JP2013108180A - Substrate and method for producing the same - Google Patents

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Seong Min Cho
チェ・ソン・ミン
Eun Heay Lee
イ・ウン・ハイ
Jung Youn Pang
パン・チョン・ヨン
Dong Ju Jeon
ジョン・ドン・ジュ
Jung Suk Kim
キム・ジュン・スク
Dong Jun Lee
リ・ドン・ジュン
Chi Seong Kim
キム・チ・ソン
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate including an electroless plating layer, which solves a problem of abnormal precipitation due to decrease in stability of electroless palladium and excels in terms of cost more than ENIGAG; and a method for producing the same.SOLUTION: The method for producing a substrate includes a surface treatment plating layer-forming step which comprises: a first step of plating a gold (Au) layer 30 on a substrate provided with a circuit pattern 10; a second step of plating a palladium (Pd) layer 40 on the gold (Au) layer 30; and a third step of plating the gold (Au) layer 30 on the palladium (Pd) layer 40.

Description

本発明は、基板及びその製造方法に関し、特に、無電解表面処理めっき層を含む基板及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly to a substrate including an electroless surface treatment plating layer and a manufacturing method thereof.

無電解めっきは、その性能から多方面の分野において利用されている。特に、貴金属の無電解めっき液は、被膜性質上、電子部品や基板のような最尖端電子工業分野において多用されている。   Electroless plating is used in various fields because of its performance. In particular, noble metal electroless plating solutions are frequently used in the field of the most advanced electronic industries such as electronic parts and substrates due to their coating properties.

従来の電子部品や基板では、銅(Cu)配線上に無電解ニッケル(Nickel)を施し、その上に金(Au)めっきを施す、いわゆる無電解ニッケル金めっき(Electroless Nickel Immersion gold:ENIG)が主流をなしている。   In conventional electronic components and substrates, electroless nickel gold plating (ENIG), in which electroless nickel (Nickel) is applied on copper (Cu) wiring and gold (Au) plating is applied thereon, is known as Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG). It is mainstream.

このENIGは、ニッケル被膜上に置換で金を析出させるため、金被膜にはピンホール(pin−hole)が多く、該置換によるニッケル被膜の腐食が問題になり、ソルダ接続やワイヤボンディング接続の不良が度々発生する。   Since this ENIG deposits gold on the nickel coating by substitution, there are many pin-holes in the gold coating, which causes corrosion of the nickel coating due to the substitution, resulting in poor solder connection and wire bonding connection. Often occurs.

そのような欠点を補うために、置換金(Au)上に厚い金めっきを成膜したENIGAGがある。しかし、金の厚膜化は製造コストの上昇に繋がり、ピンホールも完全に無くすことができず、また、ENIGと比較した接続信頼性の向上も十分とはいえない。   In order to compensate for such a defect, there is ENIGAG in which a thick gold plating film is formed on substitutional gold (Au). However, increasing the thickness of the gold leads to an increase in manufacturing cost, pinholes cannot be completely eliminated, and improvement in connection reliability compared to ENIG is not sufficient.

米国特許出願公開第2009−0294962号明細書US Patent Application Publication No. 2009-0294962

また、無電解ニッケル上に自家触媒型無電解パラジウム(Palladium)を成膜し、その上に金めっきを実施するENEPIGがある。このENEPIGは、接続信頼性は向上するが、自家触媒性のあるパラジウムを利用するため、薬品自体の安定性が悪く、薬品の粗析出や不導体部分への異常析出、浴分解が発生するおそれがある。   Further, there is ENEPIG in which autocatalytic electroless palladium (Palladium) is formed on electroless nickel and gold plating is performed thereon. This ENEPIG improves the connection reliability but uses self-catalyzed palladium, so the stability of the chemical itself is poor, and there is a risk of rough chemical precipitation, abnormal precipitation on non-conductive parts, and bath decomposition. There is.

さらに、添加剤で薬品の安定性を高めるための改良をしても、安定剤の濃度を調節し難しく、かつ、濃度の変動で未析出や析出速度の低下などが生じるので、安定した使用を確保するためには高度の技術を要する。また、無電解パラジウムめっき液にニッケルや銅などの金属を浸漬した場合、該金属のパラジウムイオン間で置換反応が生じて、これが密着不良の原因になる。   Furthermore, even if the additives are improved to increase the stability of the chemical, it is difficult to adjust the concentration of the stabilizer, and fluctuations in the concentration may cause unprecipitation or a decrease in the deposition rate. Advanced technology is required to secure it. Further, when a metal such as nickel or copper is immersed in an electroless palladium plating solution, a substitution reaction occurs between palladium ions of the metal, which causes poor adhesion.

本発明は上記のような問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、無電解パラジウムの安定性低下による異常析出の問題を解消し、ENIGAGよりもコスト面で有利である、無電解めっき層を含む基板を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to solve the problem of abnormal precipitation due to a decrease in the stability of electroless palladium, which is more advantageous in cost than ENIGAG. The object is to provide a substrate including an electroless plating layer.

また、本発明の他の目的は、前記基板の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the substrate.

上記目的を解決するために、本発明の一実施形態によれば、回路パターンが設けられた基板上に、金(Au)層/パラジウム(Pd)層/金(Au)層を備えた表面処理めっき層を含む基板を提供する。   In order to solve the above object, according to an embodiment of the present invention, a surface treatment comprising a gold (Au) layer / palladium (Pd) layer / gold (Au) layer on a substrate provided with a circuit pattern. A substrate comprising a plating layer is provided.

本発明の一実施形態によれば、前記回路パターンは、銅(Cu)または銀(Ag)によって設けられる。   According to an embodiment of the present invention, the circuit pattern is provided by copper (Cu) or silver (Ag).

本発明の一実施形態によれば、前記基板は、外部接続端子を含む。   According to an embodiment of the present invention, the substrate includes an external connection terminal.

前記外部接続端子は、ソルダ接続またはワイヤボンディングを用いるものである。   The external connection terminal uses solder connection or wire bonding.

本発明の一実施形態によれば、前記表面処理めっき層は、金(Au)層の形成前に施されるニッケル(Ni)層をさらに含む。   According to an embodiment of the present invention, the surface treatment plating layer further includes a nickel (Ni) layer applied before forming a gold (Au) layer.

本発明の一実施形態によれば、前記金(Au)層/パラジウム(Pd)層/金(Au)層の厚さは、0.005〜0.1μm/0.005〜0.5μm/0.005〜0.2μmとすることができる。   According to an embodiment of the present invention, the thickness of the gold (Au) layer / palladium (Pd) layer / gold (Au) layer is 0.005 to 0.1 μm / 0.005 to 0.5 μm / 0. 0.005 to 0.2 μm.

また、上記目的を解決するために、本発明の他の実施形態によれば、回路パターンが設けられた基板に金(Au)層をめっきする第1のステップと、前記金(Au)層にパラジウム(Pd)層をめっきする第2のステップと、前記パラジウム(Pd)層に金(Au)層をめっきする第3のステップと、から成る表面処理めっき層形成ステップを含む基板の製造方法を提供する。   In order to solve the above object, according to another embodiment of the present invention, a first step of plating a gold (Au) layer on a substrate provided with a circuit pattern; A method for manufacturing a substrate, comprising: a second step of plating a palladium (Pd) layer; and a third step of plating a gold (Au) layer on the palladium (Pd) layer, and a surface treatment plating layer forming step. provide.

本発明の一実施形態によれば、前記金(Au)層は、置換金(Au)めっき法によって形成されることが望ましい。   According to an embodiment of the present invention, the gold (Au) layer is preferably formed by a displacement gold (Au) plating method.

本発明の一実施形態によれば、前記パラジウム(Pd)層は、無電解めっき法によって形成されることが望ましい。   According to an embodiment of the present invention, the palladium (Pd) layer is preferably formed by an electroless plating method.

本発明の一実施形態によれば、前記パラジウム(Pd)層のめっきは、0〜100℃、pH2〜14の条件で実施されることが望ましい。   According to an embodiment of the present invention, the plating of the palladium (Pd) layer is preferably performed under conditions of 0 to 100 ° C. and pH 2 to 14.

本発明の一実施形態によれば、前記パラジウム(Pd)層のめっきは、金(Au)または金(Au)の合金、または金(Au)または金(Au)の合金で被覆された被めっき物を用いることが望ましい。   According to an embodiment of the present invention, the plating of the palladium (Pd) layer is performed by coating with gold (Au) or an alloy of gold (Au), or an alloy of gold (Au) or gold (Au). It is desirable to use a product.

前記第3のステップにおけるパラジウム(Pd)層によって設けられる金(Au)層は、置換−還元めっき法によって形成されることが望ましい。   The gold (Au) layer provided by the palladium (Pd) layer in the third step is preferably formed by a displacement-reduction plating method.

本発明の一実施形態によれば、前記第1のステップにおける金(Au)層をめっきにより形成する前に、ニッケル(Ni)層をめっきにより形成するステップをさらに含む。   According to an embodiment of the present invention, the method further includes forming a nickel (Ni) layer by plating before forming the gold (Au) layer by plating in the first step.

前記ニッケル(Ni)層は、無電解めっき法によって形成される。   The nickel (Ni) layer is formed by an electroless plating method.

本発明によれば、CuまたはAg配線を有する独立配線基板において、配線上に直接に、または無電解ニッケルめっきを実施した後に、置換金めっきを実施し、その上に無電解パラジウムめっきを成膜し、最後に、還元型無電解金めっきである表面処理めっき層を形成することを含むことによって、従来の無電解パラジウムの安定性低下による異常析出の問題を解決すると共に、ENIGAGより低コストでもめっき層の形成が可能であるという効果を奏する。   According to the present invention, in an independent wiring board having Cu or Ag wiring, displacement gold plating is performed directly on the wiring or after performing electroless nickel plating, and electroless palladium plating is formed thereon. Finally, by including the formation of a surface-treated plating layer that is a reduction type electroless gold plating, the problem of abnormal precipitation due to a decrease in the stability of conventional electroless palladium is solved, and at a lower cost than ENIGAG. There exists an effect that formation of a plating layer is possible.

本発明の一実施形態による表面処理めっき層の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the surface treatment plating layer by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による表面処理めっき層の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the surface treatment plating layer by one Embodiment of this invention.

以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参考して詳細に説明する。次に示される各実施の形態は、当業者に対し本発明の思想が十分に伝達されるように、例として挙げられるものである。従って、本発明は以下に示している各実施の形態に限定されることなく、他の形態で具体化することができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは、便宜上誇張して表現されることがある。明細書全体に渡って同一の参照符号は、同一の構成要素を示している。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each embodiment shown below is given as an example so that the idea of the present invention can be sufficiently transmitted to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below, but can be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

本明細書で使用された用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び/又は素子の存在または追加を排除しないことを理解されたい。   The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments and is not intended to limit the invention. In this specification, the singular forms also include the plural unless specifically stated otherwise. As used herein, “includes” a stated component, step, action, and / or element does not exclude the presence or addition of one or more other components, steps, actions, and / or elements. I want you to understand.

本発明は、表面処理めっき層を含む基板及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate including a surface treatment plating layer and a manufacturing method thereof.

本発明の一実施形態による基板は、回路パターンの設けられた基板上に、金(Au)層/パラジウム(Pd)層/金(Au)層を含む表面処理めっき層構造を有することに特徴がある。   A substrate according to an embodiment of the present invention has a surface treatment plating layer structure including a gold (Au) layer / palladium (Pd) layer / gold (Au) layer on a substrate provided with a circuit pattern. is there.

図1及び図2は各々、本発明の一実施形態による表面処理めっき層の構造を示す断面図である。これらの図面を参照して本実施形態について詳記する。   1 and 2 are cross-sectional views each showing a structure of a surface treatment plating layer according to an embodiment of the present invention. This embodiment will be described in detail with reference to these drawings.

まず、銅(Cu)または銀(Ag)の回路パターン10を有する独立配線基板を用いて、該回路パターン10上に直接(図1)に、または無電解ニッケルめっき20(図2)を施した後に、その上に置換金(Au)めっき30を施して、該金(Au)上に高触媒性付き還元剤を用いる無電解パラジウム(Pd)めっき被膜40を成膜し、最後に置換還元金(Au)50を成膜した構造を有する。   First, using an independent wiring board having a circuit pattern 10 of copper (Cu) or silver (Ag), the circuit pattern 10 was directly applied (FIG. 1) or electroless nickel plating 20 (FIG. 2). After that, substitution gold (Au) plating 30 is applied thereon, and electroless palladium (Pd) plating film 40 using a reducing agent with high catalytic properties is formed on the gold (Au), and finally substitution reduction gold (Au) 50 is deposited.

本発明による独立配線板の用途としては、例えば、半導体搭載用のパッケージ基板や部品搭載用のHDI基板、PCなどのマーザーボード(Mother board)等が挙げられ、また、外部接続、部品あるいは半導体搭載用のソルダバンプ(solder bump)やワイヤボンディング(wire bonding)端子を有する基板の全てが挙げられる。このような基板の最終表面処理として、本発明のめっき層が使われる。   Applications of the independent wiring board according to the present invention include, for example, a package substrate for mounting a semiconductor, an HDI substrate for mounting a component, a mother board such as a PC, etc., and also for external connection, component or semiconductor mounting All substrates having solder bumps and wire bonding terminals are included. As the final surface treatment of such a substrate, the plating layer of the present invention is used.

本発明の一実施形態によれば、前記回路パターン10は、銅(Cu)または銀(Ag)によって形成される。   According to an embodiment of the present invention, the circuit pattern 10 is formed of copper (Cu) or silver (Ag).

本発明の一実施形態によれば、前記基板は、外部部品と接続するための外部接続端子(図示せず)を含む。該外部接続端子は、ソルダ接続またはワイヤボンディングを用いてもよいが、これらに限定されるものではない。   According to an embodiment of the present invention, the substrate includes an external connection terminal (not shown) for connecting to an external component. The external connection terminal may use solder connection or wire bonding, but is not limited thereto.

本発明の一実施形態によれば、図2に示すように、表面処理めっき層は、金(Au)層30の形成前に施されるニッケル(Ni)層20をさらに含んでもよい。   According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the surface treatment plating layer may further include a nickel (Ni) layer 20 applied before the gold (Au) layer 30 is formed.

本発明の一実施形態によれば、金(Au)層30/パラジウム(Pd)層40/金(Au)層50の厚さは、0.005〜0.1μm/0.005〜0.5μm/0.005〜0.2μmであってもよい。   According to one embodiment of the present invention, the thickness of the gold (Au) layer 30 / palladium (Pd) layer 40 / gold (Au) layer 50 is 0.005-0.1 μm / 0.005-0.5 μm. /0.005-0.2 micrometer may be sufficient.

前記金(Au)層30は置換金(Au)層であって、その膜の厚さは、0.005〜0.1μmの間で成膜することが望ましい。0.005μm未満の場合、置換金(Au)層30の成膜状態が不連続になり欠陥を有する被膜になるため、後工程のパラジウム(Pd)層40のめっきにおいて腐食や未めっき部分が発生したり、密着不良の原因になる。また、0.1μm超の場合は、置換金(Au)層30による銅表面10や銅上のニッケル層20の表面に大きな腐食が発生し、密着不良又はソルダ接続不良の原因になるので望ましくない。   The gold (Au) layer 30 is a substitution gold (Au) layer, and the thickness of the film is preferably between 0.005 and 0.1 μm. When the thickness is less than 0.005 μm, the deposition state of the substitutional gold (Au) layer 30 becomes discontinuous and becomes a film having defects, so that corrosion or unplated portions occur in the plating of the palladium (Pd) layer 40 in the subsequent process. Or cause poor adhesion. Further, if the thickness exceeds 0.1 μm, it is not preferable because large corrosion occurs on the surface of the copper surface 10 or the nickel layer 20 on the copper due to the substitutional gold (Au) layer 30, which causes poor adhesion or poor solder connection. .

また、前記パラジウム(Pd)層40は、0.005〜0.5μmの間で成膜されることが望ましい。その厚さが0.005μm未満の場合は、被膜の連続性を確保することができなくなる。そのため、その後の金(Au)層50のめっきにおいて、ニッケル層20または銅10の局所腐食やパラジウム(Pd)層40の被膜の溶解などが発生するので望ましくない。また、0.5μmを超える場合、ソルダ接合時に強度低下の原因になる合金層が生じるため、ソルダ接合の信頼性が低下し、かつ、コスト面でも不利である。   The palladium (Pd) layer 40 is preferably formed between 0.005 and 0.5 μm. When the thickness is less than 0.005 μm, the continuity of the film cannot be ensured. Therefore, in subsequent plating of the gold (Au) layer 50, local corrosion of the nickel layer 20 or the copper 10 or dissolution of the coating film of the palladium (Pd) layer 40 is not desirable. On the other hand, when the thickness exceeds 0.5 μm, an alloy layer that causes a decrease in strength is generated during solder bonding, so that the reliability of solder bonding is lowered and the cost is disadvantageous.

最後に、前記パラジウム(Pd)層40上に金(Au)層50を形成する。この金(Au)層50には、置換金めっき液を利用してもよい。金(Au)層50の厚さは、0.005〜0.2μmが望ましい。膜厚が0.005μm未満の場合は、金(Au)層50の連続性を確保し難しく、ワイヤボンディング不良やソルダ濡れ(solder wetting)不良を起こす恐れがあり、また、0.2μmを超える場合は、性能上大きな問題はないが、コスト的に不利である。   Finally, a gold (Au) layer 50 is formed on the palladium (Pd) layer 40. A substitution gold plating solution may be used for the gold (Au) layer 50. The thickness of the gold (Au) layer 50 is preferably 0.005 to 0.2 μm. When the film thickness is less than 0.005 μm, it is difficult to ensure the continuity of the gold (Au) layer 50, which may cause wire bonding failure or solder wetting failure, and if it exceeds 0.2 μm There is no major problem in performance, but it is disadvantageous in terms of cost.

以下、本発明による表面処理めっき層形成ステップを含む基板の製造過程について詳記する。   Hereinafter, the manufacturing process of the substrate including the surface treatment plating layer forming step according to the present invention will be described in detail.

本発明の基板製造過程は、回路パターンが設けられた基板に金(Au)層をめっきする第1のステップと、この金(Au)層にパラジウム(Pd)層をめっきする第2のステップと、このパラジウム(Pd)層に金(Au)層をめっきする第3のステップと、から成る表面処理めっき層形成ステップを含む。   The substrate manufacturing process of the present invention includes a first step of plating a gold (Au) layer on a substrate provided with a circuit pattern, and a second step of plating a palladium (Pd) layer on the gold (Au) layer. And a third step of plating the palladium (Pd) layer with a gold (Au) layer, and a surface treatment plating layer forming step.

まず、CuまたはAgのような、回路パターンが設けられた置換Auめっきを用いて、直接に、または無電解Niめっきを実施した基板に成膜する。CuやAg配線は、一般的な電気Cuめっきで製作された配線、エッチングなどで製作された配線、または、その上に、このような金属をガラスやバインダ樹脂と共に分散させたペーストを用いて製作された配線が挙げられる。   First, using substitution Au plating provided with a circuit pattern such as Cu or Ag, a film is formed directly or on a substrate subjected to electroless Ni plating. Cu or Ag wiring is manufactured using wiring manufactured by general electric Cu plating, wiring manufactured by etching, or a paste in which such metal is dispersed together with glass or binder resin. The wiring which was made is mentioned.

また、本発明による基板は、一般的な樹脂(ガラス、エポキシ樹脂係)に加えて、フレキシブル基板に利用されるポリイミドなどの高分子フィルム、または低温同時焼成(LTCC)で用いられるセラミックスなどが使用されてもよく、これらを適切に選択して使ってもよい。   In addition to general resins (glass, epoxy resin), the substrate according to the present invention uses a polymer film such as polyimide used for flexible substrates, or ceramics used in low temperature co-firing (LTCC). These may be selected and used appropriately.

前記配線基板に直接に、または無電解Niを成膜した後に、置換Auめっきを実施するが、このニッケル(Ni)層は、無電解めっき法によって形成される。無電解Niを実施する場合は、一般に用いられる基板用無電解Niを使用してもよい。この無電解Niは、特別な制限がなく、通常採用される膜厚やリン含有率で成膜することができる。   Substitution Au plating is performed directly on the wiring board or after electroless Ni is deposited, and this nickel (Ni) layer is formed by electroless plating. When implementing electroless Ni, you may use the electroless Ni for substrates generally used. The electroless Ni is not particularly limited, and can be formed with a film thickness or phosphorus content that is usually employed.

また、前記置換Auめっきは、一般的なCu用またはNi用の置換Auめっきを使用してもよい。また、この置換Auめっきの膜厚さは、0.005〜0.1μmであることが望ましい。その他の条件は、市販の置換Auめっき液の使用条件に従うと良い、   The replacement Au plating may be a general replacement Au plating for Cu or Ni. Moreover, it is desirable that the film thickness of the replacement Au plating is 0.005 to 0.1 μm. Other conditions are good according to the use conditions of a commercially available replacement Au plating solution,

第2のステップは、前記金(Au)層上にパラジウム(Pd)層をめっきによって形成する。本発明の一実施形態によれば、このパラジウム(Pd)層は、無電解めっき法によって形成することが望ましい。   In the second step, a palladium (Pd) layer is formed on the gold (Au) layer by plating. According to one embodiment of the present invention, the palladium (Pd) layer is desirably formed by an electroless plating method.

本発明のパラジウム(Pd)に用いられるPdめっき液は、従来の自家触媒型ではなく、触媒性を示す下地に反応する還元剤を使用したPdめっき液を用いることが望ましい。このPdめっき液は、パラジウム塩、錯化剤及び還元剤を含む。   The Pd plating solution used for the palladium (Pd) of the present invention is preferably not a conventional autocatalytic type, but a Pd plating solution using a reducing agent that reacts with a substrate exhibiting catalytic properties. This Pd plating solution contains a palladium salt, a complexing agent and a reducing agent.

使用されるパラジウム塩の濃度は、用いられる錯化剤との割合にも影響を受けるが、通常、0.001〜0.1モル/Lの範囲で用いることが望ましい。パラジウム塩の濃度が非常に低ければ析出速度が低下し、成膜に時間がかかることになる。逆に、非常に高ければ、Drag outによる損失が大きく、コスト的に不利である。   The concentration of the palladium salt used is also affected by the ratio with the complexing agent used, but it is usually desirable to use it in the range of 0.001 to 0.1 mol / L. If the concentration of the palladium salt is very low, the deposition rate decreases, and the film formation takes time. On the contrary, if it is very high, the loss due to Dragout is large, which is disadvantageous in terms of cost.

また、錯化剤は、前記パラジウム塩に対してどの位の錯体安定度定数を有しなければならないかについて、この錯化剤の上限濃度は限定されることはないが、パラジウムイオンに対して10モル以上の濃度にすることが望ましい。   In addition, the upper limit concentration of the complexing agent is not limited as to how much complex stability constant the complexing agent should have with respect to the palladium salt. The concentration is preferably 10 mol or more.

還元剤は、下地層である金(Au)層30に対する被触媒性が高いため、パラジウムに対して被触媒性が低いものを用いることが望ましい。本発明による還元剤は、Auに対する被触媒性を有するのでAu上で電子を放出する。そのため、金(Au)層30がなければ還元反応が進行しない。   Since the reducing agent has a high catalytic property with respect to the gold (Au) layer 30 as the underlayer, it is desirable to use a reducing agent with a low catalytic property with respect to palladium. Since the reducing agent according to the present invention has catalytic properties for Au, it emits electrons on Au. Therefore, the reduction reaction does not proceed without the gold (Au) layer 30.

したがって、本発明の一実施形態によれば、前記パラジウム(Pd)層のめっきは、金(Au)または金(Au)の合金の合金で被覆された被めっき物を用いることが望ましい。表面がAu層以外の場合は、還元剤の電子放出反応が生じないか、パラジウムと金属とが置換され、めっき液の分解、析出速度の低下、または沈澱、密着不良などの多様な不良が引き起こされる。   Therefore, according to an embodiment of the present invention, it is desirable to use an object to be plated coated with an alloy of gold (Au) or an alloy of gold (Au) for the plating of the palladium (Pd) layer. When the surface is other than the Au layer, the electron emission reaction of the reducing agent does not occur, or palladium and metal are replaced, causing various defects such as decomposition of the plating solution, decrease in the deposition rate, precipitation, or poor adhesion. It is.

前記還元剤の濃度は、パラジウムイオンに対して1〜20モルとして用いることが望ましい。1モル未満の場合、めっきの析出速度が低下し、また還元剤の濃度変化がひどく、安定しためっき厚さを得ることができない。そして、20モルを超える場合は、比重の上昇によって安定性が低下し、コスト的にも不利である。   The concentration of the reducing agent is desirably 1 to 20 mol with respect to palladium ions. When the amount is less than 1 mol, the deposition rate of the plating is lowered, and the concentration change of the reducing agent is so severe that a stable plating thickness cannot be obtained. And when it exceeds 20 mol, stability falls by the raise of specific gravity, and it is disadvantageous also in cost.

本発明の一実施形態によれば、前記パラジウム(Pd)層のめっきは、0〜100℃の条件で、結氷または沸騰しない限り、安定して使用することができる。また、pH2〜14の条件で実施されることが望ましいが、pH2未満では、錯体安定度の低下及び還元剤の電位上昇が生じると共に、めっきの析出性が低下してしまう。また、pH14を超える場合は、還元剤自体が自家分解を起こし、液の寿命が短くなる。   According to one embodiment of the present invention, the plating of the palladium (Pd) layer can be stably used as long as it does not freeze or boil at 0 to 100 ° C. Moreover, although it is desirable to implement on the conditions of pH 2-14, if it is less than pH 2, while the fall of complex stability and the potential increase of a reducing agent will arise, the depositability of plating will fall. On the other hand, when the pH exceeds 14, the reducing agent itself undergoes self-decomposition and the life of the liquid is shortened.

また、本発明においては、めっき液には、その効果を妨げない材料を添加しても良い。このようなものとしては、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)や硫酸などのpH調整剤、シトル酸(Citric acid)やグリシン(Glycine)などのpH緩衝剤、界面活性剤、分析用指標材料などが挙げられる。   In the present invention, a material that does not hinder the effect may be added to the plating solution. Examples of such materials include pH adjusters such as sodium hydroxide (NaOH) and sulfuric acid, pH buffers such as citric acid and glycine, surfactants, and indicator materials for analysis. Can be mentioned.

最後に、パラジウム(Pd)層に最終表面処理される置換還元金(Au)層を形成する。この置換還元金めっき液は、市販薬品を使ってもよい。しかし、「置換還元金めっき液」ではない「置換金めっき液」の使用は、下地のPd被膜を溶解させるだけでなく、その下層であるNiやCuまで腐食させるため、ソルダ接合の信頼性の低下や密着不良が発生するので望ましくない。   Finally, a substituted reduced gold (Au) layer that is finally surface-treated is formed on the palladium (Pd) layer. This substitution reduction gold plating solution may use a commercially available chemical. However, the use of a “substitution gold plating solution” that is not a “substitution reduction gold plating solution” not only dissolves the underlying Pd film, but also corrodes the underlying Ni and Cu, so that the reliability of solder bonding can be improved. This is not desirable because it causes a decrease and poor adhesion.

本発明では、前記表面処理めっき層を設ける前に、基板を前処理することができる。この前処理方法としては、従来の通常の方法を利用してもよいが、これに限定されるものではない。また、基板の材料も同様、設備なども従来のラインでも充分に対応可能であり、特別な設備などを利用する必要はない。
<実施例1>
In the present invention, the substrate can be pretreated before providing the surface treatment plating layer. As this pre-processing method, a conventional ordinary method may be used, but is not limited thereto. Similarly, the material of the substrate can be used with conventional lines, and there is no need to use special equipment.
<Example 1>

厚さ0.2mmのFR−4両面基板の表面を粗化させた後、ソルダレジスト(SR)を用いてΦ0.5mmのソルダパッド、L/S=50/30のワイヤボンディング端子、及び20×20mmのソルダ広がり試験パッドのテスト基板を製造した。   After roughening the surface of the FR-4 double-sided substrate having a thickness of 0.2 mm, using a solder resist (SR), a solder pad of Φ0.5 mm, a wire bonding terminal of L / S = 50/30, and 20 × 20 mm A test substrate of a solder spread test pad was manufactured.

該基板に対し、下記の表1のような工程を経て、Cu配線の上にAu層/Pd層/Au層の表面処理めっき層を形成した。各めっき条件は、下記の表1の通りである。

Figure 2013108180
<実施例2> The surface treatment plating layer of Au layer / Pd layer / Au layer was formed on the Cu wiring through the steps shown in Table 1 below. Each plating condition is as shown in Table 1 below.
Figure 2013108180
<Example 2>

下記の表2に示す工程により、Cu配線の上にNi層/Au層/Pd層/Au層の表面処理めっき層を形成した。各めっき条件は、下記の表2の通りである。

Figure 2013108180
<比較例1> A surface treatment plating layer of Ni layer / Au layer / Pd layer / Au layer was formed on the Cu wiring by the process shown in Table 2 below. Each plating condition is as shown in Table 2 below.
Figure 2013108180
<Comparative Example 1>

下記の表3の工程により、Cu配線の上にAu層の表面処理めっき層を形成した。各めっき条件は、下記の表3の通りである。

Figure 2013108180
<比較例2> The surface treatment plating layer of the Au layer was formed on the Cu wiring by the process shown in Table 3 below. Each plating condition is as shown in Table 3 below.
Figure 2013108180
<Comparative example 2>

下記の表4の工程により、製造されたENIG基板を比較例として使った。各めっき条件は、下記の表4の通りである。

Figure 2013108180
<実験例> The ENIG substrate manufactured by the process of Table 4 below was used as a comparative example. Each plating condition is as shown in Table 4 below.
Figure 2013108180
<Experimental example>

前記実施形態や比較例によって表面処理めっき層を成膜後、及び165℃で16時間の熱処理後に、ワイヤボンディング試験(WBR)を行った。そして、0.4mmのSAC305ソルダボールを、ソルダボールパッドとソルダ広がり試験パッドとにフラックス塗布後に搭載し、リフローを経た後、ソルダボールpull test(SIR)及びソルダ広がり(Wetting)直径を測定した。その結果を下記の表5に示す。   A wire bonding test (WBR) was performed after the surface-treated plating layer was formed according to the embodiment and the comparative example and after the heat treatment at 165 ° C. for 16 hours. Then, a 0.4 mm SAC305 solder ball was mounted on the solder ball pad and the solder spread test pad after flux application, and after reflow, the solder ball pull test (SIR) and the solder spread (wetting) diameter were measured. The results are shown in Table 5 below.

膜厚さ測定において、比較例では、蛍光X線膜厚さ測定系を用いて、めっき直後に測定した。また、実施形態では、各めっき後に膜厚さ測定用基板を作成し、それを蛍光X線で測定した。

Figure 2013108180
In the film thickness measurement, in the comparative example, measurement was performed immediately after plating using a fluorescent X-ray film thickness measurement system. Further, in the embodiment, a film thickness measurement substrate was prepared after each plating and measured with fluorescent X-rays.
Figure 2013108180

上記の表5の結果から分かるように、比較例では、熱処理をすると、特性が低下することが認められた。特に、Cu/Au(比較例1)の場合、WBRについては2nd bonding不良が多発した。また、比較例2のENIGでは、成膜後(As plate)でもワイヤボンディングが難しいものと認められた。   As can be seen from the results in Table 5 above, in the comparative example, it was recognized that the characteristics deteriorated when heat treatment was performed. In particular, in the case of Cu / Au (Comparative Example 1), 2nd bonding defects frequently occurred for WBR. Further, in ENIG of Comparative Example 2, it was recognized that wire bonding was difficult even after film formation (As plate).

これに対して、本発明の表面処理めっき層では、成膜後(As plate)だけではなく、熱処理後にも何ら問題が生じない特性を有し、特にソルダ広がり性(solder Wetting)では、ENEPIGの2倍以上の広がり面積が観察された。   On the other hand, the surface-treated plated layer of the present invention has a characteristic that does not cause any problems not only after film formation (As plate) but also after heat treatment. Especially in solder wetting, ENEPIG More than twice the spread area was observed.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

10 回路パターン
20 ニッケル(Ni)めっき層
30 金(Au)層
40 パラジウム(Pd)層
50 金(Au)層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Circuit pattern 20 Nickel (Ni) plating layer 30 Gold (Au) layer 40 Palladium (Pd) layer 50 Gold (Au) layer

Claims (14)

回路パターンが設けられた基板上に、金(Au)層/パラジウム(Pd)層/金(Au)層を備えた表面処理めっき層を含む基板。   A substrate comprising a surface treatment plating layer comprising a gold (Au) layer / palladium (Pd) layer / gold (Au) layer on a substrate provided with a circuit pattern. 前記回路パターンは、銅(Cu)または銀(Ag)によって形成される請求項1に記載の基板。   The substrate according to claim 1, wherein the circuit pattern is formed of copper (Cu) or silver (Ag). 前記基板は、外部接続端子を含む請求項1に記載の基板。   The board according to claim 1, wherein the board includes an external connection terminal. 前記外部接続端子は、ソルダ接続またはワイヤボンディングを用いる請求項3に記載の基板。   The substrate according to claim 3, wherein the external connection terminal uses solder connection or wire bonding. 前記表面処理めっき層は、金(Au)層の形成前に施されるニッケル(Ni)層をさらに含む請求項1に記載の基板。   The substrate according to claim 1, wherein the surface treatment plating layer further includes a nickel (Ni) layer applied before forming a gold (Au) layer. 前記金(Au)層/パラジウム(Pd)層/金(Au)層の各々の厚さは、0.005〜0.1μm/0.005〜0.5μm/0.005〜0.2μmである請求項1に記載の基板。   Each thickness of the gold (Au) layer / palladium (Pd) layer / gold (Au) layer is 0.005 to 0.1 μm / 0.005 to 0.5 μm / 0.005 to 0.2 μm. The substrate according to claim 1. 回路パターンが設けられた基板上に、金(Au)層をめっきする第1のステップと、
前記金(Au)層上にパラジウム(Pd)層をめっきする第2のステップと、
前記パラジウム(Pd)層上に金(Au)層をめっきする第3のステップと、を含む表面処理めっき層形成ステップを含む基板の製造方法。
A first step of plating a gold (Au) layer on a substrate provided with a circuit pattern;
A second step of plating a palladium (Pd) layer on the gold (Au) layer;
And a third step of plating a gold (Au) layer on the palladium (Pd) layer.
前記金(Au)層は、置換金(Au)めっき法によって形成される請求項7に記載の基板製造方法。   The substrate manufacturing method according to claim 7, wherein the gold (Au) layer is formed by a substitution gold (Au) plating method. 前記パラジウム(Pd)層は、無電解めっき法によって形成される請求項7に記載の基板製造方法。   The substrate manufacturing method according to claim 7, wherein the palladium (Pd) layer is formed by an electroless plating method. 前記パラジウム(Pd)層のめっきは、0〜100℃、pH2〜14の条件で実施される請求項7に記載の基板製造方法。   The substrate manufacturing method according to claim 7, wherein the plating of the palladium (Pd) layer is performed under conditions of 0 to 100 ° C. and pH 2 to 14. 前記パラジウム(Pd)層のめっきは、金(Au)または金(Au)の合金で被覆された被めっき物を用いる請求項7に記載の基板製造方法。   The substrate manufacturing method according to claim 7, wherein plating of the palladium (Pd) layer uses an object to be plated coated with gold (Au) or an alloy of gold (Au). 前記第3のステップのパラジウム(Pd)層上に形成される金(Au)層は、置換−還元めっき法によって形成される請求項7に記載の基板製造方法。   The substrate manufacturing method according to claim 7, wherein the gold (Au) layer formed on the palladium (Pd) layer in the third step is formed by a displacement-reduction plating method. 前記第1のステップの金(Au)層をめっきにより形成する前に、ニッケル(Ni)層をめっきするステップをさらに含む請求項7に記載の基板製造方法。   The substrate manufacturing method according to claim 7, further comprising a step of plating a nickel (Ni) layer before forming the gold (Au) layer in the first step by plating. 前記ニッケル(Ni)層は、無電解めっき法によって形成される請求項13に記載の基板製造方法。   The substrate manufacturing method according to claim 13, wherein the nickel (Ni) layer is formed by an electroless plating method.
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