はんだ接続用通電部材、配線用基板及びめっき皮膜の形成方法
【課題】ＣｕまたはＣｕ合金からなる通電部材（電極端子）に、Ｃｕ成分を含有しないはんだを使用しても、通電部材側とはんだとが十分な接合強度を発現するはんだ接続用通電部材、配線用基板及びめっき皮膜の形成方法を提供する。
【解決手段】ＣｕあるいはＣｕ合金を含む通電部材１上に、ピンホール７を有する置換Ｓｎめっき皮膜５と、電解Ｎｉめっき皮膜４と、電解Ｐｄめっき皮膜３と、電解Ａｕめっき皮膜２と、がこの順に積層されているはんだ接続用通電部材である。
【解決手段】ＣｕあるいはＣｕ合金を含む通電部材１上に、ピンホール７を有する置換Ｓｎめっき皮膜５と、電解Ｎｉめっき皮膜４と、電解Ｐｄめっき皮膜３と、電解Ａｕめっき皮膜２と、がこの順に積層されているはんだ接続用通電部材である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる通電部材上のめっき皮膜の構成とその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを搭載するパッケージ基板やパッケージ基板を搭載するプリント配線板には、高周波化、高密度配線化、高機能化に対応するために、ＣｕまたはＣｕ合金を通電部材とするビルドアップ方式の多層配線基板が使用されるようになった。電子機器メーカー各社は、製品の小型・薄型・軽量化を実現するために競って高密度実装に取り組み、パッケージの多ピン化・狭ピッチ化及びプリント基板の高性能化に急速な技術進歩がなされた。
【０００３】
パッケージのプリント配線板への実装は、従来のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）を用いた実装から、はんだ接続するエリア表面実装のＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）／ＣＳＰ（ＣｈｉＰ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）実装へと発展した。
【０００４】
一方、半導体チップをビルドアップ基板に搭載する技術については、チップ腹部にアレイ配置された電極とビルドアップ基板表面に形成した対応する通電部材（電極）とをはんだ接合するＦＣ‐ＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ - Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ)技術が進展し、Ａｕ線を用いたワイヤーボンディングによる実装と比較して、多ピン化が可能であるため需要が拡大している。
【０００５】
ここで、半導体チップ側の接続端子とプリント基板上の通電部材との両方に接続するインターポーザーとしてのビルドアップ基板については、該基板表裏のＣｕからなる通電部材（接続用端子部）には、良好なはんだボール接続を確保してその信頼性を高めるための表面処理が施されている。例えば、電解Ｎｉ／Ａｕめっきが施されるが、近年は、特にはんだボールとの接合信頼性が良好な電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきが普及しつつある。プリント基板側の通電部材についても同様の表面処理が行われることがある。
【０００６】
一方、はんだボールは、ＲｏＨＳ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕ
Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）規制により従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだから、Ｐｂを含有しないはんだへの移行が進み、その代表としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが普及している。
【０００７】
しかし、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点は、約２２０℃であり、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだよりも約４０℃高く、その結果、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだと比較して、リフロー時に基板にかかる熱負荷が強くなり、この熱負荷による半導体チップなどへの影響が懸念されている。そのため、近年は、融点が低く、Ｐｂフリーであることを条件としたはんだへの要求が高まっている。融点が低く、Ｐｂフリーであることを条件とするはんだとしては、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ（融点：約１９０℃）、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ（約１３９℃）などが提案されている。
【０００８】
しかしながら、ＣｕまたはＣｕ合金（以下、単にＣｕとも記す）からなる通電部材（電極端子）の表面処理が、電解Ｎｉ／Ａｕめっき、あるいは電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきの場合、上記のＳｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいは、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだを用いると、めっき皮膜とはんだの接合界面には、針状のＮｉ３Ｓｎ４を成分とする脆い金属間化合物層が形成され、はんだ接合信頼性が低下するという問題がある。
【０００９】
他方、Ｃｕを含有したはんだを前記電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき皮膜に加熱接合をすると、めっき皮膜とはんだの接合界面では、Ｎｉ３Ｓｎ４を成分とする脆い金属間化合物層の形成が阻害されて、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成されるため、安定したはんだ接合信頼性を得ることが可能になる。
【００１０】
そこで、通電部材の表面処理構成として、ＣｕまたはＣｕ合金を含む通電部材上に電解めっきにより、予めＳｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕめっき皮膜を順次積層した構造が提案されている（特許文献１）。しかしながら、本表面処理構成を、Ｃｕを含有しないはんだとの接合用の表面処理として用いた場合、はんだ接合界面において、安定的なはんだ接合信頼性を得るために必要な（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を合金成分として形成するのが困難で、十分な接合信頼性を有するはんだ接合が困難という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１５８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＣｕまたはＣｕ合金からなる通電部材（電極端子）に、Ｃｕ成分を含有しないはんだを使用しても、通電部材側とはんだとが十分な接合強度を発現する通電部材の表面構造とそれを得るための表面処理方法とを提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するための、請求項１に記載の発明は、ＣｕあるいはＣｕ合金を含む通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜と、電解Ｎｉめっき皮膜と、電解Ｐｄめっき皮膜と、電解Ａｕめっき皮膜と、がこの順に積層されていることを特徴とするはんだ接続用通電部材としたものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記置換Ｓｎめっき皮膜の膜厚が０．００１〜０．２μｍ、電解Ｎｉめっき皮膜の厚みが０．０１〜１．０μｍ、電解Ｐｄめっき皮膜の厚みが０．００５〜０．２μｍ、電解Ａｕめっき皮膜の厚みが０．００２〜０．１μｍであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ接続用通電部材としたものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のはんだ接続用通電部材を備えたことを特徴とする配線用基板としたものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、ＣｕあるいはＣｕ合金からなる通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｎｉめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｐｄめっき皮膜を形成する工程と、電解Ａｕめっき皮膜を形成する工程と、を有するめっき皮膜の形成方法において、置換Ｓｎめっきは、塩化物、次亜りん酸塩、臭化物、硝酸塩から選ばれる添加剤の少なくとも一種類以上が添加された置換Ｓｎめっき浴中でなされることを特徴とするめっき皮膜の形成方法としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜と、電解Ｎｉめっき皮膜と、電解Ｐｄめっき皮膜と、電解Ａｕめっき皮膜と、を順次積層したＣｕまたはＣｕ合金からなる電極表面に、はんだを加熱接合した場合、はんだ中の金属成分によらず、Ｃｕがピンホールを介してＣｕまたはＣｕ合金からなる電極から拡散してくるため、
Ｃｕ電極とはんだ接合界面にＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を形成することができる。この金属間化合物は、接合信頼性の高いはんだ接合を提供する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、Ｎｉ３Ｓｎ４層の成長を抑制し、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を成長させる効果をより増強する。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、上記構造のはんだ接続用通電部材の用途を配線用基板に特定したもので、具体的には半導体用インターポーザやプリント基板の接続用端子部である。
【００２０】
十分なはんだ接合強度を有するには、接合界面に金属間化合物層（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の存在が不可欠であるが、はんだにＣｕ成分が含まれないと通電部材側からはんだ側へＣｕが供給される必要があるが、このＣｕ拡散は、通常は置換Ｓｎめっき層により阻害される。請求項４に記載のめっき浴組成は、置換Ｓｎめっき層に微細なピンホールを誘導するという効果を奏する。Ｃｕはこのピンホールを拡散する結果、はんだ接合時に（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５層が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明になるめっき皮膜の構成を模式的に説明する断面視の図である。
【図２】実施例１と比較例１におけるめっき皮膜の表面状態のＳＥＭ写真である。前者ではピンホールが発生している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明になる通電部材１は、図１に示すように、ピンホール７を有する置換Ｓｎめっき皮膜５と、電解Ｎｉめっき皮膜４と、電解Ｐｄめっき皮膜３と、電解Ａｕめっき皮膜２を、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる電極６上に順次積層した通電部材である。この通電部材上の電極相当部分に、はんだを加熱接合した場合、はんだ中の金属成分によらず、前記ＣｕまたはＣｕ合金からなる電極とはんだとの接合界面に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層を形成することができる。
【００２３】
通常のめっき皮膜形成工程の場合、Ｃｕ電極上には置換Ｓｎめっき皮膜が緻密に形成されており、電極成分としてのＣｕは、該Ｓｎめっき皮膜にブロックされて拡散量が低減し、所望の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の合成に関与できず、接合界面にＮｉ３Ｓｎ４が形成されてしまう。したがって、ピンホールがない場合、Ｃｕの（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の合成への関与は、Ｃｕを含む場合に、はんだ側からのみ行われる。
【００２４】
一方、本発明においては、Ｃｕ成分の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５金属間化合物への関与は、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる電極側からも行われる。これは、置換Ｓｎめっき皮膜５中に形成されたピンホール７を介して、Ｃｕのめっき皮膜中の拡散が促進されるからである。
更に、電解Ｐｄめっき皮膜３は、はんだ中への溶解速度が速く、めっき皮膜／はんだ接合界面での金属間化合物層形成において触媒核として機能する。電解Ａｕめっき皮膜２も、はんだ中への拡散速度が速く電極の濡れ性を向上させる機能を有する。これらのめっき皮膜を積層することで、Ｎｉ３Ｓｎ４層の成長を抑制し、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を成長させることができる。
【００２５】
尚、金属間化合物層の成分は、一部Ｐｄが溶解し、（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｄ）６Ｓｎ５となることがある。
【００２６】
以下、ＣｕまたはＣｕ合金からなる電極上に形成させる置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっ
き、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっき処理について詳細に述べる。
【００２７】
本発明にかかる通電部材には、Ｃｕのみ、あるいはＣｕをベースとして、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉなど一種以上の、金属元素あるいは無機物を含むＣｕ合金材料を用いてもよい。また、そのような合金の場合には、薄いＣｕストライクめっき（０．１〜５μm）を施してもよい。
【００２８】
本発明にかかる置換Ｓｎめっき浴は、メタンスルホン酸Ｓｎ、メタンスルホン酸、チオ尿素などで構成された一般的なものを用いてもよい。
【００２９】
置換Ｓｎめっき処理後に、電解Ｓｎめっき皮膜を施してもよい。
【００３０】
はんだ接合時において、Ｃｕ，またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極上に施した置換Ｓｎめっき層は、積層された複数のめっき皮膜がはんだと反応して、接合界面で、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｄを含む合金層を形成する際に消費され、はんだ接合後は、皮膜状に残存しない。
【００３１】
ＣｕまたはＣｕ合金からなる通電部材上の電極上に施す置換Ｓｎめっき皮膜は、ピンホールを有することが必要である。これは、はんだ接合時において、接合界面に形成される金属間化合物層に必要なＣｕの拡散を促すためである。Ｃｕは、はんだ接合時の加熱により、Ｓｎのピンホールを介して熱拡散する。
【００３２】
置換Ｓｎめっき皮膜中のピンホールは、置換Ｓｎめっき浴中への塩化物、あるいは次亜りん酸塩、臭化物、硝酸塩から選ばれる添加剤の少なくとも一種類以上の添加によって形成され、ピンホール量は、前記添加剤の添加量に応じて増加する。ピンホールは、金属間化合物層へのＣｕの関与を促す目的で形成される。
【００３３】
ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜の厚みは、０．００１μｍから０．２μｍであることが望ましい。ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜の厚みが０．００１μｍより薄い場合、前記置換Ｓｎめっき皮膜のピンホール径が大きくなるため、Ｃｕの合金層への関与量が多くなり、例えば、数回通電部材をリフローした後に、はんだ付けをする場合、Ａｕめっき皮膜上にＣｕが拡散して、はんだの濡れ性が低下するため望ましくない。一方、０．２μｍより厚い場合、ピンホール径が小さくなり、はんだ接合時にＣｕの合金層への関与が減少するため、望ましくない。また、ピンホール径は０．１から０．３μｍ程度が望ましい。
【００３４】
Ｃｕ，またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極上に対する置換Ｓｎめっき処理後の、電解Ｎｉめっき処理、電解Ｐｄめっき処理は、Ｃｕからなる前記電極とはんだとの接合界面において、高い接合強度が得られるＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎを含む金属間化合物層を形成する目的で行われる。
【００３５】
電解Ｎｉめっき皮膜は、ワットニッケルめっき浴、スルファミン酸ニッケルめっき浴のいずれでもよく、また光沢めっき、半光沢めっき、無光沢めっきのいずれでも構わない。
【００３６】
電解Ｎｉめっき皮膜は、めっき厚が１．０μｍ以下であることが望ましい。これは、前記電解Ｎｉめっき厚が１．０μｍよりも厚く形成されると、該電解Ｎｉめっき皮膜がはんだの加熱接合時において、通電部材上のＣｕ電極とはんだ接合界面に、皮膜状に残存して、はんだ接合信頼性を低下させるためである。
【００３７】
電解Ｐｄめっき皮膜は、めっき厚が、０．００５から０．２μｍであることが望ましい
。該膜厚が０．２μｍよりも厚い場合、Ｐｄがはんだ中に溶解することなく、通電部材上のＣｕ電極とはんだ接合界面に皮膜状に残存し、はんだ接合信頼性を低下させる恐れがある。また、該膜厚が０．００５μｍよりも薄い場合、接合界面において金属間化合物層形成時の触媒核として振舞うＰｄが減少し、その結果、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む合金層の形成が、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極とはんだ接合界面で不連続となり、はんだ接合性にばらつきが生じる恐れがある。
【００３８】
電解Ａｕめっき皮膜は、光沢、無光沢、半光沢のいずれでも構わない。該膜厚は、十分なはんだ濡れ性を確保するために０．００２〜０．１μｍであることが望ましい。Ａｕめっき厚が０．１μｍより厚い場合、はんだ中に多量のＡｕが溶け込み、はんだ接合性が低下するため望ましくない。
【００３９】
Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ層は、はんだ中への拡散、あるいは、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極／はんだ界面でのＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎからなる金属間化合物層の形成により、皮膜状には残存しない。
【００４０】
また、前記金属間化合物層は、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極とはんだ界面において、はんだ中への溶解速度が遅いＮｉ層を境界とし、Ｎｉ／はんだ界面、Ｎｉ／Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる電極界面の両側から、徐々にＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層が形成される。更にＮｉ層は、膜厚が薄いため、前記Ｎｉ層の両側に形成された金属間化合物層に拡散する。本発明は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層が形成し、かつ脆い金属間化合物層であるＮｉ３Ｓｎ４層の成長を制御することで、はんだ接合信頼性を向上させることができる。
【００４１】
本発明に使用可能なはんだとしては、ＳｎとＣｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎなどから１種類以上選択して構成されるものが挙げられ、例えば、Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−５８Ｂｉ、Ｓｎ−８．０Ｚｎ−３．０Ｂｉ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−３．０Ｉｎ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−４．０Ｉｎ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８．０Ｉｎ、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−４０Ｂｉ−０．１Ｃｕなどが挙げられる。
【００４２】
また、はんだには、Ｓｎ−３７Ｐｂを使用することもできる。電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき上にＳｎ−３７Ｐｂはんだを接合した場合、はんだとめっき接合界面において、Ｐｂの濃縮によるはんだ接合信頼性の低下が生じるが、本発明にかかる表面処理とＳｎ−３７Ｐｂの接合界面においては、Ｐｂの濃縮は生じず、はんだ接合性が向上する。
【実施例】
【００４３】
以下に本発明を、実施例を用いて説明する。
【００４４】
本実施形態においては、置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっきを順次積層したＣｕからなる電極（電極径＝φ５００μｍ）を有する通電部材を作製後、該電極上にφ＝６００μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８Ｉｎのはんだボールを加熱接合によって搭載し、はんだシェア試験により、接合強度を測定した。
【００４５】
Ｃｕからなる電極には、Ｃｕ板に、パッド径がφ５００μｍとなるようにソルダーレジストでパッド部以外を被覆したものを用いた。
【００４６】
置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっき処理に用いた浴組成は以下の通りである。
【００４７】
・置換Ｓｎめっき
メタンスルホン酸Ｓｎ：１０ｇ／Ｌ
メタンスルホン酸：２０ｇ／Ｌ
チオ尿素：５０ｇ／Ｌ
塩化ナトリウム：５ｇ／Ｌ
液温：５５℃
塩化物の一例として塩化ナトリウムを使用した。
【００４８】
・電解Ｎｉめっき
硫酸ニッケル：２８０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル：４５ｇ／Ｌ
ほう酸：４０ｇ／Ｌ
温度：６０℃
ｐＨ：４．０
電流密度：３ＡＳＤ
【００４９】
・電解Ｐｄめっき
Ｐｄ：２ｇ／Ｌ（ジアミンジクロロＰｄとして添加）
硫酸アンモン：３０ｇ／Ｌ
塩化カリウム：１５ｇ／Ｌ
アンモニア：８ｍＬ／Ｌ
ベンズアルデヒド-o-ナトリウムスルフォン酸：２ｇ／Ｌ
ｐＨ：６．０
液温：５０℃
電流密度：１ＡＳＤ
【００５０】
・電解Ａｕめっき
Ａｕ：３ｇ／Ｌ（シアン化第一Ａｕカリウムとして添加）
りん酸一水素カリウム：１ｍｇ／Ｌ
クエン酸：２５ｇ／Ｌ
りん酸：１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：６．０
液温：７０℃
電流密度：０．５ＡＳＤ
【００５１】
（実施例１）
φ＝５００μｍのＣｕからなる電極上に、置換Ｓｎめっき浴、電解Ｎｉめっき浴、電解Ｐｄめっき浴、電解Ａｕめっき浴を用いて、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっき皮膜の各厚みが表１記載の数値となるように、サンプルを作製後、該電極上にφ＝６００μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８Ｉｎのはんだボールを加熱接合によって搭載し、はんだシェア試験により、はんだ付け性を評価し、結果を表１に示した。
【００５２】
（比較例１）
実施例１と同様の方法であるが、置換Ｓｎめっき皮膜を形成することなく、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を表１記載の値となるように順次積層しためっきサンプルを作製して、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。
【００５３】
（比較例２）
皮膜中にピンホールを有することのない置換Ｓｎめっき皮膜、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を表１記載の値となるように順次積層しためっきサンプルを作製して、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。ピンホールを有することのない置換Ｓｎめっき皮膜は、前記置換Ｓｎめっき浴の構成成分のうち、塩化ナトリウムを除いた浴を用いて処理した。
【００５４】
実施例１と比較例１〜２より、Ｃｕからなる電極表面にピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を順次積層した方が、Ｃｕからなる電極上に、ピンホールのない置換Ｓｎめっき皮膜、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を順次積層する表面処理方法よりも、優れたはんだ接合強度を示した。これより、より高いはんだ接合強度を得るためには、Ｃｕからなる電極上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき層を設ける必要があることが確認された。
【００５５】
ピンホールの有無はＳｃａｎｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）により確認した（図２）。図２より、ＮａＣｌの添加により、実施例１で形成したＳｎめっき皮膜に０．１から０．３μｍ程度のピンホールが形成されていることを確認した。
【００５６】
（比較例３〜４）
実施例１に対し、一般的な電解Ｎｉ／Ａｕめっき、電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきサンプルを作製して、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。
【００５７】
実施例１と比較例３〜４の比較から、従来、実装時の最終表面処理として用いられてきた電解Ｎｉ／Ａｕめっき、電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきなどの一般的な表面処理よりも実施例１の本発明にかかる表面処理の方が、はんだ接合性に優れていることが示された。
【００５８】
（比較例５〜１５）
実施例１に対し、置換Ｓｎめっき厚を０．０００５、０．２５μｍ、電解Ｎｉめっき厚を０、０．５、１．５μｍ、電解Ｐｄめっき厚を０、０．１、０．３μｍ、電解Ａｕめっき厚を０、０．０５、０．２μｍに変化させたサンプルを作製し、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。
【００５９】
表１より、実施例１のように置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ａｕめっき皮膜の各厚みが本発明にかかる請求の範囲内にある場合において、はんだ接合強度が、比較例１−５〜１−１５よりも良好な結果を示した。
【００６０】
【表１】
【符号の説明】
【００６１】
１、通電部材
２、電解Ａｕめっき皮膜
３、電解Ｐｄめっき皮膜
４、電解Ｎｉめっき皮膜
５、置換Ｓｎめっき皮膜
６、電極（通電部材）
７、ピンホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる通電部材上のめっき皮膜の構成とその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを搭載するパッケージ基板やパッケージ基板を搭載するプリント配線板には、高周波化、高密度配線化、高機能化に対応するために、ＣｕまたはＣｕ合金を通電部材とするビルドアップ方式の多層配線基板が使用されるようになった。電子機器メーカー各社は、製品の小型・薄型・軽量化を実現するために競って高密度実装に取り組み、パッケージの多ピン化・狭ピッチ化及びプリント基板の高性能化に急速な技術進歩がなされた。
【０００３】
パッケージのプリント配線板への実装は、従来のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）を用いた実装から、はんだ接続するエリア表面実装のＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）／ＣＳＰ（ＣｈｉＰ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）実装へと発展した。
【０００４】
一方、半導体チップをビルドアップ基板に搭載する技術については、チップ腹部にアレイ配置された電極とビルドアップ基板表面に形成した対応する通電部材（電極）とをはんだ接合するＦＣ‐ＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ - Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ)技術が進展し、Ａｕ線を用いたワイヤーボンディングによる実装と比較して、多ピン化が可能であるため需要が拡大している。
【０００５】
ここで、半導体チップ側の接続端子とプリント基板上の通電部材との両方に接続するインターポーザーとしてのビルドアップ基板については、該基板表裏のＣｕからなる通電部材（接続用端子部）には、良好なはんだボール接続を確保してその信頼性を高めるための表面処理が施されている。例えば、電解Ｎｉ／Ａｕめっきが施されるが、近年は、特にはんだボールとの接合信頼性が良好な電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきが普及しつつある。プリント基板側の通電部材についても同様の表面処理が行われることがある。
【０００６】
一方、はんだボールは、ＲｏＨＳ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕ
Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）規制により従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだから、Ｐｂを含有しないはんだへの移行が進み、その代表としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが普及している。
【０００７】
しかし、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点は、約２２０℃であり、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだよりも約４０℃高く、その結果、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだと比較して、リフロー時に基板にかかる熱負荷が強くなり、この熱負荷による半導体チップなどへの影響が懸念されている。そのため、近年は、融点が低く、Ｐｂフリーであることを条件としたはんだへの要求が高まっている。融点が低く、Ｐｂフリーであることを条件とするはんだとしては、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ（融点：約１９０℃）、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ（約１３９℃）などが提案されている。
【０００８】
しかしながら、ＣｕまたはＣｕ合金（以下、単にＣｕとも記す）からなる通電部材（電極端子）の表面処理が、電解Ｎｉ／Ａｕめっき、あるいは電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきの場合、上記のＳｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいは、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだを用いると、めっき皮膜とはんだの接合界面には、針状のＮｉ３Ｓｎ４を成分とする脆い金属間化合物層が形成され、はんだ接合信頼性が低下するという問題がある。
【０００９】
他方、Ｃｕを含有したはんだを前記電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき皮膜に加熱接合をすると、めっき皮膜とはんだの接合界面では、Ｎｉ３Ｓｎ４を成分とする脆い金属間化合物層の形成が阻害されて、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成されるため、安定したはんだ接合信頼性を得ることが可能になる。
【００１０】
そこで、通電部材の表面処理構成として、ＣｕまたはＣｕ合金を含む通電部材上に電解めっきにより、予めＳｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕめっき皮膜を順次積層した構造が提案されている（特許文献１）。しかしながら、本表面処理構成を、Ｃｕを含有しないはんだとの接合用の表面処理として用いた場合、はんだ接合界面において、安定的なはんだ接合信頼性を得るために必要な（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を合金成分として形成するのが困難で、十分な接合信頼性を有するはんだ接合が困難という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１５８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＣｕまたはＣｕ合金からなる通電部材（電極端子）に、Ｃｕ成分を含有しないはんだを使用しても、通電部材側とはんだとが十分な接合強度を発現する通電部材の表面構造とそれを得るための表面処理方法とを提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するための、請求項１に記載の発明は、ＣｕあるいはＣｕ合金を含む通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜と、電解Ｎｉめっき皮膜と、電解Ｐｄめっき皮膜と、電解Ａｕめっき皮膜と、がこの順に積層されていることを特徴とするはんだ接続用通電部材としたものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記置換Ｓｎめっき皮膜の膜厚が０．００１〜０．２μｍ、電解Ｎｉめっき皮膜の厚みが０．０１〜１．０μｍ、電解Ｐｄめっき皮膜の厚みが０．００５〜０．２μｍ、電解Ａｕめっき皮膜の厚みが０．００２〜０．１μｍであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ接続用通電部材としたものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のはんだ接続用通電部材を備えたことを特徴とする配線用基板としたものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、ＣｕあるいはＣｕ合金からなる通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｎｉめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｐｄめっき皮膜を形成する工程と、電解Ａｕめっき皮膜を形成する工程と、を有するめっき皮膜の形成方法において、置換Ｓｎめっきは、塩化物、次亜りん酸塩、臭化物、硝酸塩から選ばれる添加剤の少なくとも一種類以上が添加された置換Ｓｎめっき浴中でなされることを特徴とするめっき皮膜の形成方法としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜と、電解Ｎｉめっき皮膜と、電解Ｐｄめっき皮膜と、電解Ａｕめっき皮膜と、を順次積層したＣｕまたはＣｕ合金からなる電極表面に、はんだを加熱接合した場合、はんだ中の金属成分によらず、Ｃｕがピンホールを介してＣｕまたはＣｕ合金からなる電極から拡散してくるため、
Ｃｕ電極とはんだ接合界面にＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を形成することができる。この金属間化合物は、接合信頼性の高いはんだ接合を提供する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、Ｎｉ３Ｓｎ４層の成長を抑制し、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を成長させる効果をより増強する。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、上記構造のはんだ接続用通電部材の用途を配線用基板に特定したもので、具体的には半導体用インターポーザやプリント基板の接続用端子部である。
【００２０】
十分なはんだ接合強度を有するには、接合界面に金属間化合物層（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の存在が不可欠であるが、はんだにＣｕ成分が含まれないと通電部材側からはんだ側へＣｕが供給される必要があるが、このＣｕ拡散は、通常は置換Ｓｎめっき層により阻害される。請求項４に記載のめっき浴組成は、置換Ｓｎめっき層に微細なピンホールを誘導するという効果を奏する。Ｃｕはこのピンホールを拡散する結果、はんだ接合時に（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５層が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明になるめっき皮膜の構成を模式的に説明する断面視の図である。
【図２】実施例１と比較例１におけるめっき皮膜の表面状態のＳＥＭ写真である。前者ではピンホールが発生している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明になる通電部材１は、図１に示すように、ピンホール７を有する置換Ｓｎめっき皮膜５と、電解Ｎｉめっき皮膜４と、電解Ｐｄめっき皮膜３と、電解Ａｕめっき皮膜２を、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる電極６上に順次積層した通電部材である。この通電部材上の電極相当部分に、はんだを加熱接合した場合、はんだ中の金属成分によらず、前記ＣｕまたはＣｕ合金からなる電極とはんだとの接合界面に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層を形成することができる。
【００２３】
通常のめっき皮膜形成工程の場合、Ｃｕ電極上には置換Ｓｎめっき皮膜が緻密に形成されており、電極成分としてのＣｕは、該Ｓｎめっき皮膜にブロックされて拡散量が低減し、所望の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の合成に関与できず、接合界面にＮｉ３Ｓｎ４が形成されてしまう。したがって、ピンホールがない場合、Ｃｕの（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の合成への関与は、Ｃｕを含む場合に、はんだ側からのみ行われる。
【００２４】
一方、本発明においては、Ｃｕ成分の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５金属間化合物への関与は、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる電極側からも行われる。これは、置換Ｓｎめっき皮膜５中に形成されたピンホール７を介して、Ｃｕのめっき皮膜中の拡散が促進されるからである。
更に、電解Ｐｄめっき皮膜３は、はんだ中への溶解速度が速く、めっき皮膜／はんだ接合界面での金属間化合物層形成において触媒核として機能する。電解Ａｕめっき皮膜２も、はんだ中への拡散速度が速く電極の濡れ性を向上させる機能を有する。これらのめっき皮膜を積層することで、Ｎｉ３Ｓｎ４層の成長を抑制し、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５を成長させることができる。
【００２５】
尚、金属間化合物層の成分は、一部Ｐｄが溶解し、（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｄ）６Ｓｎ５となることがある。
【００２６】
以下、ＣｕまたはＣｕ合金からなる電極上に形成させる置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっ
き、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっき処理について詳細に述べる。
【００２７】
本発明にかかる通電部材には、Ｃｕのみ、あるいはＣｕをベースとして、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉなど一種以上の、金属元素あるいは無機物を含むＣｕ合金材料を用いてもよい。また、そのような合金の場合には、薄いＣｕストライクめっき（０．１〜５μm）を施してもよい。
【００２８】
本発明にかかる置換Ｓｎめっき浴は、メタンスルホン酸Ｓｎ、メタンスルホン酸、チオ尿素などで構成された一般的なものを用いてもよい。
【００２９】
置換Ｓｎめっき処理後に、電解Ｓｎめっき皮膜を施してもよい。
【００３０】
はんだ接合時において、Ｃｕ，またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極上に施した置換Ｓｎめっき層は、積層された複数のめっき皮膜がはんだと反応して、接合界面で、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｄを含む合金層を形成する際に消費され、はんだ接合後は、皮膜状に残存しない。
【００３１】
ＣｕまたはＣｕ合金からなる通電部材上の電極上に施す置換Ｓｎめっき皮膜は、ピンホールを有することが必要である。これは、はんだ接合時において、接合界面に形成される金属間化合物層に必要なＣｕの拡散を促すためである。Ｃｕは、はんだ接合時の加熱により、Ｓｎのピンホールを介して熱拡散する。
【００３２】
置換Ｓｎめっき皮膜中のピンホールは、置換Ｓｎめっき浴中への塩化物、あるいは次亜りん酸塩、臭化物、硝酸塩から選ばれる添加剤の少なくとも一種類以上の添加によって形成され、ピンホール量は、前記添加剤の添加量に応じて増加する。ピンホールは、金属間化合物層へのＣｕの関与を促す目的で形成される。
【００３３】
ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜の厚みは、０．００１μｍから０．２μｍであることが望ましい。ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜の厚みが０．００１μｍより薄い場合、前記置換Ｓｎめっき皮膜のピンホール径が大きくなるため、Ｃｕの合金層への関与量が多くなり、例えば、数回通電部材をリフローした後に、はんだ付けをする場合、Ａｕめっき皮膜上にＣｕが拡散して、はんだの濡れ性が低下するため望ましくない。一方、０．２μｍより厚い場合、ピンホール径が小さくなり、はんだ接合時にＣｕの合金層への関与が減少するため、望ましくない。また、ピンホール径は０．１から０．３μｍ程度が望ましい。
【００３４】
Ｃｕ，またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極上に対する置換Ｓｎめっき処理後の、電解Ｎｉめっき処理、電解Ｐｄめっき処理は、Ｃｕからなる前記電極とはんだとの接合界面において、高い接合強度が得られるＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎを含む金属間化合物層を形成する目的で行われる。
【００３５】
電解Ｎｉめっき皮膜は、ワットニッケルめっき浴、スルファミン酸ニッケルめっき浴のいずれでもよく、また光沢めっき、半光沢めっき、無光沢めっきのいずれでも構わない。
【００３６】
電解Ｎｉめっき皮膜は、めっき厚が１．０μｍ以下であることが望ましい。これは、前記電解Ｎｉめっき厚が１．０μｍよりも厚く形成されると、該電解Ｎｉめっき皮膜がはんだの加熱接合時において、通電部材上のＣｕ電極とはんだ接合界面に、皮膜状に残存して、はんだ接合信頼性を低下させるためである。
【００３７】
電解Ｐｄめっき皮膜は、めっき厚が、０．００５から０．２μｍであることが望ましい
。該膜厚が０．２μｍよりも厚い場合、Ｐｄがはんだ中に溶解することなく、通電部材上のＣｕ電極とはんだ接合界面に皮膜状に残存し、はんだ接合信頼性を低下させる恐れがある。また、該膜厚が０．００５μｍよりも薄い場合、接合界面において金属間化合物層形成時の触媒核として振舞うＰｄが減少し、その結果、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む合金層の形成が、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極とはんだ接合界面で不連続となり、はんだ接合性にばらつきが生じる恐れがある。
【００３８】
電解Ａｕめっき皮膜は、光沢、無光沢、半光沢のいずれでも構わない。該膜厚は、十分なはんだ濡れ性を確保するために０．００２〜０．１μｍであることが望ましい。Ａｕめっき厚が０．１μｍより厚い場合、はんだ中に多量のＡｕが溶け込み、はんだ接合性が低下するため望ましくない。
【００３９】
Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ層は、はんだ中への拡散、あるいは、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極／はんだ界面でのＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎからなる金属間化合物層の形成により、皮膜状には残存しない。
【００４０】
また、前記金属間化合物層は、Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる通電部材上の電極とはんだ界面において、はんだ中への溶解速度が遅いＮｉ層を境界とし、Ｎｉ／はんだ界面、Ｎｉ／Ｃｕ、またはＣｕ合金からなる電極界面の両側から、徐々にＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層が形成される。更にＮｉ層は、膜厚が薄いため、前記Ｎｉ層の両側に形成された金属間化合物層に拡散する。本発明は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎを含む金属間化合物層が形成し、かつ脆い金属間化合物層であるＮｉ３Ｓｎ４層の成長を制御することで、はんだ接合信頼性を向上させることができる。
【００４１】
本発明に使用可能なはんだとしては、ＳｎとＣｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎなどから１種類以上選択して構成されるものが挙げられ、例えば、Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−５８Ｂｉ、Ｓｎ−８．０Ｚｎ−３．０Ｂｉ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−３．０Ｉｎ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−４．０Ｉｎ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８．０Ｉｎ、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−４０Ｂｉ−０．１Ｃｕなどが挙げられる。
【００４２】
また、はんだには、Ｓｎ−３７Ｐｂを使用することもできる。電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき上にＳｎ−３７Ｐｂはんだを接合した場合、はんだとめっき接合界面において、Ｐｂの濃縮によるはんだ接合信頼性の低下が生じるが、本発明にかかる表面処理とＳｎ−３７Ｐｂの接合界面においては、Ｐｂの濃縮は生じず、はんだ接合性が向上する。
【実施例】
【００４３】
以下に本発明を、実施例を用いて説明する。
【００４４】
本実施形態においては、置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっきを順次積層したＣｕからなる電極（電極径＝φ５００μｍ）を有する通電部材を作製後、該電極上にφ＝６００μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８Ｉｎのはんだボールを加熱接合によって搭載し、はんだシェア試験により、接合強度を測定した。
【００４５】
Ｃｕからなる電極には、Ｃｕ板に、パッド径がφ５００μｍとなるようにソルダーレジストでパッド部以外を被覆したものを用いた。
【００４６】
置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっき処理に用いた浴組成は以下の通りである。
【００４７】
・置換Ｓｎめっき
メタンスルホン酸Ｓｎ：１０ｇ／Ｌ
メタンスルホン酸：２０ｇ／Ｌ
チオ尿素：５０ｇ／Ｌ
塩化ナトリウム：５ｇ／Ｌ
液温：５５℃
塩化物の一例として塩化ナトリウムを使用した。
【００４８】
・電解Ｎｉめっき
硫酸ニッケル：２８０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル：４５ｇ／Ｌ
ほう酸：４０ｇ／Ｌ
温度：６０℃
ｐＨ：４．０
電流密度：３ＡＳＤ
【００４９】
・電解Ｐｄめっき
Ｐｄ：２ｇ／Ｌ（ジアミンジクロロＰｄとして添加）
硫酸アンモン：３０ｇ／Ｌ
塩化カリウム：１５ｇ／Ｌ
アンモニア：８ｍＬ／Ｌ
ベンズアルデヒド-o-ナトリウムスルフォン酸：２ｇ／Ｌ
ｐＨ：６．０
液温：５０℃
電流密度：１ＡＳＤ
【００５０】
・電解Ａｕめっき
Ａｕ：３ｇ／Ｌ（シアン化第一Ａｕカリウムとして添加）
りん酸一水素カリウム：１ｍｇ／Ｌ
クエン酸：２５ｇ／Ｌ
りん酸：１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：６．０
液温：７０℃
電流密度：０．５ＡＳＤ
【００５１】
（実施例１）
φ＝５００μｍのＣｕからなる電極上に、置換Ｓｎめっき浴、電解Ｎｉめっき浴、電解Ｐｄめっき浴、電解Ａｕめっき浴を用いて、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ｐｄめっき、電解Ａｕめっき皮膜の各厚みが表１記載の数値となるように、サンプルを作製後、該電極上にφ＝６００μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８Ｉｎのはんだボールを加熱接合によって搭載し、はんだシェア試験により、はんだ付け性を評価し、結果を表１に示した。
【００５２】
（比較例１）
実施例１と同様の方法であるが、置換Ｓｎめっき皮膜を形成することなく、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を表１記載の値となるように順次積層しためっきサンプルを作製して、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。
【００５３】
（比較例２）
皮膜中にピンホールを有することのない置換Ｓｎめっき皮膜、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を表１記載の値となるように順次積層しためっきサンプルを作製して、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。ピンホールを有することのない置換Ｓｎめっき皮膜は、前記置換Ｓｎめっき浴の構成成分のうち、塩化ナトリウムを除いた浴を用いて処理した。
【００５４】
実施例１と比較例１〜２より、Ｃｕからなる電極表面にピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を順次積層した方が、Ｃｕからなる電極上に、ピンホールのない置換Ｓｎめっき皮膜、電解Ｎｉめっき皮膜、電解Ｐｄめっき皮膜、電解Ａｕめっき皮膜を順次積層する表面処理方法よりも、優れたはんだ接合強度を示した。これより、より高いはんだ接合強度を得るためには、Ｃｕからなる電極上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき層を設ける必要があることが確認された。
【００５５】
ピンホールの有無はＳｃａｎｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）により確認した（図２）。図２より、ＮａＣｌの添加により、実施例１で形成したＳｎめっき皮膜に０．１から０．３μｍ程度のピンホールが形成されていることを確認した。
【００５６】
（比較例３〜４）
実施例１に対し、一般的な電解Ｎｉ／Ａｕめっき、電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきサンプルを作製して、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。
【００５７】
実施例１と比較例３〜４の比較から、従来、実装時の最終表面処理として用いられてきた電解Ｎｉ／Ａｕめっき、電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきなどの一般的な表面処理よりも実施例１の本発明にかかる表面処理の方が、はんだ接合性に優れていることが示された。
【００５８】
（比較例５〜１５）
実施例１に対し、置換Ｓｎめっき厚を０．０００５、０．２５μｍ、電解Ｎｉめっき厚を０、０．５、１．５μｍ、電解Ｐｄめっき厚を０、０．１、０．３μｍ、電解Ａｕめっき厚を０、０．０５、０．２μｍに変化させたサンプルを作製し、はんだ接合性を評価し、結果を表１に示した。
【００５９】
表１より、実施例１のように置換Ｓｎめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ａｕめっき皮膜の各厚みが本発明にかかる請求の範囲内にある場合において、はんだ接合強度が、比較例１−５〜１−１５よりも良好な結果を示した。
【００６０】
【表１】
【符号の説明】
【００６１】
１、通電部材
２、電解Ａｕめっき皮膜
３、電解Ｐｄめっき皮膜
４、電解Ｎｉめっき皮膜
５、置換Ｓｎめっき皮膜
６、電極（通電部材）
７、ピンホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｕあるいはＣｕ合金を含む通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜と、電解Ｎｉめっき皮膜と、電解Ｐｄめっき皮膜と、電解Ａｕめっき皮膜と、がこの順に積層されていることを特徴とするはんだ接続用通電部材。
【請求項２】
前記置換Ｓｎめっき皮膜の膜厚が０．００１〜０．２μｍ、電解Ｎｉめっき皮膜の厚みが０．０１〜１．０μｍ、電解Ｐｄめっき皮膜の厚みが０．００５〜０．２μｍ、電解Ａｕめっき皮膜の厚みが０．００２〜０．１μｍであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ接続用通電部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のはんだ接続用通電部材を備えたことを特徴とする配線用基板。
【請求項４】
ＣｕあるいはＣｕ合金からなる通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｎｉめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｐｄめっき皮膜を形成する工程と、電解Ａｕめっき皮膜を形成する工程と、を有するめっき皮膜の形成方法において、置換Ｓｎめっきは、塩化物、次亜りん酸塩、臭化物、硝酸塩から選ばれる添加剤の少なくとも一種類以上が添加された置換Ｓｎめっき浴中でなされることを特徴とするめっき皮膜の形成方法。
【請求項１】
ＣｕあるいはＣｕ合金を含む通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜と、電解Ｎｉめっき皮膜と、電解Ｐｄめっき皮膜と、電解Ａｕめっき皮膜と、がこの順に積層されていることを特徴とするはんだ接続用通電部材。
【請求項２】
前記置換Ｓｎめっき皮膜の膜厚が０．００１〜０．２μｍ、電解Ｎｉめっき皮膜の厚みが０．０１〜１．０μｍ、電解Ｐｄめっき皮膜の厚みが０．００５〜０．２μｍ、電解Ａｕめっき皮膜の厚みが０．００２〜０．１μｍであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ接続用通電部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のはんだ接続用通電部材を備えたことを特徴とする配線用基板。
【請求項４】
ＣｕあるいはＣｕ合金からなる通電部材上に、ピンホールを有する置換Ｓｎめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｎｉめっき皮膜を形成する工程と、電解Ｐｄめっき皮膜を形成する工程と、電解Ａｕめっき皮膜を形成する工程と、を有するめっき皮膜の形成方法において、置換Ｓｎめっきは、塩化物、次亜りん酸塩、臭化物、硝酸塩から選ばれる添加剤の少なくとも一種類以上が添加された置換Ｓｎめっき浴中でなされることを特徴とするめっき皮膜の形成方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−７６１３５（Ｐ２０１３−７６１３５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７１９２（Ｐ２０１１−２１７１９２）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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