配線基板の製造方法とこれに用いる無電解ニッケルめっき液
【課題】 接続端子部分の銅回路上にニッケルめっき皮膜／置換型無電解金めっき皮膜／還元型無電解金めっき皮膜を形成した配線基板を用いて半導体チップとを半田接合した場合、その接合強度は、半田ボールを基板に搭載するときのリフロー等の加熱工程を繰り返すごとに大きく低下する。本発明はこうした問題点のない配線基板の製造方法とこれに用いる無電解ニッケルめっき液の提供を課題とする。
【解決手段】 接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、マンガンのカルボン酸塩を添加した無電解ニッケルめっき液、好ましくは液中のマンガン濃度が液中のニッケル濃度の１〜１０％である無電解ニッケル液を用いてニッケルめっき皮膜を設ける。
【解決手段】 接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、マンガンのカルボン酸塩を添加した無電解ニッケルめっき液、好ましくは液中のマンガン濃度が液中のニッケル濃度の１〜１０％である無電解ニッケル液を用いてニッケルめっき皮膜を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の製造方法に関し、より具体的には配線基板に施す無電解ニッケルめっき方法とそれに用いる無電解ニッケルめっき液に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント配線板等の配線基板においても薄膜化、高密度化の要求が強く、これを可能とする実装方法として配線基板に直接半導体チップを接合するいわゆるチップ・オン・ボード方式での実装が提案され、実用化されてきている。
【０００３】
この方式に用いられる配線基板では、半導体チップ接合時の接続信頼性を良くするために、例えば、接続端子部分の銅回路上にニッケルめっき皮膜／置換型無電解金めっき皮膜／還元型無電解金めっき皮膜を形成し半田バンプとの接続信頼性を向上させる技術が開示されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
そして、このようなめっき皮膜を有する配線基板の接続端子部と半田バンプを介して半導体チップを接続する技術としては、例えば、接続端子部表面に各種組成の半田ボールを搭載し、リフロー（溶融加熱）処理して配線接続部に半田バンプを形成し、この半田バンプ上に半導体チップの電極部が接するように半導体チップを搭載し、再度リフローして半導体チップと配線基板と接合する技術が開示されている（非特許文献２参照）。
【非特許文献１】社団法人プリント回路学会誌「サーキットテクノロジー」（１９９３年Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．５ ３６８〜３７２頁）
【非特許文献２】回路実装学会誌（１９９３年Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．３ １３３〜１５９頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記した接続端子部分の銅回路上にニッケルめっき皮膜／置換型無電解金めっき皮膜／還元型無電解金めっき皮膜を形成した配線基板を用いて半導体チップとを接合した場合、その接合強度は、半田ボールを基板に搭載するときのリフロー等の加熱工程を繰り返すごとに大きく低下する。この結果、配線基板と半導体チップとの接続信頼性に深刻な問題を招くことになる。
【０００６】
本発明はこうした問題点のない配線基板の製造方法とこれに用いる無電解ニッケルめっき液の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本第１の発明は、接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、マンガンのカルボン酸塩を添加した無電解ニッケルめっき液を用いてニッケルめっき皮膜を設けることを特徴とする配線基板の製造方法である。
【０００８】
そして、本第２の発明は、本第１の発明に用いる無電解ニッケル液であり、その液中にマンガンのカルボン酸塩が添加されたことを特徴とする無電解ニッケル液である。
【０００９】
そして、本第３の発明は、本第２の発明に加えて、液中のマンガン濃度がニッケル濃度の１〜１０％である無電解ニッケル液である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に従い得られた配線基板を用いて半導体チップと接合端子部とを半田を介して接合した場合、従来の方法で得られた配線基板を用いた場合よりリフローによる半田接合強度の低下が少なく、基板と部品との接続信頼性の良い半田接合電気配線基板を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、接続端子部に無電解ニッケルめっきを施してニッケル皮膜を得るに際してマンガンのカルボン酸を添加した無電解ニッケルめっき液を用いる。そして、その後に従来法と同様に、半田濡れ性を向上させるための無電解金めっき、或いは、電解金めっきを行う。こうして配線基板の接続端子と半導体チップとの接続信頼性を良好にする。
【００１２】
具体的には、配線基板の接続端子部や銅リード部や銅パッド部等に無電解ニッケルめっきを施すに際して一般的な無電解ニッケルめっき液中にマンガン濃度がニッケル濃度の１〜１０％となるようにマンガンのカルボン酸塩を添加し、この液を用いて所望のめっき厚（例えば１〜５μｍ程度）になるように無電解ニッケルめっきを行い、さらに、無電解金めっき、或いは、電解金めっきで所望のめっき厚（例えば0.0１〜0.0５μｍ程度）の金めっき皮膜を得る。
【実施例】
【００１３】
次に、実施例を用いて本発明をさらに説明する。本実施例では、通常の回路を配置したプリント配線板に本発明の方法と従来法とに従い厚さ３μｍの無電解ニッケルめっき皮膜を設け、その上に市販の無電解金めっき液（日鉱マテリアルズ社製 ＣＦ−５００Ｓ）を用いて厚さ０．０１μｍの無電解金めっき皮膜を設けた。そして、このプリント配線板に直径０．４５ｍｍの共晶半田ボールを搭載し、その後半田プル強度を測定し、半田接合強度を調べた。
【００１４】
半田ボール搭載時のリフロー条件および半田プル強度測定条件をは以下のとおりである。
・リフロー条件
オーブンにてリフロー
１サイクルは以下のとおり
１５０℃で３０秒保持し、その後２３０℃に昇温し６０秒保持する。
・Ｐｕｌｌ Ｔｅｓｔ 条件
Ｐｕｌｌ測定装置 アークテック社製 ｄａｇｅ２４００ＰＣ
熱条件 ２７０℃で５秒保持後、４５℃に冷却し、その後テストを開始する。
Ｐｕｌｌ速度 ５００μｍ／ｓｅｃ
【００１５】
（実施例１）
硫酸ニッケル・６Ｈ２Ｏが３０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムが２０ｇ／ｌ、クエン酸ナトリウムが３０ｇ／ｌの無電解ニッケルめっき液に蟻酸マンガンを、マンガン濃度がニッケル濃度の１０％となるように添加して本発明の無電解ニッケルめっき液を得た。なお、このめっき液のｐＨは５．０であった。
【００１６】
８０℃にしたこの無電解めっき液と、半田搭載部が設けられ、その搭載部が銅むき出しの状態のプリント配線板とを２５分間接触させて半田搭載部に厚さ３μｍの無電解ニッケルめっき皮膜を設けた。その後、その上に前記した方法で厚さ０．０１μｍの無電解金めっき皮膜を設けた。
その後、前記した方法に従い半田プル強度を測定した。結果を図１に示した。本例では、リフロー回数が増加しても殆ど半田プル強度の低下が見られなかった。
【００１７】
（実施例２）
シュウ酸マンガンを用い、ニッケル濃度に対して３％のマンガン濃度となる用にした以外は実施例１と同様にしてプリント配線板に半田ボールを搭載した。その後、その後、前記した方法に従い半田プル強度を測定した。結果を図２に示した。本例でも、リフロー回数が増加しても殆ど半田プル強度の低下が見られなかった。
【００１８】
（従来例）
市販の８０℃の無電解ニッケルめっき液（上村工業社製 ＮＰＲ−４）とプリント配線板とを２０分間接触させて厚さ３μｍの無電解ニッケル皮膜を作成した以外は実施例１と同様にしてプリント配線板を作成し、半田ボールを搭載した。その後、その後、前記した方法に従い半田プル強度を測定した。結果を図１と図２とに合わせて示した。
【００１９】
この結果は、市販液でめっきした基板の半田プル強度はリフロー回数が増えるに連れて低下していることを示しており、本発明の有用性は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１で得られた結果と従来例で得られた結果を合わせて示した図である。
【図２】実施例２で得られた結果と従来例で得られた結果を合わせて示した図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の製造方法に関し、より具体的には配線基板に施す無電解ニッケルめっき方法とそれに用いる無電解ニッケルめっき液に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント配線板等の配線基板においても薄膜化、高密度化の要求が強く、これを可能とする実装方法として配線基板に直接半導体チップを接合するいわゆるチップ・オン・ボード方式での実装が提案され、実用化されてきている。
【０００３】
この方式に用いられる配線基板では、半導体チップ接合時の接続信頼性を良くするために、例えば、接続端子部分の銅回路上にニッケルめっき皮膜／置換型無電解金めっき皮膜／還元型無電解金めっき皮膜を形成し半田バンプとの接続信頼性を向上させる技術が開示されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
そして、このようなめっき皮膜を有する配線基板の接続端子部と半田バンプを介して半導体チップを接続する技術としては、例えば、接続端子部表面に各種組成の半田ボールを搭載し、リフロー（溶融加熱）処理して配線接続部に半田バンプを形成し、この半田バンプ上に半導体チップの電極部が接するように半導体チップを搭載し、再度リフローして半導体チップと配線基板と接合する技術が開示されている（非特許文献２参照）。
【非特許文献１】社団法人プリント回路学会誌「サーキットテクノロジー」（１９９３年Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．５ ３６８〜３７２頁）
【非特許文献２】回路実装学会誌（１９９３年Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．３ １３３〜１５９頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記した接続端子部分の銅回路上にニッケルめっき皮膜／置換型無電解金めっき皮膜／還元型無電解金めっき皮膜を形成した配線基板を用いて半導体チップとを接合した場合、その接合強度は、半田ボールを基板に搭載するときのリフロー等の加熱工程を繰り返すごとに大きく低下する。この結果、配線基板と半導体チップとの接続信頼性に深刻な問題を招くことになる。
【０００６】
本発明はこうした問題点のない配線基板の製造方法とこれに用いる無電解ニッケルめっき液の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本第１の発明は、接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、マンガンのカルボン酸塩を添加した無電解ニッケルめっき液を用いてニッケルめっき皮膜を設けることを特徴とする配線基板の製造方法である。
【０００８】
そして、本第２の発明は、本第１の発明に用いる無電解ニッケル液であり、その液中にマンガンのカルボン酸塩が添加されたことを特徴とする無電解ニッケル液である。
【０００９】
そして、本第３の発明は、本第２の発明に加えて、液中のマンガン濃度がニッケル濃度の１〜１０％である無電解ニッケル液である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に従い得られた配線基板を用いて半導体チップと接合端子部とを半田を介して接合した場合、従来の方法で得られた配線基板を用いた場合よりリフローによる半田接合強度の低下が少なく、基板と部品との接続信頼性の良い半田接合電気配線基板を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、接続端子部に無電解ニッケルめっきを施してニッケル皮膜を得るに際してマンガンのカルボン酸を添加した無電解ニッケルめっき液を用いる。そして、その後に従来法と同様に、半田濡れ性を向上させるための無電解金めっき、或いは、電解金めっきを行う。こうして配線基板の接続端子と半導体チップとの接続信頼性を良好にする。
【００１２】
具体的には、配線基板の接続端子部や銅リード部や銅パッド部等に無電解ニッケルめっきを施すに際して一般的な無電解ニッケルめっき液中にマンガン濃度がニッケル濃度の１〜１０％となるようにマンガンのカルボン酸塩を添加し、この液を用いて所望のめっき厚（例えば１〜５μｍ程度）になるように無電解ニッケルめっきを行い、さらに、無電解金めっき、或いは、電解金めっきで所望のめっき厚（例えば0.0１〜0.0５μｍ程度）の金めっき皮膜を得る。
【実施例】
【００１３】
次に、実施例を用いて本発明をさらに説明する。本実施例では、通常の回路を配置したプリント配線板に本発明の方法と従来法とに従い厚さ３μｍの無電解ニッケルめっき皮膜を設け、その上に市販の無電解金めっき液（日鉱マテリアルズ社製 ＣＦ−５００Ｓ）を用いて厚さ０．０１μｍの無電解金めっき皮膜を設けた。そして、このプリント配線板に直径０．４５ｍｍの共晶半田ボールを搭載し、その後半田プル強度を測定し、半田接合強度を調べた。
【００１４】
半田ボール搭載時のリフロー条件および半田プル強度測定条件をは以下のとおりである。
・リフロー条件
オーブンにてリフロー
１サイクルは以下のとおり
１５０℃で３０秒保持し、その後２３０℃に昇温し６０秒保持する。
・Ｐｕｌｌ Ｔｅｓｔ 条件
Ｐｕｌｌ測定装置 アークテック社製 ｄａｇｅ２４００ＰＣ
熱条件 ２７０℃で５秒保持後、４５℃に冷却し、その後テストを開始する。
Ｐｕｌｌ速度 ５００μｍ／ｓｅｃ
【００１５】
（実施例１）
硫酸ニッケル・６Ｈ２Ｏが３０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムが２０ｇ／ｌ、クエン酸ナトリウムが３０ｇ／ｌの無電解ニッケルめっき液に蟻酸マンガンを、マンガン濃度がニッケル濃度の１０％となるように添加して本発明の無電解ニッケルめっき液を得た。なお、このめっき液のｐＨは５．０であった。
【００１６】
８０℃にしたこの無電解めっき液と、半田搭載部が設けられ、その搭載部が銅むき出しの状態のプリント配線板とを２５分間接触させて半田搭載部に厚さ３μｍの無電解ニッケルめっき皮膜を設けた。その後、その上に前記した方法で厚さ０．０１μｍの無電解金めっき皮膜を設けた。
その後、前記した方法に従い半田プル強度を測定した。結果を図１に示した。本例では、リフロー回数が増加しても殆ど半田プル強度の低下が見られなかった。
【００１７】
（実施例２）
シュウ酸マンガンを用い、ニッケル濃度に対して３％のマンガン濃度となる用にした以外は実施例１と同様にしてプリント配線板に半田ボールを搭載した。その後、その後、前記した方法に従い半田プル強度を測定した。結果を図２に示した。本例でも、リフロー回数が増加しても殆ど半田プル強度の低下が見られなかった。
【００１８】
（従来例）
市販の８０℃の無電解ニッケルめっき液（上村工業社製 ＮＰＲ−４）とプリント配線板とを２０分間接触させて厚さ３μｍの無電解ニッケル皮膜を作成した以外は実施例１と同様にしてプリント配線板を作成し、半田ボールを搭載した。その後、その後、前記した方法に従い半田プル強度を測定した。結果を図１と図２とに合わせて示した。
【００１９】
この結果は、市販液でめっきした基板の半田プル強度はリフロー回数が増えるに連れて低下していることを示しており、本発明の有用性は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１で得られた結果と従来例で得られた結果を合わせて示した図である。
【図２】実施例２で得られた結果と従来例で得られた結果を合わせて示した図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、マンガンのカルボン酸塩を添加した無電解ニッケルめっき液を用いてニッケルめっき皮膜を設けることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１の発明に用いる無電解ニッケル液であり、その液中にマンガンのカルボン酸塩が添加されたことを特徴とする無電解ニッケル液。
【請求項３】
液中のマンガン濃度が液中のニッケル濃度の１〜１０％である請求項２記載の無電解ニッケル液。
【請求項１】
接続端子部にニッケルめっき皮膜、金めっき皮膜を設けて半田接合用の配線基板を製造する方法において、マンガンのカルボン酸塩を添加した無電解ニッケルめっき液を用いてニッケルめっき皮膜を設けることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１の発明に用いる無電解ニッケル液であり、その液中にマンガンのカルボン酸塩が添加されたことを特徴とする無電解ニッケル液。
【請求項３】
液中のマンガン濃度が液中のニッケル濃度の１〜１０％である請求項２記載の無電解ニッケル液。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２４１５３０（Ｐ２００６−２４１５３０Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５９８６７（Ｐ２００５−５９８６７）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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