(57)【要約】【課題】  配線層が、鉛およびタリウムの含有量の少ない金めっき層で被覆された、環境問題に対応することが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】  配線基板９が、表面に配線層２が形成された絶縁基体１と、配線層２を被覆する無電解金めっき層３とを具備しており、無電解金めっき層３は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線層が形成された絶縁基体と、前記配線層を被覆する無電解金めっき層とを具備しており、前記無電解金めっき層は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下であることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、前記配線層が前記絶縁基体との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、前記配線層と前記無電解金めっき層との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層の少なくとも一方が介在していることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記ニッケルめっき層および前記銅めっき層はそれぞれ鉛の含有量が５ｐｐｍ以下でかつタリウムの含有量が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するものであり、特に、絶縁基体の表面に配線層が形成され、その配線層が金めっき層で被覆された配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、セラミック焼結体や有機樹脂等の電気絶縁材料から成る絶縁基体と、タングステンやモリブデン，銅，銀，パラジウム等の金属材料から成り、絶縁基体の表面に形成された配線層とを具備した構造である。
【０００３】
絶縁基体の主面等に電子部品が搭載され、電子部品の電極が配線層にボンディングワイヤや半田等の導電性接続材を介して電気的に接続される。また、配線層のうち電子部品の電極が接続されない部位の一部が外部の電気回路と半田等を介して接続され、これにより電子部品の電極が配線層を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【０００４】
このような配線基板の配線層は、一般に、ボンディングワイヤのボンディング性や、半田の濡れ性等の特性を良好とするために、金めっき層により被覆される。
【０００５】
また、金めっき層の形成方法としては、めっき用の電流を配線層に供給する必要のない、無電解めっき法が多用されるようになってきている。
【０００６】
無電解めっき法による金めっき層の形成は、シアン系金化合物等の金化合物を金の供給源として含有し、これに、塩化鉛、硫酸タリウム等の鉛（Ｐｂ）またはタリウム（Ｔｌ）化合物から成る結晶調整剤と、ｐＨ調整剤、錯化剤、還元剤等の添加剤とを混合した溶液から成る無電解金めっき液中に、配線層を所定時間浸漬して配線層の露出表面に金を還元析出し、めっき層を形成させることにより行なわれる。
【０００７】
なお、鉛やタリウムは、まず被めっき部位である配線層の表面に吸着し、金めっき層の析出，形成をスムーズに行なわせるためのものである。
【０００８】
すなわち、まず配線層の表面に鉛やタリウムが吸着することにより、この鉛やタリウムが吸着した部位で金の析出に対して触媒活性作用が付与され、この部分を核として金の還元析出，被着がスムーズに始まるとともに、継続して順次析出、被着していくようになる。
【特許文献１】ＷＯ０２／０１６６６８号公報
【特許文献２】特開１９９７−１４３７４９号公報
【特許文献３】特開１９９６−６０３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の配線基板においては、金めっき層を形成するための無電解金めっき液中に鉛やタリウムが含有され、この鉛やタリウムが金めっき層の析出，形成時に共析することから、金めっき層中に鉛またはタリウムが１０ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ程度含有されるという問題があった。
【００１０】
近年、環境に対する関心の高まりをうけ、鉛やタリウムなどの毒性を有する金属の使用を制限する動きが強まり、これらの有害金属の使用を禁止する動きがある。
【００１１】
本発明は上記従来の問題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、配線層が、鉛およびタリウムの含有量の少ない金めっき層で被覆された、環境問題に対応することが可能な配線基板を提供することにある。
【００１２】
なお、この場合、鉛やタリウムが上述のように無電解金めっき液中で結晶調整剤として機能することから、単に、めっき液に鉛およびタリウムを添加しないようにしただけでは、鉛やタリウムによる触媒活性の付与の機能が無くなるため、配線層の表面に金めっき層をムラなく均一に、かつ強固に被着させることができなくなるおそれがある。本発明は、そのような問題の誘発を防止しながら、上記課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の配線基板は、表面に配線層が形成された絶縁基体と、前記配線層を被覆する無電解金めっき層とを具備しており、前記無電解金めっき層は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、前記配線層が前記絶縁基体との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、前記配線層と前記無電解金めっき層との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層の少なくとも一方が介在していることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記ニッケルめっき層および前記銅めっき層はそれぞれ鉛の含有量が５ｐｐｍ以下でかつタリウムの含有量が５ｐｐｍ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の配線基板によれば、無電解金めっき層は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下であることから、配線層の表面に金めっき層をムラなく均一に、かつ強固に被着させることができるとともに、環境問題に対応して鉛およびタリウムの含有量の少ない配線基板を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、配線層が、絶縁基体との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、配線層と無電解金めっき層との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層の少なくとも一方が介在していることから、絶縁基体の機械的強度および電子部品の気密封止の信頼性を良好に確保することができるとともに、メタライズ層から成る配線層の表面に、ニッケルめっき層または銅めっき層を介して金めっき層を強固に被着させてより確実に被覆することができ、気密封止や電子部品の電気的接続の信頼性に、より一層優れた配線基板を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、ニッケルめっき層および銅めっき層はそれぞれ鉛の含有量が５ｐｐｍ以下でかつタリウムの含有量が５ｐｐｍ以下であることから、鉛やタリウムの含有量が少なく、環境問題に対応した配線基板をより確実に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【００２１】
図１において、１は絶縁基体、２は配線層である。これら絶縁基体１および配線層２により主に配線基板９が構成される。なお、図２に示すように配線層２は無電解金めっき層３により被覆されている。図２は、図１の要部を拡大した断面図であり、図２において図１と同じ部位には同じ符号を付している。
【００２２】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂，セラミックフィラーを有機樹脂中に分散させたセラミック複合材料等により形成される。
【００２３】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化ケイ素等の原料粉末を有機溶剤，バインダとともにシート状に成形し複数枚のグリーンシートを得て、これに適当な孔あけ加工を施すとともに上下に積層し、約１３００〜１６００℃で焼成することにより製作される。
【００２４】
この絶縁基体１は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品
を搭載、支持するための基体として機能する。
【００２５】
絶縁基体１は、例えば四角板状や、上面に電子部品収納用の凹部を有する直方体状等であり、主面等に電子部品（図示せず）が搭載される。
【００２６】
また、絶縁基体１の表面には、配線層２が形成されている。
【００２７】
この配線層２は、絶縁基体１に搭載される電子部品の電極（図示せず）を外部の電気回路（図示せず）と接続するための導電路として機能する。
【００２８】
そして、絶縁基体１の主面等に電子部品を搭載し、電子部品の電極を配線層２にボンディングワイヤや半田等の導電性接続材（図示せず）を介して電気的に接続することにより電子装置が形成され、配線層２のうち電子部品の電極が接続されない部位の一部を外部の電気回路と半田（図示せず）等を介して接続することにより電子部品の電極が配線層２を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【００２９】
配線層２の表面を被覆する無電解金めっき層３は、上記のように、配線層２に電子部品の電極を接続したり、配線層２を外部の電気回路に接続したりする際の、ボンディングワイヤのボンディング性や、半田の濡れ性等を良好にする機能をなし、これにより、配線層２と、電子部品の電極や外部の電気回路等とが強固に接続される。
【００３０】
無電解金めっき層３は、めっき用の電流を配線層２に供給する必要のない、無電解めっき法により形成される。
【００３１】
本発明の配線基板９によれば、無電解金めっき層３は鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下であることから、環境問題に対応して、鉛およびタリウムの含有量の少ない配線基板９を提供することができる。
【００３２】
この場合、鉛またはタリウムの含有量が５ｐｐｍを超えると、近時の環境問題に対応した、電子部品搭載用の配線基板９として製作し使用することができなくなってしまう。
【００３３】
なお、鉛やタリウムは、実際にはシアン化金カリウム等の、無電解金めっき液を構成する成分中に不純物として微量含有されるので、鉛化合物やタリウム化合物を意図的にめっき液中に添加しない場合でも、無電解金めっき層３中に含有される可能性があり、含有量が０となるとは断言できず、ごくわずかな量（５ｐｐｍ以下）含有される可能性がある。
【００３４】
なお、無電解金めっき層３の厚さは、接続される部位や接続手段に応じて適宜調整すればよい。例えば、ボンディングワイヤが接続される部位であれば、接続性の確保のため０．３〜０．６μｍ程度が好ましく、半田が接続される部位であれば、金と半田の成分との間で脆い金属間化合物が生成することを防止して接合信頼性を向上させること等のために０．０５〜０．５μｍ程度が好ましい。
【００３５】
このような、鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下の無電解金めっき層３は、例えば、以下のようにして形成することができる。
【００３６】
まず、酸化アルミニウム質焼結体等から成り、表面に配線層２が形成された絶縁基体１を作製し、これらにニッケルめっき、金めっきを順次施し、図２に示すように、配線層２の表面にニッケルめっき層４および無電解金めっき層３を順次被着させる。金めっきの前にニッケルめっきを施すのは本発明の好適条件であり、詳細については後述する。この場合、無電解金めっき層３が無電解金めっき層法により形成されることから、作業性等を考慮してニッケルめっき層４もニッケル−リン系等の無電解めっき層としておくことが好ましい。
【００３７】
なお、ニッケル−リン系等のニッケルめっき層４上に無電解金めっき層３を被着させる場合、まず従来周知の置換型の無電解めっき法により、薄い置換金めっき層（いわゆるフラッシュめっき）を形成した上に、本発明の無電解金めっき層３を被着させることが好ましい。
【００３８】
この置換金めっき層の上に、本発明の無電解金めっき層３が、鉛およびタリウムの含有量をそれぞれ５ｐｐｍ以下として被着形成される。無電解金めっき層３は、例えば、シアン系金化合物等の金化合物を金の供給源として含有し、これにｐＨ調整剤、錯化剤、還元剤等の添加剤を混合した溶液から成る無電解金めっき液を所定の温度，ｐＨ等の作業条件に調整し、液中に配線層２（配線基板９）を所定時間浸漬することにより形成される。
【００３９】
この金めっき液には、鉛、タリウムが添加されていないことから、無電解金めっき層３について、その鉛およびタリウムの含有量をそれぞれ５ｐｐｍ以下とすることができる。
【００４０】
この場合、金めっき液には、結晶調整剤として機能し、金の析出をスムーズに行なわせる鉛やタリウムが添加されていないので、無電解金めっき層３に、めっきムラやカケ、厚みバラつき、密着強度不良等の不具合が誘発されるおそれがある。本発明においてはこのような問題の誘発を防止するために、めっき液中の還元剤濃度を上昇させる、液中の錯化剤量の低減、液中金濃度の最適化等を行ない、金めっき速度を向上させ、均一な結晶を得られる様な手法を用いる必要がある。
【００４１】
あるいは、鉛やタリウムを含む金めっき液でめっきした後に還元雰囲気中約３００℃〜７００℃で熱処理を行ない、硫酸あるいは塩酸に浸漬することにより、無電解金めっき層３に含有される鉛やタリウムを溶解除去し、その結果、鉛やタリウム含まないめっき膜（無電解金めっき層３）を得ることができる。
【００４２】
この場合、単に、無電解金めっき液に鉛およびタリウムを添加しないようにしただけでは、鉛やタリウムによる触媒活性の付与の機能が無くなるため、配線層２表面に均一でめっきとできず、かつ、欠陥の多いめっき結晶となる。このことにより、耐熱変色が生じやすくなったり、ワイヤーボンディング性の低下、半田濡れ性の劣化を招くことになる。また、めっき速度が大幅に遅くなるため、めっきに要する時間も長時間となり、コストアップも招くこととなる。
【００４３】
そのため、本発明のように、鉛およびタリウムの含有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下の無電解金めっき層は、上述のような手段により形成する必要がある。
【００４４】
また、本発明の配線基板９は、絶縁基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成るとともに、配線層２が、絶縁基体１との同時焼成により形成されたメタライズ層から成り、配線層２と無電解金めっき層３との間に、ニッケルめっき層および銅めっき層４の少なくとも一方が介在していることが好ましい。
【００４５】
この構成により、絶縁基体１の機械的強度および電子部品の気密封止の信頼性を良好に確保することができるとともに、メタライズ層から成る配線層２の表面に、ニッケルめっき層または銅めっき層４を介して無電解金めっき層３を強固に被着させてより確実に被覆することができ、気密封止や電子部品の電気的接続の信頼性に、より一層優れた配線基板９を提供することができる。
【００４６】
絶縁基体１を酸化アルミニウミ質焼結体で形成する場合、配線層２は、絶縁基体１との同時焼成により形成することを可能にするため、タングステンやモリブデン、マンガン等の高融点金属、または高融点金属の粉末を銅のマトリクス中に分散させたものから成る。ニッケルめっき層や銅めっき層４は、このような材料で形成される配線層２および無電解金めっき層３のいずれに対しても密着性に優れ強固に接合することができるため、上記のような構成の配線層２に無電解金めっき層３を強固に被着させる下地めっき層として機能する。
【００４７】
この場合、ニッケルめっき層および銅めっき層４も、無電解めっき法で形成されるものであることが好ましい。
【００４８】
無電解めっき法によるニッケルめっき層や銅めっき層４の形成は、例えば、ニッケルめっき層の場合であれば、硫酸ニッケル等の、ニッケル、銅の供給源となる化合物と、次亜リン酸ナトリウム等の還元剤とを主成分とし、錯化剤、ｐＨ調整剤、安定剤等を添加、混合して成る無電解ニッケルめっき液中に配線層２を浸漬することにより形成される。
【００４９】
なお、図２の例では、ニッケルまたは銅のいずれか１層のみを形成した例を示しているが、ニッケル−銅、銅−ニッケル等の２層構造としてもよい。また、ニッケルめっき層や銅めっき層４を、熱処理工程を挟んで複数回に分けてめっきしたり、共析成分（リンやホウ素、コバルト等）の異なるめっき液で複数回に分けてめっきする等の手段で複数の層から成るものとしてもよい。
【００５０】
また、本発明の配線基板９は、ニッケルめっき層および銅めっき層４はそれぞれ鉛の含有量が５ｐｐｍ以下でかつタリウムの含有量が５ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
この構成により、鉛やタリウムの含有量が少なく、環境問題に対応した配線基板９をより確実に提供することができる。
【００５２】
鉛の含有量が５ｐｐｍ以下でかつタリウムの含有量が５ｐｐｍ以下のニッケルめっき層や銅めっき層４は、例えば、無電解めっき法の場合、ニッケルめっきでは、鉛、タリウムを添加せず、めっき液の安定剤となりうる化合物、たとえば硫黄化合物やビスマス化合物などを添加することが必要になる。
【００５３】
銅めっきの場合も同様に、鉛、タリウムを添加せず、ビスマス化合物の添加、めっき液を撹拌するエアバブリングの強化等の安定化対策が必要となる。
【００５４】
この場合、単に、無電解ニッケルめっき液や無電解銅めっき液に鉛およびタリウムを添加しないようにしただけではめっきの広がり、ショート、あるいはめっき液の分解等の不具合を誘発するおそれがある。
【００５５】
そのため、本発明のように、ニッケルめっき層や銅めっき層４のそれぞれの鉛の含有量を５ｐｐｍ以下とし、かつタリウムの含有量を５ｐｐｍ以下とするには、上述のような手段を用いることが好ましい。
【００５６】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、配線層２を被覆するめっき層（金めっきやニッケルめっきや銅めっき層）を、外部の電気回路と半田（図示せず）等を介して接続する部位とその他の部位とで異なる構成としてもよい。
【実施例】
【００５７】
酸化アルミニウム質焼結体により外寸が１ｃｍ×１ｃｍの平板状の絶縁基体１を形成し、その表面にタングステンにより配線層２を、幅０．５ｍｍの回路パターン状（折れ線状）に形成し試験用の配線基板９を作製した。
【００５８】
その後、配線層２の露出表面に、ニッケル−リンめっき層４を厚さ２乃至４μｍで被着させた後、無電解金めっき層３を厚さ１μｍとなるように形成した。
【００５９】
無電解金めっき液としては、シアン化金カリウムを金の供給源として含有し、還元剤としてホウ水素化ナトリウム、ＰＨ調整剤として水酸化カリウム、錯化剤としてクエン酸カリウム、ＥＤＴＡ、シアン化カリウムをそれぞれ添加し、還元剤濃度を通常の２０乃至３０ｇ／Ｌ（リットル）から２倍以上の４０乃至６０ｇ／Ｌと高くした。また、使用温度を通常の６０℃から６５℃に上昇させて使用した。さらに、シアン化金カリウムの含有量を、通常の４ｇ／Ｌから２．５ｇ／Ｌに最適化した。
【００６０】
以上のめっき速度を高速化しためっき浴を用いた。
【００６１】
また、比較例として、シアン化金カリウムを金の供給源として含有し、結晶調整剤として塩化鉛を含有する従来の無電解金めっき液を用いて無電解金めっき層３を配線層２に被着させたものと、従来の無電解金めっき液から単に鉛およびタリウム成分を除去しためっき液を用い、同様にして無電解金めっき層３を配線層２に被着させたものとを作製した。
【００６２】
これらの試験用の配線基板９について、無電解金めっき層３中の鉛およびタリウムの含有量を原子吸光法により測定した。（サンプル数＝１）また、無電解金めっき層３の密着強度を周知のテープピーリング試験により測定した。（サンプル数＝１０）
その結果、本発明のものでは鉛およびタリウム、いずれの含有量も５ｐｐｍ以下であったのに対し、従来の無電解金めっき液を用いたものは、鉛の含有量が約１００ｐｐｍ含有されていた。
【００６３】
また、本発明の配線基板９ではテープピーリング試験により無電解金めっき層３の剥がれが発生したものが無かったのに対し、従来の無電解金めっき液から単に鉛やタリウムを取り除いた液を用いて作製した配線基板９はサンプル１０個の全数において目視で確認できるような無電解金めっき層３の剥がれが見られた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・絶縁基板
２・・・配線層
３・・・無電解金めっき層
４・・・ニッケルめっき層あるいは銅めっき層
【図１】
2005276892.tif 000003
【図２】
2005276892.tif 000004