JPH09219469A - セラミックパッケージ基体のめっき処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｎｉめっき処理が施されたセラミックパッケ
ージ基体用焼結体に、置換型Ａｕめっき処理を施した
後、還元型Ａｕめっき処理を施すと、焼結体表面に形成
された金属層以外の部分にめっき被膜が形成される、い
わゆるブリードが発生するという課題があった。 【解決手段】 置換型Ａｕめっき処理工程の後、還元型
Ａｕめっき処理工程の前にシアン化カリウムを含む溶液
を用いてセラミックパッケージ基体用焼結体の洗浄を行
い、ブリード発生の原因となる沈殿物を溶解、除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックパッケー
ジ基体のめっき処理方法に関し、より詳細にはＬＳＩチ
ップ等の半導体素子を搭載するセラミックパッケージ基
体を製造する際に採用されるセラミックパッケージ基体
のめっき処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を構成する集積回路などの半
導体素子は、通常、パッケージ基体に設けられたキャビ
ティ部に収納され、該キャビティ部がリッドで気密に封
止され、実用に供されている。アルミナ等のセラミック
は耐熱性、耐久性、信頼性などに優れるため、このパッ
ケージ基体及びリッドの材料として好適であり、アルミ
ナ等からなるセラミック製のＩＣパッケージ（以下、セ
ラミックパッケージと記す）は現在盛んに使用されてい
る。

【０００３】図１は、ＰＧＡ（Pin Grid Array）タイプ
のセラミックパッケージに使用されるセラミックパッケ
ージ基体を模式的に示した断面図である。

【０００４】セラミックパッケージ基体１１の中央部に
はキャビティ部１２が形成され、その周囲外方にはリッ
ド（図示せず）で封止する際に用いられる下地金属層１
６が形成され、さらに下地金属層１６の周囲外方には図
示しないマザーボードに接続するための外部接続ピン１
７が外部接続ピン用パッド１８に固着されている。キャ
ビティ部１２は通常その周辺部分が階段状に構成されて
おり、階段部にはワイヤボンディングのためのパッド部
１５が形成され、また底面部分には半導体素子搭載部１
３が形成され、ＬＳＩ等の半導体素子１４が載置されて
いる。一方、図中、下部面、すなわち半導体素子１４が
載置されている面と反対側の面には、半導体素子１４か
ら発生する熱を放散させるための放熱用基板１９が配設
されている。

【０００５】セラミックパッケージ基体１１表面に形成
されたパッド部１５、及び下地金属層１６は、いずれも
焼結体表面に部分的に形成されたＷやＭｏ等の金属層、
及び該金属層の上に順次形成されたＮｉめっき被膜とＡ
ｕめっき被膜とにより構成されている。また、外部接続
ピン用パッド１８にはＮｉめっき被膜を介して外部接続
ピン１７がろう付けにより固着されており、さらにその
上にＮｉめっき被膜とＡｕめっき被膜とが順次形成され
ている。

【０００６】このセラミックパッケージ基体１１は、以
下のような工程により製造される。まず、セラミック粉
末及びバインダ等からなるスラリをドクターブレード法
等により成形してグリーンシートを作製した後、該グリ
ーンシートの所定の位置にＷ等を含む導電性ペーストを
印刷する。次に、該導電性ペーストが印刷されたグリー
ンシートを含む複数枚のグリーンシートを積層し、グリ
ーンシート積層体を作製する。次に、該グリーンシート
積層体を脱脂、焼成することによりセラミックパッケー
ジ基体用焼結体（以下、焼結体基板とも記す）を製造す
る。

【０００７】前記工程により製造された焼結体基板の表
面には、図１に示したパッド部１５用、下地金属層１６
用及び外部接続ピン用パッド１８用のＷ等よりなる金属
層が形成されている。しかし、該金属層の上に直接半田
層を形成したり、ろう付けしたりすると、半田やろう材
と下地金属との十分な密着性が得られないため、前記焼
結体基板に種々のめっき処理を施して、半田等との密着
性を確保すると同時に耐食性等を付与する。

【０００８】まず、焼結体基板にＮｉ−Ｂめっき処理を
施し、前記金属層の上にＮｉ−Ｂめっき被膜を形成す
る。次に、Ｎｉ−Ｂめっき被膜が形成された前記金属層
のうち、外部接続ピン用パッド１８の部分に外部接続ピ
ン１７をろう付けし、固着する。次に、外部接続ピン１
７が固着された焼結体基板にＮｉ−Ｐめっき処理を施
し、外部接続ピン１７上及び前記Ｎｉ−Ｂめっき被膜が
形成された金属層上にＮｉ−Ｐめっき被膜を形成する。
その後、還元性雰囲気中、７００℃程度の温度でシンタ
処理を施して、Ｎｉ−Ｐめっき被膜を下地の金属層に密
着させると同時にＮｉ−Ｐめっき被膜に形成されている
ピンホール等を塞ぎ、めっき液等による腐食を防止す
る。

【０００９】次に、シンタ処理が施された焼結体基板
に、ｐＨが３〜５の酸性めっき浴中で置換型Ａｕめっき
処理を施し、続いて還元型Ａｕめっき処理を施すことに
より、前記金属層の最上層にＡｕめっき被膜を有するセ
ラミックパッケージ基体１１を製造する。

【００１０】前記Ａｕめっき処理工程において、置換型
Ａｕめっき処理と、還元型Ａｕめっき処理との２回のＡ
ｕめっき処理を施すのは、以下のような理由による。す
なわち、還元型Ａｕめっき処理を施すことにより、Ａｕ
の厚膜を形成することは可能であるが、下地のＮｉ層と
の密着性が不十分になる。そこで、最初に置換型Ａｕめ
っき処理を施して下地のＮｉ層との密着性を確保し、次
に還元型Ａｕめっき処理を施すことによりＡｕの膜厚を
確保するのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したＡｕ
めっき処理方法では、セラミックパッケージ基体１１上
に部分的に形成された金属層以外の部分にＡｕめっき被
膜が形成される、いわゆるブリードが発生するという課
題があった。

【００１２】前述したように、置換型Ａｕめっき処理は
ｐＨ３〜５の酸性浴中で行われ、通常は下記の化１式及
び化２式に示した化学反応が進行して、Ｎｉめっき被膜
上にＡｕめっき被膜が形成される。

【００１３】

【化１】 ＫＡｕ（ＣＮ）₂ → Ｋ⁺ ＋ Ａｕ（ＣＮ）₂ ^-

【００１４】

【化２】 Ａｕ（ＣＮ）₂ ^- ＋ ｅ → Ａｕ↓ ＋ ２ＣＮ^- しかし、酸性溶液中でＣＮ^- が不足した場合等において
は、Ａｕ（ＣＮ）₂ ^-が不安定となって下記の化３式に示
した自己分解反応が進行し、ＡｕＣＮの沈殿が生成す
る。

【００１５】

【化３】Ａｕ（ＣＮ）₂ ^- ＋ Ｈ⁺ → ＡｕＣＮ↓
＋ Ｈ⁺ ＋ ＣＮ^- ＡｕＣＮの沈殿は、金属層が形成されている以外の部分
にも付着する。特に線状の金属層が狭い間隔で並んでい
るパッド部１５では、前記沈殿が金属層と金属層との間
の部分に付着し易い。そのため、その後に還元型Ａｕめ
っき処理を施すと、金属層が形成されている部分以外の
部分（ＡｕＣＮが沈殿付着した部分）にＡｕめっき被膜
が形成されるブリードが発生することになる。

【００１６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、焼結体基板に部分的に形成された金属層にめっき処
理を施す際に、ブリードを発生させず、前記金属層にの
みＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜を形成することが
できるセラミックパッケージ基体のめっき処理方法を提
供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係るセラミックパッケージ基体
のめっき処理方法（１）は、その表面に部分的に金属層
が形成され、該金属層にＮｉめっき処理が施されたセラ
ミックパッケージ基体用焼結体に、酸性めっき浴中で置
換型Ａｕめっき処理を施す置換型Ａｕめっき処理工程
と、該置換型Ａｕめっき処理が施されたセラミックパッ
ケージ基体用焼結体に還元型Ａｕめっき処理を施す還元
型Ａｕめっき処理工程とを含むセラミックパッケージ基
体のめっき処理方法において、前記置換型Ａｕめっき処
理工程の後、前記還元型Ａｕめっき処理工程の前にシア
ン化カリウムを含む溶液を用いて前記セラミックパッケ
ージ基体用焼結体の洗浄を行うことを特徴としている。

【００１８】また、本発明に係るセラミックパッケージ
基体のめっき処理方法（２）は、上記セラミックパッケ
ージ基体のめっき処理方法（１）において、シアン化カ
リウムの濃度が１ｇ／リットル以上であることを特徴と
している。

【００１９】上記セラミックパッケージ基体のめっき処
理方法（１）又は（２）によれば、前記置換型Ａｕめっ
き処理工程により前記金属層以外の部分に付着した沈殿
物を、前記シアン化カリウムを含む溶液を用いた洗浄に
より除去することができ、後の還元型Ａｕめっき処理工
程におけるブリードの発生を防止することができる。ま
た、前記シアン化カリウムを含む溶液はＡｕめっき層を
溶解することはない。従って、Ｎｉめっき被膜が形成さ
れた金属層の上に、ブリードを発生させず、良好にＡｕ
めっき被膜を形成することができる。

【００２０】上記セラミックパッケージ基体のめっき処
理方法（２）において、前記シアン化カリウムを含む溶
液中のシアン化カリウムの濃度が１ｇ／リットル未満で
あると、前記沈殿物の溶解に長時間を要し、Ａｕめっき
処理の効率が低下する傾向が生ずる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセラミックパ
ッケージ基体のめっき処理方法の実施の形態を図面に基
づいて説明する。

【００２２】実施の形態に係るセラミックパッケージ基
体のめっき処理方法では、対象とするセラミックパッケ
ージ基体のタイプは特に限定されないが、その一例とし
て、例えば図１に示したＰＧＡタイプのセラミックパッ
ケージ基体１１が挙げられる。以下においては、前記Ｐ
ＧＡタイプのセラミックパッケージ基体１１を例にとっ
て説明する。

【００２３】まず、表面に部分的にＷ等の金属層が形成
されたセラミックパッケージ基体用焼結体（焼結体基
板）を製造する。焼結体基板の製造方法は、従来の方法
と同様の方法で行えばよいので、ここではその詳しい説
明を省略する。次に、得られた焼結体基板を、Ｎｉの塩
及びホウ素含有化合物等を含んだ５０〜８０℃のめっき
浴に３〜６０分間浸漬し、Ｎｉ−Ｂめっき処理を施す。
前記Ｎｉ−Ｂめっき処理工程により、焼結体基板表面に
形成された金属層上に、０．５〜８μｍの厚さのＢを含
有するＮｉ−Ｂめっき被膜が形成される。

【００２４】次に、焼結体基板に形成された金属層のう
ち、外部接続ピン用パッド１８用として形成された金属
層に、還元性雰囲気中、銀ろうを用いて外部接続ピン１
７をろう付けし、焼結体基板に固着する。放熱用基板１
９を配設するタイプのものでは、この際、放熱用基板１
９のろう付けも行う。

【００２５】次に、外部接続ピン１７等がろう付けされ
た焼結体基板を、Ｎｉの塩及び次亜リン酸塩等を含んだ
７０〜９０℃のめっき浴に５〜６０分間浸漬し、Ｎｉ−
Ｐめっき処理を施す。前記Ｎｉ−Ｐめっき処理工程によ
り、Ｎｉ−Ｂめっき被膜を有する金属層及び外部接続ピ
ン１７等の上に０．５〜１０μｍの厚さのＰを含有する
Ｎｉ−Ｐめっき被膜が形成される。

【００２６】次に、還元性雰囲気中、前記工程を経た焼
結体基板に３００〜８９０℃でシンタ処理を施し、Ｎｉ
−Ｐめっき被膜を下地に密着させると同時にＮｉ−Ｐめ
っき被膜中に存在するピンホール等を塞ぐ。

【００２７】前記シンタ処理工程が終了した焼結体基板
を、ジシアノ金（Ｉ）酸カリウム（Ｋ［Ａｕ（ＣＮ）
₂ ］）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、クエン
酸等を含んだｐＨが３〜５で、その温度が７０〜１００
℃のめっき浴に１〜３０分間浸漬し、置換型Ａｕめっき
処理を施す。前記置換型Ａｕめっき処理により、Ｎｉ−
Ｐめっき被膜上に厚さが０．０１〜０．３μｍで該Ｎｉ
−Ｐめっき被膜との密着性に優れたＡｕめっき被膜が形
成される。しかし、上述したように前記置換型Ａｕめっ
き処理により、前記金属層が形成されていない部分に
も、Ａｕ（ＣＮ）等の沈殿が付着すると、後の還元型Ａ
ｕめっき処理の際にブリードが生じる原因となる。

【００２８】そこで、前記置換型Ａｕめっき処理工程を
終えた焼結体基板をシアン化カリウムを１ｇ／リットル
以上含んだ１０〜１００℃の水溶液に１分〜数分程度浸
漬して洗浄を行う。

【００２９】前記洗浄工程により、焼結体基板に付着し
たＡｕ（ＣＮ）等の沈殿は溶解除去される。一方、前記
置換型Ａｕめっき処理により形成されたＡｕめっき被膜
は前記シアン化カリウムを含んだ溶液には溶解されない
ため、Ａｕめっき被膜に腐食等は発生しない。

【００３０】次に、前記洗浄処理が施された焼結体基板
を、ジシアノ金（Ｉ）酸カリウム、水素化ホウ素ナトリ
ウム等を含んだｐＨが１２．５〜１３．５で、その温度
が５０〜８０℃のめっき浴に２０〜３０分間浸漬し、還
元型Ａｕめっき処理を施す。該還元型Ａｕめっき処理を
施すことにより、前記置換型Ａｕめっき処理により形成
された薄いＡｕめっき被膜の上に、１〜２μｍの厚さの
めっき被膜が形成される。

【００３１】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミックパ
ッケージ基体のめっき処理方法の実施例を説明する。な
お、比較例に係るセラミックパッケージ基体のめっき処
理方法についても説明する。

【００３２】まず、実施例１〜３（洗浄工程におけるＫ
ＣＮ濃度が異なるもの）の場合の処理条件を以下に示
す。

【００３３】（１） Ｎｉ−Ｂめっき処理工程 焼結体基板（図１に示したものと同一の形状）の寸
法 辺部の寸法：約５５ｍｍ×約５５ｍｍ キャビティ部１２の厚さ：２ｍｍ 外周部分の厚さ：３ｍｍ パッド部１５の金属層の幅：１２０μｍ 金属層間の間隔：１００μｍ めっき処理 めっき浴の組成 硫酸ニッケル（六水和物）：２７ｇ／リットル ジメチルアミンボラン：３．５ｇ／リットル ｐＨ：６．４ めっき処理条件 めっき浴の温度：６４℃ 浸漬時間：２０分間 めっき被膜の厚さ：３μｍ （２）外部接続ピン及び放熱用基板のろう付け工程 外部接続ピン１７の寸法：０．４６ｍｍφ×３．１８ｍ
ｍ 材質：コバール 放熱用基板１９の寸法：３８ｍｍ×３８ｍｍ 厚さ：１ｍｍ 材質：多孔質Ｗ材料に溶融Ｃｕを含浸させたもの ろう付けの際の雰囲気：還元性雰囲気 温度：９００℃ （３） Ｎｉ−Ｐめっき処理工程 めっき浴の組成 硫酸ニッケル：２０ｇ／リットル 次亜リン酸ナトリウム：２０ｇ／リットル ｐＨ：４．６ めっき処理条件 めっき浴の温度：８０℃ 浸漬時間：１８分間 めっき被膜の厚さ：３μｍ （４）シンタ処理工程 雰囲気：還元性雰囲気 温度：７００℃ 時間：２０分間 （５） 置換型Ａｕめっき処理工程 めっき浴の組成 ジシアノ金（Ｉ）酸カリウム：５．９ｇ／リットル ＥＤＴＡ：６ｇ／リットル クエン酸ナトリウム：３ｇ／リットル ｐＨ：４．０ めっき処理条件 めっき浴の温度：９０℃ 浸漬時間：１０分間 めっき被膜の厚さ：０．１μｍ （６） 洗浄工程 シアン化カリウムを含む水溶液の組成 ＫＣＮ：５０ｇ／リットル（実施例１） ＫＣＮ：１０ｇ／リットル（実施例２） ＫＣＮ：１００ｇ／リットル（実施例３） シアン化カリウムを含む水溶液の温度：３０℃ 浸漬時間：１分間 （７） 還元型Ａｕめっき処理工程 めっき浴の組成 ジシアノ金（Ｉ）酸カリウム：５．１ｇ／リットル 水素化ホ素ナトリウム：１５ｇ／リットル ｐＨ：１３．０ めっき処理条件 めっき浴の温度：７０℃ 浸漬時間：３０分間 めっき被膜の厚さ：２μｍ 比較例１の場合、（６）の洗浄工程を実施しなかった他
は、上記実施例１の場合と同様の条件で処理を施した。
実施例１〜３の場合及び比較例１の場合のいずれも、１
０個の焼結体基板を対象に上記処理を施した。

【００３４】次に、上記処理により得られたセラミック
パッケージ基体１１のパッド部１５付近を中心として顕
微鏡により表面観察を行った結果、比較例１に係るセラ
ミックパッケージ基体では、処理した１０個全てのもの
にブリードが生じていた。ブリードが生じた部分は、パ
ッド部１５の金属層の間で、金属層の間隔が狭い部分で
あった。一方、実施例１〜３に係るセラミックパッケー
ジ基体では、いずれの場合にも１０個全てにブリードは
発見されず、Ａｕめっきが腐食されている様子もなかっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＰＧＡタイプのセラミックパッケージ基体を模
式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１１ セラミックパッケージ基体 １５ パッド部 １６ 下地金属層 １８ 外部接続ピン用パッド １９ 放熱用基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その表面に部分的に金属層が形成され、
   該金属層にＮｉめっき処理が施されたセラミックパッケ
   ージ基体用焼結体に、酸性めっき浴中で置換型Ａｕめっ
   き処理を施す置換型Ａｕめっき処理工程と、該置換型Ａ
   ｕめっき処理が施されたセラミックパッケージ基体用焼
   結体に還元型Ａｕめっき処理を施す還元型Ａｕめっき処
   理工程とを含むセラミックパッケージ基体のめっき処理
   方法において、前記置換型Ａｕめっき処理工程の後、前
   記還元型Ａｕめっき処理工程の前にシアン化カリウムを
   含む溶液を用いて前記セラミックパッケージ基体用焼結
   体の洗浄を行うことを特徴とするセラミックパッケージ
   基体のめっき処理方法。
2. 【請求項２】 シアン化カリウムの濃度が１ｇ／リット
   ル以上であることを特徴とする請求項１記載のセラミッ
   クパッケージ基体のめっき処理方法。