JPH02232376A - 陽極酸化アルミニウム上への無電解ニッケル鍍金 - 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〕 本発明はエレクトロニックバッヶージングに関し．、よ
り具体的には陽極酸化したアルミニウム基体上に無電解
ニッケル鍍金を行う方法に関するもので、この上には後
で直接チップが装着される。

・〔従来の技術〕 米国特許第４．４３１，７０７号には陽極酸化したアル
ミニウム基体に鍍金すること、特にプリント回路基板と
して利用するためのアルミニウム基体を製造する方法に
関する記載がある。

多くの無電解鍍金調製液を商業的に入手することが出来
る。これらの調製液はその化学組成、反応性、および操
作条件が異なっている。しかしながら、そのほとんどは
高温操作を必要とし、ｐＨ１〜４の範囲の酸性ベースの
ものであるかまたはｐＨ１０〜１３の範囲のアルカリ性
ベースのものであるかのいずれかである。このいずれの
条件もアルミニウム上の陽極皮膜に対して有害である。

というのはこの表面層と反対するか、および／またはそ
れを可溶化するからである。

これらの有害な効果のために問題が生じる。

例えば不満足な密着性、陽極皮膜が薄化しそこで絶縁電
圧破壊の危険を生じ、そして追加の（ａｄｄ　ｉ　ｔ　
ｉｖｅ）鍍金を行う場合、全表面が鍍金されそのｌこめ
短絡の原因となり、この皮膜はバツケージングの用途に
は許容し得なくなる．陽極酸化アルミニウム基体は優れ
た熱放散能力を有し、内蔵式接地面（ｂｕｉｌＬ−ｉｎ
　　ｇｒｏｕｎｄｐｌａｎｅ）を有していてもよく、そ
して広範囲の用途に有用である。

陽極酸化アルミニウム基体をプリント回路用基体として
使用することに伴う前述の利点のために適当な回路化を
施した陽極酸化アルミニウム基体に電子部品チップを直
接装着できることが望まれており、これがまた産業界が
追求している方向である。ハイカウント（ｈｉｇｈ　ｃ
ｏｕｎｔ）の１／Ｏチップを担持基体上に装着する場合
、加工性、熱管理および長期信頼性に関する懸念が生じ
る。これらは高電力消費型デバイスを直接装着する場合
特に重要な考慮を要する事柄である。

直接装着されるチップを受入れるためにボリマ被覆した
金属担体を使用するのは周知であるが、この場合この装
着はワイヤボンデイングまたは同様の装着法によりなさ
れている。この製造工程に付随する固有の問題は、密着
性および熱放散特性が不適当であることに関する。

〔本発明の要約〕

本発明は従来技術に付随する問題点を克服したものであ
り、電子部品実装用途、特にチップを直接装着するため
に基体上にニッケル層を析出するための中性の水性無電
解鍍金浴組成を使用することからなる方法である。本発
明の方法は工業的に使用されている方法とは化学的にア
グレツシブでないという点で類似していない。

また高い操作温度も必要としない。

本発明は強いｐＨ（ｔ！に対して侵されやすい陽極酸化
アルミニウムまたは他の基体に使用してよい。

陽極酸化アルミニウムを鍍金するために使用する場合、
陽極酸化アルミニウムの層を初めに増感化（Ｓθｎｓｉ
ｔｉｚｅ）するが、これは好ましくは米国特許第４，４
３１．７０７号に開示されているように行う。基体表面
を増感化するための他の方法は電導性ボリマ厚膜を印刷
し、硬化することによるものである。それから鍍金を行
う。この基体は硫酸ニッケル、クエン酸ナトリウム、乳
酸およびジメチルポランを含有する中性水性浴からのニ
ッケルで無電解鍍金される。

本発明は高密度でしかも熱伝導性のバツケージを提供す
ることにより多方面の技術に適用できる。

この浴の化学組成は陽極酸化皮膜とは耐容性であり、そ
して室温より若干高めの温度で操作される．もとより省
エネルギーである外に、この低温鍍金法は、陽極アルミ
ニウム基体に対する熱的ショックによる割れの発生のし
やすさを最小とすることができる。

〔発明の好ましい態様の記載〕

好ましい浴組成は； 硫酸ニッケル クエン酸ナトリウム 乳　　　　　酸 ジメチルボラン 脱イオン水 である。

３０〜４０９／　Ｑ ２０〜２５９／　０ ８〜ｌｂ／ｕ ２０〜２５９／Ｑ ９００ｌＩｌａ この組成において、硫酸ニッケルが鍍金するためのニッ
ケル源となる。クエン酸ナトリウムは錯化剤である。乳
酸は安定化剤である。ジメチルポランは還元剤である。

この混合物を中性とするため水酸化アンモニウムを使用
する。

この浴は、先づ適当容量の脱イオン水を計量し、次に徐
々に上述の浴成分を順に加えて処方される。最後に水酸
化アンモニウムを浴のｐＨが７に達するまで加えられる
。

上記の浴組成は本発明実施のためには最良であると考え
られるが種々の代替成分の場合でも満足な結果が得られ
ることが見出されている。

ＥＤＴＡはクエン酸ナトリウムの代りになり得る互換性
材料である。同様にグリコール酸、酢酸、またはコハク
酸も浴組成中で乳酸に置きかえてもよい。ジメチルボラ
ンの代りにヒドラジンを使用してもよい。

〔実施例〕

以下の実施例は本発明のよりよい評価を可能にするため
に示したものである。

実施例　１ 陽極酸化アルミニウム（５０〜７６ミクロン）約１０Ｃ
ＩＩ１角片（４インチ×４インチ）を市販品として入手
できるアルカリ性（　ｐＨ１０〜１３）または酸性（ｐ
Ｈ１〜４）いずれかの鍍金用溶液中で鍍金した。いずれ
の場合も陽極酸化層に重大な劣化が生じ、そのため電気
的に析出した金属の密着性が貧弱となった。この鍍金片
を目視および走査聖電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して表
面分析した結果、この貧弱な密着性は陽極酸化層の結合
性の欠陥によるものであることが明らかにされＩ；。

実施例　２ 実施例１と同様に、同厚同寸法の陽極酸化アルミニウム
角数片を本発明の下記溶液中で鍍金した。

硫酸ニッケル クエン酸ナトリウム 乳　　　　　　酸 ジメチルポラン ８ｇ ２０ｇ 脱イオン水 ９００ｍｆｆ この溶液のｐＨが７となるまで（中性溶液）水酸化アン
モニウムを加えた。この溶液を５０°Ｃに加熱した。引
き続き密着性を試験したが結果は良好であった。金属一
陽極酸化層界面における結合性の欠陥や結合のない所（
ｄｅｂｏｎｄ　ｉｎｇ）はなかった。

実施例　３ 他の試験として、角片を下記の浴中で鍍金した。

硫酸ニッケル クエン酸ナトリウム 乳　　　　　　　酸 ジメチルボラン 脱イオン水 ２５ｇ ｐＨを７に調整するために十分量の水酸化アンモニウム
を加えた。・この溶液を４０℃に加熱して、角片を２０
分間鍍金した。引き続く密着性試験では、実施例２と同
じく、再び良好な結果を示した。

実施例　４ 実施例２および３と同一の溶液を用いて陽極酸化片を鍍
金した。鍍金温度は室温（２５゜Ｃ）で実施したことだ
けが異なっている。この温度では、浸漬時間を延長した
後でも鍍金は観察されなかった。

実施例　５ 実施例２および３の調製液で操作温度を７０℃に昇温し
た。析出速度は非常に速かったが鍍金された金属は粗く
ワイヤポンデイングには不適当であった。

実施例　６ 実施例２の溶液を使用したが、ただしジメチルボランの
代りにヒドラジンを使用した。密着性試験では、結合性
欠陥および界面欠陥のない良好な結果を再び示した。

本発明を利用してエレクトロニックパッケージを完全に
行う適当な方法は以下の通りである。

回路パターンは本出願と同日に本出願人によって出願さ
れた特許出願「アデイテイブ鍍金浴および方法」に従っ
て追加的に施される。

チップを直接装着するためのもう一つの適当な方法とし
ては先づ陽極酸化アルミニウム基体の陽極皮膜上に電導
性ポリマ厚膜をｌθミクロン以下の厚みで被覆し、次に
硬化する方法が挙げられる。

このポリマ厚膜上に上記記載の方法によって鍍金を実施
し、ニッケル層を２０〜２５ミクロン厚で得ることが出
来る。熱伝導性接着剤による手段を用いる慣用のワイヤ
ポンデイング操作を用いて鍍金したニッケルと基体の陽
極酸化層に装着したチップとを結合させてもよい。

ここまで本発明では参考としての好ましい実施態様およ
びその変法として鍍金浴成分を代替した形悪を記述した
が当業者にとっては、本発明の請求の範囲のような思想
と目的から逸脱することなく上記の変法その他を実施す
ることは容易とみなされる。

以上本発明を詳細に説明したが、本発明は更に以下のよ
うに実施態様を要約して示すことが出来る。

（１）硫酸ニッケル約３０〜約４０ｇ／Ｉ２、クエン酸
ナトリウム約２０〜約２　５　ｙ　／　Ｑ　，乳酸約８
〜約１２９／Ｌ　ジメチルボラン約１５〜約２　５　９
／　Ｑ　，脱イオン水約８００〜約９００ｌＩ２、およ
びｐＨを７にするのに十分量の緩衝剤からなる陽極酸化
アルミニウム基体上にニッケルを析出させるための無電
解鍍金浴組成物。

（２）クエン酸ナトリウムを同量のＥＤＴＡで置き換え
た前項ｌに記載の浴組成物。

（３）乳酸を同量のグリコール酸、酢酸またはコハク酸
で置き換えた前項１に記載の浴組成物。

（４）ジメチルボランを同量のヒドラジンで置き換えた
前項ｌに記載の浴組成物。

（５）水酸化アンモニウムが緩衝剤である前項ｌ，２、
３または４に記載の浴組成物。

（６）陽極酸化したアルミニウム基体表面を活性化させ
、この基体を硫酸ニッケル約３０〜約４０ｙ／（１、ク
エン酸ナトリウム約２０〜約２５ｙ／Ｑ、乳酸約８〜約
１２９／ｆｆ，ジメチルボラン約２０〜約２５ｇ／Ｉ２
、脱イオン水約８００〜約９００ｍｆｆからなる水性中
性浴中に約４０〜約５０℃で所定の厚みに鍍金するのに
十分な時間、だけ浸漬することからなる上記基体の鍍金
方法。

（７）該水性中性浴中のクエン酸ナトリウムをＥＤＴＡ
で置き換えた前項６に記載の方法。

（８）該水性中性浴中の乳酸をグリコール酸、酢酸また
はコハク酸で置き換えた前項６に記載の方法。

（９）該水性中性浴中のジメチルボランをヒドラジンで
置き換えた前項６に記載の方法。

（１０）該水性中性浴は水酸化アンモニウムをｐＨが７
となるのに十分な量を添加して中性とされる前項６、７
、８または９に記載の方法。

特許出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズーコーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）硫酸ニツケル約３０〜約４０ｇ／ｌ、クエン酸ナト
   リウム約２０〜約２５ｇ／ｌ、乳酸約８〜約１２ｇ／ｌ
   、ジメチルボラン約１５〜約２５ｇ／ｌ、脱イオン水約
   ８００〜約９００ｍｌ、およびｐＨを７にするのに十分
   量の緩衝剤からなる、陽極酸化アルミニウム基体上にニ
   ツケルを析出させるための無電解鍍金浴組成物。 ２）陽極酸化したアルミニウム基体表面を活性化させ、
   この基体を硫酸ニツケル約３０〜約４０ｇ／ｌ、クエン
   酸ナトリウム約２０〜約２５ｇ／ｌ、乳酸約８〜約１２
   ｇ／ｌ、ジメチルボラン約２０〜約２５ｇ／ｌ、脱イオ
   ン水約８００〜約９００ｍｌからなる水性中性浴中に約
   ４０〜約５０℃で所定の厚みに鍍金するのに十分な時間
   だけ浸漬することからなる上記基体の鍍金方法。