JPH09256163A - Nickel plating treatment on ceramic substrate - Google Patents

Nickel plating treatment on ceramic substrate

Info

Publication number
JPH09256163A
JPH09256163A JP6767196A JP6767196A JPH09256163A JP H09256163 A JPH09256163 A JP H09256163A JP 6767196 A JP6767196 A JP 6767196A JP 6767196 A JP6767196 A JP 6767196A JP H09256163 A JPH09256163 A JP H09256163A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plating
ceramic substrate
plating film
treatment
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6767196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Miyazaki
毅 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc filed Critical Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Priority to JP6767196A priority Critical patent/JPH09256163A/en
Publication of JPH09256163A publication Critical patent/JPH09256163A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a plating film more crystalline and stable by applying electrolyses No-Co-O plating treatment and sintering treatment to a substrate in which an external contact pin is foxed onto a metallic layer. SOLUTION: A metallic layer is formed in part on the surface of a ceramic substrate, and an external contact pin is fixed onto this metallic layer. After the composition of the conventional film is changed to a composition containing Ni, Co, and P, sintering treatment is carried out at 400-700 deg.C in a reducing atmosphere. By this procedure, the plating film can be made more crystalline and stable. Accordingly, even in the case where an Au plating film is formed as upper layer and then the ceramic substrate is heated to about 200-400 deg.C, the diffusion of Ni constituting an Ni plating layer in the surface of the Au plating film as upper layer can be prevented and sufficiently high bonding strength can be secured when wire bonding and joining of lid are carried out, and the sealing of semiconductor device can be completely performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック基板のN
i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を製造す
る際に採用されるセラミック基板のNiめっき処理方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to an i-plating method, and more particularly, to a Ni-plating method for a ceramic substrate adopted when manufacturing a ceramic package on which a semiconductor element such as an LSI chip is mounted.

【0002】[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、基板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、この基板及びリッド
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。
2. Description of the Related Art A semiconductor element such as an integrated circuit which constitutes a semiconductor device is usually housed in a cavity portion provided on a substrate, and the cavity portion is hermetically sealed by a lid and is put to practical use. Ceramics such as alumina are heat resistant,
Since it is excellent in durability and reliability, it is suitable as a material for the substrate and the lid, and a ceramic IC package made of alumina or the like (hereinafter referred to as a ceramic package) is actively used.

【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基板に
半導体素子等が搭載された状態をを模式的に示した断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a state in which semiconductor elements and the like are mounted on a ceramic substrate used for a PGA (Pin Grid Array) type ceramic package.

【0004】セラミック基板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16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17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1
2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13が形成さ
れ、LSI等の半導体素子14が載置されている。そし
て、半導体素子14に形成されたパッド(図示せず)と
セラミック基板11上のパッド部15とは、ワイヤ21
を用いたワイヤボンディングにより接続されている。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基板19が配設されてい
る。
A cavity portion 12 is formed in the central portion of the ceramic substrate 11, and a base metal layer 16 used for sealing with a lid (not shown) is formed outside the cavity portion 12, and further, a base metal layer. External connection pins 17 for connecting to a motherboard (not shown) are fixed to pads 18 for external connection pins outside the periphery of 16. Cavity 1
In general, 2 has a peripheral portion formed in a staircase shape, a pad portion 15 for wire bonding is formed in the staircase portion, a semiconductor element mounting portion 13 is formed in the bottom surface portion, and a semiconductor element such as an LSI is formed. 14 is mounted. The pad (not shown) formed on the semiconductor element 14 and the pad portion 15 on the ceramic substrate 11 are connected to the wire 21.
Are connected by wire bonding using. On the other hand, in the figure, a heat dissipation board 19 for dissipating heat generated from the semiconductor element 14 is disposed on the lower surface, that is, the surface opposite to the surface on which the semiconductor element 14 is mounted.

【0005】セラミック基板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15a、16
a、及びこれら金属層15a、16aの上に順次形成さ
れたNiめっき被膜(図示せず)とAuめっき被膜(図
示せず)とにより構成されている。また、外部接続ピン
用パッド18及び放熱基板用パッド20にはNiめっき
被膜を介して外部接続ピン17及び放熱基板19がそれ
ぞれろう付けにより固着されており、さらにその上にN
iめっき被膜とAuめっき被膜(共に図示せず)とが順
次形成されている。
The pad portion 15 and the underlying metal layer 16 formed on the surface of the ceramic substrate 11 are both metal layers 15a and 16 of W, Mo or the like partially formed on the surface of the sintered body.
a, and a Ni plating film (not shown) and an Au plating film (not shown) sequentially formed on the metal layers 15a and 16a. Further, the external connection pin 17 and the heat dissipation board 19 are fixed to the external connection pin pad 18 and the heat dissipation board pad 20 by brazing, respectively, through a Ni plating film.
An i-plated film and an Au-plated film (both not shown) are sequentially formed.

【0006】この外部接続ピン17等が配設されたセラ
ミック基板11は、以下のような工程を経て製造され
る。まず、セラミック原料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基板11を製造する。
The ceramic substrate 11 provided with the external connection pins 17 and the like is manufactured through the following steps. First, a slurry made of ceramic raw material powder and a binder is molded by a doctor blade method or the like to prepare a green sheet, and then a conductive paste containing W or the like is printed at a predetermined position on the green sheet. Next, a plurality of green sheets including a green sheet on which the conductive paste is printed are laminated to produce a green sheet laminate. Next, the ceramic substrate 11 is manufactured by degreasing and firing the green sheet laminate.

【0007】前記工程により製造されたセラミック基板
11の表面には、図1に示したパッド部15、下地金属
層16、外部接続ピン用パッド18、及び放熱基板用パ
ッド20を構成するW等よりなる金属層15a、16
a、18a、20a等が形成されている。しかし、これ
ら金属層15a、16a、18a、20aの上に直接半
田層を形成したり、ろう付けすると、半田やろう材と金
属層15a、16a、18a、20aとの間に十分な密
着強度が得られない。このため、セラミック基板11に
種々のめっき処理を施し、半田等との密着強度を確保す
ると同時に耐食性等を付与する。
On the surface of the ceramic substrate 11 manufactured by the above process, the pad portion 15, the underlying metal layer 16, the external connection pin pad 18, and the W for the heat dissipation substrate pad 20 shown in FIG. Metal layers 15a, 16
a, 18a, 20a, etc. are formed. However, when a solder layer is directly formed or brazed on these metal layers 15a, 16a, 18a, 20a, sufficient adhesion strength is obtained between the solder or brazing material and the metal layers 15a, 16a, 18a, 20a. I can't get it. Therefore, the ceramic substrate 11 is subjected to various plating treatments to secure the adhesion strength with solder or the like, and at the same time, provide the corrosion resistance and the like.

【0008】従来においては、これらNiめっき被膜や
Auめっき被膜を形成するために、前記セラミック基板
に電解めっき処理を施していた。しかし、最近の電子機
器の駆動速度の高速化に伴い、セラミック基板11に形
成される電解めっき用の引き出し線(図示せず)が電気
的特性に悪影響を及ぼすようになり、そのため無電解め
っき法によりセラミック基板11上の金属層15a、・・
・ にめっき被膜を形成する方法が採用されるようになっ
てきている(特公平6−84546号公報)。
In the past, in order to form these Ni plating film and Au plating film, the ceramic substrate was subjected to electrolytic plating treatment. However, with the recent increase in the driving speed of electronic devices, the lead lines (not shown) for electrolytic plating formed on the ceramic substrate 11 have a bad influence on the electrical characteristics, and therefore the electroless plating method is used. The metal layer 15a on the ceramic substrate 11 is ...
The method of forming a plating film on the substrate has been adopted (Japanese Patent Publication No. 6-84546).

【0009】上記無電解めっき法を採用した場合、ま
ず、セラミック基板11に無電解Ni−Bめっき処理を
施し、金属層15a、16a、18a、20aの上にN
i−Bめっき被膜を形成する。次に、Ni−Bめっき被
膜が形成された金属層15a、・・・ のうち、金属層18
a部分に外部接続ピン17を、金属層20a部分に放熱
基板19をそれぞれろう付けする。
When the above electroless plating method is adopted, first, the ceramic substrate 11 is subjected to electroless Ni-B plating, and N is deposited on the metal layers 15a, 16a, 18a and 20a.
An i-B plating film is formed. Next, the metal layer 18 among the metal layers 15 a, ...
The external connection pin 17 is brazed to the portion a and the heat dissipation substrate 19 is brazed to the portion of the metal layer 20a.

【0010】次に、外部接続ピン17及び放熱基板19
が固着されたセラミック基板11に無電解Ni−Pめっ
き処理を施し、外部接続ピン17や放熱基板19上及び
前記Ni−Bめっき被膜が形成された金属層15a、1
6a等の上に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めっき被膜中に存在する欠陥(ピンホー
ル等)や歪を無くし、内部にトラップされたガスを取り
除く。また上記シンタ処理によりNi−Pめっき被膜を
結晶質のものに変化させる。
Next, the external connection pin 17 and the heat dissipation board 19
The ceramic substrate 11 to which is adhered is subjected to electroless Ni-P plating treatment, and the external connection pins 17 and the heat dissipation substrate 19 and the metal layers 15a, 1 on which the Ni-B plating film is formed are formed.
A Ni-P plating film is formed on 6a or the like. afterwards,
Sintering is performed in a reducing atmosphere at a temperature of about 700 ° C. to eliminate defects (pinholes and the like) and distortion existing in the Ni—P plating film, and remove the gas trapped inside. Also, the Ni-P plating film is changed to a crystalline one by the above-mentioned sintering treatment.

【0011】次に、シンタ処理が施されたセラミック基
板11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、前記Ni−Pめっき被膜と接着性の
良好なAuめっき被膜を形成した後、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基板11を製造する。
Next, the sintered type ceramic substrate 11 is subjected to substitutional Au in an acidic plating bath having a pH of 3 to 5.
After performing a plating process to form an Au plating film having good adhesion with the Ni-P plating film, a reduction type Au plating process is performed to provide a ceramic substrate 11 having an Au plating film on the uppermost layer of the metal layer. To manufacture.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の無電解めっき処理方法において、上記無電解Ni−P
めっき処理工程により形成されたNi−Pめっき被膜
は、必ずしもその特性が十分でないという課題があっ
た。
However, in the above-mentioned conventional electroless plating method, the above-mentioned electroless Ni-P is used.
The Ni-P plating film formed by the plating process has a problem that its characteristics are not always sufficient.

【0013】すなわち、通常、半導体素子をセラミック
基板11に実装する工程の前後においては、セラミック
基板11を200〜400℃に加熱するが、この加熱に
よりNi−Pめっき被膜中のNiが上層のAuめっき被
膜中を拡散して、その表面にまで達することがある。A
uめっき被膜表面にNiが拡散したパッド部15にワイ
ヤボンディングを行ったり、下地金属層16にリッドを
接合したりすると、ワイヤ21とパッド部15との接合
強度や、リッドと下地金属層16との接合強度が十分得
られず、またリッドによる半導体素子の封止が完全に行
われない場合が生ずる。
That is, usually, before and after the step of mounting the semiconductor element on the ceramic substrate 11, the ceramic substrate 11 is heated to 200 to 400 ° C. By this heating, Ni in the Ni-P plating film is an upper layer of Au. It may diffuse in the plating film and reach its surface. A
When wire bonding is performed on the pad portion 15 in which Ni is diffused on the surface of the u-plated coating, or when a lid is joined to the base metal layer 16, the bonding strength between the wire 21 and the pad portion 15 and the lid and the base metal layer 16 are formed. There is a case where the bonding strength of No. 1 is not sufficiently obtained, and the semiconductor element is not completely sealed by the lid.

【0014】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、上層にAuめっき被膜を形成した後、セラミック基
板を200〜300℃程度に加熱した場合においても、
Niめっき層を構成するNiが上層のAuめっき被膜表
面に拡散することがなく、ワイヤボンディングやリッド
による接合を行っても十分な接合強度を有し、リッドに
よる半導体素子の封止においても高い信頼性を有するパ
ッケージとすることができるセラミック基板のNiめっ
き処理方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems. Even when the ceramic substrate is heated to about 200 to 300 ° C. after the Au plating film is formed on the upper layer,
Ni constituting the Ni plating layer does not diffuse to the surface of the upper Au plating film, has sufficient bonding strength even if wire bonding or bonding with a lid is performed, and is highly reliable in sealing a semiconductor element with the lid. It is an object of the present invention to provide a Ni plating treatment method for a ceramic substrate that can form a package having excellent properties.

【0015】[0015]

【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基板のNi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、該金属層に外部接続ピンが固着されたセラミック
基板に、無電解Ni−Co−Pめっき処理を施した後、
還元性雰囲気中、400〜700℃でシンタ処理を施す
ことを特徴としている。
Means for Solving the Problems and Effects Thereof In order to achieve the above object, a method (1) for Ni plating a ceramic substrate according to the present invention is such that a metal layer is partially formed on the surface of the metal layer. After performing the electroless Ni-Co-P plating treatment on the ceramic substrate to which the external connection pin is fixed,
The sintering process is performed at 400 to 700 ° C. in a reducing atmosphere.

【0016】また、本発明に係るセラミック基板のNi
めっき処理方法(2)は、セラミック基板のNiめっき
処理方法(1)において、無電解Ni−Co−Pめっき
処理を施すことにより、Coを5〜50重量%、Pを2
〜12重量%含有するNiめっき被膜を形成することを
特徴としている。
The Ni of the ceramic substrate according to the present invention is also used.
The plating treatment method (2) is the same as the Ni plating treatment method (1) of the ceramic substrate, and is 5 to 50% by weight of Co and 2% of P by performing the electroless Ni-Co-P plating treatment.
It is characterized in that a Ni plating film containing about 12% by weight is formed.

【0017】上記セラミック基板のNiめっき処理方法
(1)又は(2)によれば、従来のNiとPとを含むめ
っき被膜の組成を、NiとPとCoとを含むめっき被膜
の組成に変化させ、シンタ処理を施すことにより、めっ
き被膜をより結晶質で安定なものとすることができる。
従って、上層にAuめっき被膜を形成した後、セラミッ
ク基板を200〜400℃程度に加熱した場合において
も、Niめっき層を構成するNiが上層のAuめっき被
膜表面に拡散するのを防止することができ、ワイヤボン
ディングやリッドの接合を行っても十分大きな接合強度
を確保することができ、半導体素子の封止を完全に行う
ことができる。
According to the above method (1) or (2) of Ni plating treatment for a ceramic substrate, the composition of the conventional plating film containing Ni and P is changed to the composition of the plating film containing Ni, P and Co. By performing the sintering treatment, the plated coating can be made more crystalline and stable.
Therefore, even when the ceramic substrate is heated to about 200 to 400 ° C. after the Au plating film is formed on the upper layer, Ni constituting the Ni plating layer can be prevented from diffusing to the surface of the Au plating film on the upper layer. Even if wire bonding or lid bonding is performed, a sufficiently large bonding strength can be secured, and the semiconductor element can be completely sealed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセラミック基
板のNi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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a Ni plating method for a ceramic substrate according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】実施の形態に係るセラミック基板のNiめ
っき処理方法において、対象とするセラミック基板のタ
イプは特に限定されないが、その一例として、PGAタ
イプのセラミックパッケージを構成するセラミック基板
11(図1)が挙げられる。以下においては、前記PG
Aタイプのセラミック基板11を例にとって説明する。
In the Ni plating method of the ceramic substrate according to the embodiment, the type of the target ceramic substrate is not particularly limited, but as an example, the ceramic substrate 11 (FIG. 1) constituting the PGA type ceramic package is used. Can be mentioned. In the following, the PG
The A type ceramic substrate 11 will be described as an example.

【0020】まず、表面に部分的にW等の金属層15
a、16a、18a、20aが形成されたセラミック基
板11を製造する。セラミック基板11の製造方法は、
従来の方法と同様であり、ここではその詳しい説明を省
略する。次に、得られたセラミック基板11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、無電解Ni−Bめっき処理
を施す。前記Ni−Bめっき処理により、セラミック基
板表面に形成された金属層15a、・・・ 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。
First, a metal layer 15 of W or the like is partially formed on the surface.
The ceramic substrate 11 on which a, 16a, 18a and 20a are formed is manufactured. The manufacturing method of the ceramic substrate 11 is
Since the method is the same as the conventional method, detailed description thereof is omitted here. Next, the obtained ceramic substrate 11 is immersed in a plating bath containing a salt of Ni, a boron-containing compound and the like at 50 to 80 ° C. for 3 to 60 minutes to perform electroless Ni—B plating. The metal layer 15a formed on the surface of the ceramic substrate by the Ni-B plating process, ...
An Ni-B plating film containing B having a thickness of 8 μm is formed.

【0021】次に、セラミック基板11に形成された金
属層15a、・・・ のうち、外部接続ピン用パッド18及
び放熱基板用パッド20を構成する金属層18a、20
aに、還元性雰囲気中、銀ろうを用いて外部接続ピン1
7及び放熱基板19をろう付けする。セラミックパッケ
ージの種類により放熱基板19を配設しない場合もあ
る。
Next, of the metal layers 15a, ... Formed on the ceramic substrate 11, the metal layers 18a, 20 constituting the pads 18 for external connection pins and the pads 20 for heat dissipation substrate.
External connection pin 1 using silver solder in a reducing atmosphere
7 and the heat dissipation board 19 are brazed. The heat dissipation board 19 may not be provided depending on the type of ceramic package.

【0022】次に、外部接続ピン17等がろう付けされ
たセラミック基板11を、硫酸ニッケル等のNiの塩、
次亜リン酸塩、硫酸コバルト等のCoの塩、乳酸、プロ
ピオン酸等を含んだpHが6.0〜6.5、温度が70
〜90℃のめっき浴に5〜60分間浸漬し、Ni−Co
−Pめっき処理を施す。前記めっき浴中の硫酸ニッケル
の濃度は20〜25g/リットル、硫酸コバルトの濃度
は5〜25g/リットル、次亜リン酸ナトリウムの濃度
は20〜25g/リットル、乳酸の濃度は20〜25g
/リットル、プロピオン酸の濃度は1〜3g/リットル
が好ましい。上記Ni−Co−Pめっき処理により、N
i−Bめっき被膜を有する金属層15a、16a及び外
部接続ピン17等の上に0.5〜10μmの厚さのP及
びCoを含有するNi−Co−Pめっき被膜が形成され
る。
Next, the ceramic substrate 11 on which the external connection pins 17 and the like are brazed is set to a Ni salt such as nickel sulfate.
Hypophosphite, Co salt such as cobalt sulfate, lactic acid, propionic acid, etc. are contained, pH is 6.0 to 6.5, and temperature is 70.
Immerse in a plating bath at ~ 90 ° C for 5 to 60 minutes to remove Ni-Co
-P plating processing is performed. The concentration of nickel sulfate in the plating bath is 20 to 25 g / liter, the concentration of cobalt sulfate is 5 to 25 g / liter, the concentration of sodium hypophosphite is 20 to 25 g / liter, and the concentration of lactic acid is 20 to 25 g.
/ L, and the concentration of propionic acid is preferably 1 to 3 g / L. By the above Ni-Co-P plating treatment, N
A Ni-Co-P plating film containing P and Co having a thickness of 0.5 to 10 μm is formed on the metal layers 15a and 16a having the i-B plating film, the external connection pin 17, and the like.

【0023】外部接続ピン17等のろう付けによりその
周囲には銀ろうが残留しており、銀ろうは腐食に弱い。
このため、上記Ni−Co−Pめっき処理を施すことに
よりNi−Co−Pめっき被膜を形成して耐食性を付与
する。
Silver brazing remains around the external connection pins 17 by brazing, and the silver brazing is vulnerable to corrosion.
Therefore, the Ni-Co-P plating treatment is applied to form a Ni-Co-P plating film to provide corrosion resistance.

【0024】このNi−Co−Pめっき被膜中のCoの
含有量は5〜50重量%が好ましく、Pの含有量は2〜
12重量%が好ましい。Niめっき被膜中のCoの含有
量が5重量%未満であると、Coを含まないNi−P被
膜と同様に熱処理によりAuめっき被膜中に拡散し易
く、他方Coの含有量が50重量%を超えると、膜密着
性が悪くなる。
The content of Co in the Ni-Co-P plating film is preferably 5 to 50% by weight, and the content of P is 2 to 2.
12% by weight is preferred. When the content of Co in the Ni plating film is less than 5% by weight, it is easy to diffuse into the Au plating film by heat treatment similarly to the Ni-P film containing no Co, while the content of Co is 50% by weight or less. If it exceeds, the film adhesion deteriorates.

【0025】無電解めっきの還元剤としてリンを含有す
る試薬を用いる限り、Ni被膜中のPの含有量を2重量
%未満とすることは難しく、他方Ni被膜中のPの含有
量が12重量%を超えると、膜抵抗の増大の問題が発生
する。
As long as a phosphorus-containing reagent is used as a reducing agent for electroless plating, it is difficult to keep the P content in the Ni coating less than 2% by weight, while the P content in the Ni coating is 12% by weight. When it exceeds%, there arises a problem of increase in film resistance.

【0026】次に、還元性雰囲気、例えば窒素が25〜
100容量%、水素が0〜75容量%のガス中、前記工
程を経たセラミック基板11に400〜700℃でシン
タ処理を施す。このシンタ処理により、Ni−Co−P
めっき被膜を下地に密着させると同時にNi−Co−P
めっき被膜中に存在する欠陥(ピンホール等)や歪等を
無くし、Ni−Co−Pめっき被膜の内部にトラップさ
れたガス等を除く。また、めっき処理した時点では、ア
モルファス状態のNi−Co−Pめっき被膜を結晶質の
ものとする。上記シンタ処理により、後工程で上層にA
uめっき被膜を形成した後、セラミック基板を200〜
400℃程度に加熱した場合においても、Niめっき層
を構成するNiが上層のAuめっき被膜表面に拡散する
のを防止することができ、ワイヤボンディングやリッド
の接合を行っても十分大きな接合強度を確保することが
でき、半導体素子の封止を完全に行うことができる。
Next, a reducing atmosphere, for example, nitrogen of 25 to
Sintering is performed on the ceramic substrate 11 that has undergone the above steps at 400 to 700 ° C. in a gas of 100% by volume and 0 to 75% by volume of hydrogen. By this sintering treatment, Ni-Co-P
Ni-Co-P at the same time when the plating film is adhered to the base
The defects (pinholes, etc.) and strains existing in the plating film are eliminated, and the gas trapped inside the Ni-Co-P plating film is removed. At the time of plating, the Ni-Co-P plating film in an amorphous state is crystalline. By the above-mentioned sintering treatment, the upper layer A
After forming the u plating film, the ceramic substrate
Even when heated to about 400 ° C., Ni constituting the Ni plating layer can be prevented from diffusing to the surface of the upper Au plating film, and a sufficiently large bonding strength can be obtained even if wire bonding or lid bonding is performed. As a result, the semiconductor element can be completely sealed.

【0027】シンタ処理時の水素の含有量が75容量%
を超えると、水素がめっき被膜中に浸透するため加熱
時、ガス発生の原因となる。また、シンタ処理の温度が
400℃未満では、結晶化等の効果が表われず、他方シ
ンタ処理の温度が700℃を超えると、結晶に乱れが生
じたり、めっき被膜にむらが生じ、外観を損ねる。
Hydrogen content during sintering treatment is 75% by volume
If it exceeds, hydrogen permeates into the plating film, which causes gas generation during heating. Further, if the sintering temperature is lower than 400 ° C., effects such as crystallization will not be exhibited, while if the sintering temperature exceeds 700 ° C., the crystals will be disordered or the plating film will be uneven, resulting in a poor appearance. Spoil.

【0028】前記シンタ処理工程が終了したセラミック
基板11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(EDT
A)、クエン酸等を含んだpHが3〜5、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−Co−Pめっき被膜上に厚さが0.01〜0.3
μmで該Ni−Co−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。
The ceramic substrate 11 which has undergone the sintering process is treated with potassium dicyanogold (I) (K [Au
(CN) 2 ]), ethylenediaminetetraacetic acid (EDT
A), pH including citric acid and the like is 3 to 5, temperature is 70 to
Immerse in a plating bath at 100 ° C for 1 to 30 minutes, and then replace Au
Apply plating treatment. By the substitutional Au plating treatment,
The thickness is 0.01 to 0.3 on the Ni-Co-P plating film.
At a thickness of μm, an Au plating film having excellent adhesion to the Ni-Co-P plating film is formed.

【0029】次に、置換型Auめっき処理が施されたセ
ラミック基板11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12.5〜1
3.5、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、1〜2
μmの厚さのめっき被膜が形成される。
Next, the substitutional Au-plated ceramic substrate 11 has a pH of 12.5-1 which contains potassium dicyanogold (I), sodium borohydride and the like.
It is immersed in a plating bath having a temperature of 50 to 80 ° C. for 3.5 hours and a reducing Au plating treatment. The reduced Au
By performing the plating treatment, 1 to 2 is applied on the thin Au plating film formed by the substitutional Au plating treatment.
A plating film having a thickness of μm is formed.

【0030】[0030]

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミック基
板のNiめっき処理方法の実施例を説明する。なお、比
較例として、従来の方法によりセラミック基板のNiめ
っき処理を行う場合についても説明する。
EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES Examples of the Ni plating method for a ceramic substrate according to the present invention will be described below. As a comparative example, a case of performing Ni plating treatment on a ceramic substrate by a conventional method will also be described.

【0031】<実施例及び比較例に共通の条件> 使用したセラミック基板(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 金属層15a、16a、18a、20aの厚さ:30μ
m 無電解Ni−Bめっき処理工程 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:30分間 めっき被膜の厚さ:3μm 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×3.18mm 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℃ <各実施例及び比較例の条件、及びめっき被膜の特性>
各実施例及び比較例の条件、及びめっき被膜の特性を下
記の表1及び表2に示す。
<Conditions Common to Examples and Comparative Examples> Dimensions of Ceramic Substrate Used (Same Shape as Shown in FIG. 1) Side Dimension: Approximately 55 mm x Approximately 55 mm Thickness of Cavity 12: 2 mm Thickness of outer peripheral portion: 3 mm Thickness of metal layers 15a, 16a, 18a, 20a: 30μ
m Electroless Ni-B plating treatment step Composition of plating bath Nickel sulfate (hexahydrate): 27 g / liter Dimethylamine borane: 3.5 g / liter pH: 6.4 Plating treatment conditions Plating bath temperature: 64 ° C Immersion Time: 30 minutes Plating film thickness: 3 μm External connection pin and heat dissipation board brazing process External connection pin 17 dimensions: 0.46 mm φ x 3.18 mm Material: Kovar Heat dissipation board 19 dimensions: 38 mm x 38 mm thickness Thickness: 1 mm Material: Porous W material impregnated with molten Cu Atmosphere during brazing: Reducing atmosphere Temperature: 900 ° C. <Conditions of Examples and Comparative Examples, and characteristics of plating film>
The conditions of each Example and Comparative Example and the characteristics of the plating film are shown in Tables 1 and 2 below.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】なお、各めっき処理工程におけるめっき浴
の組成、pHは以下の通りである。 無電解Ni−Co−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 硫酸コバルト:10g/リットル 次亜リン酸ナトリウム:20g/リットル 乳酸:20g/リットル プロピオン酸:2g/リットル pH:6.5 無電解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 電解Ni−Coめっき処理工程 めっき浴の組成 硫酸ニッケル:300g/リットル 硫酸コバルト:15g/リットル ホウ酸:30g/リットル pH:5.0 置換型Auめっき処理工程(無電解法) 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 還元型Auめっき処理工程(無電解法) めっき浴の組成 ジシアノ金(I)酸カリウム:3.5g/リットル 水素化ホ素ナトリウム:15g/リットル pH:13.0 電解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:8g/リットル クエン酸ナトリウム:50g/リットル リン酸二水素カリウム:140g/リットル シアン化カリウム:1.5g/リットル pH:6.0 <評価>上記実施例及び比較例に係るセラミック基板1
1に、大気中、ヒータブロックを用いて100〜500
℃で5分間加熱処理を施し、SAM(スキャニング オ
ージェ分析装置)を用いてAuめっき被膜表面へのNi
の拡散量を測定した。図2は、その結果を示したグラフ
であり、縦軸にAuめっき被膜表面のNi濃度を、横軸
に加熱温度をとっている。
The composition and pH of the plating bath in each plating treatment step are as follows. Electroless Ni-Co-P plating treatment step Composition of plating bath Nickel sulfate: 20 g / liter Cobalt sulfate: 10 g / liter Sodium hypophosphite: 20 g / liter Lactic acid: 20 g / liter Propionic acid: 2 g / liter pH: 6. 5 Electroless Ni-P plating treatment step Composition of plating bath Nickel sulfate: 20 g / liter Sodium hypophosphite: 20 g / liter pH: 4.6 Electrolytic Ni-Co plating treatment step Composition of plating bath Nickel sulfate: 300 g / liter Cobalt sulfate: 15 g / liter Boric acid: 30 g / liter pH: 5.0 Substitution type Au plating process (electroless method) Composition of plating bath Potassium dicyanogold (I) ate: 5.9 g / liter EDTA: 6 g / liter Sodium citrate: 3 g / liter pH: 4.0 Reduced Au Treatment process (electroless method) Plating bath composition Potassium dicyanogold (I): 3.5 g / liter Sodium borohydride: 15 g / liter pH: 13.0 Electrolytic Au plating treatment process Plating bath composition Dicyanogold Potassium (I): 8 g / liter Sodium citrate: 50 g / liter Potassium dihydrogen phosphate: 140 g / liter Potassium cyanide: 1.5 g / liter pH: 6.0 <Evaluation> Ceramic substrates according to the above Examples and Comparative Examples 1
1 to 100-500 using the heater block in the atmosphere
Heat treatment is performed at 5 ° C for 5 minutes, and Ni on the surface of the Au plating film is analyzed using SAM (scanning Auger analyzer).
Was measured. FIG. 2 is a graph showing the results, in which the vertical axis represents the Ni concentration on the surface of the Au plating film and the horizontal axis represents the heating temperature.

【0035】図2のグラフより明らかなように、無電解
Ni−Co−Pめっき処理、及びシンタ処理を施した場
合(実施例1〜3)、Ni−Pめっき処理の後シンタ処
理を施さなかった場合(比較例1)、Ni−Pめっき処
理、及びシンタ処理を施した場合(比較例2)、及びN
i−Co−Pめっき処理の後シンタ処理を施さなかった
場合(比較例3)と比較して、Auめっき被膜の表面に
拡散したNiの量が少なくなっている。
As is apparent from the graph of FIG. 2, when the electroless Ni-Co-P plating treatment and the sintering treatment were performed (Examples 1 to 3), the sintering treatment was not performed after the Ni-P plating treatment. (Comparative Example 1), Ni-P plating treatment, and sintering treatment (Comparative Example 2), and N
The amount of Ni diffused on the surface of the Au plating film is smaller than that in the case where the sintering treatment is not performed after the i-Co-P plating treatment (Comparative Example 3).

【0036】また実施例1〜3の場合と、Niめっき処
理に電解めっき法を採用した場合(比較例4)、及びN
iめっき処理、及びAuめっき処理に電解めっき法を採
用した場合(比較例5)とを比べてもNi濃度に殆ど差
はなく、実施例1〜3の場合、電解めっき法を使用した
場合と同等の特性を有するめっき被膜が形成されてい
る。
Further, in the cases of Examples 1 to 3, the case where the electrolytic plating method was adopted for the Ni plating treatment (Comparative Example 4), and N
Even when the electrolytic plating method is adopted for the i plating treatment and the Au plating treatment (Comparative Example 5), there is almost no difference in the Ni concentration, and in the cases of Examples 1 to 3, the case where the electrolytic plating method is used A plating film having equivalent characteristics is formed.

【0037】次に、実施例及び比較例に係るセラミック
基板11のパッド部15にAuワイヤを用い、300℃
に加熱処理した後熱圧着によりワイヤボンディングを施
し、引っ張り試験を行ってワイヤボンディング強度を測
定した。引っ張り試験の方法は、Auワイヤを治具に挟
み 10mm/分の速度で垂直方向に引っ張る方法を採
用し、破断が発生したときの強度をワイヤボンディング
強度とした。また、引っ張り試験は各実施例及び比較例
につき30回行った。その結果、実施例の場合には、全
てワイヤ切れモードであり、またワイヤボンディング強
度の平均値は9.5g、最高値が12.2g、最低値が
8.5gと全く問題のないレベルであった。一方、比較
例1〜3の場合にも、ワイヤ切れモードであったが、ワ
イヤボンディング強度の平均値が7.5g、最高値が
9.5g、最低値が4.8gとその強度は低かった。
Next, an Au wire is used for the pad portion 15 of the ceramic substrate 11 according to the example and the comparative example, and the temperature is set to 300.degree.
After heat treatment, wire bonding was performed by thermocompression bonding, and a tensile test was performed to measure the wire bonding strength. As a method of the tensile test, a method of sandwiching an Au wire in a jig and pulling it in a vertical direction at a speed of 10 mm / min was adopted, and the strength at the time of breakage was defined as the wire bonding strength. The tensile test was performed 30 times for each of the examples and comparative examples. As a result, in the case of the example, all were in the wire break mode, and the average value of the wire bonding strength was 9.5 g, the maximum value was 12.2 g, and the minimum value was 8.5 g, which were at no problem level. It was On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the wire break mode was also used, but the average value of the wire bonding strength was 7.5 g, the maximum value was 9.5 g, and the minimum value was 4.8 g, which were low. .

【0038】上記試験の結果より明らかなように、実施
例1〜3の場合、及び比較例4、5の場合には、加熱に
よりNiがAu表面に拡散する量が少ないため、ワイヤ
ボンディングを行ってもパッド部15との接着性に何ら
問題は生じていないが、比較例1〜3の場合には、接着
性が余り良好でなく、密着性についての問題が発生し易
いことが分った。
As is clear from the results of the above test, in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 4 and 5, since the amount of Ni diffused to the Au surface by heating was small, wire bonding was performed. Even if there is no problem with the adhesiveness with the pad portion 15, however, it was found that in the cases of Comparative Examples 1 to 3, the adhesiveness was not so good, and problems with the adhesiveness were likely to occur. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】PGAタイプのセラミック基板に半導体素子が
搭載された状態を模式的に示した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a semiconductor element is mounted on a PGA type ceramic substrate.

【図2】セラミック基板に加熱処理を施した場合の加熱
温度とAuめっき被膜表面のNi濃度との関係を示した
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the Ni concentration on the surface of the Au plating film when the ceramic substrate is heat-treated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 セラミック基板 15a、16a、18a、20a 金属層 15 パッド部 16 下地金属層 18 外部接続ピン用パッド 19 放熱基板 11 Ceramic Substrate 15a, 16a, 18a, 20a Metal Layer 15 Pad Part 16 Base Metal Layer 18 Pad for External Connection Pin 19 Heat Dissipation Board

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 その表面に部分的に金属層が形成され、
該金属層に外部接続ピンが固着されたセラミック基板
に、無電解Ni−Co−Pめっき処理を施した後、還元
性雰囲気中、400〜700℃でシンタ処理を施すこと
を特徴とするセラミック基板のNiめっき処理方法。
1. A metal layer is partially formed on a surface of the metal layer,
A ceramic substrate having external connection pins fixed to the metal layer, subjected to electroless Ni-Co-P plating, and then subjected to sintering at 400 to 700 ° C in a reducing atmosphere. Ni plating method.
【請求項2】 無電解Ni−Co−Pめっき処理を施す
ことにより、Coを5〜50重量%、Pを2〜12重量
%含有するNiめっき被膜を形成することを特徴とする
請求項1記載のセラミック基板のNiめっき処理方法。
2. A Ni plating film containing 5 to 50% by weight of Co and 2 to 12% by weight of P is formed by performing an electroless Ni-Co-P plating treatment. A method for Ni-plating a ceramic substrate as described above.
JP6767196A 1996-03-25 1996-03-25 Nickel plating treatment on ceramic substrate Pending JPH09256163A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6767196A JPH09256163A (en) 1996-03-25 1996-03-25 Nickel plating treatment on ceramic substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6767196A JPH09256163A (en) 1996-03-25 1996-03-25 Nickel plating treatment on ceramic substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09256163A true JPH09256163A (en) 1997-09-30

Family

ID=13351703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6767196A Pending JPH09256163A (en) 1996-03-25 1996-03-25 Nickel plating treatment on ceramic substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09256163A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101375291B1 (en) * 2008-04-18 2014-03-17 한국생산기술연구원 Autocatalytic-type electroless Ni-P-Co plating solution comprising dimethylamine borane in extremely small quantities and method for producing thereof
KR101535438B1 (en) * 2014-05-22 2015-07-16 (주)메탈라이프 Cladding material and method for manufacturing the same, and heat sink using the cladding material
US10937152B2 (en) 2016-04-22 2021-03-02 Fujifilm Toyama Chemical Co., Ltd. Inspection support method and inspection support device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101375291B1 (en) * 2008-04-18 2014-03-17 한국생산기술연구원 Autocatalytic-type electroless Ni-P-Co plating solution comprising dimethylamine borane in extremely small quantities and method for producing thereof
KR101535438B1 (en) * 2014-05-22 2015-07-16 (주)메탈라이프 Cladding material and method for manufacturing the same, and heat sink using the cladding material
US10937152B2 (en) 2016-04-22 2021-03-02 Fujifilm Toyama Chemical Co., Ltd. Inspection support method and inspection support device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100688833B1 (en) Method for plating on printed circuit board and printed circuit board produced therefrom
EP0373241A1 (en) Film carrier and method of manufacturing same
JPWO2008038681A1 (en) Ceramic substrate component and electronic component using the same
JP3561240B2 (en) Manufacturing method of wiring board
JPH09256163A (en) Nickel plating treatment on ceramic substrate
JP2002076189A (en) Wiring board
JP2004059375A (en) Ceramic-metal member junction body
JP3512617B2 (en) Electronic components
JP3244102B2 (en) IC package
KR100512811B1 (en) Method for plating on printed circuit board for semi-conductor package and printed circuit board produced therefrom
JPS6314877B2 (en)
JP2000244084A (en) Wiring board
JP4761595B2 (en) Metallized substrate
JP3024512B2 (en) Method for activating electroless nickel-boron plating film
JPH09260532A (en) Heat treatment method of ceramic substrate and jig for heat treatment
JPH05160551A (en) Method of manufacturing electronic part mounting aluminum nitride board
JP2003105549A (en) Circuit wiring board and method of manufacturing the same
JP4683768B2 (en) Wiring board
JPH09219469A (en) Plating treatment of ceramic package base body
JP3740407B2 (en) Wiring board
JP2002110838A (en) Wiring substrate
JP2001177222A (en) Manufacturing method of wiring board
JP3771854B2 (en) Wiring board
JP4059539B2 (en) Aluminum nitride circuit board
JP2003073841A (en) Wiring board and manufacturing method therefor