JPH01238132A - 半田接続用電極及び半田接続用電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は基板等の下地上に設けられ、外部回路、能動
素子或いは受動素子といった外部素子が半田付けされる
電極及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、配線導体のパターンが形成された基板（以下、回
路基板と称する。）に外部回路、能動素子或いは受動素
子といった外部素子を実装する技術が実用化されできて
いる。この外部素子の搭載は、通常はこれを回路基板の
配線導体からなる電極に半田付けして行っている。

一方、この種の回路基板、特に混成集積回路においでは
、その配線導体としで、耐食性が署しく良くしかも信頼
性が高いという観点から、Ａｕ導体が多く用いられでい
る。このようなＡｕ導体からなる電極に対し外部素子を
半田付けしようとする場合、Ａｕとのヌレ性が良いこと
及びＳ　ｎ　／　Ｐｎ系はんだの中では最も低い溶融温
度を保つことかでき熱的影Ｗを最小限にすることが可能
、また共晶のため固定から液体へ速やかに転移し短時間
の接合が可能などがらＳｎ／Ｐｂ６３／３７共品はんだ
か用いられている。しかし、この共晶はんたは一瞬にし
てこのＡｕをはんだ中に拡散させるためＡｕ導体が消失
してしまう。

これがため、この共晶はんだを用いて半田付けを行うけ
れども、Ａｕ導体に直接半田付けするのではなく、この
共晶はんだとの拡散係数が小ざくしかもはんだヌし性の
良好なＣｕ膜でＡｕ導体を被覆してこのＣｕ膜に直接半
田付けする方法が提案されでいる（例えば文献：　「高
密度実装に於る基板技術」、株式会社総合技術センター
、第１５２頁〜第１５３頁を参照）。

第３図は、この従来のＣｕはんだバリヤー式の電極構造
を主として説明するための概略的断面図であり、１０は
下地としてのアルミナ基板、１２はこの下地上にバター
ニングして設けられているＡｕ配線導体層の端子部で電
極の一部分を形成しでいる。１４はこのＡｕ導体層の端
子部１２の上側に接着層として蒸着により設けられてい
るＣｒ接着層、１６はこの接着層１４上に蒸着により設
けられた、電解めっきの下地層としてのＣｕ下地層、１
８はＣｕ下地層１６上に電解めっきで析出されフォトリ
ソグラフィー技術でバターニングされたＣｕ膜解めっき
層である。そして、これら＋２．１４．１６．１８が電
極２０ヲ形成し、この電極２０に対し外部素子（点線２
２で示す、）に半田付け（点線２２で示す。）により接
続する構造となっている。２６はこの電極２０以外の部
分、従って、Ａｕ導体層の端子部１２以外のＡＵ導体層
部分を保護しでいるオーバーガラスであり、このオーバ
ーガラス２６によって半田の流出と拡散の防止を図って
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のＡｕ導体層を含む電極
構造であると、以下のような問題点があった。

■Ａｕ導体層の端子部上にＭ接Ｃｕをめっき析出させる
ことが出来ないので、Ｃｕのめっき析出を容易にするた
めのＣｒ接着層及びＣｕ下地層といった補助層の蒸着プ
ロセスが必要となり、従って、製品自体が高価となるこ
と。

■ざらに、これら補助層を必要としているため、Ｃｕ電
解めっき層の形成後、このめっき層を電極部分に画成す
るためにフォトリソグラフィー技術によるバターニング
が必要になる。このようなバターニング等の工程数の増
加は製品の量産性を悪くし、製造歩留りを低下させ、し
がも、低価格で製品を製造することが困難となること。

■また、半田付けされる端子部以外のＡｕ導体層部分を
オーバーガラスで被覆する際の焼成温度は８００℃以上
と高いので、薄膜回路等の高温作業が出来ない回路基板
に対しでは、この従来の技術の適用が困難であること。

この発明の目的は、工程数が少なく、安価に製造出来、
しがも半田付けの信頼性が高い構造の半田接続用電極及
びその製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の半田接続用電極
は Ａｕ導体層と、 このＡｕ導体層を被覆する耐熱性絶縁膜と、この耐熱性
絶縁膜に設けられたコンタクトホールに前述のＡｕ導体
層の端子部と接触しで設けられた含Ｎｉ層と を具えることを特徴とする。

ざらに、この半田接続用電極の製造に当り、下地上にＡ
ｕ導体層のパターンを形成する工程と、 このＡｕ導体層を含む下地の全面に耐熱性絶縁物を含む
塗布溶液を塗布して耐熱性絶縁膜を形成する工程と、 この耐熱性絶縁膜に、前述のＡｕ導体層の端子部ヲ露出
するコンタクトホールを形成する工程と、 このコシタクトホール中のＡｕ導体層の端子部上に含Ｎ
ｉ層を形成する工程とを含むことを特徴とする。

この製造工程において、コンタクトホールの形成は耐熱
性絶縁膜の硬化の前或いは後のいずれかに行うことが出
来る。

ざらに、これら発明の構成に追加しで、好ましくは、含
Ｎｉ層上に該含Ｎｉ層の不動態化を防止するための例え
ばＡｕ層のような不動態防止層を設けるのが好適である
。

ざらに、これら各発明において、含Ｎｉ層を無電解めっ
きで形成するのが好適である。

ざらに、これら各発明の好適実施例においては、耐熱性
絶縁膜をポリイミド膜、ポリアミド膜、シリコン酸化物
を主成分とする塗布溶液を塗布後加熱硬化して得られた
膜及びソルダレジスト膜から選ばれた一種とするのが良
い。

さらに、これら各発明において、好ましくは、含Ｎｉ＃
を無電解めっきで形成するのが良い、このの含Ｎｉ層を
、Ｎｉ単体層、Ｎ　ｉ　−Ｐ層或はＮ−８層とするのが
好適である。

（作用） 上述したようなこの発明の半田接続用電極の構造及び当
該電極の製造方法によれば、Ａｕ導体層上に耐熱性絶縁
膜を塗布し、この耐熱性絶縁膜のＡｕ導体層の端子部に
該当する箇所のみにコンタクトホールを形成し、この耐
熱性絶縁膜をマスクとして含Ｎｉ層を形成し、また、必
要に応じてこの含Ｎｉ層上に該めっき層の不動態化を防
止するためのＡｕｌ！！設ければ良い。

また、Ａｕ導体層上に設けた耐熱性絶縁膜として用いる
ポリイミド膜、ポリアミド膜、シリコン酸化物を主成分
とする塗布溶液を塗布後加熱硬化しで得られた膜及びソ
ルダレジスト膜の膜はいずれも硬化温度が３００　”Ｃ
程度と低く、防湿性を具えているので、Ａｕ導体層に対
する防湿保護膜として充分に機能すると共に、半田溶融
時にＡｕ導体層上への半田の流出及び拡散を防止するこ
とが出来る。

また、Ａｕ導体層形成後のフォトリソグラフィー工程は
耐熱性絶縁膜のコンタクトホールの形成の一回の工程の
みとなり、従来よりも工程数が少なく、安価に製造出来
る。

ざらに、含Ｎｉ層はＡｕ導体層への半田拡散を防止する
バリアとなっているので、半田付けの信頼性が高いと共
に、これをアディティブに無電解めっきによってコンタ
クトホール内のみに形成出来るので、フォトリソグラフ
ィー工程が必要とならず、従って、パターン精度の劣化
を来す恐れがない。また、含Ｎｉ層を、特に、無電解め
っきによるＮｉ−Ｐ層とする場合には、Ａｕ導体層に対
し横方向からも均一の厚みで析出しかつ安価に形成出来
る。

ざらに、含Ｎｉ層上にＡｕ層を設けておけば、含Ｎｉ層
の不動態化を防止することが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の半田接続用電極及び
その製造方法の実施例につき説明する。

尚、図はこの発明が理解出来る程度に概略的に示しであ
る１こすぎず、従って、各構成成分の寸法、形状、配Ｍ
閉係、その他の諸条件は以下説明する実施例にのみ限定
されるものではない。

また、この発明を半田接続用電極の製造方法の実施例を
説明することによって半田接続用電極自体の構造につい
ても併せて説明する。

尚、この実施例では、Ａｕ配線導体層にフリップチップ
素子を半田付けして接続する例を想定しで説明するが、
この発明はこの例にのみ限定されるものではない。

第１図はこの発明の半田接続用電極の製造工程図であり
、各図はその主要工程段階での断面図を示す。

先ず、第１図（Ａ）に示すように、−例としてアルミナ
基板３０とＮｉＣｒ膜３２とからなる下地３４上にＡｕ
導体層３６のパターンを設ける。この工程は、先ず、ア
ルミナ基板３０の全面上に通常の蒸着法によって、５０
０Ａの膜厚のＮｉＣｒ膜と２ｕｍの膜厚のＡｕ膜を順次
に成膜し、続いて通常の２オドリングラフイー技術を用
いて今度はＡｕ膜及びＮｉＣｒ膜の順序でパターニング
し、Ａｕ導体層３６の配線パターンを形成する。この時
、当然ＮｉＣｒ膜３２も配線パターンと同一のパターン
となっている。尚、この実施例では、下地３４としてア
ルミナ基板３０とＮｉＣｒ膜３２の組み合せ構成としで
いるが、これに同等限定されるものではなく、所要に応
じで選定することが出来る。例えば、アルミナ基板の代
わりにガラス基板、その他の任意好適な基板であっても
良く、これら基板にＡｕ配線導体層が形成出来れば良い
。

また、このＡｕ導体層の配線パターンが形成されている
基板は厚膜回路基板、薄膜回路基板又は多層配線基板用
の基板であっても良い。

次に、第１図（８）に示すように、第１図（Ａ）のＡｕ
導体層の配線パターンが形成されている基板の全面に耐
熱性絶縁膜３８を形成した後これにコンタクトホール４
０ヲ形成する。

この場合、先ず、耐熱ｆｆ：絶縁物例えば感光性ポリイ
ミドを含む塗布溶液をこの基板の全面にほぼ１．５ｕｒ
ｎの膜厚で塗布しで、耐熱性絶縁膜３８を成膜する０次
に、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、フリ・
シブチップ素子の接続のためのＡｕ導体層３６の端子部
３６ａに至るコンタクトホール４０ヲエツチング形成す
る。従って、このコンタクトホール４０内においてＡｕ
導体層３８の端子部３６ａの表面が露出する。

この実施例では、耐熱性絶縁膜３８としてポリイミド膜
を形成したが、これを用いる代わりに、ポリアミド膜、
シリコン酸化物（ＳｉＯ２）を主成分とする塗布溶液を
塗布後加熱硬化して得られた膜及びンルダレジスト膜の
うちの一種の膜を用いることも出来る。耐熱性絶縁膜＠
３８として使用可能ないずれの膜も硬化温度が３００℃
程度と低く、しかも防湿性を具えている。この耐熱性締
縛膜３８はコンタウドホール４０に露出した部分以外の
Ａｕ導体層３６の領域を被覆しているので、Ａｕ導体層
に対する防湿保護膜はもとより半田溶融時にＡｕ導体層
上への半田の流出及び拡散防止膜として充分に機能する
。

また、耐熱性絶縁膜３８の加熱便化は、使用する材料の
種類に応じて、コンタクトホール４０ヲ形成するフォト
リソグラフィー技術によるエツチング工程の前又は後の
いずれに行っても良く、その順序は問わない。

続いて、この実施例においては、第１図（Ｃ）に示すよ
うに、コンタクトホール４０に露出しでいるＡｕ導体層
３６を例えばＰｄ（ｌを含む溶液で活性化した後、この
コンタクトホール４０に含Ｎｉ層４２を形成する。この
実施例では、含Ｎｉ層４２をＮｉ−Ｐ膜とし、Ｎｉ−Ｐ
の無電解めっきによってめっき析出させて膜厚がほぼ２
ｕｍの膜として形成する。このＮｉ−Ｐ膜の代わりに、
Ｎｉ膜、その他の任意好適な含Ｎｉ層を設けることも出
来る。無電解めっきで含Ｎｉ層４２ヲ形成すると、Ａｕ
導体層に対して横方向からも均一の厚みでこの層４２ヲ
析出させることが出来る。

このようにして、耐熱絶線膜３８のコンタクトホール４
０中の、Ａｕ導体層３６の端子部３６ａ上に含Ｎｉ層４
２が形成されることによって、当該含Ｎｉ層を外部素子
と半田付されるべき接続端子とする電極を具えた回路基
板が得られる（第１図（Ｃ））。

この場合、この含Ｎｉ層４２が何等かの原因によって不
動態化する恐れを回避するための任意好適な不働態化防
止層４４ヲ設けても良い（第１図（Ｄ））。この実施例
では、不ｍ態化防止膜４４として無電解めっきによって
Ａｕ膜ｔｏ、５μｍの膜厚にめっき析出させる。

このようにして製造されたこの発明の半田接続用電極は
、Ａｕ導体層と、耐熱性絶縁膜と、この耐熱性絶縁膜に
設けられたコシタクトホール中にＡｕ導体層の端子部と
接触して設けられた含Ｎｉ層とを有する構造となってい
る。

第２図は、このように製造された回路基板に半田付けに
よって外部素子としてフリップチップ素子を接続した状
態を示す断面図である０図中、４４は半田、４６は外部
素子であるフリップチップ素子である。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く多くの変形又は変更をなし得るものである６例えば、
膜厚、その他の数値的条件、形状、配ＭｒｌＡ係等は単
なる一例にすぎず、従って、実施例に限定されるもので
はない。

又、上述した実施例では半田を共晶半田として説明して
いるがこの発明は共晶半田以外の他の好適な半田に対し
ても適用出来る。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の半田接
続用電極の構造によれば、Ａｕ導体層はこれを被覆する
耐熱性絶縁膜のコンタクトホールに設けた含Ｎｉ層を介
して外部素子と半田付けされるので、半田とＡｕ導体層
とが直接接触することが無く、従って、半田がＡｕ導体
層に流入したり拡散したりすることがなく、信頼性の高
い半田付が行える。

又、この耐熱性絶縁膜は防湿保薄膜はもとより半田流出
及び拡散防止膜としても作用する効果を有している。

ざらに、この発明の半田接続用電極の構造によれば、構
造が簡単なので、製造工程数が従来よりも少なくで済み
、特にＡｕ導体層の形成後のフォトリソグラフィー工程
はコンタクトホールの形成のための１回の工程のみであ
るので、製品の量産性を悪化したり製造歩留りを低下さ
せたりする恐れが無く、しかも、安価に製造出来る。

同様に、この発明の半田接続用電極の製造方法によれば
、半田拡散のバリアとしても作用する含Ｎｉ層を付加的
（アディティブ）に設けるので、そのためのフォトリソ
グラフィー工程が必要なく、従って、工程数が従来より
も低減する。また、この含Ｎｉ層を耐熱性絶縁膜をマス
クとして無電解めっきで形成することが出来るので、安
価に製造出来る。

従って、この発明はサーマルヘッド、薄膜集積回路等の
混成ＩＣ基板、微細パタンを必要とする電子バイパス、
その他の精密機械に適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の半田接続用電極及び
その製造方法の説明に供する製造工程図、 第２図はこの発明の説明に供する、回路基板にフリップ
チップ素子を半田付けした状態を示す断面図、 第３図は従来の半田接続用電極及びその製造方法の説明
に供する断面図である。 ３０・・・基板（例えばアルミナ基板）３２−　Ｎ　ｉ
　Ｃｒ膜、　　　３４　・・・下地３６・・・Ａｕ導体
層 ３６ａ・・・（Ａｕ導体層の）端子部 ３８・・・耐熱性絶縁膜、　　４０・・・コンタクトホ
ール４２・・・含Ｎｉ層（例えばＮｉ−Ｐ層）４４・・
・不１７１態防止層（例えばＡｕ層）。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）下地上に設けられたＡｕ導体層の端子部に外部素
   子を半田付して接続するための電極において、 前記Ａｕ導体層と、 該Ａｕ導体層を被覆する耐熱性絶縁膜と、 該耐熱性絶縁膜に設けられたコンタクトホールに前記Ａ
   ｕ導体層の端子部と接触して設けられた含Ｎｉ層と を具えることを特徴とする半田接続用電極。
2. （２）耐熱性絶縁膜をポリイミド膜とした請求項１記載
   の半田接続用電極。
3. （３）耐熱性絶縁膜をポリアミド膜とした請求項１記載
   の半田接続用電極。
4. （４）耐熱性絶縁膜を、シリコン酸化物を主成分とする
   塗布溶液を塗布後加熱硬化して得られた膜とした請求項
   １記載の半田接続用電極。
5. （５）耐熱性絶縁膜をソルダレジスト膜とした請求項１
   記載の半田接続用電極。
6. （６）含Ｎｉ層をＮｉ−Ｐ層とした請求項１〜５のいず
   れか一つに記載の半田接続用電極。
7. （７）含Ｎｉ層を無電解めっき層とした請求項１〜６の
   いずれか一つに記載の半田接続用電極。
8. （８）含Ｎｉ層上に該含Ｎｉ層の不動態化を防止するた
   めの不動態化防止層を具えた請求項１〜７のいずれか一
   つに記載の半田接続用電極。
9. （９）下地上にＡｕ導体層のパターンを形成する工程と
   、 該Ａｕ導体層を含む下地の全面に耐熱性絶縁物を含む塗
   布溶液を塗布して耐熱性絶縁膜を形成する工程と、 該耐熱性絶縁膜に、前記Ａｕ導体層の端子部を露出する
   コンタクトホールを形成する工程と、該コンタクトホー
   ル中の前記Ａｕ導体層の端子部上に含Ｎｉ層を形成する
   工程とを含むことを特徴とする半田接続用電極の製造方
   法。
10. （１０）含Ｎｉ層を無電解めっきで形成する請求項９記
    載の半田接続用電極の製造方法。
11. （１１）コンタクトホールの形成は耐熱性絶縁膜の硬化
    の前後のいずれかに行う請求項９又は１０に記載の半田
    接続用電極の製造方法。