JPH06264284A - 配線基板の形成方法 - Google Patents

配線基板の形成方法

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JPH06264284A
JPH06264284A JP5396693A JP5396693A JPH06264284A JP H06264284 A JPH06264284 A JP H06264284A JP 5396693 A JP5396693 A JP 5396693A JP 5396693 A JP5396693 A JP 5396693A JP H06264284 A JPH06264284 A JP H06264284A
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JP
Japan
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nickel
plating
phosphorus
film
plating film
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Pending
Application number
JP5396693A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Okudaira
弘明 奥平
Nobuyasu Murayama
伸康 村山
Akira Tomizawa
明 富沢
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24Reinforcing of the conductive pattern

Landscapes

  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 1次ニッケルめっきの後に熱処理を行い、そ
の後に2次ニッケルめっきを行う方法において、2次ニ
ッケルめっきに無電解ニッケル−リンめっきを用い、リ
ン含有量とめっき膜厚を規定することにより、はんだ等
のロウ付けにおける接合強度、ぬれ性の低下のない配線
基板の形成方法を提供すること。 【構成】 セラミック配線基板上に形成されたタングス
テンまたはモリブデンから成る配線パターン上と、接続
パッド上に無電解ニッケル−ボロンめっき膜を形成し、
熱処理を行った後、ニッケル−リンめっき膜を形成して
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タングステン、モリブ
デン等の高融点金属により形成された配線パターン上
に、はんだ等のロウ付け性を付与するために、ニッケル
−ボロンめっき、熱処理、ニッケル−リンめっきの順で
ニッケルめっき膜を形成する配線基板の形成方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】セラミック配線板の配線材料に用いられ
ているタングステン、モリブデン等の高融点金属は極め
て酸化しやすいため、そのままの状態でははんだ付け等
のロウ付けを行うことは困難である。そこで、タングス
テン、モリブデンの上にニッケルめっきを施す方法が一
般に行われている。タングステン、モリブデンとニッケ
ルとはめっきしたままの状態では十分な接合強度が得ら
れないため、600℃以上の温度で熱処理を行い、両者
の界面にタングステン−ニッケル化合物またはモリブデ
ン−ニッケル化合物を形成して接合させている。ニッケ
ルめっき方法としては、配線パターンが電気的に孤立し
ているため、電気めっきの適用は難しく、無電解めっき
が用いられている。
【0003】無電解ニッケルめっきにはニッケル−リ
ン、ニッケル−ボロンの2種類があり、いずれもめっき
後は微結晶ではんだ等のロウ付け性に優れている。しか
し、300℃以上の温度で熱処理をすると結晶化が進
み、ニッケル−リン化合物、ニッケル−ボロン化合物が
生成し、はんだ付け等のロウ付け性が低下する欠点があ
る。そのため、熱処理後に再びニッケルめっきを施す方
法が用いられている。その例としては、特開昭60−1
97894号公報に記載の技術がある。
【0004】前掲特開昭60−197894号公報に
は、1次ニッケルめっきを0.3〜1.0μmの厚さに
形成し、800〜1200℃で熱処理した後、所定の厚
さの2次ニッケルめっきを行う方法が記載され、めっき
膜と下地とで剥離の生じない大きな接合が得られる等の
効果が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前掲特開昭6
0−197894号公報に記載の方法では、2次ニッケ
ルめっきを無電解ニッケル−リンめっきとした時、その
中のリン含有量が多すぎた場合や、めっき厚が厚すぎた
場合には、はんだ付け等のロウ付けにおいてリンの濃縮
による接合強度が低下する欠点がある。また、めっき厚
が薄すぎると、はんだ等のぬれ性が低下する欠点があ
る。
【0006】本発明の目的は、1次ニッケルめっきの後
に熱処理を行い、その後に2次ニッケルめっきを行う方
法において、2次ニッケルめっきに無電解ニッケル−リ
ンめっきを用い、リン含有量とめっき膜厚を規定するこ
とにより、はんだ等のロウ付けにおける接合強度、ぬれ
性の低下のない配線基板の形成方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は1次ニッケルめっきを熱処理した後に行う
2次ニッケルめっきに、析出力の強いニッケル−リンめ
っきを用いることにより、高い接合強度を得るととも
に、リン含有率6%以下とし、かつめっき膜を0.3〜
2μmとすることにより、はんだ、金−スズ等のロウ付
け時の接合界面へのリンの濃縮による接合強度の低下を
防止し、さらに十分なはんだぬれ性を確保したものであ
る。
【0008】
【作用】2次ニッケルめっきに適用可能な無電解ニッケ
ルめっきには、ニッケル−リンめっきと、ニッケル−ボ
ロンめっきとがある。ニッケル−ボロンめっきは、ボロ
ン含有量が一般に0.3〜1.0%と低く、ニッケル純
度が高いため、はんだ等のロウ付け性に優れている。し
かし、めっきの析出力が小さいため、熱処理後の1次ニ
ッケルめっき膜上に確実に析出させることは困難であ
る。特に100μmオーダーの微小な接続パッドを数1
00個以上有する配線基板の場合には、ニッケル−ボロ
ンめっきの析出しないパッドが現われてしまう。その対
策としては、2次めっきの前にパラジウム溶液による活
性化を行う方法があり、これによりニッケル−ボロンめ
っきを確実に析出させることが可能である。しかし、こ
の方法では1次めっき膜とニッケル−ボロンめっき膜と
の間に活性化処理によるパラジウム層が存在するため、
両者の接合強度は極めて小さくなってしまう。
【0009】これに対して、ニッケル−リンめっきは析
出力が大きいため、前記のごとき微細な接続パッドを多
数有する配線基板においても、全ての接続パッドに確実
に析出させることが可能であり、1次ニッケル−ボロン
めっき膜との接合強度も大きな値が得られる。例えば、
直径0.5mmの銅線をはんだ付けして引っ張った時、ニ
ッケル−リンでは1kg以上の力で銅線が切れるのに対
し、ニッケル−ボロンでは0.1kg以下の力で1次めっ
きと2次めっきとの間で剥離してしまう。このように、
2次ニッケルめっきとしてはニッケル−リンめっきが適
している。
【0010】ところが、ニッケル−リンめっき膜にはリ
ンが3〜12%含まれているため、ニッケル−リンめっ
き膜上にはんだ、金−スズ、金−ゲルマニウム、スズ−
銀などのロウ材を用いてロウ付けを行った時、ニッケル
−リンめっき膜中のリンが不純物として接合界面に濃縮
され、接合強度を低下させる。図1はニッケル−リンめ
っき膜中のリン含有率とはんだとの接合強度の関係を調
べた結果を示す図であり、接合強度はリン含有率6%以
上で著しく低下している。
【0011】また、ニッケル−リンめっき膜厚が厚くな
るほどロウ材中に拡散するリンの量も多くなるため、接
合強度は低下する。この関係を示すのが図2である。接
合強度は、膜厚2μmまではほぼ一定であるが、2μm
以上で低下している。
【0012】図3はニッケル−リンめっき膜のはんだぬ
れ性を、直径1.5mmのはんだディスクのぬれ広がり長
さとして調べた結果である。ぬれ広がり長さは、膜厚が
0.3μm以上あれば10mm以上の値が得られ、十分な
ぬれ性を有することを示している。
【0013】以上のところから分かるように、ニッケル
−リンめっき膜はリン含有率6%以下、膜厚0.3〜2
μmが好ましい範囲である。なお、ニッケル−リンめっ
き膜の上に、さらに金めっきを0.05〜0.5μmの
厚さに形成することにより、はんだぬれ性はさらに改善
され、ニッケル−リンめっき膜厚0.1μmにおいて
も、10mm以上のはんだぬれ広がり長さが得られる。
【0014】1次ニッケルめっきとしては、ニッケル純
度が高いこと、したがって熱処理によるニッケル化合物
の生成量が少なく、それに伴うめっき膜応力の小さいニ
ッケル−ボロンめっきが適している。1次ニッケルめっ
きの膜厚は、1〜10μmが好ましく、1μm以下では
タングステンを完全にカバーできず、10μm以上では
応力が大きくなり、めっき膜クラック、接続パッド剥が
れの原因となる。
【0015】1次めっき後の熱処理は、650〜850
℃の温度が好ましく、650℃以下ではニッケルとタン
グステンとの化合物が十分生成されず、接合強度が得ら
れない。
【0016】一方、850℃以上では前記化合物が不必
要に多く生成され、ニッケル−ボロンめっき膜厚を減少
させてしまう。熱処理の雰囲気はニッケル−ボロンめっ
き膜表面の酸化防止の点、および生産性の点から還元性
雰囲気が好ましく、例えば水素:窒素=2:1〜1:2
が適している。
【0017】2次めっき後の前処理は、酸処理のみで十
分であり、例えば5〜10%硫酸または10〜50%塩
酸に室温で30秒〜3分程度の浸漬が適している。
【0018】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳述する。
【0019】(実施例1〜3)アルミナまたはアルミナ
とシリカから成るセラミック基板に形成されたタングス
テン配線または接続パッド上に、無電解ニッケル−ボロ
ンめっき膜を3.5μmの厚さに形成し、その後水素:
窒素=1:1の還元雰囲気中で700℃で10分間熱処
理を行った。次に、10%硫酸を用いて25℃で1分間
前処理した後、水洗し、ニッケル−リンめっき膜を1μ
mの厚さに形成した。ニッケル−リンめっき液には、組
成の異なる3種類のめっき液を使用してリン含有率3、
4.5、6%めっき膜と、比較例として8%のめっき膜
を形成した。これらのめっき膜について、直径約0.3
mmのはんだボールを接続した時の剪断強度による接合強
度試験、直径1.5mmのはんだディスクによるはんだぬ
れ広がり試験を行った。その結果は、表1に示すよう
に、はんだぬれ広がりはいずれも10mm以上の値が得ら
れ、十分なぬれ性が示されたが、接合強度はリン含有率
3、4.5、6%の膜では190g以上の値が得られた
が、8%の膜は83gと成り、リンの接合界面への濃縮
による強度の低下がみられた。
【0020】
【表1】
【0021】(実施例4〜6)実施例1と同様に1次ニ
ッケル−ボロンめっき、熱処理を行った後、ニッケル−
リンめっき膜を0.3、1、2μmと変えて2次ニッケ
ルめっきを行い、接合強度、はんだぬれ広がりについて
調べた。リン含有率は約4.5%である。その結果、い
ずれの場合も接合強度200g以上、はんだぬれ広がり
10mm以上の値が得られた。しかし、比較例として行っ
た膜厚0.1μmでは接合強度は200g以上の値が得
られたが、はんだぬれ広がりは膜厚が小さすぎたため、
6.8mmと不十分な値であった。また、膜厚3μmでは
はんだぬれ広がりは13.1mmと良い値を示したが、接
合強度はリン濃縮の影響により89gと不十分な値であ
った。
【0022】
【表2】
【0023】(実施例7〜9)実施例1と同様の方法で
2次ニッケル−リンめっきまで行った後、置換金めっき
液を用いて0.1μmの厚さに金めっき膜を形成した。
ニッケル−リンめっき膜厚は0.1、1、2μmとし、
比較例として0.05、3μmについても調べた。その
結果、ニッケル−リンめっき膜厚0.1μmにおいて
も、はんだぬれ広がりは10mm以上の良好な結果が得ら
れ、金めっきの効果が認められた。接合強度について
は、金めっきの効果は認められず、実施例4〜6と同様
の結果が得られた。
【0024】
【表3】
【0025】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、2次ニッ
ケルめっきにニッケル−リンめっきを適用し、そのリン
含有率6%以下とし、かつめっき膜厚を0.3〜2μm
とすることにより、はんだ、金−スズ、金−ゲルマニウ
ム、スズ−銀等のロウ付けを行った時、ニッケル−リン
めっき膜から拡散したリンの濃縮による接合強度低下の
ない強力な接合を得ることができ、またはんだ等のロウ
材に対する極めて良好なぬれ性を得ることができるよう
になった。この結果、配線基板の接合歩留り、接合信頼
性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】リン含有率と、接合強度との関係を示す図であ
る。
【図2】ニッケル−リンめっき膜厚と、接合強度との関
係を示す図である。
【図3】ニッケル−リンめっき膜厚と、はんだぬれ広が
りとの関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック配線基板上に形成されたタン
    グステンまたはモリブデンから成る配線パターン上と、
    接続パッド上に無電解ニッケル−ボロンめっき膜を形成
    し、熱処理を行った後、ニッケル−リンめっき膜を形成
    したことを特徴とする配線基板の形成方法。
  2. 【請求項2】 前記ニッケル−リンめっき膜がリン含有
    率6%以下で、かつめっき膜厚が0.3〜2μmである
    ことを特徴とする請求項1記載の配線基板の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記ニッケル−リンめっき膜上に、さら
    に金めっき膜を0.05〜0.5μmの厚さに形成した
    ことを特徴とする請求項1記載の配線基板の形成方法。
JP5396693A 1993-03-15 1993-03-15 配線基板の形成方法 Pending JPH06264284A (ja)

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JP5396693A JPH06264284A (ja) 1993-03-15 1993-03-15 配線基板の形成方法

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259161B1 (en) 1999-06-18 2001-07-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Circuit electrode connected to a pattern formed on an organic substrate and method of forming the same
EP1146143A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-17 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Process and apparatus for nickel plating and nickel-plated product
US6486551B1 (en) 1998-01-28 2002-11-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Wired board and method of producing the same
US7798389B2 (en) 2002-02-15 2010-09-21 Harima Chemicals, Inc. Flux for soldering, soldering method, and printed circuit board

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US7798389B2 (en) 2002-02-15 2010-09-21 Harima Chemicals, Inc. Flux for soldering, soldering method, and printed circuit board

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