JP4449459B2 - ワイヤボンディング用端子とその製造方法及びそのワイヤボンディング用端子を有する半導体搭載用基板。 - Google Patents

ワイヤボンディング用端子とその製造方法及びそのワイヤボンディング用端子を有する半導体搭載用基板。 Download PDF

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Description

本発明は、ワイヤボンディング用端子とその製造方法及びそのワイヤボンディング用端子を有する半導体搭載用基板に関する。
プリント配線板は、近年、高密度化が進んでおり、配線板に直接半導体チップを搭載する半導体搭載用パッケージであるチップオンボード（以下、ＣＯＢという。）やマルチチップモジュール（以下ＭＣＭという。）等の需要が伸びている。これらのパッケージと半導体チップとの電気的接続は、通常、ワイヤボンディングが用いられる。このパッケージにおけるワイヤボンディング用端子としては、例えば社団法人プリント回路学会誌「サーキットテクノロジー」（１９９３年Ｖｏｌ．８Ｎｏ．５ ３６８〜３７２頁）に記載されているように、端子部分の銅箔表面に、ニッケルめっき皮膜／置換金めっき皮膜／無電解金めっき皮膜を形成することが知られている。また、特開平５−５５７２７号公報には、端子部分の回路銅の表面に、ニッケルめっき皮膜／パラジウム皮膜を形成することが記載されている。
また、配線板の端部にコネクタへ挿入する端子部として、金めっきを行うことは、古くから知られており、例えば、特開平１−１８０９８５号公報には、銅箔の表面に、ニッケルめっき皮膜／パラジウムのめっき核の形成／無電解金めっき皮膜を形成することが記載され、特開平５−３２７１８７号公報には、銅箔の表面に、パラジウムめっき皮膜／金めっき皮膜あるいはパラジウムめっき皮膜を形成することが記載され、特開平６−２２８７６２号公報には、銅箔の表面に、ニッケルめっき皮膜／パラジウムストライクめっき皮膜／置換金めっき皮膜を形成することが記載されている。
特開平５−５５７２７号公報 特開平１−１８０９８５号公報 特開平５−３２７１８７号公報 特開平６−２２８７６２号公報 社団法人プリント回路学会誌「サーキットテクノロジー」（１９９３年Ｖｏｌ．８Ｎｏ．５ ３６８〜３７２頁）
ところで、上記した従来の構造や方法においては、めっきを行なった後の加熱処理によって、ワイヤボンディングの確実な接続（成功率）が著しく低下して、接続不良になるという課題がある。このような加熱処理とは、例えば、めっきを行なった後に、水分を除去するために乾燥するときに加わる熱であり、１５０〜１８０℃で数時間行われる。これにより、下地金属である銅、又はニッケルが、パラジウムめっき表面又は金めっき表面に拡散し、ワイヤボンディングの成功率が著しく低下する。
本発明は、加熱処理を行なってもワイヤボンディング性が良好なワイヤボンディング用端子とその製造方法及びそのワイヤボンディング用端子を有する半導体搭載用基板を提供することを目的とする。
本発明は、以下に記載の各事項に関する。
（１）ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜またはパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜が形成され、置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜が形成され、置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜が形成されているワイヤボンディング用端子。
（２）ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜が形成され、置換パラジウムめっき皮膜の表面にパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜が形成され、無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜が形成され、置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜が形成されているワイヤボンディング用端子。
（３）置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜の厚さが、０．０１μｍ以上である（１）または（２）に記載のワイヤボンディング用端子。
（４）置換金めっき皮膜と無電解金めっき皮膜の厚さの和が、０．０３μｍ以上である（１）〜（３）のいずれかに記載のワイヤボンディング用端子。
（５）ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜またはパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜を形成する工程、置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜を形成する工程、置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜を形成する工程を含むワイヤボンディング用端子の製造方法。
（６）ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜を形成する工程、置換パラジウムめっき皮膜の表面にパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜を形成する工程、無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜を形成する工程、置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜を形成する工程を含むワイヤボンディング用端子の製造方法。
（７）半導体搭載部と、ワイヤボンディング用端子と、外部接続用端子と、ワイヤボンディング用端子と外部接続用端子とを電気的に接続する導体回路と、これらを支持する絶縁部からなる半導体搭載用基板において、ワイヤボンディング用端子が、（１）〜（４）のいずれかに記載されたワイヤボンディング用端子を有する半導体搭載用基板。
本発明によって、加熱処理によってもワイヤボンディング性が良好なワイヤボンディング用端子とその製造方法及びそのワイヤボンディング端子を有する半導体搭載用基板を提供することができる。
本発明のワイヤボンディング用端子は、端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜またはパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜、無電解金めっき皮膜を、この順序に形成したことを特徴とする。銅の表面に高純度のパラジウムめっき層を形成することにより、加熱による銅の拡散を防止し、また下地金属としてニッケルめっきを用いていないため、加熱によりニッケルが拡散することもない。なお、置換パラジウムめっきと無電解パラジウムめっきは、単独で行っても良い。また両方行っても良く、その場合は、置換パラジウムめっき、無電解パラジウムめっきの順序が好ましい。
置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜の厚さは、０．０１μｍ以上であることが好ましい。０．０１μｍ未満であると、加熱処理後のワイヤボンディングの成功率が低下する。また、上限は、ほとんど経済的な理由によってのみ制限され、通常は、２μｍまでとするのが好ましい。
置換金めっき皮膜と無電解金めっき皮膜の厚さの和は、０．０３μｍ以上であることが好ましく、０．０３μｍ未満であると、加熱処理後のワイヤボンディングの成功率が低下するまた、上限は、ほとんど経済的な理由によってのみ制限され、通常は、２μｍまでとするのが好ましい。このようなワイヤボンディング用端子を製造するには、端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜またはパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜を形成し、その表面に置換金めっき皮膜を形成し、その表面に無電解金めっき皮膜を形成することによって、得られる。
パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜を形成できる市販の置換パラジウムめっき液としては、ＭＣＡ（株式会社ワールドメタル製、商品名）などが挙げられ、またパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜を形成できる市販の無電解パラジウムめっき液としては、プレシアＰＤＳ（奥野製薬工業株式会社製、商品名）などが挙げられる。また、本発明に使用できる置換金めっき液及び無電解金めっき液としては、配線板製造に用いられる市販品であれば、特に限定されない。
半導体搭載部と、ワイヤボンディング用端子と、外部接続用端子と、前記ワイヤボンディング用端子と外部接続用端子とを電気的に接続する導体回路と、これらを支持する絶縁部からなる半導体搭載用基板としては、ＣＯＢ，ＭＣＭの他、ピングリッドアレイ（以下、ＰＧＡという。）、ボールグリッドアレイ（以下、ＢＧＡという。）等、が挙げられ、前記半導体搭載用基板は、本発明のワイヤボンディング用端子を有している。また、半導体搭載用基板の絶縁基材としては、セラミクス等無機質基板や、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の有機質基板、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等のフレキシブル基板等、どのような材料でも用いることができる。
（実施例１）
銅張り積層板であるＭＣＬ−Ｅ−６７（日立化成工業株式会社製、商品名）に孔をあけ、スルーホールめっきを行ない、エッチングレジストを形成し、不要な銅をエッチング除去し、不要な箇所にめっきを析出させないように、ソルダーレジストを兼ねためっきレジストを形成した後、以下の工程によりワイヤボンディング端子を形成した。
工程１：（前処理）
上記基板を、脱脂液Ｚ−２００（株式会社ワールドメタル製、商品名）に、５０℃で３分間浸漬し、２分間水洗し、その後、１００ｇ／ｌの過硫酸アンモニウム溶液に１分間浸漬し、２分間水洗し、１０％の硫酸で１分間浸漬し、２分間水洗した。
工程２：（活性化）
続いて、めっき活性化処理液であるＳＡ−１００（日立化成工業株式会社製、商品名）に、２５℃で５分間、浸漬処理し、２分間水洗した。
工程３：（無電解パラジウムめっき）
続いて、無電解パラジウムめっき液であるプレシアＰＤＳ（奥野製薬工業株式会社製、商品名）に、５０℃で２０分間、浸漬処理した。そして、パラジウム純度が９９．９重量％の無電解パラジウムめっき皮膜を０．０５μｍ形成した。
工程４：（置換金めっき）
続いて、置換金めっき液であるＨＧＳ−１００（日立化成工業株式会社製、商品名）に、８５℃で１０分間、浸漬処理した。
工程５：（無電解金めっき）
続いて、無電解金めっき液であるＨＧＳ−２０００（日立化成工業株式会社製、商品名）に、６５℃で４０分間、浸漬処理し、トータル厚み０．１μｍの金めっき皮膜を形成した。以上、ワイヤボンディング端子を有する配線板を製造した。
（実施例２）
工程３の無電解パラジウムめっきを置換パラジウムめっきに変更し、置換パラジウムめっき液であるＭＣＡ（株式会社ワールドメタル製、商品名）に、６５℃で５分間、浸漬処理し、パラジウム純度が９９．９重量％の置換パラジウムめっき皮膜を０．０５μｍ形成した以外は、実施例１と同様にし、ワイヤボンディング端子を有する配線板を製造した。
（比較例１）
工程３のパラジウムめっきを省略した以外は、実施例１と同様にし、ワイヤボンディング端子を有する配線板を製造した。
（比較例２）
工程４の置換金めっき及び工程５の無電解金めっきを省略した以外は、実施例１と同様にし、ワイヤボンディング端子を有する配線板を製造した。
（比較例３）
置換金めっき液であるＨＧＳ−１００（日立化成工業株式会社製、商品名）に、８５℃で１０分間、浸漬処理し、厚み０．０１μｍの置換金めっき皮膜を形成し、工程５の無電解金めっきを省略した以外は、実施例１と同様にし、ワイヤボンディング端子を有する配線板を製造した。
（比較例４）
工程３の無電解パラジウムめっきの無電解パラジウムめっき液をＡＰＰ（石原薬品株式会社製、商品名）に変更し、５０℃で２０分間、浸漬処理し、パラジウム純度が９６重量％の無電解パラジウムめっき皮膜を０．０５μｍ形成した以外は、実施例１と同様にし、ワイヤボンディング端子を有する配線板を製造した。
以上のようにして作製したワイヤボンディング端子を有する配線板を、１８０℃で２時間熱処理、ワイヤボンディング試験を行なった。このときに、１つの配線板に行なうワイヤボンディングの数を１００本とし、ワイヤボンディングに成功したものの数を付着率とした。熱処理を行なったものは、実施例１、２では付着率１００％であり、ワイヤの密着強度も８〜１２ｇであったが、比較例ではいずれも、付着率は、２０〜６０％であり、付着しないものが多く、ワイヤの密着強度も０〜１０ｇとばらついた。

Claims (7)

  1. ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜またはパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜が形成され、前記置換パラジウムめっき皮膜または前記無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜が形成され、前記置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜が形成されていることを特徴とするワイヤボンディング用端子。
  2. ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜が形成され、前記置換パラジウムめっき皮膜の表面にパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜が形成され、前記無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜が形成され、前記置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜が形成されていることを特徴とするワイヤボンディング用端子。
  3. 前記置換パラジウムめっき皮膜または前記無電解パラジウムめっき皮膜の厚さが、０．０１μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤボンディング用端子。
  4. 前記置換金めっき皮膜と前記無電解金めっき皮膜の厚さの和が、０．０３μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤボンディング用端子。
  5. ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜またはパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜を形成する工程、前記置換パラジウムめっき皮膜または前記無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜を形成する工程、前記置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜を形成する工程を含むことを特徴とするワイヤボンディング用端子の製造方法。
  6. ワイヤボンディング用端子の銅の表面に、パラジウム純度が９９．５重量％以上の置換パラジウムめっき皮膜を形成する工程、前記置換パラジウムめっき皮膜の表面にパラジウム純度が９９．５重量％以上の無電解パラジウムめっき皮膜を形成する工程、前記無電解パラジウムめっき皮膜の表面に置換金めっき皮膜を形成する工程、前記置換金めっき皮膜の表面に無電解金めっき皮膜を形成する工程を含むことを特徴とするワイヤボンディング用端子の製造方法。
  7. 半導体搭載部と、ワイヤボンディング用端子と、外部接続用端子と、前記ワイヤボンディング用端子と外部接続用端子とを電気的に接続する導体回路と、これらを支持する絶縁部からなる半導体搭載用基板において、前記ワイヤボンディング用端子が、請求項１〜４のいずれかに記載されたワイヤボンディング用端子を有することを特徴とする半導体搭載用基板。
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