JP6620858B2 - 錫又は錫合金めっき堆積層の形成方法 - Google Patents
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Description
R1−N−(EO)q+q−(PO)p+p−H (5)
R1−N−(PO)p+p−(EO)q+q−H (6)
実施例1〜10及び比較例1〜6において使用される界面活性剤(C)であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンの各構造式と、比較例7において使用される界面活性剤(C)であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレン−エチレンジアミンの構造式とを表1〜表4に示す。また、界面活性剤(C)の一般式(1)又は(2)中のa、p、q、(p+q)及び(p/q)の値を表5に示す。
なお、p、q、(p+q)及び(p/q)の値は1H−NMRにより、p及びqの繰り返し内におけるC−H結合の1Hのシグナル強度から算出している。また、本発明においては、界面活性剤(C)は単一のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンのみから構成されるものではなく複数種のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンが含まれている場合もある。即ち、例えば、p=1、q=10のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンの場合、p=2、q=9やq=11等のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンが含まれている場合もある。
(Snめっき液の建浴)
メタンスルホン酸Sn水溶液に、遊離酸としてのメタンスルホン酸と、酸化防止剤としてヒドロキノンと、第1レベリング剤として1−ナフトアルデヒドと、第2レベリング剤としてメタクリル酸を混合して、均一な溶液となった後、更に界面活性剤として上記(C−1)のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミン(質量平均分子量:1300)を加えた。そして最後にイオン交換水を加えて、下記組成のSnめっき液を建浴した。なお、メタンスルホン酸Sn水溶液は、金属Sn板をメタンスルホン酸水溶液中で電解させることにより調製した。
メタンスルホン酸Sn(Sn2+として):50g/L
メタンスルホン酸カリウム(遊離酸として):100g/L
界面活性剤(C−1):2g/L
ヒドロキノン(酸化防止剤(F)として):1g/L
1−ナフトアルデヒド(第1レベリング剤(D−1)として):0.1g/L
メタクリル酸(第2レベリング剤(D−2)として):2g/L
イオン交換水:残部
実施例2〜10及び比較例1〜7では、界面活性剤(C)として、表1〜表4に示す構造式のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミン((C−2)〜(C−16))を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜10及び比較例1〜7のSnめっき液を建浴した。なお、実施例4及び比較例4では、Sn以外の金属としてAgを含み(Ag+として1.0g/L)、実施例6及び比較例1では、Sn以外の金属としてCuを含んでいる(Cu2+として0.5g/L)。
比較例8では、界面活性剤(C)として、表4に示す構造式のポリオキシエチレンポリオキシプロピレン−エチレンジアミン(C−17)を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、比較例8のSnめっき液を建浴した。なお、比較例8では、Sn以外の金属としてAgを含んでいる(Ag+として1.0g/L)。
実施例1〜10及び比較例1〜8の18種類の建浴しためっき液を用いて、バンプ径の異なるパターンを有する基板に、電流密度2ASDの条件でめっきを行い、ビア内に錫又は錫合金めっき堆積層を形成した。そして、リフロー装置を用いて280℃まで加熱し、めっき堆積層を溶融させてバンプを形成した。
なお、後述する「ビア内の錫又は錫合金めっき堆積層のビアフィリング性」及び「ビア内の錫又は錫合金めっき堆積層の外観」はリフロー前のめっき堆積層について測定しており、「バンプ高さのばらつき」及び「ボイドの発生し易さ」は、めっき堆積層のリフロー後に形成されたバンプについて測定している。その結果を表6に示す。
レーザー顕微鏡を用い、ビア内の錫又は錫合金めっき堆積層を観察し、めっき堆積層の最も高い点から最も低い点までの高さの差を測定した。高さの差が5μmを超えた場合を「不良」とし、高さの差が5μm以下の場合を「良好」と判断し、表6の「ビアフィリング性」の欄に示した。
レーザー顕微鏡を用いて、ビア内の錫又は錫合金めっき堆積層を観察し、表面粗さRaを測定した。めっき堆積層の表面粗さRaが2μmを超えた場合を「不良」とし、2μm以下の場合を「良好」と判断し、表6の「めっき堆積層の外観」の欄に示した。
基板のバンプの高さを、自動外観検査装置を用いて測定した。測定したバンプ高さから、高さばらつきσを算出した。高さばらつきσが3以下である場合を「均一」とし、高さばらつきσ(標準偏差)が3を超える場合を「不均一」と判断し、その結果を表6の「バンプの高さばらつきσ」の欄に示した。
180μm、250μm、360μmの各ピッチ間隔で配列されかつ直径が70μm、90μm、120μmであるバンプ(計2000個)について、透過X線像を撮影した。撮影した画像を目視で観察し、バンプの大きさに対して1%以上の大きさのボイドが1つ以上見られた場合を「NG」とし、ボイドが見られない場合を「OK」と判断し、その結果を表6の「ボイドの発生し易さ」の欄に示した。
実施例11〜20では、第1レベリング剤(D−1)、第2レベリング剤(D−2)又はSn以外の金属のいずれかと、界面活性剤の質量平均分子量を表7に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、Snめっき液を建浴した。なお、表7の第1レベリング剤(D−1)において、D1Aはベンズアルデヒドであり、D1Bは4−クロロベンズアルデヒドであり、D1Cは1−ナフトアルデヒドである。また、表7の第2レベリング剤(D−2)において、D2Aはメタクリル酸であり、D2Bはアクリル酸であり、D2Cはアクリルアミドである。
実施例11〜20の10種類の建浴しためっき液を用いて、比較試験1と同様に、バンプ径の異なるパターンを有する基板に、電流密度2ASDの条件でめっきを行い、ビア内に錫又は錫合金めっき堆積層を形成した。そして、リフロー装置を用いて280℃まで加熱し、めっき堆積層を溶融させてバンプを形成して、「ビア内の錫又は錫合金めっき堆積層のビアフィリング性」、「ビア内の錫又は錫合金めっき堆積層の外観」、「バンプ高さのばらつき」及び「ボイドの発生し易さ」を評価した。その結果を表7に示す。
2 ソルダーレジスト層
3 銅シード層
4 ドライフィルムレジスト層
6 ビア
7 錫めっき堆積層(錫めっき皮膜)
8 錫バンプ
Claims (4)
- (A)少なくとも第一錫塩を含む可溶性塩と、
(B)有機酸及び無機酸から選ばれた酸又はその塩と、
(C)界面活性剤と、
(D)レベリング剤と
を含み、
複数種類のビア径を有するビアが存在する基板にめっきするための錫又は錫合金めっき液を用いて、前記基板上に錫又は錫合金めっき堆積層を形成する方法であって、
前記界面活性剤がポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンを含み、
前記ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンは、窒素に対して、1つのアルキル基と、2つのポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基とが結合されたものであり、
前記ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミンのアルキル基がCaH2a+1(但し、a=12〜18)であり、
前記2つのポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基のそれぞれについては、ポリオキシプロピレンをpとし、ポリオキシエチレンをqとしたときに、pとqの和(p+q)が8〜21であり、
qに対するpの比(p/q)が0.1〜1.6であり、
前記レベリング剤が第1レベリング剤と第2レベリング剤からなり、
前記第1レベリング剤が、脂肪族アルデヒド、芳香族アルデヒド、脂肪族ケトン及び芳香族ケトンよりなる群より選ばれた1種又は2種以上であり、
前記第2レベリング剤が、α,β−不飽和カルボン酸又はそのアミド、或いはこれらの塩であることを特徴とする錫又は錫合金めっき堆積層の形成方法。 - 前記界面活性剤とは別の界面活性剤、酸化防止剤及び炭素数1〜3のアルコールのうち、2つ以上を更に含む請求項1記載の錫又は錫合金めっき堆積層の形成方法。
- 請求項1又は2記載の方法で形成された錫又は錫合金めっき堆積層に対しリフロー処理を行ってバンプを形成する方法。
- 請求項3記載の方法により形成されたバンプを用いて回路基板を製造する方法。
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