TW201448699A - 配線基板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種配線基板，其係具備：包含Cu或Cu合金之電極；形成於電極上之具有至少包含Pd的皮膜之鍍覆皮膜；在電極之間沒有Pd濃縮層且加熱接合在鍍覆皮膜上的熔點小於140℃的Pd溶解之焊錫。

Description

配線基板及其製造方法
本發明係關於配線基板，更詳言之，係關於接合低熔點焊錫之配線基板，及其製造方法。
具備由Cu或Cu合金所構成之電極的搭載半導體晶片之基板、印刷配線基板等配線基板，為了對應配線基板之高頻化、高密度配線化、高機能化，廣泛採用增層(build up)式的多層配線基板。而且為了實現製品的小型化、薄型化、輕量化，電子機器製造商各公司埋首研究高密度安裝的結果，讓封裝的多接腳窄間距化不斷進展。具體來說，對印刷配線基板的安裝，從過去的QFP(四面扁平封裝)，發展至區域表面安裝之BGA(球柵陣列)/CSP(晶片尺寸封裝)安裝。
其中，透過中介層(interposer)將半導體晶片安裝於印刷配線基板上，藉由焊球將設置於印刷配線基板與中介層上之各自的Cu電極予以電氣連接之FC-BGA(覆晶球柵陣列)技術，與使用Au線之打線(wire bonding)安裝相比，因成本低而受到注目。
設置於中介層與印刷配線板之Cu電極，為了讓各自 的Cu電極以高可靠度連接，而被施以表面處理。作為表面處理，可舉出例如：在對電極表面做鍍Ni(鎳)處理後進行鍍Au(金)處理之Ni/Au鍍覆處理。又，近年來由於使用焊球的安裝可靠度良好，依序實施鍍Ni處理、鍍Pd(鈀)處理、鍍Au處理之Ni/Pd/Au鍍覆處理也正在普及中。
另一方面，作為焊接安裝材料，從受RoHS管制之過去的Sn-Pb系焊錫，發展轉變為不含鉛(Pb)之焊錫。具體來說，Sn-3Ag-0.5Cu等Sn-Ag-Cu系的焊錫正在普及中。但是，由於採用Sn-Ag-Cu系焊錫，使回焊溫度上升，因此有在安裝耐熱性低的零件時產生的零件熱劣化、與在將焊錫接合在薄基板上時因熱而使基板翹曲等的問題發生。特別是在FC-BGA用途上，依照積層的基板的數量等而進行多次回焊，因此會根據上述問題，而對能安裝之零件及基板的厚度增加限制。此外，由於回焊溫度上升，使在形成於電極上的鍍覆皮膜與與焊錫的接合界面上所形成之金屬間化合物層成長變厚的，而使耐衝擊性降低，故期望降低安裝溫度。
為了降低安裝溫度，而使用熔點低的焊錫。此種焊錫為Sn-58wt%Bi、Sn-57wt%Bi-1wt%Ag焊錫。Sn-58wt%Bi焊錫、Sn-57wt%Bi-1wt%Ag焊錫的熔點低達139℃，即使安裝溫度為峰值時也僅170℃左右。因此，比起使用Sn-Ag-Cu系等其它無鉛焊錫也能降低約60℃的安裝溫度，比起使用Sn-37wt%Pb焊錫也能降低約30℃的安裝溫度。
但是，Sn-58wt%Bi、Sn-57wt%Bi-1wt%Ag由 於焊錫硬且脆的性質而耐衝擊性差，因而未普及。另一方面，也有藉由在Sn-Bi中加入Sb之Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb焊錫，來改善焊錫的延展性的例子。
像這樣，由於低熔點焊錫的必要性不斷提升，因此尋求在低熔點焊錫與鍍覆皮膜之間的高焊錫安裝可靠度。特別是在FC-BGA等用途上，尋求在多次回焊後仍維持高焊接安裝可靠度之耐回焊性。
已提案出一種於Cu上形成包含Pd及Ni中至少一者的薄膜後，將焊錫接合後，使薄膜消失之接合體(例如專利文獻1)。
但是，上述焊錫因包含80wt%~100wt%的Bi，使接合溫度達270℃以上，因此使用在耐熱性低的零件上是有困難的。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4822526號公報
本發明係有鑒於上述情事而進行者，其提供一種即便使用熔點小於140℃之焊錫，也能得到高焊接安裝可靠度之配線基板及其製造方法。
本發明之第一態樣為一種配線基板，其具備：包含Cu或Cu合金之電極；形成於電極上之具有至少包含Pd的皮膜之鍍覆皮膜；在電極之間沒有Pd濃縮層且加 熱接合於鍍覆皮膜上的熔點小於140℃的Pd溶解之焊錫。本發明之第二態樣係如上述第一態樣，其中焊錫可至少包含Sn、Bi、或Sb。
本發明之第三態樣係一種配線基板之製造方法，其係在包含Cu或Cu合金之電極上形成具有至少包含Pd的皮膜之鍍覆皮膜，將熔點小於140℃的焊錫加熱接合於鍍覆皮膜上，使Pd溶解於焊錫中。
本發明之第四態樣係如上述第三態樣，其中焊錫係以既定的熱條件加熱接合於鍍覆皮膜上，既定的熱條件可為以下的任一項：(1)接合焊錫時的回焊處理之條件為峰值溫度139℃以上，且在139℃以上的保持時間小於90秒，以相同條件進行1次以上此回焊處理；(2)於接合焊錫後，進行於139℃以上保持90秒以上之加熱處理；(3)接合焊錫時的條件為實施至少1次峰值溫度為139℃以上且在139℃以上的保持時間為90秒以上之回焊處理。
本發明之第五態樣係如上述第三或第四態樣，其中在形成鍍覆皮膜時，包含Pd的皮膜之厚度可為0.01μm以上5μm以下。
依據本發明之配線基板及其製造方法，即便使用熔點小於140℃的焊錫，也能得到高焊接安裝可靠度。
1‧‧‧配線基板
1a‧‧‧預備基板
10‧‧‧絕緣樹脂基板
12‧‧‧電極
14‧‧‧鍍覆皮膜
16‧‧‧阻焊劑
18‧‧‧鍍Ni皮膜
20‧‧‧鍍Pd皮膜
22‧‧‧鍍Au皮膜
24‧‧‧焊墊
26‧‧‧焊錫
28‧‧‧金屬間化合物層
第1圖為顯示本發明一實施形態之使用於配線基板之製造的預備基板(pre-substrate)之截面圖。
第2圖為第1圖的主要部分之放大圖。
第3圖為顯示對預備基板進行焊接安裝之第1圖的配線基板之鍍覆皮膜周邊之截面圖。
第4圖為本發明之一實施例及比較例的配線基板，將分別焊接安裝後的電極與焊錫之間的部位針對各元素作元素分布(elemental mapping)之圖像與反射電子影像。
[實施發明之形態]
配線基板之基本構造
本實施形態之配線基板適合使用低熔點焊錫之接合，係使用具有包含Cu或Cu合金之電極、與形成於電極上的鍍覆皮膜之預備基板來製造。鍍覆皮膜有各種態樣，可為下述的任一種：具有鍍Ni皮膜、鍍Pd皮膜及鍍Au皮膜之積層皮膜；具有鍍Pd皮膜及鍍Au皮膜之積層皮膜；具有鍍Ni皮膜及鍍Pd皮膜之積層皮膜；包含鍍Pd皮膜之單層皮膜。
又，本實施形態之配線基板中，將熔點小於140℃且至少包含Sn、Bi之焊錫(亦即焊錫層)接合在具有上述鍍覆皮膜之電極上。藉由接合焊錫時的回焊處理、及回焊處理造成的加熱接合後進一步的加熱處理，而以不在電極與焊錫之間形成後述之Pd濃縮層的方式，調整積層之鍍Pd皮膜厚度與回焊條件等。
具體來說，本實施形態之配線基板係藉由以下(1)~(3)中任一項，來調整讓電極與焊錫之間不形成Pd濃縮層。(1)接合焊錫時的回焊處理之條件係峰值溫度為139℃ 以上且在139℃以上的保持時間小於90秒，在此條件下進行1次以上回焊處理。(2)於(1)中，在接合焊錫後實施在139℃以上的保持時間為90秒以上的加熱處理。(3)接合焊錫時的回焊處理之條件係峰值溫度為139℃以上且在139℃以上的保持時間為90秒以上，在此條件下實施至少1次回焊處理。
「Pd濃縮層」係指在將焊錫接合在包含鍍Pd皮膜的單層或積層之鍍覆皮膜上時，全部的Pd不溶解於焊錫中，殘留在與藉由鍍覆皮膜與焊錫之接合所形成的金屬間化合物層之界面的Pd之層狀集合體。在Pd濃縮層形成於電極與焊錫之間的情形，因在施加衝擊時會成為裂紋起點，故會降低安裝的可靠度。
本案中，於焊接步驟提供不會形成上述Pd濃縮層之熱條件。亦即，回焊處理之條件係峰值溫度為139℃以上，且在139℃以上的保持時間小於90秒，在此條件下進行1次以上回焊處理。或藉由在接合焊錫後實施之在139℃以上的保持時間為90秒以上之加熱處理，鍍覆皮膜中的Pd均勻地溶解、消失於焊料中。或接合焊錫時的回焊處理之條件若是峰值溫度為139℃以上且在139℃以上的保持時間為90秒以上，則即使回焊1次，鍍覆皮膜中的Pd均勻地溶解於焊料中，而有不形成Pd濃縮層之情形。
藉由不形成Pd濃縮層，於電極與焊錫之間能安定接合，提升安裝焊錫時的可靠度。
以下詳細說明本實施形態之配線基板的一實施形態。
第1圖係顯示為了製造本實施形態之配線基板所使用之預備基板1a的截面圖。預備基板1a為無電解鍍覆處理用之基板。
預備基板1a係如第1圖所示，具有絕緣樹脂基板10、形成於絕緣樹脂基板10上之電極12、形成於電極12上之鍍覆皮膜14、及保護電極12之阻焊層16。
鍍覆皮膜14係形成於電極12的焊接部分之焊墊24的表面。本實施形態中，鍍覆皮膜14係如第2圖所示，於電極12上積層鍍Ni皮膜18、鍍Pd皮膜20與鍍Au皮膜22而成的積層皮膜。如上所述，鍍覆皮膜能採用各種態樣。例如，在鍍Pd皮膜與鍍Au皮膜的2層結構之情形，係於電極12上積層鍍Pd皮膜20與鍍Au皮膜22。在僅為鍍Pd皮膜的單層皮膜之情形，係於電極12上僅形成鍍Pd皮膜20。無論是任一情形，於本實施形態中鍍覆皮膜14均構成為包含鍍Pd皮膜20。
若如後述般將焊錫26(參照第3圖)加熱接合於施加於預備基板1a上的鍍覆皮膜14上，鍍Pd皮膜20及鍍Au皮膜22會溶解於焊錫26中。然後在鍍Ni皮膜18與焊錫26的接合界面，會如第3圖所示形成金屬間化合物層28。
作為形成絕緣樹脂基板10之絕緣樹脂，可列舉出例如：玻璃環氧樹脂、紙環氧樹脂、紙酚樹脂、聚醯亞胺薄膜、聚酯薄膜等。
電極12係包含Cu或Cu合金之電極，形成既定的電路。作為Cu合金，可列舉出例如：Zn、Ni、Sn、Fe、Cr、Mg、Si、P等與Cu的合金等。
電極12能以減成法、半加成法、加成法等眾所皆知的方法來形成。
又，電極12在除了焊接部分之焊墊24以外的部分係以阻焊層16加以保護。阻焊層16能以網板印刷法、光蝕刻法等眾所皆知的方法來形成。
其中，在電解鍍覆處理用的配線基板之情形，絕緣樹脂層下的電極並非獨立，而是使用予以導電化之構成。
鍍Ni皮膜18也可使用無電解鍍覆皮膜、電解鍍覆皮膜中的任一種來形成。在使用無電解鍍Ni皮膜之情形，於鍍覆皮膜中的共析物係包含Pb、S、P，或包含Bi、S、P，或包含S、P，使用任一種均可。包含Bi、S、P之無電解鍍Ni皮膜係使用無鉛無電解Ni電鍍浴來形成，包含S、P之無電解鍍Ni皮膜係使用無重金屬無電解Ni電鍍浴來形成。又，共析物不限定於Pb、Bi、S、P，可與B、C、H共析，也可與Pb、Bi、S、P、B、C、H中的任一種共析，各成分的皮膜中濃度無特別規定。
在使用電解鍍Ni皮膜時，可使用無光澤鍍覆皮膜、半光澤鍍覆皮膜、光澤鍍覆皮膜中的任一種。鍍覆皮膜係使用以瓦特浴、Wiseberg鎳電鍍浴、黑鎳電鍍浴、打底(strike)鎳電鍍浴、與胺磺酸鎳電鍍浴為基底之任一種電鍍浴來形成。
鍍Ni皮膜18的厚度較佳為0.5μm以上，更佳為3~5μm。
鍍Ni皮膜18的厚度若為下限值以上，則形成的鍍覆 皮膜14之厚度容易變均勻。因此，形成於鍍覆皮膜與焊錫的接合界面之金屬間化合物層28的厚度容易變得更均勻，提升耐衝擊性。此係藉由讓鍍Ni皮膜的厚度厚達3~5μm，而能得到更大的效果。又，藉由讓鍍Ni皮膜18的厚度成為5μm以下，能縮短鍍覆時間。
鍍Pd皮膜20可使用無電解鍍覆皮膜、電解鍍覆皮膜中的任一種來形成。在使用無電解鍍Pd皮膜時，例如可使用眾所皆知的無電解Pd-P鍍覆皮膜、無電解鍍純Pd皮膜中的任一種，也可含例如P以外的其它元素。
在使用電解鍍Pd皮膜時，可使用無光澤鍍覆皮膜、半光澤鍍覆皮膜、光澤鍍覆皮膜中的任一種，也可使用異種金屬共析而成的Pd-Ni、Pd-Co、Pd-Cu、Pd-In鍍覆皮膜。
鍍Pd皮膜20的厚度較佳為0.01μm以上5μm以下，更佳為0.05μm以上1μm以下。在鍍Pd皮膜的厚度小於0.01μm時，在包含Cu之電極上形成Ni/Pd/Au鍍覆皮膜，以回焊將熔點小於140℃且至少包含Sn、Bi而成的焊錫，以139℃以上小於90秒的回焊條件予以加熱接合上去。在此情形，若於上述加熱接合過程中鍍Pd皮膜完全溶解於焊錫中，則因鍍Pd皮膜薄，鍍Pd皮膜下的Ni會大量往焊錫中進行溶解反應。此時，例如在鍍Ni皮膜為與P共析而成的無電解鍍Ni皮膜之情形，在鍍Ni皮膜與焊錫的接合界面形成富P層，因安裝可靠度降低而不佳。
另一方面，在鍍Pd皮膜20的厚度比5μm厚的情形，為了要讓Pd濃縮層不存在而變得必須要過度的熱條件。
鍍Au皮膜22能使用無電解鍍覆皮膜、電解鍍覆皮膜中的任一種來形成。在使用無電解鍍Au皮膜時，能舉出以置換鍍Au、置換還原鍍Au、還原鍍Au等方法所形成之鍍覆皮膜。
使用電解鍍Au皮膜時，可使用無光澤鍍覆皮膜、半光澤鍍覆皮膜、光澤鍍覆皮膜中的任一種。
為了確保充分的焊錫潤濕性，鍍Au皮膜22的厚度較佳為0.5μm以下，更佳為0.05μm以下。鍍Au皮膜22的厚度若為上限值以下，則容易抑制在鍍覆皮膜14與焊錫26的接合界面中的金屬間化合物的偏析，提升焊接安裝可靠度。
在將鍍覆皮膜14作成由多層所構成之積層皮膜時，各層的形成方法不特別限制。亦即可以使全部的皮膜皆為電解鍍覆皮膜、無電解鍍覆皮膜中的任一種，電解鍍覆皮膜與無電解鍍覆皮膜亦可混合存在。
若以既定的熱條件將焊錫26接合在預備基板1a的鍍覆皮膜14上，則會成為本實施形態之配線基板1。
本實施形態的焊錫26係熔點小於140℃，且至少含有Sn、Bi。作為具體例，可列舉出：Sn-58wt%Bi、Sn-57wt%Bi-1wt%Ag、Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb等。
以下說明接合焊錫26時的熱條件。首先，將回焊條件的峰值溫度保持在139℃以上。而在鍍Pd皮膜18的厚度為0.1μm以上，且以1次回焊在電極12與焊錫26之間不產生Pd濃縮層時，在139℃以上的保持時間為90秒以 上。又，在藉由以1次回焊實施加熱接合後的加熱處理而使Pd濃縮層消失時，於上述回焊中的139℃以上的保持時間為小於90秒。
其中，在鍍Pd皮膜18的厚度小於0.1μm時，即使是在139℃以上的保持時間小於90秒之回焊1次，也能夠不產生Pd濃縮層。
例如在將焊錫26加熱接合在Ni/Pd/Au鍍覆皮膜或Ni/Pd鍍覆皮膜上時，在電極與焊錫之間會形成(Cu、Ni)3Sn4、Ni3Sn4等金屬間化合物層。又，在將焊錫26加熱接合於Pd/Au鍍覆皮膜或鍍Pd皮膜上時，在電極與焊錫之間會形成包含Cu6Sn5、Cu3Sn之金屬間化合物層。
Pd及Au係在加熱接合焊錫26時溶解於焊錫26中。鍍Pd皮膜20比起鍍Au皮膜22，溶解於焊錫中的速度較慢。因此，在例如鍍Pd皮膜20的厚度為0.1μm，在峰值溫度為139℃以上且在139℃以上的保持時間小於90秒之回焊條件下，以1次回焊來接合時，在鍍覆皮膜14與焊錫26之接合界面會形成Pd濃縮層，焊接安裝可靠度會降低。但是，在以峰值溫度為139℃以上且在139℃以上的保持時間為90秒以上之回焊條件下，以1次回焊來接合時，於電極12與焊錫26之間不會形成Pd濃縮層，焊接安裝可靠度會提升。
另一方面，在以峰值溫度為139℃以上且在139℃以上的保持時間小於90秒之回焊條件下，以1次回焊來接合之時間點，會有Pd濃縮層在電極12與焊錫26之間形成之情況。相對於此，藉由進行重複回焊，或藉由 在139℃以上進行接合後之加熱處理90秒以上的時間，Pd會全部溶解於焊錫26中，Pd濃縮層會消失。然後在鍍覆皮膜14與焊錫26的接合界面均勻地形成金屬間化合物層，能安定的接合，使焊接安裝可靠度提升。
因此，本實施形態能適用於要求例如進行稱為FC-BGA之重複回焊的基板，重複回焊後，在電極與焊錫之間均勻地形成金屬間化合物層，而能安定的接合。其結果，能提供具有高焊接安裝可靠度之配線基板。
其中，從防止已完成的配線基板中的焊錫變硬之觀點來看，回焊的總次數較佳為5次以下(亦即重複次數為4次以下)，包含回焊之加熱處理時間的合計較佳為300秒以下。
配線基板之製造方法
以下參照第1圖~第3圖說明本實施形態的配線基板1之製造方法。
本製造方法具備：在電極12上形成鍍覆皮膜14之鍍覆皮膜形成步驟、以既定的熱條件將焊錫26接合在鍍覆皮膜上之焊接步驟。
(鍍覆皮膜形成步驟)
本實施形態之製造方法因鍍覆皮膜14為三層構成，因此包括以下3個步驟。
鍍Ni步驟：藉由無電解鍍Ni處理或電解鍍Ni處理，於電極12上形成鍍Ni皮膜18之步驟。
鍍Pd步驟：藉由無電解鍍Pd處理或電解鍍Pd處理，於鍍Ni皮膜18上形成鍍Pd皮膜20之步驟。
鍍Au步驟：藉由無電解鍍Au處理或電解鍍Au處理，於鍍Pd皮膜20上形成鍍Au皮膜22之步驟。
經過以上步驟，於電極12上形成鍍覆皮膜14。還有，本步驟的詳細細節，當然能依鍍覆皮膜的具體構成適當變更。
(焊接步驟)
於焊接步驟中，把上述熔點小於140℃之至少包含Sn、Bi之焊錫接合於電極12的鍍覆皮膜上。
藉由在上述熱條件下進行焊接步驟，Pd濃縮層一開始就未形成或先形成後再消失，而於製造出的配線基板1上不會被發現。然後，在鍍覆皮膜14與焊錫26之接合界面形成金屬間化合物層28。
以下記述鍍覆皮膜形成步驟中的各鍍覆步驟之概要。
(鍍Ni步驟)
所形成的鍍Ni不特別限定，可列舉出於鍍覆皮膜中包含Pb而成的無電解鍍Ni皮膜、包含Bi、S而成的無鉛無電解鍍Ni皮膜、包含S而成的無重金屬無電解鍍Ni皮膜。此時，包含Pb而成的無電解鍍Ni皮膜、無鉛無電解鍍Ni皮膜、無重金屬無電解鍍Ni皮膜係在各無電解Ni電鍍浴中，於絕緣樹脂基板10上的電極12表面賦予並浸漬Pd觸媒，而能在電極12上形成各無電解鍍Ni皮膜18。在電解鍍Ni之情形下，能藉由對被鍍覆基板通電來形成電解鍍Ni皮膜。
(鍍Pd步驟)
所形成的鍍Pd不特別限定，可列舉出：無電解鍍Pd磷皮膜、無電解鍍純Pd皮膜、電解鍍Pd皮膜等。此時，無電解鍍Pd磷、無電解鍍純Pd係在無電解Pd電鍍浴中，在絕緣樹脂基板10上的電極12表面上形成並浸漬無電解鍍Ni皮膜18，而能在無電解鍍Ni皮膜18上形成無電解鍍Pd皮膜20。在電解鍍Pd之情形下，能藉由對被鍍覆基板通電來形成電解鍍Pd皮膜。還有，無論是在無電解鍍Pd、電解鍍Pd中的任一種情形，均能在Cu或Cu合金上直接形成。
(鍍Au步驟)
所形成的鍍Au不特別限定，可列舉出：置換鍍Au皮膜、置換還原鍍Au皮膜、還原鍍Au皮膜、電解鍍Au皮膜等。此時，置換鍍Au、置換還原鍍Au、還原鍍Au係在無電解Au電鍍浴中，在絕緣樹脂基板10上的電極12表面上依序積層並浸漬無電解鍍Ni皮膜18與無電解鍍Pd皮膜20，而能在無電解鍍Pd皮膜20上形成無電解鍍Au皮膜22。在電解鍍Au之情形下，能藉由對被鍍覆基板通電來形成電解鍍Au皮膜。
以下，對焊接步驟之各種態樣的概要舉例記述。
例1：於形成在電極12上之鍍覆皮膜14上，塗布助焊劑，放置由焊錫26構成之焊球，以峰值溫度為139℃以上、在139℃以上的保持時間小於90秒之回焊條件加熱接合。
例2：將焊錫26的錫膏印刷於鍍覆皮膜14上，以上述回焊條件加熱接合。
藉由這些步驟，能得到在鍍覆皮膜14與焊錫的接合界面形成有Pd濃縮層之配線基板。然後，若以相同條件進行重複回焊，Pd濃縮層會消失，而完成本實施形態之配線基板1。
作為其它態樣，也可取代上述回焊條件，僅進行1次峰值溫度139℃以上、139℃以上的保持時間為90秒以上之回焊。若這樣做，Pd會全部溶解於焊料中，不產生Pd濃縮層。
作為另外的其它態樣，也可在焊錫26接合後進行於139℃以上的保持時間為90秒以上之加熱處理，使Pd濃縮層消失。
在如此形成的配線基板1中，溶解的Pd被包含於焊錫26中，成為在焊錫26與電極12之間不存在Pd濃縮層之構造。
如以上說明，本實施形態之配線基板及配線基板之製造方法中，讓鍍覆皮膜14中的鍍Pd皮膜之厚度在既定範圍，且接合焊錫26時的熱條件係如上所述。其結果，即使使用低熔點的焊錫，也能讓Pd被溶解於焊料中，確保Pd濃縮層不存在之結構，而可提供接合可靠度高的配線基板。
又，因熱條件為比較低的溫度，即使使用耐熱性沒那麼高的材料也能適當地製造配線基板。
[實施例]
接著，使用實施例及比較例進一步說明本實施形態之配線基板及其製造方法。但以下記載始終只是 例示，本發明不受以下記載限定。
首先，說明使用於預備基板之製造的基本基板。
(基本基板之製造)
對由玻璃環氧樹脂構成的厚度0.8mm之覆銅積層板施加電解鍍Cu，以阻焊劑(商品名「AUS308」，太陽油墨公司製)將焊墊(焊墊徑：直徑300μm)以外的部分被覆，得到具有包含Cu的電極12之基本基板。
(預備基板1)
使用將硫酸Ni(20g/L)、還原劑之次磷酸鈉(20g/L)、錯合劑之乳酸(30g/L)、鉛鹽之硝酸鉛與硫系化合物之硫脲溶解於水中而成之無電解Ni電鍍浴(浴溫81℃)，於上述基本基板的電極12上形成厚度3μm的鍍Ni皮膜18。
接下來，使用包含四氨Pd(Pd為0.8g/L)、次磷酸鈉(10g/L)、硝酸鉍(2mg/L)及磷酸(10g/L)之無電解Pd電鍍浴(浴溫43℃)，在鍍Ni皮膜18上形成厚度0.1μm之鍍Pd皮膜20。
接下來，使用包含氰化Au鉀(Au為1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、檸檬酸(25g/L)及磷酸(10g/L)之無電解Au電鍍浴(浴溫86℃)，於鍍Pd皮膜20上形成厚度0.05μm的鍍Au皮膜22。從而在電極12上形成無電解鍍Ni皮膜/無電解鍍Pd皮膜/無電解鍍Au皮膜積層而成的鍍覆皮膜14。
(預備基板2)
使用將硫酸Ni(20g/L)、還原劑之次磷酸鈉(20g/L)、錯合劑之乳酸(30g/L)、鉍鹽之硝酸鉍與硫系化合物之硫 脲溶解於水中而成之無電解Ni電鍍浴(浴溫81℃)，於基本基板的電極12上形成厚度3μm的無鉛之鍍Ni皮膜18。
接下來，使用包含四氨Pd(Pd為0.8g/L)、次磷酸鈉(10g/L)、硝酸鉍(2mg/L)、及磷酸(10g/L)之無電解Pd電鍍浴(浴溫43℃)，在鍍Ni皮膜18上形成厚度0.1μm之鍍Pd皮膜20。
接下來，使用包含氰化Au鉀(Au為1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、檸檬酸(25g/L)及磷酸(10g/L)之無電解Au電鍍浴(浴溫86℃)，在鍍Pd皮膜20上形成厚度0.05μm之鍍Au皮膜22。從而在電極12上形成無鉛無電解鍍Ni皮膜/無電解鍍Pd皮膜/無電解鍍Au皮膜積層而成的鍍覆皮膜14。
(預備基板3)
使用將硫酸Ni(20g/L)、還原劑之次磷酸鈉(20g/L)、錯合劑之乳酸(30g/L)、鉍鹽之硝酸鉍與硫系化合物之硫脲溶解於水中而成的無電解Ni電鍍浴(浴溫81℃)，在基本基板的電極12上形成厚度3μm的無鉛之鍍Ni皮膜。
接下來，使用包含氰化Au鉀(Au為1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、檸檬酸(25g/L)、及磷酸(10g/L)之無電解Au電鍍浴(浴溫86℃)，在鍍Ni皮膜上形成厚度0.05μm之鍍Au皮膜。從而在電極12上形成無鉛無電解鍍Ni皮膜/無電解鍍Au皮膜積層而成的鍍覆皮膜。
(預備基板4)
使用包含四氨Pd(Pd為0.8g/L)、次磷酸鈉(10g/L)、硝酸鉍(2mg/L)、及磷酸(10g/L)之無電解Pd電鍍浴(浴溫43℃)，在基本基板的電極12上形成厚度2.7μm之鍍Pd皮 膜20。
接下來，使用包含氰化Au鉀(Au為1.0g/L)、硫代硫酸(1mg/L)、檸檬酸(25g/L)及磷酸(10g/L)之無電解Au電鍍浴(浴溫86℃)，在鍍Pd皮膜20上形成厚度0.06μm之鍍Au皮膜22。從而在電極12上形成無電解鍍Pd皮膜/無電解鍍Au皮膜積層而成的鍍覆皮膜14。
(預備基板5)
使用包含四氨Pd(Pd為0.8g/L)、次磷酸鈉(10g/L)、硝酸鉍(2mg/L)及磷酸(10g/L)之無電解Pd電鍍浴(浴溫43℃)，在基本基板的電極12上形成厚度2.7μm之鍍Pd皮膜。從而在電極12上形成由無電解鍍Pd皮膜單層所構成之鍍覆皮膜14。
(預備基板6)
使用包含胺磺酸Ni(600g/L)、氯化Ni(5g/L)及硼酸(40g/L)之胺磺酸Ni電鍍浴(浴溫50℃)、市售之Pd電鍍浴(浴溫25℃)、氰化Au鉀(10g/L)、磷酸氫二鉀(45g/L)及螯合劑(45g/L)之光澤Au電鍍浴(浴溫60℃)，在基本基板的電極12上以使鍍Ni皮膜18之厚度為4.4μm、鍍Pd皮膜20之厚度為0.33μm、鍍Au皮膜22之厚度為0.07μm的方式，形成積層結構之鍍覆皮膜14。
(實施例1)
在上述預備基板1之鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例1之配線基板。製作10個實施例1的測試材料。
(比較例1)
在預備基板1的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例1之配線基板。製作10個比較例1的測試材料。
(實施例2)
在預備基板1的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例2之配線基板。製作10個實施例2的測試材料。
(比較例2)
在預備基板1的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成的直徑350μm之焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例2之配線基板。製作10個比較例2的測試材料。
(實施例3)
在預備基板2的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例3之配線基板。製作10個實施例3的測試材料。
(比較例3)
在預備基板2的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例3之配線基板。製作10個比較例3的測試材料。
(實施例4)
在預備基板2的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例4之配線基板。製作10個實施例4的測試材料。
(比較例4)
在預備基板2的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例4之配線基板。製作10個比較例4的測試材料。
(比較例4-1)
在預備基板3的鍍覆皮膜上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作比較例4-1之配線基板。製作10個比較例4-1的測試材料。
(比較例4-2)
在預備基板3的鍍覆皮膜上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例4-2之配線基板。製作10個比較例4-2的測試材料。
(比較例4-3)
在預備基板3的鍍覆皮膜上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作比較例4-3之配線基板。製作10個比較例4-3的測試材料。
(比較例4-4)
在預備基板3的鍍覆皮膜上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例4-4之配線基板。製作10個比較例4-4的測試材料。
(實施例5)
在預備基板4的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例5之配線基板。製作10個實施例5的測試材料。
(比較例5)
在預備基板4的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例5之配線基板。製作10個比較例5的測試材料。
(實施例6)
在預備基板4的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例6之配線基板。製作10個實施例6的測試材料。
(比較例6)
在預備基板4的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例6之配線基板。製作10個比較例6的測試材料。
(實施例7)
在預備基板5的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例7之配線基板。製作10個實施例7的測試材料。
(比較例7)
在預備基板5的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例7之配線基板。製作10個比較例7的測試材料。
(實施例8)
在預備基板5的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例8之配線基板。製作10個實施例8的測試材料。
(比較例8)
在預備基板5的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例8之配線基板。製作10個比較例8的測試材料。
(實施例9)
在預備基板6的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例9之配線基板。製作10個實施例9的測試材料。
(比較例9)
在預備基板6的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例9之配線基板。製作10個比較例9的測試材料。
(實施例10)
在預備基板6的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行5次回焊，來製作實施例10之配線基板。製作10個實施例10的測試材料。
(比較例10)
在預備基板6的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為60秒進行1次回焊，來製作比較例10之配線基板。製作10個比較例10的測試材料。
(實施例11)
在預備基板1的鍍覆皮膜14上設置由Sn-58wt%Bi所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為90秒進行1次回焊，來製作實施例11之配線基板。製作10個實施例11的測試材料。
(實施例12)
在預備基板1的鍍覆皮膜14上設置由Sn-57wt%Bi-0.5wt%Sb所構成之直徑350μm的焊球，以峰值溫度169℃、139℃以上的保持時間為90秒進行1次回焊，來製作實施例12之配線基板。製作10個實施例12的測試材料。
(評價方法)
對實施例1~4、比較例1~4、及比較例4-1~4-4的測試材料使用Bonding Tester(Model：PTR-1102，Rhesca股份有限公司製)，實施低速剪切試驗，由焊錫破壞模式評價焊接安裝可靠度。破壞模式係對電極12的平面圖上之面積，把焊錫殘餘量為70%以上之情形評價為「焊錫破壞模式」，把為30~70%之情形評價為「焊錫+IMC破壞模式」，把為30%以下之情形評價為「IMC破壞模式」。「焊錫破壞模式」的比例越高，則焊接安裝可靠度越好。
另外，關於實施例5~12及比較例5~10的測試材料，在以上述要領進行的低速剪切試驗中，由於在焊錫破壞模式的比例上無法發現差異，故由低速剪切試驗時的接合強度來評價焊接安裝可靠度。
(評價結果)
表1顯示實施例1~4、比較例1~4、及比較例4-1~4-4之評價結果。還有，也一併顯示低速剪切試驗時的接合強度。
如表1所示，在使用由無電解Ni/Pd/Au鍍覆所構成之積層結構的鍍覆皮膜之情形，回焊5次後的一方的焊錫破壞模式的比例高，與各實施例對應之比較例(僅回焊1次)相比亦顯示較高的焊接安裝可靠度。又，此效果如實施例3~4及比較例3~4所示，在鍍Ni皮膜18為無鉛無電解鍍Ni皮膜的情形也發現的到。
另一方面，在使用由無鉛無電解Ni/Au所構成之積層結構的鍍覆皮膜之比較例4-1~4-4中，於回焊5次後，焊錫破壞模式的比例低至30%以下，顯示低焊接安裝可靠度。
如上所述，使用包含鍍Pd皮膜之鍍覆皮膜的本實施形態之配線基板，顯示在重複回焊後也能獲得高焊接安裝可靠度。本實施形態能對要求耐回焊性之用途展開應用。
第4圖顯示安裝Sn-58wt%Bi焊錫之實施例1及比較例1的配線基板中之接合截面的元素分布圖。如第4圖的左側所示，於實施例1的配線基板中，在電極與焊錫之間未能發現Pd濃縮層，而在右側的比較例1中Pd以層狀分布，發現到Pd濃縮層。從Pd濃縮層的有無與焊接安裝可靠度的評價結果來看，顯示藉由在焊接步驟中Pd均勻地溶解於焊料中，使焊接安裝可靠度提升。
接著，於表2顯示實施例5~12及比較例5~10之評價結果。
如表2所示，在使用由無電解Pd/Au鍍覆構成的積層結構之鍍覆皮膜、由無電解鍍Pd構成的單層構造之鍍覆皮膜、及由電解Ni/Pd/Au構成的積層結構之鍍覆皮膜的情形下，回焊5次後的一方的焊接強度高，與對應於各實施例之比較例相比亦顯示較高的焊接安裝可靠度。又，如實施例11~12所示，於在139℃以上的保持時間為90秒之情形下，即使是回焊1次，與比較例1、2相比，也能發現接合強度增加。
又，由實施例3~4、比較例3~4、實施例9~10、及比較例9~10之結果來看，不管鍍Ni皮膜種類是無鉛鍍Ni皮膜、電解鍍Ni皮膜中的任一種，於回焊5次後都發現接合強度增加。
以上係針對本發明之各實施形態及實施例進行說明，但本發明之技術範圍並非受限於上述實施形態 ，在不偏離本發明之旨趣的範圍內可以改變構成要素之組合、對各構成要素添加或刪除各種變更。
1‧‧‧配線基板
10‧‧‧絕緣樹脂基板
12‧‧‧電極
14‧‧‧鍍覆皮膜
16‧‧‧阻焊劑
18‧‧‧鍍Ni皮膜
24‧‧‧焊墊
26‧‧‧焊錫
28‧‧‧金屬間化合物層

Claims (5)

  1. 一種配線基板，其係具備：包含Cu或Cu合金之電極、形成於該電極上之具有至少包含Pd的皮膜之鍍覆皮膜、及在該電極之間沒有Pd濃縮層且加熱接合於該鍍覆皮膜上的熔點小於140℃的Pd溶解之焊錫。
  2. 如請求項1之配線基板，其中該焊錫至少包含Sn、Bi、或Sb。
  3. 一種配線基板之製造方法，其係：在包含Cu或Cu合金之電極上形成具有至少包含Pd的皮膜之鍍覆皮膜，將熔點小於140℃的焊錫加熱接合於該鍍覆皮膜上，使該Pd溶解於該焊錫中。
  4. 如請求項3之配線基板之製造方法，其中該焊錫係以既定熱條件加熱接合於該鍍覆皮膜上，該既定熱條件為以下任一項：(1)接合該焊錫時的回焊處理之條件為峰值溫度139℃以上，且在139℃以上的保持時間小於90秒，以相同條件進行1次以上該回焊處理；(2)於接合該焊錫後，進行於139℃以上保持90秒以上之加熱處理；(3)接合該焊錫時的條件為實施至少1次峰值溫度為139℃以上且在139℃以上的保持時間為90秒以上之回焊處理。
  5. 如請求項3或4之配線基板之製造方法，其中在形成該 鍍覆皮膜時，該包含Pd之皮膜的厚度為0.01μm以上5μm以下。
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