JP3436102B2 - Solder material, printed wiring board and method of manufacturing the same - Google Patents

Solder material, printed wiring board and method of manufacturing the same

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JP3436102B2
JP3436102B2 JP27980597A JP27980597A JP3436102B2 JP 3436102 B2 JP3436102 B2 JP 3436102B2 JP 27980597 A JP27980597 A JP 27980597A JP 27980597 A JP27980597 A JP 27980597A JP 3436102 B2 JP3436102 B2 JP 3436102B2
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solder
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    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01078Platinum [Pt]

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,プリント配線板及びその製造方
法,並びにこれに用いる半田材料に関し,特に接続端子
の導体パターンに対する半田接合強度の向上に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printed wiring board, a method for manufacturing the same, and a solder material used for the same, and more particularly to improvement in solder joint strength of a connecting terminal to a conductor pattern.

【0002】[0002]

【従来技術】従来,プリント配線板としては,図5に示
すごとく,外部接続用の半田ボール91をパッド92に
接合してなるものがある。パッド92は,パターン形成
した銅層920の表面に無電解めっき法により,ニッケ
ル層922及び金層923を被覆することにより形成さ
れる。プリント配線板がめっきリードを形成し難い基板
である場合は,ニッケル層922及び金層923は特に
無電解めっきにより形成される。半田ボール91は,マ
ザーボード8に対して接合される。なお,パッド92は
絶縁基板97の表面に形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a printed wiring board, there is one in which a solder ball 91 for external connection is joined to a pad 92 as shown in FIG. The pad 92 is formed by coating the surface of the patterned copper layer 920 with a nickel layer 922 and a gold layer 923 by electroless plating. When the printed wiring board is a substrate on which it is difficult to form plated leads, the nickel layer 922 and the gold layer 923 are formed by electroless plating. The solder balls 91 are joined to the mother board 8. The pad 92 is formed on the surface of the insulating substrate 97.

【0003】[0003]

【解決しようとする課題】しかしながら,上記従来のプ
リント配線板においては,パッド92に対する半田ボー
ル91の接合強度が弱い。特に,長期間高温条件におか
れた場合には,接合強度が更に低下する。
However, in the above-mentioned conventional printed wiring board, the bonding strength of the solder ball 91 to the pad 92 is weak. In particular, when exposed to high temperature conditions for a long period of time, the joint strength further decreases.

【0004】その理由は,以下のように考えられる。即
ち,図6に示すごとく,リンを含んだニッケル層922
からなるパッド92に,半田ボール91を接合すると,
半田ボール,金層及びニッケル層の各成分が拡散する。
特に,ニッケル層922中のニッケル(Ni)が金層9
23の中にすばやく拡散するため,ニッケル層922の
上層部922aにニッケル層922の中のリンが取り残
されてしまい,この上層部922aが高濃度のリンを含
む層となる。この高濃度P層の形成によって,パッド9
2に対する半田ボール91の接合強度が低下してしま
う。
The reason is considered as follows. That is, as shown in FIG. 6, the nickel layer 922 containing phosphorus is formed.
When the solder ball 91 is joined to the pad 92 composed of
The components of the solder ball, gold layer and nickel layer diffuse.
In particular, the nickel (Ni) in the nickel layer 922 is the gold layer 9
23, the phosphorus in the nickel layer 922 is left behind in the upper layer portion 922a of the nickel layer 922, and this upper layer portion 922a becomes a layer containing a high concentration of phosphorus. By forming this high-concentration P layer, the pad 9
The bonding strength of the solder ball 91 to 2 is reduced.

【0005】本発明はかかる従来の問題点に鑑み,半田
接合強度に優れた半田材料,並びにこれを用いたプリン
ト配線板及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。
In view of the above conventional problems, the present invention provides a solder material excellent in solder joint strength, a printed wiring board using the same, and a method for manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題の解決手段】請求項1の発明は,プリント配線板
における導体パターンであって,ニッケルとリンとから
なるニッケル層,及び該ニッケル層を被覆する金層より
なるものの表面に,接続端子を半田接合するための半田
材料において,上記半田材料は,半田の中に,銅と亜鉛
とを含有してなることを特徴とする半田材料である。
According to a first aspect of the present invention, a connection pattern is provided on a surface of a conductor pattern in a printed wiring board, the surface including a nickel layer composed of nickel and phosphorus and a gold layer covering the nickel layer. In the solder material for soldering, the solder material is a solder material containing copper and zinc in the solder.

【0007】本発明の半田材料の中には,銅(Cu)と
亜鉛(Zn)が含まれている。そのため,半田材料によ
る接続端子と導体パターンとの接合強度が高くなる。そ
の理由は以下のように考えられる。
The solder material of the present invention contains copper (Cu) and zinc (Zn). Therefore, the joint strength between the connection terminal and the conductor pattern made of the solder material is increased. The reason is considered as follows.

【0008】ニッケル層と金層とからなる導体パターン
の表面に接続端子を半田材料により接合すると,上述し
たように,ニッケル層の上層部に,半田接合強度低下の
原因となる高濃度リン層が形成される。発明者らは鋭意
探究をした結果,本発明のように半田材料に半田成分
(Pb−Sn)に加えてCu及びZnを添加することに
より,高濃度P層の形成を抑制し導体パターンに対する
半田接合強度を向上させることができることを発明し
た。
When the connection terminal is joined to the surface of the conductor pattern composed of the nickel layer and the gold layer with the solder material, as described above, the high-concentration phosphorus layer which causes the decrease of the solder joint strength is formed on the upper layer of the nickel layer. It is formed. As a result of intensive investigations by the inventors, as in the present invention, Cu and Zn are added to the solder material in addition to the solder component (Pb-Sn) to suppress the formation of a high-concentration P layer and to solder the conductor pattern. The inventors have invented that the bonding strength can be improved.

【0009】まず,半田材料にCuを添加することによ
り,ニッケル層の各成分の中のリンの拡散を抑制するこ
とができる。そのため,高濃度P層の厚みを薄くするこ
とができ,半田材料の導体パターンに対する接合強度の
低下を抑えることができる。
First, by adding Cu to the solder material, the diffusion of phosphorus in each component of the nickel layer can be suppressed. Therefore, the thickness of the high-concentration P layer can be reduced, and the decrease in the bonding strength of the solder material to the conductor pattern can be suppressed.

【0010】また,半田材料にCuだけでなくZnを添
加することにより,薄く形成された高濃度P層中のリン
(P)を,その上方の金層内に取り込ませることができ
る。そのため,高濃度P層は殆ど形成されない。従っ
て,半田材料にCuとZnを添加することにより,半田
材料にCuだけを添加した場合よりも,更に半田接合強
度を高めることができる。
Further, by adding not only Cu but also Zn to the solder material, phosphorus (P) in the thinly formed high-concentration P layer can be incorporated into the gold layer above it. Therefore, the high concentration P layer is hardly formed. Therefore, by adding Cu and Zn to the solder material, the solder joint strength can be further increased as compared with the case where only Cu is added to the solder material.

【0011】請求項2の発明のように,上記銅は,上記
半田材料の中に,0.1〜15重量%含まれていること
が好ましい。これにより,更に高い半田接合強度が得ら
れる。その理由は,上記範囲内の銅の添加により,半田
材料内への導体パターン成分の拡散を抑制できるからで
あると考えられる。一方,銅の含有量が0.1重量%未
満の場合,又は15重量%を超える場合には,半田接合
強度が低下するおそれがある。
According to the second aspect of the invention, the copper is preferably contained in the solder material in an amount of 0.1 to 15% by weight. As a result, higher solder joint strength can be obtained. The reason is considered that the addition of copper within the above range can suppress the diffusion of the conductor pattern component into the solder material. On the other hand, when the content of copper is less than 0.1% by weight or exceeds 15% by weight, the solder joint strength may decrease.

【0012】請求項3の発明のように,上記亜鉛は,上
記半田材料の中に,0.01〜20重量%含まれている
ことが好ましい。これにより,更に高い半田接合強度が
得られる。一方,亜鉛の含有量が0.01重量%未満の
場合,又は20重量%を超える場合には,半田接合強度
が低下するおそれがある。また,更に好ましくは,上記
亜鉛は,上記半田材料の中に,2〜15重量%含まれて
いることが好ましい。これにより,特に高い半田接合強
度が得られる。
According to the third aspect of the present invention, the zinc is preferably contained in the solder material in an amount of 0.01 to 20% by weight. As a result, higher solder joint strength can be obtained. On the other hand, if the zinc content is less than 0.01% by weight or more than 20% by weight, the solder joint strength may decrease. Further, more preferably, the zinc is contained in the solder material in an amount of 2 to 15% by weight. As a result, particularly high solder joint strength can be obtained.

【0013】請求項4の発明のように,上記半田材料
は,鉄を含有していることが好ましい。これにより,導
体パターンへの半田接合強度が更に高くなる。その理由
は,半田材料内への導体パターン成分の拡散をより効果
的に抑制できるからであると考えられる。
As in the invention of claim 4, it is preferable that the solder material contains iron. As a result, the solder joint strength to the conductor pattern is further increased. It is considered that the reason is that the diffusion of the conductor pattern component into the solder material can be suppressed more effectively.

【0014】請求項5の発明のように,上記鉄は,上記
半田材料の中に,0.001〜3重量%含まれているこ
とが好ましい。これにより,上記の鉄の効果を効果的に
発揮させることができる。一方,0.001重量%未満
の場合,又は3重量%を超える場合には,導体パターン
への半田接合強度が低下するおそれがある。また,更に
好ましくは,上記鉄は,上記半田材料の中に,1.5〜
2.5重量%含まれている。これにより,更に半田接合
強度が高くなる。
According to the invention of claim 5, the iron is preferably contained in the solder material in an amount of 0.001 to 3% by weight. As a result, the above-mentioned effects of iron can be effectively exhibited. On the other hand, if it is less than 0.001% by weight or exceeds 3% by weight, the solder joint strength to the conductor pattern may be reduced. Further preferably, the iron is contained in the solder material in an amount of 1.5 to
Contains 2.5% by weight. This further increases the solder joint strength.

【0015】請求項6の発明のように,上記半田材料
は,半田ボールであることが好ましい。半田ボールは,
接続端子としての役割を果たすことができるとともに,
それ自身が半田材料として導体パターンに接合する。
As in the invention of claim 6, it is preferable that the solder material is a solder ball. Solder balls are
It can serve as a connection terminal,
It itself joins the conductor pattern as a solder material.

【0016】本発明の半田材料を製造するに当たって
は,例えば,半田材料の成分であるPb,Sn,Cu,
Zn,必要に応じてFeを,それぞれ微粉末状又はそれ
よりも大きいボール状として混合し,必要に応じてフラ
ックス,粘調剤を添加し,ペースト状又はボール状の半
田材料を得る。
In manufacturing the solder material of the present invention, for example, Pb, Sn, Cu, which is a component of the solder material,
Zn and, if necessary, Fe are mixed in the form of fine powder or balls larger than them, respectively, and a flux and a viscous agent are added as necessary to obtain a paste or ball-shaped solder material.

【0017】半田材料が半田ボールである場合には,こ
れを以下の方法により製造することができる。即ち,半
田ボールは,例えば,銅球を,亜鉛を含む半田に浸漬す
るとともに,必要に応じて鉄を添加することにより製造
する。銅球の大きさは,上記の範囲内の含有量の銅を添
加するため,半田ボール全体の体積の30〜85体積%
であることが好ましい。また,半田ボールの導体パター
ンへの半田接合は,銅球が完全に溶融することなく,表
面で銅が半田内へ拡散する温度,例えば200℃以上で
加熱することが好ましい。また,同様の理由により,半
田ボールの加熱時間は,30秒間以上であることが好ま
しい。
When the solder material is a solder ball, it can be manufactured by the following method. That is, the solder ball is manufactured by, for example, immersing a copper ball in a solder containing zinc and adding iron if necessary. The size of the copper sphere is 30 to 85% by volume of the total volume of the solder ball because the content of copper in the above range is added.
Is preferred. Further, it is preferable that the solder ball is soldered to the conductor pattern by heating at a temperature at which copper diffuses into the solder on the surface without completely melting the copper ball, for example, 200 ° C. or more. For the same reason, the heating time of the solder balls is preferably 30 seconds or more.

【0018】次に,請求項7の発明は,接続端子を,銅
及び亜鉛を含む半田材料により接合してなる導体パター
ンを有するプリント配線板において,上記導体パターン
は,リン3〜12重量%と,ニッケル残部とからなるニ
ッケル層,及び該ニッケル層を被覆する金層よりなり,
かつ,上記プリント配線板には,上記ニッケル層を電解
めっきにより形成するためのめっきリードが形成されて
いないことを特徴とするプリント配線板である。
Next, the invention of claim 7 is a printed wiring board having a conductor pattern in which connecting terminals are joined by a solder material containing copper and zinc, wherein the conductor pattern is 3 to 12% by weight of phosphorus. , A nickel layer comprising the balance of nickel, and a gold layer covering the nickel layer,
Moreover, the printed wiring board is characterized in that no plating lead for forming the nickel layer by electrolytic plating is formed on the printed wiring board.

【0019】本発明において最も注目すべきことは,銅
(Cu)及び亜鉛(Zn)を含む半田材料により,接続
端子が導体パターンに半田接合されていることである。
本発明においては,半田材料の中に銅及び亜鉛が含まれ
ているため,上記のように,接続端子の導体パターンに
対する半田接合強度が高くなる。
What is most noticeable in the present invention is that the connection terminal is soldered to the conductor pattern by a solder material containing copper (Cu) and zinc (Zn).
In the present invention, since copper and zinc are contained in the solder material, the solder joint strength to the conductor pattern of the connection terminal is increased as described above.

【0020】また,ニッケル層にリンが含まれると,ニ
ッケル層と金層との密着性が高くなる。また,金層を形
成している金の析出速度が速く,半田材料による接続端
子と導体パターンとの優れた接合強度が得られる。
When the nickel layer contains phosphorus, the adhesion between the nickel layer and the gold layer is enhanced. In addition, the gold forming the gold layer has a high deposition rate, and excellent bonding strength between the connection terminal and the conductor pattern made of the solder material can be obtained.

【0021】一方,ニッケル層の中のリン濃度が3重量
%未満の場合には,金の析出速度が速くワイヤーボンデ
ィングが可能となるが,その一方で,半田材料による接
続端子と導体パターンとの接合強度が低くなる。その理
由は,金層が無電解めっきにより形成される置換型であ
り膜厚である場合に,リンが金層表面に移行せず,ニッ
ケル層と金層との界面に留まり,高濃度P層を形成する
ため,半田接合強度が低くなると考えられる。
On the other hand, when the phosphorus concentration in the nickel layer is less than 3% by weight, the deposition rate of gold is high and wire bonding is possible, but on the other hand, the connection terminals made of solder material and the conductor patterns are Bonding strength becomes low. The reason is that when the gold layer is a substitution type formed by electroless plating and has a film thickness, phosphorus does not migrate to the surface of the gold layer and remains at the interface between the nickel layer and the gold layer, and the high concentration P layer is formed. It is thought that the solder joint strength is reduced due to the formation of the solder.

【0022】また,ニッケル層の中のリン濃度が12重
量%を超える場合には,ニッケル層と金層との密着性は
高くなるが,その一方で金層を形成するための金の析出
速度が遅延する。また,常温における半田接合強度が低
くなる。その理由は,半田接合時に,ニッケル層中の上
層部に高密度P層が形成されるからであると考えられ
る。
Further, when the phosphorus concentration in the nickel layer exceeds 12% by weight, the adhesion between the nickel layer and the gold layer becomes high, while the gold deposition rate for forming the gold layer is high. Is delayed. In addition, the solder joint strength at room temperature becomes low. The reason is considered to be that the high-density P layer is formed in the upper layer portion of the nickel layer during soldering.

【0023】更に好ましくは,ニッケル層におけるリン
の含有量は,5〜9重量%である。これにより,接続端
子と導体パターンとの半田接合強度が更に高くなる。
More preferably, the content of phosphorus in the nickel layer is 5 to 9% by weight. As a result, the solder joint strength between the connection terminal and the conductor pattern is further increased.

【0024】また,上記ニッケル層の表面は,金層によ
り被覆されている。これにより,導体パターン表面に接
続端子を強固に半田接合することができる。
The surface of the nickel layer is covered with a gold layer. As a result, the connection terminal can be firmly soldered to the surface of the conductor pattern.

【0025】また,上記プリント配線板には,上記ニッ
ケル層を電解めっきにより形成するためのめっきリード
が形成されていない。そのため,高密度で微細な配線が
得られる。
Further, the printed wiring board has no plating lead for forming the nickel layer by electrolytic plating. Therefore, high density and fine wiring can be obtained.

【0026】また,ニッケル層と金層は,無電解めっき
により形成することもできる。これにより,導体パター
ンを非常に均一に形成できる。また,電気めっき用のリ
ードが不要であり,電気的なノイズが発生し難く,また
高密度で微細な配線が得られる。
Further, the nickel layer and the gold layer can be formed by electroless plating. As a result, the conductor pattern can be formed very uniformly. In addition, since leads for electroplating are not required, electrical noise is unlikely to occur, and high density and fine wiring can be obtained.

【0027】請求項8の発明のように,上記接続端子
は,半田ボール,リードピン,フリップチップ用パッ
ド,又はTCP用パッドであることである。この中,半
田ボールは,それ自身の半田により導体パターンに接合
される。リードピンは,プリント配線板のスルーホール
内に挿入され,スルーホール内壁を被覆する導体パター
ン及び半田材料により半田接合される。なお,TCP用
パッドとは,テープキャリアパッケージをいう。
According to the eighth aspect of the present invention, the connection terminals are solder balls, lead pins, flip chip pads, or TCP pads. Among them, the solder ball is joined to the conductor pattern by its own solder. The lead pin is inserted into the through hole of the printed wiring board, and is soldered by a conductor pattern covering the inner wall of the through hole and a solder material. The TCP pad means a tape carrier package.

【0028】上記導体パターンは,プリント配線板の表
面又は内部,スルーホールの内壁等に形成された,接続
端子を接合するための被膜である。導体パターンの形状
は,接続端子の形状に応じて変化する。
The conductor pattern is a film formed on the surface or inside of the printed wiring board, the inner wall of the through hole, or the like for joining the connection terminals. The shape of the conductor pattern changes depending on the shape of the connection terminal.

【0029】上記接続端子は,例えば,マザーボード,
ドーターボード,メモリーモジュール,マルチチップモ
ジュール,プラスチックパッケージ,半導体装置,導体
回路等の相手部材に接続して,本発明のプリント配線板
と相手部材との電気の授受を行うことができる。
The connection terminals are, for example, a motherboard,
By connecting to a counterpart member such as a daughter board, a memory module, a multi-chip module, a plastic package, a semiconductor device, a conductor circuit, etc., electricity can be transferred between the printed wiring board of the present invention and the counterpart member.

【0030】次に,請求項9の発明は,絶縁基板の全面
を配線用導体膜により被覆し,次いで,該配線用導体膜
における導体パターン非形成部分をマスクにより被覆し
た状態で,上記配線用導体膜を通じて電解めっき用の電
気を,導体パターン形成部分に電解Niめっきを施し
て,リン3〜12重量%とニッケル残部とからなるニッ
ケル層を形成し,次いで,上記マスクを除去し,次い
で,上記ニッケル層の表面をマスクにより被覆した状態
で,上記配線用導体膜をエッチングして,導体パターン
を形成するとともに,上記電気めっき用の電気を導いた
配線用導体膜を除去し,次いで,上記導体パターンの表
面に,接続端子を,銅及び亜鉛を含む半田材料により接
合することを特徴とするプリント配線板の製造方法であ
る。
Next, a ninth aspect of the present invention is that the entire surface of the insulating substrate is covered with a wiring conductor film, and then a portion of the wiring conductor film where the conductor pattern is not formed is covered with a mask. Electricity for electrolytic plating is applied through the conductor film, and electrolytic Ni plating is applied to the conductor pattern forming portion to form a nickel layer consisting of 3 to 12% by weight of phosphorus and the balance of nickel. Then, the mask is removed, and then, With the surface of the nickel layer covered with a mask, the conductor film for wiring is etched to form a conductor pattern, and the conductor film for wiring that conducts electricity for electroplating is removed. A method for manufacturing a printed wiring board is characterized in that the connection terminal is joined to the surface of the conductor pattern with a solder material containing copper and zinc.

【0031】本発明は,上述の発明に係るプリント配線
板を製造する方法である。これを図3を用いて具体的に
説明する。まず,絶縁基板7の全面に配置された銅箔な
どの配線用導体膜300における導体パターン非形成部
分をマスク61により被覆し(図3(a)),導体パタ
ーン形成部分に電解Niめっきを施してニッケル層31
を形成する(図3(b))。このとき,全面に配置され
た配線用導体膜300が電解めっきリードの役目を果た
す。次いで,マスク61を除去する(図3(c))。次
いで,導体パターンの形状を有するニッケル層31の表
面を,導体パターンの形状を有するマスク62により被
覆し(図3(d)),配線用導体膜300をエッチング
して導体パターン形状を有する銅層30となす(図3
(e))。このとき,電解めっきリードは,エッチング
により除去される。その後マスク62を除去する。これ
により,図3(f)に示すごとく,ニッケル層を形成す
るためのめっきリードを残すことなく,導体パターン3
01を有するプリント配線板8が得られる。
The present invention is a method for manufacturing the printed wiring board according to the above invention. This will be specifically described with reference to FIG. First, a portion of the wiring conductor film 300, such as a copper foil, which is disposed on the entire surface of the insulating substrate 7 and is not formed with a conductor pattern is covered with a mask 61 (FIG. 3 (a)), and electrolytic nickel plating is applied to the conductor pattern formation portion. Nickel layer 31
Are formed (FIG. 3B). At this time, the wiring conductor film 300 arranged on the entire surface functions as an electrolytic plating lead. Then, the mask 61 is removed (FIG. 3C). Then, the surface of the nickel layer 31 having the shape of the conductor pattern is covered with a mask 62 having the shape of the conductor pattern (FIG. 3D), and the wiring conductor film 300 is etched to form a copper layer having the shape of the conductor pattern. 30 (Fig. 3)
(E)). At this time, the electroplated leads are removed by etching. After that, the mask 62 is removed. As a result, as shown in FIG. 3 (f), the conductor pattern 3 is formed without leaving the plating lead for forming the nickel layer.
The printed wiring board 8 having 01 is obtained.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

実施形態例1 本発明の実施形態例に係るプリント配線板について,図
1,図2を用いて説明する。本例のプリント配線板8
は,図1に示すごとく,外部接続用の半田ボール1を半
田接合してなるパッド3を有する。パッド3は,導体パ
ターンの一部であり,これは銅層30とニッケル層31
と金層32とからなる。半田ボール1の頂部は,マザー
ボード上のパッドに接合される(図5参照)。
Embodiment 1 A printed wiring board according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Printed wiring board 8 of this example
As shown in FIG. 1, has a pad 3 formed by solder-bonding a solder ball 1 for external connection. The pad 3 is a part of the conductor pattern, which is a copper layer 30 and a nickel layer 31.
And a gold layer 32. The tops of the solder balls 1 are bonded to the pads on the motherboard (see FIG. 5).

【0033】ニッケル層31は,リン5〜9重量%と,
ニッケル残部とからなる。半田ボール1は,銅0.1〜
15重量%と,亜鉛0.01〜2重量%と,鉄0.00
1〜1重量%と,半田残部とからなる。半田は,鉛(P
b)10〜70重量%と,錫(Sn)30〜90重量%
とからなる。パッド3の周囲における絶縁基板7は,図
示しないソルダーレジストにより被覆されている。
The nickel layer 31 contains 5 to 9% by weight of phosphorus,
It consists of the balance nickel. Solder ball 1 is copper 0.1-0.1
15% by weight, zinc 0.01-2% by weight, iron 0.00
It consists of 1 to 1% by weight and the balance of the solder. Solder is lead (P
b) 10 to 70% by weight and tin (Sn) 30 to 90% by weight
Consists of. The insulating substrate 7 around the pad 3 is covered with a solder resist (not shown).

【0034】本例のプリント配線板を製造するに当たっ
ては,図2に示すごとく,エポキシ系,ポリイミド系,
ビスマレイミドトリアジン系等の樹脂とガラスクロス若
しくはガラスファイバーとからなる絶縁基板7を準備
し,その表面に銅箔を貼着する。次いで,銅箔をエッチ
ングしてパッド形状の銅層30を形成する。次いで,パ
ターン化した銅層30の表面に,無電解めっきにより,
ニッケル層31と金層32とを形成して,パッド3とす
る。ニッケル層31の厚みは0.1〜30μmであり,
金層32の厚みは0.01〜10μmである。また,絶
縁基板7の表面に導体回路(図示略)を形成する。
In manufacturing the printed wiring board of this example, as shown in FIG. 2, epoxy type, polyimide type,
An insulating substrate 7 made of a resin such as bismaleimide triazine and glass cloth or glass fiber is prepared, and a copper foil is attached to the surface thereof. Then, the copper foil is etched to form a pad-shaped copper layer 30. Then, on the surface of the patterned copper layer 30 by electroless plating,
The nickel layer 31 and the gold layer 32 are formed to form the pad 3. The thickness of the nickel layer 31 is 0.1 to 30 μm,
The thickness of the gold layer 32 is 0.01 to 10 μm. Further, a conductor circuit (not shown) is formed on the surface of the insulating substrate 7.

【0035】次いで,銅球11を準備し,これを亜鉛及
び金を含む半田浴の中に浸漬する。これにより,銅球1
1を半田12により被覆してなる半田ボール1を得る。
銅球11は,半田ボール1全体の容積に対して,30〜
85容積%とする。半田ボール1の底部は,平面19と
する。これは,半田ボール1をパッド3に載置したとき
に位置安定化を図るためである。
Next, a copper ball 11 is prepared and immersed in a solder bath containing zinc and gold. By this, copper ball 1
A solder ball 1 obtained by coating 1 with solder 12 is obtained.
The copper ball 11 has a volume of 30 to 30 with respect to the entire volume of the solder ball 1.
85% by volume. The bottom of the solder ball 1 is a flat surface 19. This is for stabilizing the position when the solder ball 1 is placed on the pad 3.

【0036】次いで,半田ボール1をパッド3の上に載
置し,半田ボール1を加熱により溶融させる。加熱は,
200℃以上で30秒間以上とする。これにより,銅球
11の銅が半田12の中に拡散する。なお,ニッケル層
31の上層部に,従来の半田ボールの接合で生じた高濃
度P層(図6参照)は形成されなかった。
Next, the solder ball 1 is placed on the pad 3, and the solder ball 1 is melted by heating. Heating
The temperature is 200 ° C. or higher for 30 seconds or longer. As a result, the copper of the copper ball 11 diffuses into the solder 12. The high-concentration P layer (see FIG. 6) generated by the conventional solder ball joining was not formed on the upper portion of the nickel layer 31.

【0037】本例においては,ニッケル層31を無電解
めっきにより形成しているが,電解めっきによっても形
成することができる(図3参照)。また,本例において
は,半田ボール1を,亜鉛を含む半田浴の中に銅球11
を浸漬することにより形成しているが(図2),半田,
銅及び亜鉛の各微粉末をフラックス,粘調剤と混合しペ
ースト状としたものをボール形状に成形することにより
形成することもできる。
In this example, the nickel layer 31 is formed by electroless plating, but it can also be formed by electrolytic plating (see FIG. 3). In addition, in this example, the solder ball 1 is placed in a solder bath containing zinc 11
It is formed by immersing the solder (Fig. 2).
It can also be formed by mixing fine powders of copper and zinc with a flux and a viscosity adjusting agent to form a paste, which is then shaped into a ball.

【0038】実施形態例2 本例においては,表1,表2に示すごとく,半田ボール
及びニッケル層の成分と半田ボールの接合強度との関係
を調査した。半田ボール中のCu,Zn,Fe及びニッ
ケル層中のPの含有量を変えて,プリント配線板を実施
形態例1と同様に製造し,これらを試料1〜5(本発明
品),試料C1〜C5(比較例)とした。なお,半田ボ
ール中の半田(Pb−Sn)は,Pb37重量%と,S
n63重量%で一定とした。
Embodiment 2 In this example, as shown in Tables 1 and 2, the relationship between the solder ball and nickel layer components and the solder ball bonding strength was investigated. A printed wiring board was manufactured in the same manner as in Embodiment 1 by changing the contents of Cu, Zn, Fe in the solder balls and P in the nickel layer, and these were manufactured as Samples 1 to 5 (invention products) and Sample C1. To C5 (comparative example). The solder (Pb-Sn) in the solder balls is 37% by weight of Pb and S
It was kept constant at n63% by weight.

【0039】各試料の初期の接合強度,及び125℃1
00時間加熱後の接合強度,並びにSn−Ni合金層厚
みと高濃度P層厚みを測定した。その結果を表1,2に
示した。同表より知られるように,試料1〜5は,他の
試料C1〜C4に比べて高い接合強度であった。また,
リンを含むニッケル層(試料C4)の場合には,リンを
含まないニッケル層(試料C5)の場合よりも,接合強
度が低くなった。
Initial bonding strength of each sample and 125 ° C. 1
The joint strength after heating for 00 hours, and the Sn-Ni alloy layer thickness and the high-concentration P layer thickness were measured. The results are shown in Tables 1 and 2. As is known from the table, the samples 1 to 5 had higher bonding strength than the other samples C1 to C4. Also,
In the case of the nickel layer containing phosphorus (Sample C4), the bonding strength was lower than in the case of the nickel layer not containing phosphorus (Sample C5).

【0040】半田材料の接合強度が高くなると,高濃度
P層厚みが小さくなる傾向が認められた。これは,ニッ
ケル層中のニッケルが,半田ボールへ移行する量が,減
少したためであると考えられる。
It was observed that the higher the joint strength of the solder material, the smaller the thickness of the high-concentration P layer. It is considered that this is because the amount of nickel transferred to the solder balls in the nickel layer decreased.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】実施形態例3 本例のプリント配線板8は,図4に示すごとく,接続端
子としてのボンディングワイヤー2をパッド3に半田接
合している。ボンディングワイヤー2は,パッド3と,
プリント配線板8に搭載した半導体装置との間を電気的
に接続する。ボンディングワイヤー2をパッド3に半田
接合する場合には,パッド3の表面にクリーム状の半田
材料10を塗布し,半田材料10を加熱溶融する。半田
材料10の成分は,実施形態例1で用いた半田ボールと
同様である。その他は,実施形態例1と同様である。本
例においても実施形態例1と同様の効果を得ることがで
きる。
Embodiment 3 In the printed wiring board 8 of this embodiment, as shown in FIG. 4, the bonding wires 2 as connecting terminals are soldered to the pads 3. The bonding wire 2 has a pad 3 and
The semiconductor device mounted on the printed wiring board 8 is electrically connected. When soldering the bonding wire 2 to the pad 3, the cream-shaped solder material 10 is applied to the surface of the pad 3, and the solder material 10 is heated and melted. The components of the solder material 10 are the same as those of the solder ball used in the first embodiment. Others are the same as those in the first embodiment. Also in this example, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば,半田接合強度に優れた
半田材料,並びにこれを用いたプリント配線板及びその
製造方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a solder material excellent in solder joint strength, a printed wiring board using the same, and a method for manufacturing the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施形態例1のプリント配線板の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a first embodiment.

【図2】実施形態例1における,プリント配線板の製造
方法を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing a method for manufacturing a printed wiring board in the first embodiment.

【図3】本発明における,電気めっきリードを残すこと
なく,導体パターンを有するプリント配線板を製造する
方法を示すための説明図。
FIG. 3 is an explanatory view showing a method of manufacturing a printed wiring board having a conductor pattern without leaving an electroplating lead in the present invention.

【図4】実施形態例3のプリント配線板の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a printed wiring board according to a third embodiment.

【図5】従来例のプリント配線板の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional printed wiring board.

【図6】従来例の問題点を示すための説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a problem of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...半田ボール, 10...半田材料, 3...パッド, 30...銅層, 31...ニッケル層, 32...金層, 7...絶縁基板, 1. . . Solder balls, 10. . . Solder material, 3. . . pad, 30. . . Copper layer, 31. . . Nickel layer, 32. . . Gold layer, 7. . . Insulating substrate,

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プリント配線板における導体パターンで
あって,ニッケルとリンとからなるニッケル層,及び該
ニッケル層を被覆する金層よりなるものの表面に,接続
端子を半田接合するための半田材料において,上記半田
材料は,半田の中に,銅と亜鉛とを含有してなることを
特徴とする半田材料。
1. A solder material for solder-bonding a connection terminal to a surface of a conductor pattern in a printed wiring board, the surface comprising a nickel layer composed of nickel and phosphorus and a gold layer covering the nickel layer. , The solder material is characterized in that copper and zinc are contained in the solder.
【請求項2】 請求項1において,上記銅は,上記半田
材料の中に,0.1〜15重量%含まれていることを特
徴とする半田材料。
2. The solder material according to claim 1, wherein the copper content is 0.1 to 15% by weight in the solder material.
【請求項3】 請求項1又は2において,上記亜鉛は,
上記半田材料の中に,0.01〜20重量%含まれてい
ることを特徴とする半田材料。
3. The zinc according to claim 1 or 2,
A solder material containing 0.01 to 20% by weight of the solder material.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項において,
上記半田材料は,鉄を含有していることを特徴とする半
田材料。
4. The method according to claim 1, wherein
The above-mentioned solder material is a solder material containing iron.
【請求項5】 請求項4において,上記鉄は,上記半田
材料の中に,0.001〜3重量%含まれていることを
特徴とする半田材料。
5. The solder material according to claim 4, wherein the iron is contained in the solder material in an amount of 0.001 to 3% by weight.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項において,
上記半田材料は,半田ボールであることを特徴とする半
田材料。
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The solder material is a solder ball.
【請求項7】 接続端子を,銅及び亜鉛を含む半田材料
により接合してなる導体パターンを有するプリント配線
板において,上記導体パターンは,リン3〜12重量%
と,ニッケル残部とからなるニッケル層,及び該ニッケ
ル層を被覆する金層よりなり,かつ,上記プリント配線
板には,上記ニッケル層を電解めっきにより形成するた
めのめっきリードが形成されていないことを特徴とする
プリント配線板。
7. A printed wiring board having a conductor pattern in which connecting terminals are joined by a solder material containing copper and zinc, wherein the conductor pattern is 3 to 12% by weight of phosphorus.
And a nickel layer consisting of the remaining nickel and a gold layer covering the nickel layer, and the printed wiring board is not provided with a plating lead for forming the nickel layer by electrolytic plating. A printed wiring board characterized by.
【請求項8】 請求項7において,上記接続端子は,半
田ボール,リードピン,フリップチップ用パッド,又は
TCP用パッドであることを特徴とするプリント配線
板。
8. The printed wiring board according to claim 7, wherein the connection terminal is a solder ball, a lead pin, a flip chip pad, or a TCP pad.
【請求項9】 絶縁基板の全面を配線用導体膜により被
覆し,次いで,該配線用導体膜における導体パターン非
形成部分をマスクにより被覆した状態で,上記配線用導
体膜を通じて電解めっき用の電気を,導体パターン形成
部分に電解Niめっきを施して,リン3〜12重量%と
ニッケル残部とからなるニッケル層を形成し,次いで,
上記マスクを除去し,次いで,上記ニッケル層の表面を
マスクにより被覆した状態で,上記配線用導体膜をエッ
チングして,導体パターンを形成するとともに,上記電
気めっき用の電気を導いた配線用導体膜を除去し,次い
で,上記導体パターンの表面に,接続端子を,銅及び亜
鉛を含む半田材料により接合することを特徴とするプリ
ント配線板の製造方法。
9. An electrical conductor for electrolytic plating through the wiring conductor film in the state where the entire surface of the insulating substrate is covered with the wiring conductor film, and then a portion where the conductor pattern is not formed in the wiring conductor film is covered with a mask. Is subjected to electrolytic Ni plating on the conductor pattern forming portion to form a nickel layer composed of 3 to 12% by weight of phosphorus and the balance of nickel.
The mask is removed, and then, with the surface of the nickel layer covered with the mask, the conductor film for wiring is etched to form a conductor pattern, and at the same time, the conductor for electricity for conducting the electroplating is conducted. A method for manufacturing a printed wiring board, comprising removing a film and then joining a connection terminal to the surface of the conductor pattern with a solder material containing copper and zinc.
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