JPH11345896A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無電解ニッケルめっき皮膜と無電解パラジウ
ムめっき皮膜との間の接合性を向上し、バンプの接合強
度を高めることのできる回路基板を提供する。 【解決手段】 外部接続端子部２０に無電解ニッケルめ
っき皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜、無電解金めっ
き皮膜がこの順に形成され、該めっき皮膜上にバンプが
形成される回路基板１０において、前記無電解パラジウ
ムめっき皮膜のリン含有量が０．００１〜１ｗｔ％であ
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＢＧＡ（ボールグリ
ッドアレイ）型半導体装置用パッケージ等の、外部接続
端子部にバンプが形成される回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＢＧＡ型半導体装置用パッケージには外
部接続端子部に所要のめっき皮膜が形成され、このめっ
き皮膜上にはんだバンプ等のバンプが形成される。上記
めっき皮膜は、一般的には、無電解ニッケル皮膜、さら
にその上に無電解金めっき皮膜を形成するものが多い
が、昨今、コストの低減が要求されるようになり、金に
代わる代替金属として無電解パラジウムめっき皮膜が適
用されるようになってきている。この場合には、バンプ
の下地として、無電解ニッケルめっき皮膜、無電解パラ
ジウムめっき皮膜のめっき構成か、無電解ニッケルめっ
き皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜、無電解金めっき
皮膜（薄いもの）のめっき構成が採用される。無電解パ
ラジウムめっきの場合、還元剤に種々のものが用いられ
る。リン酸塩系の還元剤を用いた場合、めっき皮膜中に
リンが含有される。還元剤にトリメチルアミンボランを
用いる場合にはめっき皮膜中にホウ素が含有されるが、
このめっき浴はほとんど実用化されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記半導体装置用パッ
ケージの場合、バンプと下地めっき皮膜との接合性が問
題となる。バンプの密着性の試験に、VPS(Vaper Phase
Solder) とよばれる加熱試験がある。これは温度２２０
℃の溶媒蒸気中にサンプルを入れ、一定時間加熱した後
のバンプ接合強度をみるものである。この加熱試験で過
酷な条件を付与した場合、上記次亜リン酸塩を還元剤に
用いた無電解パラジウムめっき皮膜を形成したもので
は、要求されるバンプの接合強度が得にくいという課題
がある。

【０００４】発明者が鋭意検討した結果、バンプの剥が
れは、バンプと下地めっきとの間での剥がれではなく、
無電解ニッケルめっき皮膜と無電解パラジウムめっき皮
膜との間でおこり、試験後無電解ニッケルめっき皮膜が
一部露出する現象を見いだした。そこで種々検討した結
果、無電解パラジウムめっき皮膜中のリン含有量に着目
し、リン含有量を従来よりも低く抑えることで上記下地
めっき皮膜間の接合性を向上させることができることを
見いだした。すなわち、本発明の目的とするところは、
無電解ニッケルめっき皮膜と無電解パラジウムめっき皮
膜との間の接合性を向上し、バンプの接合強度を高める
ことのできる回路基板を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係る回
路基板は、外部接続端子部に無電解ニッケルめっき皮
膜、無電解パラジウムめっき皮膜がこの順に形成され、
該無電解パラジウムめっき皮膜上にバンプが形成される
回路基板において、前記無電解パラジウムめっき皮膜の
リン含有量が０．００１〜１ｗｔ％であることを特徴と
している。このように無電解パラジウムめっき皮膜中の
リン含有量を低くすることで、無電解ニッケルめっき皮
膜と無電解パラジウムめっき皮膜との間の接合性を向上
することができた。なお、リン含有量が零の場合は必要
な接合強度が得られなかった。

【０００６】また、本発明に係る回路基板は、外部接続
端子部に無電解ニッケルめっき皮膜、無電解パラジウム
めっき皮膜、無電解金めっき皮膜がこの順に形成され、
該無電解金めっき皮膜上にバンプが形成される回路基板
において、前記無電解パラジウムめっき皮膜のリン含有
量が０．００１〜１ｗｔ％であることを特徴としてい
る。無電解金めっき皮膜は無電解パラジウムめっき皮膜
の保護膜として設けるもので、コストの点から薄くてよ
い。またこの無電解金めっき皮膜ははんだバンプ中に拡
散してしまい、バンプと無電解パラジウムめっき皮膜と
の間の接合性は良好である。そして、無電解パラジウム
めっき皮膜中のリン含有量を上記範囲に設定することで
上記と同様に両めっき皮膜間の接合性が向上した。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付図面に基づいて詳細に説明する。図１は回路基板の一
例であるＢＧＡ型半導体装置用のパッケージ１０を示
す。１２は樹脂基板である。樹脂基板１２の片面には、
配線パターン１４とチップ搭載部１６が形成されてい
る。配線パターン１４、チップ搭載部１６は銅箔をエッ
チング加工して形成される。樹脂基板１２の他面側に
は、上記配線パターン１４とスルーホールビア１８を介
して電気的に導通する配線パターン（外部接続用端子）
２０が形成されている。

【０００８】この配線パターン２０に後記するめっき皮
膜が形成され、このめっき皮膜を介して配線パターン２
０上にはんだバンプ等のバンプ２２が形成される。２４
および２６はソルダーレジストからなるマスクである。
チップ搭載部１６には半導体チップ（図示せず）が搭載
され、半導体チップと配線パターン１４との間がワイヤ
により電気的に接続され、半導体チップおよびワイヤを
封止樹脂にて封止して半導体装置として用いられる。

【０００９】上記の配線パターン２０上には、無電解ニ
ッケルめっき皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜がこの
順に形成される。あるいはさらに無電解金めっき皮膜を
形成する。無電解ニッケルめっき皮膜は耐蝕用で、５μ
ｍ前後の厚さに形成する。無電解パラジウムめっき皮膜
ははんだバンプ等のバンプとの間の接合性を向上させる
もので、０．３μｍ前後の厚さで形成する。無電解金め
っき皮膜は無電解パラジウムめっき皮膜保護用のもの
で、０．０５μｍ前後の薄いものでよい。

【００１０】使用する無電解ニッケルめっき液は市販さ
れている公知のものでよい。また無電解金めっき液も市
販されている置換タイプの公知のものでよい。無電解パ
ラジウムめっき液は、金属源に塩化パラジウム、還元剤
に亜リン酸塩、安定剤としてメルカプト基を持つ有機酸
を基本組成としためっき液を使用した。還元剤に亜リン
酸塩を用いることによって、析出する無電解パラジウム
めっき皮膜中のリン含有量を従来の次亜リン酸塩を用い
るものに比して低く抑えることができた。すなわち、次
亜リン酸塩を用いた場合のリン含有量が４ｗｔ％以上で
あるのに対し、亜リン酸塩を用いた場合には、１ｗｔ％
以下のリン含有量に低減できた。なおリン含有量は亜リ
ン酸塩の添加量に比例する。

【００１１】以下に無電解パラジウムめっき液の浴組成
の一例を示す。 塩化パラジウム ０．０１ mol/L エチレンジアミン ０．０８ mol/L 亜リン酸ナトリウム ０．０２ mol/L チオジグリコール酸 ３０ mg ｐＨ ６ 浴温 ６０℃

【００１２】

【実施例】以下の各実施例において、ボールシェア強度
は、市販のボールシェア試験装置を使い測定を行った。
また評価は基板にはんだボールを搭載後ＶＰＳ装置によ
り、１回、２回および３回加熱した場合、あらかじめ基
板をＶＰＳ装置により、１回、２回および３回加熱した
後はんだボールを搭載したサンプルについて測定した。
判定はボールシェア強度とボールシェア試験後、基板側
のボールが剥がれた後の無電解ニッケルめっき皮膜の露
出程度から行った（サンプル数２０）。 実施例１ パラジウム中のリンの含有量が重量比で約０．００１％
になるよう調整した無電解パラジウムめっき液を用い
た。無電解Ni 5μm/無電解Pd 0.3μm/無電解Au 0.05mμ
m のめっき構成のＢＧＡ基板を作成し、ボールシェア試
験を行った。その結果を表１、表２に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】実施例２ パラジウム中のリンの含有量が重量比で約０．５％にな
るよう調整した無電解パラジウムめっき液を用いた。無
電解Ni 5μm/無電解Pd 0.3μm/無電解Au 0.05mμm のめ
っき構成のＢＧＡ基板を作成し、ボールシェア試験を行
った。その結果を表３、表４に示す。

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】実施例３ パラジウム中のリンの含有量が重量比で約１．０％にな
るよう調整した無電解パラジウムめっき液を用いた。無
電解Ni 5μm/無電解Pd 0.3μm/無電解Au 0.05mμm のめ
っき構成のＢＧＡ基板を作成し、ボールシェア試験を行
った。その結果を表５、表６に示す。

【００１９】

【表５】

【００２０】

【表６】

【００２１】比較例１ 還元剤に蟻酸塩を使って、パラジウム中にリンが共析し
ないよう調整した無電解パラジウムめっき液を用いた。
無電解Ni 5μm/無電解Pd 0.3μm/無電解Au 0.05mμm の
めっき構成のＢＧＡ基板を作成し、ボールシェア試験を
行った。その結果を表７、表８に示す。

【００２２】

【表７】

【００２３】

【表８】

【００２４】比較例２ 還元剤に次亜リン酸塩を使って、パラジウム中にリンが
約５％共析するよう調整した無電解パラジウムめっき液
を用いた。無電解Ni 5μm/無電解Pd 0.3μm/無電解Au
0.05mμm のめっき構成のＢＧＡ基板を作成し、ボール
シェア試験を行った。その結果を表９、表１０に示す。

【００２５】

【表９】

【００２６】

【表１０】 表１〜表６から明らかなように、無電解パラジウムめっ
き皮膜中のリン含有量が０．００１〜１．０ｗｔ％の場
合、熱履歴の有る、無しに関わらずボールシェア強度は
高く、また剥がれ方もはんだが残った状態、すなわちは
んだバンプ内で剥がれが生じ、無電解ニッケルめっき皮
膜と無電解パラジウムめっき皮膜との間で剥がれは生じ
なく、両めっき皮膜間の接合強度は向上した。

【００２７】これに対し、表７〜表１０に示されるよう
に、無電解パラジウムめっき皮膜中のリン含有量が零、
あるいは約５ｗｔ％以上の場合、ボールシェア強度が上
記実施例と比較して相対に低く、また下地の無電解ニッ
ケルめっき皮膜が露出することからわかるように、無電
解ニッケルめっき皮膜と無電解パラジウムめっき皮膜と
の間の接合性が低いことがわかる。

【００２８】なお、上記実施例では、無電解ニッケルめ
っき、無電解パラジウムめっき、無電解金めっきの３層
めっきの構成で示したが、無電解ニッケルめっき、無電
解パラジウムめっきの２層めっきの構成でも全く同様の
結果が得られた。本発明に係る回路基板はＢＧＡ型半導
体装置用パッケージに限定されるものではなく、外部接
続用端子部にバンプが形成される回路基板に適用でき
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る回路基板によれば、上述し
たように、無電解パラジウムめっき皮膜中のリン含有量
を低くすることで、無電解ニッケルめっき皮膜と無電解
パラジウムめっき皮膜との間の接合性を向上することが
でき、バンプの接合強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＢＧＡ型半導体装置用のパッケージの断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ パッケージ １２ 樹脂基板 １４ 配線パターン １６ チップ搭載部 １８ スルーホールビア ２０ 配線パターン（外部接続用端子） ２２ バンプ ２４、２６ マスク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部接続端子部に無電解ニッケルめっき
   皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜がこの順に形成さ
   れ、該無電解パラジウムめっき皮膜上にバンプが形成さ
   れる回路基板において、 前記無電解パラジウムめっき皮膜のリン含有量が０．０
   ０１〜１ｗｔ％であることを特徴とする回路基板。
2. 【請求項２】 外部接続端子部に無電解ニッケルめっき
   皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜、無電解金めっき皮
   膜がこの順に形成され、該無電解金めっき皮膜上にバン
   プが形成される回路基板において、 前記無電解パラジウムめっき皮膜のリン含有量が０．０
   ０１〜１ｗｔ％であることを特徴とする回路基板。