んだ10〜100個程度の粒子径の平均値
により求める。
【００３０】また、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0.03μ
ｍ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。
【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。
【００３２】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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００３７】次に、配線導体２を、パラジウム・白金・
ロジウム・ルテニウム・イリジウムから構成される白金
族元素の少なくとも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
表面に白金族元素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、白金族元素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大きく図示して
いる。
【００３８】このような触媒液において、白金族元素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。
【００３９】またピロリン酸塩は、触媒液中で白金族元
素に配位して錯体を形成し、白金族元素８を安定化させ
る作用がある。
【００４０】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
の表面に白金族元素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、触媒液中で白金族元素に配位して錯体を形成
し、白金族元素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白金族元素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白金族元
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。
【００４１】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、これらの錯化剤は白金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、
白金族元素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
に白金族元素８の金属粒子を容易に、かつ粒子径0.1μ
ｍ以下で、核密度10〜200核／μｍ2で均一に析出被着さ
せることが可能となる。
【００４２】なお、例えば、白金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、均一に白金族元素８を置換析出
することができなくなり、核密度が低くなってしう。反
対に、白金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、白金族元素８の置換析出速度が過剰に速くなるた
め、白金族元素８の金属粒子の粒子径が過剰に大きくな
り、核密度も過剰に高くなってしまう。さらに、触媒液
の寿命が短くなる。
【００４３】触媒液は、例えば白金族元素としてパラジ
ウムを用いる場合であれば、塩化パラジウム・硫酸パラ
ジウム等のパラジウム化合物と、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、触媒液中の白金族元素の濃度は、高
濃度になると白金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20〜300ｐｐｍ程度としておく
ことが好ましい。
【００４４】そして次に、配線導体２を無電解めっき液
中に浸漬し、白金族元素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。
【００４５】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。
【００４６】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白金族元素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。
【００４７】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
に触媒である白金族元素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。
【００４８】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。
【００４９】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。
【００５０】
【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。
【００５１】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密着性について評価し
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。
【００５２】＜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（いわ
ゆる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。
【００５４】＜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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】＜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、塩化パラジウム・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、析出したパラジ
ウムが表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、パラジウム触媒核の付与を行な
った。
【００５９】＜無電解めっき処理＞このようにして活性
化処理（パラジウム触媒核の付与）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。
【００６０】＜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パッドにＲタイプフラックス（アルファメタ
ル製Ｒ5003）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
間放置して半田実装した。
【００６１】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＞析出パラジウムの金属粒
子の核密度（Ｐｄ粒子の核密度、単位：核／μｍ2）お
よび粒子径（Ｐｄ粒子径、単位：μｍ）については、パ
ラジウム触媒核の付与後に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
にて観察した。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。密着性評価に関しては、テ
ープテストによる剥離の有無を確認した。この評価結果
を表１に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】＜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。「△」は、ＢＧＡパッドにおいて、一部にめっき
のカジリが見られるが実用上問題の無いレベルであるこ
とを表す。また、「×」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。
【００６４】＜判定基準（密着性について）＞表１にお
いて、密着性について、「○」は、テープテスト後のニ
ッケルめっき皮膜が、剥離していないことから、メタラ
イズ／めっき界面が非常に強固で密着性に優れているこ
とを表す。また、「×」は、テープテスト後のニッケル
めっき皮膜が、メタライズ／めっき界面より剥離してお
り、接合強度が弱く、実用上密着性に問題があることを
表す。
【００６５】＜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にあって半田内
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
が一部は半田／めっき界面にあってニッケルめっき皮膜
の露出面積が50％未満であり、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
面が半田／めっき界面にあってニッケルめっき皮膜の露
出面積が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。
【００６６】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２〜実施例４および実施例
７においては、ニッケルの析出状況、密着性および半田
接合性が共に「○」（Ｐｄ粒子径が0.3（μｍ）と大き
い実施例７のみ半田接合性が「△」）で、いずれも実用
上問題の無いレベルの良好な結果であった。
【００６７】これに対し、Ｐｄ核密度が１（核／μ
ｍ2）と低い実施例１では、めっきの欠けが見られ、密
着性および半田接合性の評価ができなかった。一方、Ｐ
ｄ核密度が500（核／μｍ2）と高い実施例５、Ｐｄ核密
度が1000（核／μｍ2）と高い実施例６およびＰｄ核密
度が１（核／μｍ2）と低くかつＰｄ粒子径が0.5（μ
ｍ）と大きい実施例８では、いずれも密着性においてメ
タライズ／めっき界面で剥離が見られて「×」となり、
密着強度が弱くなっていた。さらに、実施例８では半田
接合性においても半田／めっき界面で半分以上破壊して
「×」となり、接合強度が弱くなっていた。
【００６８】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
層の皮膜の密着性が良いものであって、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。
【００６９】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
層の皮膜の密着性が良いものであることが確認できた。
【００７０】
【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白金族元素は含有される
が、鉛は非含有であることから、白金族元素の作用によ
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。
【００７１】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
白金族元素の核密度を10〜200核／μｍ2と適度にしたこ
とから、めっき皮膜を、初期析出が緻密で高密度な欠陥
の無い、均一で密着性の良い皮膜とすることができる。
【００７２】また、本発明の配線基板によれば、白金族
元素の平均粒子径を0.1μｍ以下としたときには、配線
導体に対するめっき皮膜の良好な密着性を確保すること
ができるとともに、めっき皮膜の密着性を向上させる目
的で熱処理を行なう場合に、粗大化した白金族元素の金
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
現することができる。
【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・・・・白金族元素

Claims (3)

    【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白金族元素を金属
    粒子として含有し、かつ鉛が非含有であるとともに、前
    記金属粒子が該配線導体表面に10〜200核／μｍ2の核密
    度で分布していることを特徴とする配線基板。
  2. 【請求項２】前記白金族元素の金属粒子の平均粒子径が
    0.1μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の配
    線基板。
  3. 【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、白金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族元素を被着させて触媒
    活性を付与する工程と、（３）前記白金族元素が被着さ
    れた前記配線導体を無電解めっき液中に浸漬し、前記白
    金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。
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