JP4639964B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
この層構成は、金層による電極の酸化防止、ニッケル層による銅拡散防止効果が期待できる。また、半導体素子搭載時のワイヤボンディング接合にも適した構成である。
よってこの構成は、はんだボールによる親基板への実装、はんだによる半導体素子搭載、そしてワイヤボンディングによる半導体素子搭載を同時に満足できることによって従来から広く採用されている。
即ち錫−銀系の、一般に中高温鉛フリーはんだと呼ばれている組成では、はんだ自体の機械強度が高いためにはんだの変形が起こり難く、界面への応力集中が大きくなることによって、シェアテストでの界面剥がれモードが起き易くなっている。
この配線基板のパッド電極と鉛フリーはんだの界面が応力により剥離するのを防止し、電気的接続を長期間にわたり確実、強固に維持することのできるパッド電極を有する配線基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記構成のパッド電極では、ニッケル層厚を0.1〜1.5μmにすることによって形成される合金層の3成分化を図っているが、そもそもはんだへのニッケル溶解がおそいため、ねらった合金組成の形成が不安定になりやすいこともあり、中高温鉛フリーはんだでは、シェアテストでの界面剥がれモードが起き易く、問題となっている。
また、配線基板のパッド電極が配線層上にニッケル層と、銅層と、パラジウム層と、金層とを形成した構成になっており、銅層の厚さを0.05μm以上、2.00μm以下、パラジウム層の厚さを0.05μm以上、1.00μm以下とすることにより、銅層がはんだとの金属間化合物の形成に消費され、且つ銅層と金層の相互拡散を防止し、これにより金属間化合物の機械的性質が変化しはんだボールの接合強度が飛躍的に増大することとなる。ひいては、鉛フリーはんだに対し電気的接続を長期間にわたり確実に、強固に維持することができる。
図1は、本発明の配線基板の一実施例を示す配線基板100の部分模式構成断面図である。図2(a)はICパッド電極50aの拡大断面図を、図2(a)はBGAパッド電極5baの拡大断面図をそれぞれ示す。
配線基板100は、配線基板の一方の面の最上層のランド51a上にニッケル層53と、厚さが0.05μm以上、2.00μm以下の銅層54と、金層56とを設けたICパッド電極50aを、他方の面の最上層の配線層ランド51b上にニッケル層53と、厚さが0.05μm以上、2.00μm以下の銅層54、厚さが0.05μm以上、1.00μm以下のパラジウム層55と、金層56とを設けたBGAパッド電極50bをそれぞれ設けた4層の配線基板である。
と、銅層と、金層とから構成されている。
はんだとの溶解速度の速い銅をニッケル層上に配することで合金層形成の安定化を図っている。
パラジウムのはんだへの溶解速度は充分に速いので多少厚くても本発明の効果を損ねない。しかし、厚すぎるとパラジウム自体が水素貯状金属で、勝手にクラックが入り期待した性能を発揮できない。
パラジウム層のクラックを防止するためにはパラジウム層厚を1.00μm以下にする必要がある。
図3(a)〜(f)及び図4(g)〜(k)は、本発明の配線基板100の製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成断面図である。
配線層及びフィルドビアの形成については、公知の方法を用いたので、ここでは詳細な説明は省略する。
まず、絶縁基材11の一方の面に配線層22a、絶縁層41、フィルドビア52及びランド51aを、他方の面に配線層21a、絶縁層41、フィルドビア52及び配線層51bをそれぞれ形成した4層の配線基板を作製する(図4(i)参照)。
同時に、配線層51bの開口部64に、スルファミン酸ニッケルめっき浴を用いた電気ニッケルめっきにてニッケル層53を、硫酸銅めっき浴を用いた電気銅めっきにて銅層54を形成し、BGAパッド電極50bを作製し、配線基板の一方の面の最上層にICパッド電極50aが、他方の面の最上層にBGAパッド電極50bが形成された本発明の配線基板100を得る(図4(k)参照)。
この事例では、ICパッド電極50aに、ニッケル層、銅層、パラジウム層、金層構成を、BGAパッド電極50bに、ニッケル層、銅層、金層構成を適用したが、これはあくまでも一例であって、これに限定されるものではない。
さらに、片面銅張り積層板の絶縁基材11にレーザー加工を行い、所定に位置にビア用孔12を形成した(図3(a)参照)。
さらに、めっき下地導電層をめっき電極にして電気銅めっきを行い、導体層22及びフィルドビア23を形成した(図3(b)参照)。
電気銅めっきに使用するめっき液、めっき条件は公知のめっき液、めっき条件を使用した。
れた25μm厚のポリイミドフィルムを積層して、30μm厚の絶縁層41を形成した(図3(e)参照)。
12μm厚のパラジウム層55と、0.5μm厚の金層56とが形成されたICパッド電極50aと、配線層51b上の600μmφの開口部64内に5.5μm厚のニッケル層53と、1.97μm厚の銅層54と、0.5μm厚の金層56とが形成されたBGAパッド電極50bとが形成された本発明の配線基板100を得た(図2(a)及び(b)、図4(k)参照)。
常温まで放冷したところで、恒温器内で大気下150℃、500時間保管した後、はんだボールのシェア強度を測定(使用した装置:デイジ社製ボンドテスタシリーズ4000、測定条件:シェアスピード300マイクロメートル毎秒、シェア高さ20マイクロメートル)したところ、標本数30で最大値1812g、最小値1698g、平均値1721gであった。またこのときテスト後の破断面を観察したところ、400個中、ニッケル層が露出したものはなくすべてはんだで覆われていた。
11……絶縁基材
12、42……ビア用孔
21、22、51……導体層
21a、22a……配線層
23、52……フィルドビア
31a、31b、32a、32b……レジストパターン
41……絶縁層
50a……ICパッド電極
50b……BGAパッド電極
51a……ランド
51b……配線層
61、62……ソルダーレジストパターン
63、64……開口部
Claims (1)
- 絶縁基材上に少なくとも1層以上の配線層が形成され、最上層にパッド電極が形成される配線基板の製造方法において、前記パッド電極が配線層上に、スルファミン酸ニッケルめっき浴を使用して、55℃、約2A/dm2で電気ニッケルめっきを行い、5.5μm厚のニッケル層を形成し、前記ニッケル層上に、硫酸銅めっき浴を使用して、約1A/dm2で電気めっきを行い、1.97μm厚の銅層を形成し、前記銅層上にパラジウムめっき浴を使用して、60℃、2.0A/dm2でパラジウムめっきを行い、0.12μm厚のパラジウム層を形成し、さらに前記パラジウム層上に金ストライクめっき浴を使用して、30℃、3.5Vで約0.02μm厚の金層を形成した後、金めっき浴を使用して70℃、0.4A/dm2で電気金めっきを行い、0.5μm厚の金層を形成したことを特徴とする配線基板の製造方法。
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