JP6280754B2 - 配線基板、及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
この処理により、接合する銅配線部分のワイヤボンディング性及びはんだ接合性が同時に確保される。この表面処理において、通常、ニッケルめっき皮膜は3〜7um、パラジウムめっき皮膜は0.05〜0.3um、金めっき皮膜は0.03〜0.5umの厚みを有する。
非特許文献1には、ニッケル皮膜の厚みを3μm以下として形成した後、パラジウムめっき皮膜、金めっき皮膜を順次形成した場合のワイヤボンディング性及びはんだ接合性を評価した結果が開示されている。このようにニッケルめっき皮膜の厚みを薄くすることにより、銅配線の横方向のめっき皮膜全体の膜厚が減じ、配線間のブリッジが抑制されることが期待される。しかし、ニッケル皮膜の厚みが1μm以下である場合、ニッケルめっき皮膜のバリア層としての効果、すなわち、下側に配された銅の拡散を抑制する効果が低下するので、ワイヤボンディング性及びはんだ接合性が低下するという問題がある。
ここで、置換パラジウムめっき皮膜としては、置換合金パラジウムめっき皮膜を含む。
置換パラジウムめっき皮膜の厚みは、0.001μm以上0.1μm以下であるのが好ましく、0.01μm以上0.02μm以下であるのがより好ましい。
置換パラジウムめっき皮膜の厚みが0.001μm未満である場合、置換パラジウムめっき皮膜を厚みが均一な状態で形成することができず、後述する銅の拡散防止効果を得ることができない。置換パラジウムめっき皮膜の厚みが0.1μmを超える場合、はんだ接合性が低下する。
パラジウムめっき液は、パラジウム合金を含み、置換パラジウム合金めっき皮膜を形成できるものであってもよい。
置換パラジウムめっき皮膜(置換パラジウム合金めっき皮膜を含む)は、無電解めっき処理により形成される。
ニッケルめっき皮膜の厚みは0.01μm以上1μm以下であるのが好ましい。
上述したように、銅配線上に置換パラジウムめっき皮膜を形成しているので、ニッケルめっき皮膜を1μm以下に薄化した場合の下地銅に対する拡散防止効果の低下が補われると考えられる。
パッケージ基板(配線基板)22の表面には銅配線パターンが形成され、該表面の中央部には、ダイボンディング材24を介しLSI23が搭載されている。LSI23上の2つの電極は、銅配線10(図2参照)を含む接合部1,1に、金ワイヤ25,25により接続されている。接合部1,1、LSI23、及び金ワイヤ25,25は、封止材26により覆われている。
プリント配線板(配線基板)21の上面、及びパッケージ基板22の下面にも銅配線パターンが形成され、銅配線10を含む複数の接合部1が設けられている。
プリント配線板21の上面の接合部1と、これに対向するパッケージ基板22の下面の接合部1とは、はんだボール27により接続されている。パッケージ基板22の下面の接合部1においては、上側が銅配線10であり、銅配線10の下面側に順次、後述するめっき皮膜が形成されている。
図2及び図3に示すように、銅配線10上に、順次、置換パラジウムめっき皮膜11、ニッケルめっき皮膜12、パラジウムめっき皮膜13、及び金めっき皮膜14が積層されている。図2の金めっき皮膜14に金ワイヤ25が接続されている。
接合部51は本発明に係る置換パラジウムめっき皮膜11を有さず、Cuの拡散抑制効果を得るためにニッケルめっき皮膜12を厚くする必要がある。従って、銅配線10,10間の間隔を10μm以下にした場合、接合部51,51の側面同士が近接することになり、絶縁性を確保することができないという問題がある。
本発明に係る積層構造のワイヤボンディング性を評価するために、以下のワイヤボンディングプル試験を行った。
ワイヤボンディングプル試験基板として、樹脂基板に銅回路を形成したプリント基板を用いた。該プリント基板は、樹脂基板上に厚み18μmの銅箔を用いて3mm四方のパッドを多数形成してある。
そして、硫酸18ml/L及びPd12mg/Lを用いてアクチベータ処理を施した後、市販の無電解ニッケルめっき液(製品名「NPR−4」、上村工業(株)製)、無電解パラジウムめっき液(製品名「TPD−30」、上村工業(株)製)、置換金めっき液(製品名「TKK−51」、上村工業(株)製)を用いて順次ニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜、金めっき皮膜を銅配線(パッド)の表面上に形成した。すなわち、下記の表1に示す厚みのニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜、及び金めっき皮膜を有する参考例1〜3のめっき皮膜積層基板を得た。ニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜、及び金めっき皮膜のそれぞれの厚みは蛍光X線膜厚測定装置により測定した。
強度の測定は、試験装置(「RHESCA STR−1000」、(株)レスカ製)を用いた。破壊モードの同定は、光学顕微鏡により行った。各参考例についてn=20で評価を行った。また、金ワイヤ部で破壊した場合をOKモードとし、金ワイヤと金めっき間の接合部で破壊した場合をNGモードとした。
図5より、ニッケルめっき皮膜の厚みを0.3μmと薄くした場合、参考例1のようにパラジウムめっき皮膜を0.12μmと厚くすることで、ニッケルめっき皮膜を5μmと厚くしている、参考例3と同程度のワイヤボンディング性が得られることが分かる。
本発明に係る積層構造のはんだ接合性を評価するめに、以下のはんだボールプル試験を行った。
はんだボールプル試験基板として、直径0.48mmのパッドを多数有する銅めっき処理基板を用いた。
比較例1では上述のめっき処理工程と同様にしてパッド上へニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜、金めっき皮膜を順次積層した。
はんだボールプル試験は18mm/minの速度で実施した。強度の測定は、(株)レスカの試験装置(「RHESCA STR−1000」)を用いた。破壊モードの同定は、光学顕微鏡により行った。各サンプルについてn=20で評価した。また、はんだ層で破壊した場合をはんだ破壊モードとし、界面の合金層で破壊した場合をIMC(合金層)破壊モードとした。実施例1〜6及び比較例1のプル強度及び破壊モード比率を求めた結果を図7に示す。破壊モード比率は、はんだ破壊モード数が20の場合を100%として表している。
そして、ニッケルめっき皮膜の上側に形成するパラジウムめっき皮膜の厚みを厚くした場合においても、ニッケルめっき皮膜の下側に置換パラジウムめっき皮膜が形成されており、銅の拡散が抑制されているので、良好なはんだ接合性が得られている。
10 銅配線
11 置換パラジウムめっき皮膜
12 ニッケルめっき皮膜
13 パラジウムめっき皮膜
14 金めっき皮膜
21 プリント配線板
22 パッケージ基板
23 LSI
24 ダイボンディング材
25 金ワイヤ
26 封止材
27 はんだボール
Claims (5)
- 銅配線を有する配線基板において、
前記銅配線上に、厚みが0.005μm以上0.02μm以下である置換パラジウムめっき皮膜を形成してあることを特徴とする配線基板。 - 前記置換パラジウムめっき皮膜上に、ニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜、金めっき皮膜を順次積層してあることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
- 前記ニッケルめっき皮膜の厚みは、0.01μm以上1μm以下であることを特徴とする請求項2に記載の配線基板。
- 前記パラジウムめっき皮膜の厚みは、0.01μm以上0.3μm以下であることを特徴とする請求項2又は3に記載の配線基板。
- 銅配線を有する基板の該銅配線上にめっき皮膜を形成する配線基板の製造方法において、
置換パラジウムめっき液を用いた無電解めっき処理により、前記銅配線上に、厚みが0.005μm以上0.02μm以下になるように置換パラジウムめっき皮膜を形成する工程を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
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