JP2005276892A - Wiring board - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring board capable of coping with an environmental problem in which a wiring layer is covered with a gold plated layer including a small amount of lead and thallium. <P>SOLUTION: The wiring board 9 is provided with an insulating base material 1 in which a wiring layer 2 is formed on the surface thereof, and a non-electrolytic gold plated layer 3 covering the wiring layer 2. The non-electrolytic gold plated layer 3 includes lead and thallium in the amount of 5 ppm or less. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するものであり、特に、絶縁基体の表面に配線層が形成され、その配線層が金めっき層で被覆された配線基板に関するものである。   The present invention relates to a wiring board for mounting an electronic component such as a semiconductor element or a capacitive element, and in particular, a wiring in which a wiring layer is formed on the surface of an insulating substrate and the wiring layer is covered with a gold plating layer. It relates to a substrate.

IC,LSI等の半導体集積回路素子、LD(半導体レーザ),LED(発光ダイオード),PD(フォトダイオード),CCD,ラインセンサ,イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子,水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、セラミック焼結体や有機樹脂等の電気絶縁材料から成る絶縁基体と、タングステンやモリブデン,銅,銀,パラジウム等の金属材料から成り、絶縁基体の表面に形成された配線層とを具備した構造である。   Semiconductor integrated circuit elements such as IC and LSI, LD (semiconductor laser), LED (light emitting diode), PD (photodiode), CCD, line sensor, optical semiconductor element such as image sensor, piezoelectric vibrator, crystal vibrator, etc. Wiring boards on which vibrators and other various electronic components are mounted are generally an insulating substrate made of an electrically insulating material such as a ceramic sintered body or an organic resin, and a metal material such as tungsten, molybdenum, copper, silver, or palladium. And a wiring layer formed on the surface of the insulating substrate.

絶縁基体の主面等に電子部品が搭載され、電子部品の電極が配線層にボンディングワイヤや半田等の導電性接続材を介して電気的に接続される。また、配線層のうち電子部品の電極が接続されない部位の一部が外部の電気回路と半田等を介して接続され、これにより電子部品の電極が配線層を介して外部の電気回路と電気的に接続される。   An electronic component is mounted on the main surface or the like of the insulating base, and an electrode of the electronic component is electrically connected to the wiring layer via a conductive connecting material such as a bonding wire or solder. In addition, a part of the wiring layer where the electrode of the electronic component is not connected is connected to an external electric circuit via solder or the like, so that the electrode of the electronic component is electrically connected to the external electric circuit via the wiring layer. Connected to.

このような配線基板の配線層は、一般に、ボンディングワイヤのボンディング性や、半田の濡れ性等の特性を良好とするために、金めっき層により被覆される。   The wiring layer of such a wiring board is generally covered with a gold plating layer in order to improve the bonding wire bonding property and solder wettability.

また、金めっき層の形成方法としては、めっき用の電流を配線層に供給する必要のない、無電解めっき法が多用されるようになってきている。   In addition, as a method for forming a gold plating layer, an electroless plating method that does not require a plating current to be supplied to a wiring layer has been frequently used.

無電解めっき法による金めっき層の形成は、シアン系金化合物等の金化合物を金の供給源として含有し、これに、塩化鉛、硫酸タリウム等の鉛(Pb)またはタリウム(Tl)化合物から成る結晶調整剤と、pH調整剤、錯化剤、還元剤等の添加剤とを混合した溶液から成る無電解金めっき液中に、配線層を所定時間浸漬して配線層の露出表面に金を還元析出し、めっき層を形成させることにより行なわれる。   Formation of a gold plating layer by an electroless plating method includes a gold compound such as a cyanide gold compound as a gold supply source, and includes lead (Pb) or thallium (Tl) compound such as lead chloride and thallium sulfate. The wiring layer is immersed for a predetermined time in an electroless gold plating solution made of a mixture of a crystal adjusting agent and an additive such as a pH adjusting agent, a complexing agent, and a reducing agent. Is reduced and deposited to form a plating layer.

なお、鉛やタリウムは、まず被めっき部位である配線層の表面に吸着し、金めっき層の析出,形成をスムーズに行なわせるためのものである。   Lead and thallium are first adsorbed on the surface of the wiring layer, which is the portion to be plated, so that the gold plating layer is deposited and formed smoothly.

すなわち、まず配線層の表面に鉛やタリウムが吸着することにより、この鉛やタリウムが吸着した部位で金の析出に対して触媒活性作用が付与され、この部分を核として金の還元析出,被着がスムーズに始まるとともに、継続して順次析出、被着していくようになる。
WO02/016668号公報 特開1997−143749号公報 特開1996−60379号公報
That is, first, lead and thallium are adsorbed on the surface of the wiring layer, so that catalytic activity is imparted to gold deposition at the site where the lead and thallium are adsorbed. The deposition starts smoothly and continues to deposit and deposit sequentially.
WO02 / 016668 JP 1997-143749 A Japanese Patent Laid-Open No. 1996-60379

しかしながら、上記従来の配線基板においては、金めっき層を形成するための無電解金めっき液中に鉛やタリウムが含有され、この鉛やタリウムが金めっき層の析出,形成時に共析することから、金めっき層中に鉛またはタリウムが10ppm〜400ppm程度含有されるという問題があった。   However, in the conventional wiring board, lead and thallium are contained in the electroless gold plating solution for forming the gold plating layer, and this lead and thallium co-deposit when the gold plating layer is deposited and formed. There is a problem that about 10 ppm to 400 ppm of lead or thallium is contained in the gold plating layer.

近年、環境に対する関心の高まりをうけ、鉛やタリウムなどの毒性を有する金属の使用を制限する動きが強まり、これらの有害金属の使用を禁止する動きがある。   In recent years, with increasing interest in the environment, there has been an increasing trend to limit the use of toxic metals such as lead and thallium, and there has been a move to prohibit the use of these harmful metals.

本発明は上記従来の問題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、配線層が、鉛およびタリウムの含有量の少ない金めっき層で被覆された、環境問題に対応することが可能な配線基板を提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to cope with environmental problems in which a wiring layer is coated with a gold plating layer having a low content of lead and thallium. And providing a simple wiring board.

なお、この場合、鉛やタリウムが上述のように無電解金めっき液中で結晶調整剤として機能することから、単に、めっき液に鉛およびタリウムを添加しないようにしただけでは、鉛やタリウムによる触媒活性の付与の機能が無くなるため、配線層の表面に金めっき層をムラなく均一に、かつ強固に被着させることができなくなるおそれがある。本発明は、そのような問題の誘発を防止しながら、上記課題を解決することを目的とする。   In this case, since lead and thallium function as a crystal conditioner in the electroless gold plating solution as described above, simply adding lead and thallium to the plating solution will lead to lead and thallium. Since the function of imparting catalytic activity is lost, there is a possibility that the gold plating layer cannot be uniformly and firmly applied to the surface of the wiring layer without unevenness. An object of the present invention is to solve the above problems while preventing the induction of such problems.

本発明の配線基板は、表面に配線層が形成された絶縁基体と、前記配線層を被覆する無電解金めっき層とを具備しており、前記無電解金めっき層は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ5ppm以下であることを特徴とするものである。   The wiring board of the present invention comprises an insulating substrate having a wiring layer formed on the surface thereof, and an electroless gold plating layer covering the wiring layer, and the electroless gold plating layer contains lead and thallium. Are each 5 ppm or less.

また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、前記配線層が前記絶縁基体との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、前記配線層と前記無電解金めっき層との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層の少なくとも一方が介在していることを特徴とするものである。   In the wiring board of the present invention, preferably, the insulating base is made of an aluminum oxide sintered body, and the wiring layer is made of a metallized layer formed by simultaneous firing with the insulating base. At least one of a nickel plating layer and a copper plating layer is interposed between the electroless gold plating layer.

また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記ニッケルめっき層および前記銅めっき層はそれぞれ鉛の含有量が5ppm以下でかつタリウムの含有量が5ppm以下であることを特徴とするものである。   The wiring board of the present invention is preferably characterized in that the nickel plating layer and the copper plating layer each have a lead content of 5 ppm or less and a thallium content of 5 ppm or less.

本発明の配線基板によれば、無電解金めっき層は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ5ppm以下であることから、配線層の表面に金めっき層をムラなく均一に、かつ強固に被着させることができるとともに、環境問題に対応して鉛およびタリウムの含有量の少ない配線基板を提供することができる。   According to the wiring board of the present invention, since the electroless gold plating layer has a lead and thallium content of 5 ppm or less, the gold plating layer is uniformly and firmly deposited on the surface of the wiring layer without unevenness. In addition, it is possible to provide a wiring board with a low content of lead and thallium in response to environmental problems.

また、本発明の配線基板は、好ましくは、絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、配線層が、絶縁基体との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、配線層と無電解金めっき層との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層の少なくとも一方が介在していることから、絶縁基体の機械的強度および電子部品の気密封止の信頼性を良好に確保することができるとともに、メタライズ層から成る配線層の表面に、ニッケルめっき層または銅めっき層を介して金めっき層を強固に被着させてより確実に被覆することができ、気密封止や電子部品の電気的接続の信頼性に、より一層優れた配線基板を提供することができる。   In the wiring board of the present invention, preferably, the insulating base is made of an aluminum oxide sintered body, and the wiring layer is made of a metallized layer formed by simultaneous firing with the insulating base. Since at least one of the nickel plating layer and the copper plating layer is interposed between the plating layer and the mechanical strength of the insulating base and the reliability of hermetic sealing of the electronic component can be ensured satisfactorily. The gold plating layer can be firmly attached to the surface of the wiring layer made of the metallized layer through a nickel plating layer or a copper plating layer, thereby providing a more reliable coating, and airtight sealing and electrical connection of electronic components It is possible to provide a wiring board that is more excellent in reliability.

また、本発明の配線基板は、好ましくは、ニッケルめっき層および銅めっき層はそれぞれ鉛の含有量が5ppm以下でかつタリウムの含有量が5ppm以下であることから、鉛やタリウムの含有量が少なく、環境問題に対応した配線基板をより確実に提供することができる。   In the wiring board of the present invention, preferably, the nickel plating layer and the copper plating layer each have a lead content of 5 ppm or less and a thallium content of 5 ppm or less, so that the content of lead or thallium is small. Therefore, it is possible to more reliably provide a wiring board corresponding to environmental problems.

次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。   Next, the wiring board of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は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。   FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a wiring board according to the present invention.

図1において、1は絶縁基体、2は配線層である。これら絶縁基体1および配線層2により主に配線基板9が構成される。なお、図2に示すように配線層2は無電解金めっき層3により被覆されている。図2は、図1の要部を拡大した断面図であり、図2において図1と同じ部位には同じ符号を付している。   In FIG. 1, 1 is an insulating substrate and 2 is a wiring layer. The insulating substrate 1 and the wiring layer 2 mainly constitute a wiring board 9. As shown in FIG. 2, the wiring layer 2 is covered with an electroless gold plating layer 3. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1, and in FIG. 2, the same parts as those in FIG.

絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼結体,ガラスセラミック焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂等の有機樹脂,セラミックフィラーを有機樹脂中に分散させたセラミック複合材料等により形成される。   The insulating substrate 1 is made of organic materials such as ceramic materials such as aluminum oxide sintered bodies, glass ceramic sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, mullite sintered bodies, organic resins such as epoxy resins and polyimide resins, and ceramic fillers. It is formed of a ceramic composite material or the like dispersed in a resin.

絶縁基体1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム,酸化ケイ素等の原料粉末を有機溶剤,バインダとともにシート状に成形し複数枚のグリーンシートを得て、これに適当な孔あけ加工を施すとともに上下に積層し、約1300〜1600℃で焼成することにより製作される。   If the insulating substrate 1 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, raw powders such as aluminum oxide and silicon oxide are formed into a sheet shape together with an organic solvent and a binder to obtain a plurality of green sheets. Appropriate drilling is performed and the layers are stacked one above the other and fired at about 1300 to 1600 ° C.

この絶縁基体1は、IC,LSI等の半導体集積回路素子、LD(半導体レーザ),LED(発光ダイオード),PD(フォトダイオード),CCD,ラインセンサ,イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子,水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品
を搭載、支持するための基体として機能する。
This insulating substrate 1 is a semiconductor integrated circuit element such as an IC or LSI, an LD (semiconductor laser), an LED (light emitting diode), a PD (photodiode), an optical semiconductor element such as a CCD, a line sensor, or an image sensor, or a piezoelectric vibrator. , Function as a base for mounting and supporting a vibrator such as a quartz vibrator and other various electronic components.

絶縁基体1は、例えば四角板状や、上面に電子部品収納用の凹部を有する直方体状等であり、主面等に電子部品(図示せず)が搭載される。   The insulating base 1 has, for example, a rectangular plate shape or a rectangular parallelepiped shape having a recess for storing electronic components on the upper surface, and an electronic component (not shown) is mounted on the main surface or the like.

また、絶縁基体1の表面には、配線層2が形成されている。   A wiring layer 2 is formed on the surface of the insulating substrate 1.

この配線層2は、絶縁基体1に搭載される電子部品の電極(図示せず)を外部の電気回路(図示せず)と接続するための導電路として機能する。   The wiring layer 2 functions as a conductive path for connecting an electrode (not shown) of an electronic component mounted on the insulating base 1 to an external electric circuit (not shown).

そして、絶縁基体1の主面等に電子部品を搭載し、電子部品の電極を配線層2にボンディングワイヤや半田等の導電性接続材(図示せず)を介して電気的に接続することにより電子装置が形成され、配線層2のうち電子部品の電極が接続されない部位の一部を外部の電気回路と半田(図示せず)等を介して接続することにより電子部品の電極が配線層2を介して外部の電気回路と電気的に接続される。   An electronic component is mounted on the main surface of the insulating substrate 1 and the electrodes of the electronic component are electrically connected to the wiring layer 2 via a conductive connecting material (not shown) such as a bonding wire or solder. An electronic device is formed, and an electrode of the electronic component is connected to the wiring layer 2 by connecting a part of the wiring layer 2 where the electrode of the electronic component is not connected to an external electric circuit via solder (not shown). It is electrically connected to an external electric circuit via

配線層2の表面を被覆する無電解金めっき層3は、上記のように、配線層2に電子部品の電極を接続したり、配線層2を外部の電気回路に接続したりする際の、ボンディングワイヤのボンディング性や、半田の濡れ性等を良好にする機能をなし、これにより、配線層2と、電子部品の電極や外部の電気回路等とが強固に接続される。   As described above, the electroless gold plating layer 3 covering the surface of the wiring layer 2 is used when connecting an electrode of an electronic component to the wiring layer 2 or connecting the wiring layer 2 to an external electric circuit. The function of improving the bonding property of the bonding wire, the wettability of the solder, and the like is achieved, whereby the wiring layer 2 and the electrodes of the electronic component, the external electric circuit, and the like are firmly connected.

無電解金めっき層3は、めっき用の電流を配線層2に供給する必要のない、無電解めっき法により形成される。   The electroless gold plating layer 3 is formed by an electroless plating method that does not require a plating current to be supplied to the wiring layer 2.

本発明の配線基板9によれば、無電解金めっき層3は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ5ppm以下であることから、環境問題に対応して、鉛およびタリウムの含有量の少ない配線基板9を提供することができる。   According to the wiring board 9 of the present invention, since the electroless gold plating layer 3 has a lead and thallium content of 5 ppm or less, the wiring board 9 has a low lead and thallium content in response to environmental problems. Can be provided.

この場合、鉛またはタリウムの含有量が5ppmを超えると、近時の環境問題に対応した、電子部品搭載用の配線基板9として製作し使用することができなくなってしまう。   In this case, if the content of lead or thallium exceeds 5 ppm, it cannot be manufactured and used as a wiring board 9 for mounting electronic components corresponding to recent environmental problems.

なお、鉛やタリウムは、実際にはシアン化金カリウム等の、無電解金めっき液を構成する成分中に不純物として微量含有されるので、鉛化合物やタリウム化合物を意図的にめっき液中に添加しない場合でも、無電解金めっき層3中に含有される可能性があり、含有量が0となるとは断言できず、ごくわずかな量(5ppm以下)含有される可能性がある。   Since lead and thallium are actually contained in trace amounts as impurities in the components of electroless gold plating solutions such as potassium gold cyanide, lead compounds and thallium compounds are intentionally added to the plating solution. Even if not, there is a possibility that it may be contained in the electroless gold plating layer 3, and it cannot be asserted that the content becomes 0, and there is a possibility that a very small amount (5 ppm or less) is contained.

なお、無電解金めっき層3の厚さは、接続される部位や接続手段に応じて適宜調整すればよい。例えば、ボンディングワイヤが接続される部位であれば、接続性の確保のため0.3〜0.6μm程度が好ましく、半田が接続される部位であれば、金と半田の成分との間で脆い金属間化合物が生成することを防止して接合信頼性を向上させること等のために0.05〜0.5μm程度が好ましい。   In addition, what is necessary is just to adjust the thickness of the electroless gold plating layer 3 suitably according to the site | part and connection means to be connected. For example, if it is a part to which a bonding wire is connected, about 0.3 to 0.6 μm is preferable to ensure connectivity, and if it is a part to which solder is connected, it is brittle between gold and solder components. In order to prevent the formation of an intermetallic compound and improve bonding reliability, etc., about 0.05 to 0.5 μm is preferable.

このような、鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ5ppm以下の無電解金めっき層3は、例えば、以下のようにして形成することができる。   Such an electroless gold plating layer 3 having a lead and thallium content of 5 ppm or less can be formed as follows, for example.

まず、酸化アルミニウム質焼結体等から成り、表面に配線層2が形成された絶縁基体1を作製し、これらにニッケルめっき、金めっきを順次施し、図2に示すように、配線層2の表面にニッケルめっき層4および無電解金めっき層3を順次被着させる。金めっきの前にニッケルめっきを施すのは本発明の好適条件であり、詳細については後述する。この場合、無電解金めっき層3が無電解金めっき層法により形成されることから、作業性等を考慮してニッケルめっき層4もニッケル−リン系等の無電解めっき層としておくことが好ましい。   First, an insulating substrate 1 made of an aluminum oxide sintered body or the like and having a wiring layer 2 formed on its surface is manufactured, and nickel plating and gold plating are sequentially applied thereto, and as shown in FIG. A nickel plating layer 4 and an electroless gold plating layer 3 are sequentially deposited on the surface. Applying nickel plating before gold plating is a preferred condition of the present invention, and details will be described later. In this case, since the electroless gold plating layer 3 is formed by the electroless gold plating layer method, the nickel plating layer 4 is preferably a nickel-phosphorous electroless plating layer in consideration of workability and the like. .

なお、ニッケル−リン系等のニッケルめっき層4上に無電解金めっき層3を被着させる場合、まず従来周知の置換型の無電解めっき法により、薄い置換金めっき層(いわゆるフラッシュめっき)を形成した上に、本発明の無電解金めっき層3を被着させることが好ましい。   When the electroless gold plating layer 3 is deposited on the nickel-phosphorus-based nickel plating layer 4, a thin substitution gold plating layer (so-called flash plating) is first formed by a conventionally known substitutional electroless plating method. It is preferable to deposit the electroless gold plating layer 3 of the present invention after the formation.

この置換金めっき層の上に、本発明の無電解金めっき層3が、鉛およびタリウムの含有量をそれぞれ5ppm以下として被着形成される。無電解金めっき層3は、例えば、シアン系金化合物等の金化合物を金の供給源として含有し、これにpH調整剤、錯化剤、還元剤等の添加剤を混合した溶液から成る無電解金めっき液を所定の温度,pH等の作業条件に調整し、液中に配線層2(配線基板9)を所定時間浸漬することにより形成される。   On this displacement gold plating layer, the electroless gold plating layer 3 of the present invention is deposited and formed with a lead and thallium content of 5 ppm or less, respectively. The electroless gold plating layer 3 contains, for example, a gold compound such as a cyan gold compound as a gold supply source, and is a non-electrolytic gold plating layer 3 made of a solution in which additives such as a pH adjuster, a complexing agent, and a reducing agent are mixed. The electrolytic gold plating solution is adjusted to working conditions such as a predetermined temperature and pH, and the wiring layer 2 (wiring substrate 9) is immersed in the solution for a predetermined time.

この金めっき液には、鉛、タリウムが添加されていないことから、無電解金めっき層3について、その鉛およびタリウムの含有量をそれぞれ5ppm以下とすることができる。   Since lead and thallium are not added to the gold plating solution, the lead and thallium contents of the electroless gold plating layer 3 can be 5 ppm or less, respectively.

この場合、金めっき液には、結晶調整剤として機能し、金の析出をスムーズに行なわせる鉛やタリウムが添加されていないので、無電解金めっき層3に、めっきムラやカケ、厚みバラつき、密着強度不良等の不具合が誘発されるおそれがある。本発明においてはこのような問題の誘発を防止するために、めっき液中の還元剤濃度を上昇させる、液中の錯化剤量の低減、液中金濃度の最適化等を行ない、金めっき速度を向上させ、均一な結晶を得られる様な手法を用いる必要がある。   In this case, the gold plating solution does not contain lead or thallium, which functions as a crystal adjusting agent and smoothly deposits gold. Therefore, the electroless gold plating layer 3 has plating unevenness, chipping, thickness variation, There is a risk of causing problems such as poor adhesion strength. In the present invention, in order to prevent the induction of such problems, the concentration of the reducing agent in the plating solution is increased, the amount of complexing agent in the solution is reduced, the concentration of gold in the solution is optimized, etc. It is necessary to use a technique capable of improving the speed and obtaining uniform crystals.

あるいは、鉛やタリウムを含む金めっき液でめっきした後に還元雰囲気中約300℃〜700℃で熱処理を行ない、硫酸あるいは塩酸に浸漬することにより、無電解金めっき層3に含有される鉛やタリウムを溶解除去し、その結果、鉛やタリウム含まないめっき膜(無電解金めっき層3)を得ることができる。   Alternatively, after plating with a gold plating solution containing lead or thallium, heat treatment is performed at about 300 ° C. to 700 ° C. in a reducing atmosphere, and the lead or thallium contained in the electroless gold plating layer 3 is immersed in sulfuric acid or hydrochloric acid. As a result, a plating film containing no lead or thallium (electroless gold plating layer 3) can be obtained.

この場合、単に、無電解金めっき液に鉛およびタリウムを添加しないようにしただけでは、鉛やタリウムによる触媒活性の付与の機能が無くなるため、配線層2表面に均一でめっきとできず、かつ、欠陥の多いめっき結晶となる。このことにより、耐熱変色が生じやすくなったり、ワイヤーボンディング性の低下、半田濡れ性の劣化を招くことになる。また、めっき速度が大幅に遅くなるため、めっきに要する時間も長時間となり、コストアップも招くこととなる。   In this case, simply by not adding lead and thallium to the electroless gold plating solution, the function of imparting catalytic activity by lead or thallium is lost, so the surface of the wiring layer 2 cannot be uniformly plated, and It becomes a plating crystal with many defects. As a result, heat discoloration is likely to occur, wire bonding performance is degraded, and solder wettability is degraded. In addition, since the plating speed is significantly slowed down, the time required for plating becomes longer and the cost is increased.

そのため、本発明のように、鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ5ppm以下の無電解金めっき層は、上述のような手段により形成する必要がある。   Therefore, as in the present invention, it is necessary to form an electroless gold plating layer having a lead content and a thallium content of 5 ppm or less by the above-described means.

また、本発明の配線基板9は、絶縁基体1が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、配線層2が、絶縁基体1との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、配線層2と無電解金めっき層3との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層4の少なくとも一方が介在していることが好ましい。   In the wiring substrate 9 of the present invention, the insulating base 1 is made of an aluminum oxide sintered body, and the wiring layer 2 is made of a metallized layer formed by simultaneous firing with the insulating base 1. It is preferable that at least one of the nickel plating layer and the copper plating layer 4 is interposed between the electrolytic gold plating layer 3.

この構成により、絶縁基体1の機械的強度および電子部品の気密封止の信頼性を良好に確保することができるとともに、メタライズ層から成る配線層2の表面に、ニッケルめっき層または銅めっき層4を介して無電解金めっき層3を強固に被着させてより確実に被覆することができ、気密封止や電子部品の電気的接続の信頼性に、より一層優れた配線基板9を提供することができる。   With this configuration, the mechanical strength of the insulating substrate 1 and the reliability of hermetic sealing of electronic components can be ensured well, and the nickel plating layer or the copper plating layer 4 is formed on the surface of the wiring layer 2 made of a metallized layer. By providing the electroless gold-plated layer 3 firmly through the wiring, the wiring board 9 can be more reliably coated, and the wiring substrate 9 is further excellent in hermetic sealing and reliability of electrical connection of electronic components. be able to.

絶縁基体1を酸化アルミニウミ質焼結体で形成する場合、配線層2は、絶縁基体1との同時焼成により形成することを可能にするため、タングステンやモリブデン、マンガン等の高融点金属、または高融点金属の粉末を銅のマトリクス中に分散させたものから成る。ニッケルめっき層や銅めっき層4は、このような材料で形成される配線層2および無電解金めっき層3のいずれに対しても密着性に優れ強固に接合することができるため、上記のような構成の配線層2に無電解金めっき層3を強固に被着させる下地めっき層として機能する。   When the insulating base 1 is formed of an aluminum oxide sintered body, the wiring layer 2 can be formed by simultaneous firing with the insulating base 1, so that a high melting point metal such as tungsten, molybdenum, manganese, or the like It consists of a melting point metal powder dispersed in a copper matrix. Since the nickel plating layer and the copper plating layer 4 have excellent adhesion and can be strongly bonded to both the wiring layer 2 and the electroless gold plating layer 3 formed of such a material, as described above. It functions as a base plating layer that firmly adheres the electroless gold plating layer 3 to the wiring layer 2 having a different structure.

この場合、ニッケルめっき層および銅めっき層4も、無電解めっき法で形成されるものであることが好ましい。   In this case, the nickel plating layer and the copper plating layer 4 are also preferably formed by an electroless plating method.

無電解めっき法によるニッケルめっき層や銅めっき層4の形成は、例えば、ニッケルめっき層の場合であれば、硫酸ニッケル等の、ニッケル、銅の供給源となる化合物と、次亜リン酸ナトリウム等の還元剤とを主成分とし、錯化剤、pH調整剤、安定剤等を添加、混合して成る無電解ニッケルめっき液中に配線層2を浸漬することにより形成される。   The formation of the nickel plating layer or the copper plating layer 4 by the electroless plating method is, for example, in the case of a nickel plating layer, a nickel or copper supply source such as nickel sulfate, sodium hypophosphite, etc. It is formed by immersing the wiring layer 2 in an electroless nickel plating solution obtained by adding and mixing a complexing agent, a pH adjuster, a stabilizer and the like.

なお、図2の例では、ニッケルまたは銅のいずれか1層のみを形成した例を示しているが、ニッケル−銅、銅−ニッケル等の2層構造としてもよい。また、ニッケルめっき層や銅めっき層4を、熱処理工程を挟んで複数回に分けてめっきしたり、共析成分(リンやホウ素、コバルト等)の異なるめっき液で複数回に分けてめっきする等の手段で複数の層から成るものとしてもよい。   2 shows an example in which only one layer of nickel or copper is formed, a two-layer structure such as nickel-copper or copper-nickel may be used. In addition, the nickel plating layer and the copper plating layer 4 are plated in a plurality of times with the heat treatment process interposed, or are plated in a plurality of times with plating solutions having different eutectoid components (phosphorus, boron, cobalt, etc.), etc. It is good also as what consists of a several layer by the means of.

また、本発明の配線基板9は、ニッケルめっき層および銅めっき層4はそれぞれ鉛の含有量が5ppm以下でかつタリウムの含有量が5ppm以下であることが好ましい。   In the wiring board 9 of the present invention, the nickel plating layer and the copper plating layer 4 preferably each have a lead content of 5 ppm or less and a thallium content of 5 ppm or less.

この構成により、鉛やタリウムの含有量が少なく、環境問題に対応した配線基板9をより確実に提供することができる。   With this configuration, it is possible to provide the wiring board 9 with less lead and thallium content and corresponding to environmental problems more reliably.

鉛の含有量が5ppm以下でかつタリウムの含有量が5ppm以下のニッケルめっき層や銅めっき層4は、例えば、無電解めっき法の場合、ニッケルめっきでは、鉛、タリウムを添加せず、めっき液の安定剤となりうる化合物、たとえば硫黄化合物やビスマス化合物などを添加することが必要になる。   The nickel plating layer or the copper plating layer 4 having a lead content of 5 ppm or less and a thallium content of 5 ppm or less, for example, in the case of electroless plating, does not add lead or thallium to the plating solution. It is necessary to add a compound that can serve as a stabilizer, such as a sulfur compound or a bismuth compound.

銅めっきの場合も同様に、鉛、タリウムを添加せず、ビスマス化合物の添加、めっき液を撹拌するエアバブリングの強化等の安定化対策が必要となる。   Similarly, in the case of copper plating, stabilization measures such as addition of a bismuth compound and reinforcement of air bubbling for stirring the plating solution are required without adding lead or thallium.

この場合、単に、無電解ニッケルめっき液や無電解銅めっき液に鉛およびタリウムを添加しないようにしただけではめっきの広がり、ショート、あるいはめっき液の分解等の不具合を誘発するおそれがある。   In this case, simply not adding lead and thallium to the electroless nickel plating solution or the electroless copper plating solution may cause problems such as plating spread, short circuit, or decomposition of the plating solution.

そのため、本発明のように、ニッケルめっき層や銅めっき層4のそれぞれの鉛の含有量を5ppm以下とし、かつタリウムの含有量を5ppm以下とするには、上述のような手段を用いることが好ましい。   Therefore, as in the present invention, in order to set the lead content of each of the nickel plating layer and the copper plating layer 4 to 5 ppm or less and the thallium content to 5 ppm or less, the above-described means should be used. preferable.

なお、本発明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、配線層2を被覆するめっき層(金めっきやニッケルめっきや銅めっき層)を、外部の電気回路と半田(図示せず)等を介して接続する部位とその他の部位とで異なる構成としてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the plating layer (gold plating, nickel plating, or copper plating layer) that covers the wiring layer 2 is configured to be different between a portion that is connected to an external electric circuit and solder (not shown), and other portions. Also good.

酸化アルミニウム質焼結体により外寸が1cm×1cmの平板状の絶縁基体1を形成し、その表面にタングステンにより配線層2を、幅0.5mmの回路パターン状(折れ線状)に形成し試験用の配線基板9を作製した。   A flat insulating substrate 1 having an outer dimension of 1 cm × 1 cm is formed from an aluminum oxide sintered body, and a wiring layer 2 is formed on the surface of the insulating substrate 1 in a circuit pattern (polygonal line) having a width of 0.5 mm. A wiring board 9 was prepared.

その後、配線層2の露出表面に、ニッケル−リンめっき層4を厚さ2乃至4μmで被着させた後、無電解金めっき層3を厚さ1μmとなるように形成した。   Thereafter, a nickel-phosphorous plating layer 4 was deposited on the exposed surface of the wiring layer 2 to a thickness of 2 to 4 μm, and then an electroless gold plating layer 3 was formed to a thickness of 1 μm.

無電解金めっき液としては、シアン化金カリウムを金の供給源として含有し、還元剤としてホウ水素化ナトリウム、PH調整剤として水酸化カリウム、錯化剤としてクエン酸カリウム、EDTA、シアン化カリウムをそれぞれ添加し、還元剤濃度を通常の20乃至30g/L(リットル)から2倍以上の40乃至60g/Lと高くした。また、使用温度を通常の60℃から65℃に上昇させて使用した。さらに、シアン化金カリウムの含有量を、通常の4g/Lから2.5g/Lに最適化した。   The electroless gold plating solution contains potassium gold cyanide as a gold source, sodium borohydride as a reducing agent, potassium hydroxide as a pH adjuster, potassium citrate, EDTA, and potassium cyanide as complexing agents. The concentration of the reducing agent was increased from the usual 20 to 30 g / L (liter) to 40 to 60 g / L, more than twice. The operating temperature was raised from the usual 60 ° C. to 65 ° C. for use. Furthermore, the content of potassium gold cyanide was optimized from 4 g / L to 2.5 g / L.

以上のめっき速度を高速化しためっき浴を用いた。 A plating bath with the above plating speed increased was used.

また、比較例として、シアン化金カリウムを金の供給源として含有し、結晶調整剤として塩化鉛を含有する従来の無電解金めっき液を用いて無電解金めっき層3を配線層2に被着させたものと、従来の無電解金めっき液から単に鉛およびタリウム成分を除去しためっき液を用い、同様にして無電解金めっき層3を配線層2に被着させたものとを作製した。   As a comparative example, the electroless gold plating layer 3 is coated on the wiring layer 2 using a conventional electroless gold plating solution containing potassium gold cyanide as a gold supply source and lead chloride as a crystal modifier. Using the plating solution obtained by simply removing lead and thallium components from the conventional electroless gold plating solution, the electroless gold plating layer 3 was applied to the wiring layer 2 in the same manner. .

これらの試験用の配線基板9について、無電解金めっき層3中の鉛およびタリウムの含有量を原子吸光法により測定した。(サンプル数=1)また、無電解金めっき層3の密着強度を周知のテープピーリング試験により測定した。(サンプル数=10)
その結果、本発明のものでは鉛およびタリウム、いずれの含有量も5ppm以下であったのに対し、従来の無電解金めっき液を用いたものは、鉛の含有量が約100ppm含有されていた。
About the wiring board 9 for these tests, the content of lead and thallium in the electroless gold plating layer 3 was measured by an atomic absorption method. (Number of samples = 1) Further, the adhesion strength of the electroless gold plating layer 3 was measured by a well-known tape peeling test. (Number of samples = 10)
As a result, the lead and thallium contents of the present invention were both 5 ppm or less, whereas the conventional electroless gold plating solution contained about 100 ppm of lead. .

また、本発明の配線基板9ではテープピーリング試験により無電解金めっき層3の剥がれが発生したものが無かったのに対し、従来の無電解金めっき液から単に鉛やタリウムを取り除いた液を用いて作製した配線基板9はサンプル10個の全数において目視で確認できるような無電解金めっき層3の剥がれが見られた。   Further, in the wiring board 9 of the present invention, there was no case where the electroless gold plating layer 3 was peeled off by the tape peeling test, but a solution obtained by simply removing lead and thallium from the conventional electroless gold plating solution was used. As for the wiring board 9 produced in this way, peeling of the electroless gold plating layer 3 was observed so that it could be visually confirmed in all 10 samples.

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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the wiring board of this invention. 図1に示す配線基板の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the wiring board shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・絶縁基板
2・・・配線層
3・・・無電解金めっき層
4・・・ニッケルめっき層あるいは銅めっき層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 2 ... Wiring layer 3 ... Electroless gold plating layer 4 ... Nickel plating layer or copper plating layer

Claims (3)

表面に配線層が形成された絶縁基体と、前記配線層を被覆する無電解金めっき層とを具備しており、前記無電解金めっき層は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ5ppm以下であることを特徴とする配線基板。 It has an insulating base having a wiring layer formed on the surface and an electroless gold plating layer covering the wiring layer, and the electroless gold plating layer has a lead and thallium content of 5 ppm or less, respectively. A wiring board characterized by. 前記絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、前記配線層が前記絶縁基体との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、前記配線層と前記無電解金めっき層との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層の少なくとも一方が介在していることを特徴とする請求項1記載の配線基板。 The insulating base is made of an aluminum oxide sintered body, and the wiring layer is made of a metallized layer formed by co-firing with the insulating base, and the nickel is interposed between the wiring layer and the electroless gold plating layer. The wiring board according to claim 1, wherein at least one of a plating layer and a copper plating layer is interposed. 前記ニッケルめっき層および前記銅めっき層はそれぞれ鉛の含有量が5ppm以下でかつタリウムの含有量が5ppm以下であることを特徴とする請求項2記載の配線基板。 3. The wiring board according to claim 2, wherein the nickel plating layer and the copper plating layer each have a lead content of 5 ppm or less and a thallium content of 5 ppm or less.
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