JPH04338692A - 金属ベース回路基板の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器、通信機、自動
車、産業機器などに収納される回路用基板として使用さ
れる回路用金属ベース基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、銅回路をプリフラックス処理をし
て金属ベース回路基板とする場合は、プリフラックス処
理に先立ち、リン酸、シュウ酸、過硫酸アンモニウムな
どの溶液でプリフラックス前処理を行っていた。また、
銅回路上のワイヤーボンディングを施す部分に部分的に
電解ニッケルを施したものについて、直ちにワイヤーボ
ンディングを行う場合は特にプリフラックス前処理を行
うことなしにワイヤーボンディングを行っていたが、電
解ニッケルメッキ後、時間が経過する場合は塩酸溶液で
プリフラックス前処理をした後、プリフラックス処理を
するという方法が行われていた。しかしながら、これら
従来の前処理溶液でプリフラックス前処理を電解ニッケ
ルメッキ部を有する銅回路金属ベース基板に施した場合
、ニッケルメッキ部へのワイヤーボンディングがうまく
行えないという問題があった。そのため、ニッケルメッ
キ部をレジストインクで保護してから、プリフラックス
前処理を行った後、このレジストインクを除去するとい
う方法も行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したようなプリフ
ラックス前処理、すなわち銅回路表面を前処理するリン
酸やシュウ酸による処理をそのまま、電解ニッケルメッ
キ部を有する銅回路に施してもニッケルメッキ部表面の
汚れや酸化膜の除去は十分に行われず、ワイヤーボンデ
ィン性は不良である。また、過硫酸アンモンニウムまた
は塩酸で処理した場合はニッケルメッキ部の表面の溶解
腐食が激しく、表面が著しくあれるためワイヤーボンデ
ィング性が低下するという問題があった。また、プリフ
ラックス処理の前に化学的表面処理等のプリフラックス
前処理を行わないと銅回路表面の酸化物が除去されず、
プリフラックス処理のみ行っても銅回路の半田塗れ性が
悪いという問題があった。さらに、ニッケルメッキ部を
レジストインクで保護する方法はレジストインク塗布時
に微細パターンではその位置精度をだすことが難しく、
生産性が底化するという問題があった。本発明はこれら
の問題点に鑑みてなされたものであって、従来にないプ
リフラックス前処理用溶液を用いることによって、ワイ
ヤーボンディング用ニッケル部の表面状態を改良するこ
とができ、ワイヤーボンディング性の良好な金属ベース
回路基板を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は以下
を要旨とするものである。金属ベース絶縁基板上に銅回
路を形成し、該銅回路の少くともワイヤーボンディング
する部分に、電解ニッケルメッキを施した後、プリフラ
ックス前処理し、さらにプリフラックス処理した後、ワ
イヤーボンディングして金属ベース回路基板を製造する
方法において、過硫酸アンモニウム、アルカリ剤または
界面活性剤のうちの少なくとも１種以上と弱酸との混合
物からなる溶液でプリフラックス前処理を行うことを特
徴とする金属ベース回路基板の製造方法。

【０００５】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。金属ベース基板のベース金属はアルミニウム、鉄、
ステンレス、銅、鉄／コバルト合金、あるいはこれら金
属の多層構造のものを用いることができる。このベース
金属上に絶縁層を形成し、金属ベース絶縁層は、エポキ
シ樹脂、エポキシ含浸ガラス布硬化物、無機フィラー充
填エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、テフロン樹脂等が用
いられ、その厚みは２０μｍ〜４００μｍが好ましいが
、さらに好ましくは６０μｍ〜２００μｍがよい。この
金属ベース絶縁基板上に形成される銅回路基板は５μｍ
〜１．０ｍｍ厚の金属銅箔または金属銅板が用いられる
。 この銅回路の一部に、ワイヤーボンディングを施して回
路を構成するが、ワイヤーボンディングするために銅回
路上の一部に、部分的に電解ニッケルメッキを施す。

【０００６】ニッケルメッキは無電解メッキではニッケ
ル・リン等の合金ができ、表面にリン等の不純物が析出
しワイヤーボンディング不良を起すので電解メッキがよ
い。メッキ方法は銅箔上に全面メッキを行ったのちニッ
ケルと銅を選択的にエッチングしてもよいし、また部分
的にニッケルメッキを行ったのち銅箔を任意にエッチン
グしてもかまわない。いずれにせよニッケルメッキ部分
と銅箔パターンの双方が任意に形成される。ニッケルメ
ッキの厚みは０．５〜５０μｍ。好ましくは３〜８μｍ
程度が望ましい。つぎにこのニッケルメッキ部を含む銅
回路部をプリフラックス前処理してから、プリフラック
ス処理を行う。通常、プリフラックス処理は、ロジン系
化合物やイミダゾールなどを主成分とする処理剤を塗布
することによって行われる。このプリフラックス処理に
よって、銅表面に薄くてかつ均一で、しかも十分な防錆
効果があり、ポストフラックスとの相溶性も良好な膜が
形成される。従って、銅表面が雰囲気中の水と結合して
錆びるのを防ぐので、良好なハンダ付け特性が得られる
。

【０００７】本発明でいうプリフラックス前処理とはプ
リフラックス処理の効果をあげるためにプリフラックス
処理の前に先だって行うものであって、本発明の特徴は
過硫酸アンモニウム、アルカリ剤または界面活性剤のう
ちの少なくとも１種以上と弱酸との混合物からなる溶液
でプリフラックス前処理することにある。ここでいう弱
酸とは解離定数　ＰＫ　が２以上のものであり、たとえ
ばリン酸、炭酸、クロム酸、ホウ酸などの無機酸および
酢酸、コハク酸、クエン酸、酪酸、安息香酸、アジピン
酸、酒石酸、マレイン酸などの有機酸を使用することが
できる。弱酸の混合溶液中の濃度は酸の種類によっても
異なるが０．５〜３５％が好適であり、さらに好ましく
は１〜３０％がよい。

【０００８】過硫酸アンモニウムの混合溶液中の濃度は
０．５〜３０％が好適であり、さらに好ましくは１〜２
０％がよい。ここでいうアルカリ剤とは一般に金属のア
ルカリ洗浄剤として用いられるものであればいずれでも
よく、例えばケイ酸ソーダ、リン酸ソーダ、苛性ソーダ
または炭酸ソーダなどが使用できる。アルカリ剤の混合
溶液中の濃度は０．５〜１０％が好適である。

【０００９】また、ここでいう界面活性剤は非イオン性
活性剤、アニオン活性剤、ノニオン活性剤などいずれで
もよく、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、硫
酸エステル塩、ポリオキシエチレングリコールエーテル
などが使用できる。界面活性剤の混合溶液中の濃度は０
．１〜１０％が好適である。これらの成分はいずれも下
限より少ない場合はその処理効果が十分でなく、酸化膜
の除去や表面の汚染が除去できず、上限より濃い濃度に
してもその効果はあまり変わらず、その後の洗浄処理お
よび廃液の処理などに手間がかかり経済的でない。

【００１０】本発明のプリフラックス前処理用溶液で前
処理することによって、ボンディングするニッケルメッ
キ部の表面の汚れや酸化膜は除去され、清浄化されると
ともに、激しく浸食されることなく適度な状態に保たれ
、かつ銅回路表面の酸化膜を除去し、プリフラックス処
理を効果的に行うことができるので、良好なハンダ付特
性を有し、ボンディング性の良好な金属ベース基板を製
造することができる。

【００１１】この混合溶液の各成分の全合計濃度は１〜
５０％が好適であり、さらにこのましくは２〜３５％が
よい。これら混合溶液の各成分の配合量はこの濃度範囲
にあれば、任意に選ぶことが可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例、比較例について具体
的に説明する。 実施例１〜４。１．５ｍｍ厚のアルミニウム板上に１０
０μｍ厚のガラスエポキシ樹脂を被覆し、絶縁基板とし
、この上に３５μｍの電解銅箔を張り積層板を形成した
。この銅箔の上に、電解メッキにより部分的にニッケル
を層を５μｍ形成した後、銅箔をエッチングしニッケル
パッドつき銅回路を形成した。つぎにリン酸３０％、過
硫酸アンモニウム２０％１：１の混合溶液でスプレー処
理により、プリフラックス前処理を施した後、グリコー
トＴ（四国化成社製）の有効成分が６０％となるように
調整した３０℃の流水中に２０秒浸漬し、プリフラック
ス処理した。表１に示すように混合溶液の種類をかえた
ものについて、同様の処理を施した。これらの金属ベー
ス基板について、アルミニウム３００μｍ線でワイヤー
ボンディング試験を行った。その結果を表１に示すがい
ずれの条件でも１００％ワイヤーボンディングができ、
不良率は０％であった。これらについて、ＣＯＲＲＥＸ
　　Ｔｅｎｓｉｏｎ　　Ｇａｕｇｅで測定した結果その
引っ張り強度はいずれも、６００グラム以上で良好であ
った。

【００１３】実施例５〜８。３．０ｍｍ厚のアルミニウ
ム板上に６０μｍ厚のシリカ充填エポキシ樹脂および３
５μｍの電解銅箔をもうけ積層板を形成した。この全面
に電解メッキによりニッケル層を５μｍ形成した後、ニ
ッケル、銅の選択エッチングを行い、ニッケルパッドつ
き銅回路形成を行った。つぎに酢酸１０％、過硫酸アン
モニウム２０％混合溶液でスプレー噴霧しプリフラック
ス前処理し、さらに実施例１と同様グリコートＴでプリ
フラックス処理した。表１に示すように混合溶液の種類
をかえたものについても同様の処理を施した。これらの
ものについて、アルミニウム３００μｍ線でワイヤーボ
ンディング試験を行った結果を表１に示すが１００％ワ
イヤーボンディンができ、その引っ張り強度はいずれも
６００グラム以上であった。

【００１４】実施例９〜１２。３．０ｍｍ厚のアルミニ
ウム板上に、２００μｍ厚の窒化ホウ素を充填したポリ
イミド樹脂および１．０μｍの圧延銅箔をもうけ積層板
を形成した。これに部分的にニッケルを電解メッキによ
り５μｍ形成した後、銅箔をエッチングしニッケルパッ
ド付き銅回路を形成した。つぎに酢酸３％、メタケイ酸
ソーダ５％１：１混合溶液でスプレー処理しプリフラッ
クス前処理した後、実施例１と同様グリコートＴでプリ
フラックス処理した。表１に示すように混合溶液の種類
を変えたものについても同様の処理を施した。　　これ
らのものについて、アルミニウム３００μｍ線でワイヤ
ーボンディング試験を行った結果を表１に示すが１００
％ワイヤーボンディンができ、その引っ張り強度はいず
れも６００グラム以上であった。

【００１５】比較例１。実施例１で用いた部分ニッケル
メッキ付き銅回路積層基板に、１０％過硫酸アンモニウ
ム水でスプレー処理しプリフラックス前処理した後、実
施例１と同様グリコートＴでプリフラックス処理した。 このものについて、アルミニウム３００μｍ線でのワイ
ヤーボンディング試験をした結果、表１に示すとおり、
１０％しかワイヤーボンディンが打てず、その引っ張り
強度もわずか２００グラムであった。

【００１６】比較例２〜４。実施例２で用いたものと同
じ積層基板の銅回路上に、電解メッキにより部分的にニ
ッケル層を５μｍ形成した。つぎに塩酸３％水溶液でス
プレー処理しプリフラックス前処理した後、実施例１と
同様グリコートＴでプリフラックス処理した。このもの
について、アルミニウム３００μｍ線でのワイヤーボン
ディング試験を１００本打ったところ、１０％しかワイ
ヤーボンディンが打てず、その引っ張り強度もわずか１
５０グラムであった。プリフラックス前処理の混合溶液
の組成、濃度を表１のようにかえたものについて、同様
の処理を施し、得られたものについて、ワイヤーボンデ
ィング試験を実施した結果、表１に示すとおり、良好な
ものは得られなかった。

【００１７】

【効果】ニッケルメッキ部を含む銅回路を、弱酸と、過
硫酸アンモニウム、アルカリ剤または界面活性剤のうち
の１種または２種以上のものとからなる混合溶液でプリ
フラックス前処理することによって、ニッケルメッキ部
の表面を清浄化するとともに、過度の腐食を防止するこ
とができるので、ワイヤーボンディグ性が良好で銅回路
表面の防錆処理が可能でハンダ特性が良好な金属ベース
回路基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明によって得られた金属ベース回路基板
の構造の一例を示す断面図である。 １：金属板 ２：絶縁層 ３：銅回路 ４：ニッケルメッキ ５：半田 ６：ヒートシンク ７：半導体チップ ８：アルミワイヤー

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属ベース絶縁基板上に銅回路を形成
   し、該銅回路の少くともワイヤーボンディングする部分
   に、電解ニッケルメッキを施した後、プリフラックス前
   処理し、さらにプリフラックス処理した後、ワイヤーボ
   ンディングして金属ベース回路基板を製造する方法にお
   いて、過硫酸アンモニウム、アルカリ剤または界面活性
   剤のうちの少なくとも１種以上と弱酸との混合物からな
   る溶液でプリフラックス前処理を行うことを特徴とする
   金属ベース回路基板の製造方法。