(57)【要約】      （修正有）【課題】古い無電解めっき液で被覆層が形成されてもウィスカーの発生の抑制したスズ層とを含む外部端子を有するプリント配線板を提供する。【解決手段】銅から成るパッド３とパッド上のスズと銅から成る合金層５と合金層上のスズ層６で形成されている外部端子２を有する。そして、合金層の厚みは０．１〜１μｍの厚さを有するプリント配線板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最外の樹脂絶縁層と、
前記最外の樹脂絶縁層上に形成されていて、銅からなるパッドと、
前記パッド上に形成されている銅とスズとからなる合金層と、
前記合金層上に形成されているスズ層と、からなるプリント配線板であって、
前記合金層の厚みは、０．１μｍより厚く、１μｍより薄い。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板であって、前記合金層は、前記パッドの直上に形成されているＣｕ3Ｓｎからなる第１合金層を含み、前記第１合金層の厚みは、０．１μｍより厚く、０．５μｍより薄い。
【請求項３】
請求項２のプリント配線板であって、前記合金層は、前記第１合金層上に形成されているＣｕ6Ｓｎ5からなる第２合金層を含み、前記第２合金層の厚みは、０．２μｍより厚く、０．５μｍより薄い。
【請求項４】
請求項１のプリント配線板であって、前記合金層の厚みは、０．３μｍより厚い。
【請求項５】
請求項４のプリント配線板であって、前記合金層は、前記パッドの直上に形成されているＣｕ3Ｓｎからなる第１合金層と、前記第１合金層上に形成されているＣｕ6Ｓｎ5からなる第２合金層を含み、前記第１合金層の厚みは、前記第２合金層の厚みより厚い。
【請求項６】
請求項３のプリント配線板であって、前記第２合金層は、前記第１合金層の直上に形成され、前記スズ層は前記第２合金層の直上に形成されている。
【請求項７】
請求項１のプリント配線板であって、前記合金層は、加熱処理で形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅で形成されているパッドとパッド上に形成されているスズ層とを含む外部端子を有するプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、特許文献１の８段落に従来技術の無電解めっき液の課題を述べている。特許文献１の８段落によれば、特許文献１の１つの課題は、ウィスカーによる導体回路間のショートである。特許文献１は、ウィスカーに起因するショートを防止するため、金属塩と錯化剤と還元剤と界面活性剤とを含む被覆層用の無電解めっき液を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２８２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、被覆層は無電解めっき液で形成されている。プリント配線板業界では、通常、大量のプリント配線板が１つの無電解めっき液で処理される。そのため、新しい無電解めっき液と古い無電解めっき液では、一般的に無電解めっき液の性能が異なる。そのため、特許文献１の無電解めっき液を用いて被覆層が形成されても、古い無電解めっき液で被覆層が形成されると、ウィスカーの発生のリスクが発生すると考えられる。
【０００５】
本発明の目的は、ウィスカーの発生を抑制することである。本発明の別の目的は、パッド間の絶縁信頼性を高くすることである。本発明のさらなる別の目的は、パッド間の絶縁信頼性を長期間維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るプリント配線板は、最外の樹脂絶縁層と、前記最外の樹脂絶縁層上に形成されていて、銅からなるパッドと、前記パッド上に形成されている銅とスズとからなる合金層と、前記合金層上に形成されているスズ層と、を有する。そして、前記合金層の厚みは、０．１μｍより厚く、１μｍより薄い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（Ａ）は実施形態のプリント配線板の断面図であり、図１（Ｂ）は実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面図であり、図１（Ｃ）はＳＭＤタイプのプリント配線板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[実施形態]
図１（Ａ）に、実施形態のプリント配線板１０が示されている。プリント配線板１０は、樹脂絶縁層（最外の樹脂絶縁層）１と最外の樹脂絶縁層１上に形成されている外部端子２とからなる。外部端子２は、最外の樹脂絶縁層１上の銅で形成されているパッド３とパッド３上の保護膜４で形成されている。保護膜４はパッド３上の銅とスズとからなる合金層５と合金層５上のスズ層６で形成されている。図１（Ａ）に示されている合金層５の厚みは、０．１μｍより厚く、１μｍより薄い。合金層５の厚みは、合金層５の表面の粗さに影響する。スズ層６は合金層５の表面の凹凸上に形成される。そして、スズ層６と合金層５の材質が異なるので、両者の熱膨張係数が異なる。そのため、プリント配線板が繰り返しのヒートサイクルを受けると、合金層の凹部内に形成されているスズ層は圧縮の力と引張りの力を繰り返し受ける。例えば、スズ層６が圧縮応力を受けると、スズ層６の表面からウィスカーが成長すると考えられる。ヒートサイクルの数が大きくなると、隣接する外部端子がウィスカーによりショートすることが考えられる。しかしながら、実施形態では、合金層５の厚みが０．１μｍより厚い。そのため、合金層の表面に形成されている凹凸が小さくなる。従って、実施形態によれば、スズ層に働く圧縮応力等が小さくなる。その結果、実施形態では、ウィスカーが発生しない。もしくは、ウィスカーの成長速度が遅い。ウィスカーに起因する外部端子間のショートが防止される。合金層５の厚みは、０．３μｍより厚いことが好ましい。合金層５の表面の平坦度が増す。プリント配線板が長期に使用されても、ウィスカーに起因する不具合が発生し難い。
合金層５の厚みが１μｍ以上であっても、ウィスカーの発生やウィスカーの成長速度はほとんど変わらない。あるいは、合金層の厚みが厚いため、合金層に異常物が発生する。異常物の例は突起物である。ヒートサイクルで異常物によりスズ層が圧縮応力などの応力を受ける。ウィスカーが発生し易い。
【０００９】
図１（Ａ）に示されるように合金層５はパッド３上に形成されている第１合金層７と第１合金層７上に形成されている第２合金層８で形成されている。第１合金層７はＣｕ3Ｓｎで形成されていて、パッドの直上に形成されている。第２合金層８はＣｕ6Ｓｎ5で形成されていて、第１合金層７の直上に形成されている。スズ層６は第２合金層８の直上に形成されている。保護膜４を形成している各層内のスズの量が第１合金層・第２合金層・スズ層の順で多くなる。そのため、保護膜４内で熱膨張係数が徐々に変化する。従って、スズ層６に働くストレスが小さくなる。ウィスカーの発生が抑えられる。合金層５に含まれる第１合金層７の厚みが０．１μｍより厚く、０．５μｍより薄いと、銅で形成されているパッド３の熱膨張係数とスズ層６の熱膨張係数の差に起因するヒートサイクル中のウィスカーの発生が抑えられる。合金層５に含まれる第２合金層８の厚みが０．２μｍより厚く、０．５μｍより薄いと、銅で形成されているパッド３の熱膨張係数とスズ層６の熱膨張係数の差に起因するヒートサイクル中のウィスカーの発生が抑えられる。
【００１０】
プリント配線板は、ヒートサイクルで凹の反りと凸の反りを繰り返す。凹の反りと凸の反りが繰り返されると、スズ層は圧縮応力などのストレスを繰り返し受ける。そのため、外部端子２の剛性が低いと、スズ層からウィスカーが発生しやすい。第１合金層内の銅の量は、第２合金層内の銅の量より多い。従って、第１合金層の剛性は第２合金層の剛性より高い。実施形態では、合金層内の第１合金層７の厚みが第２合金層８の厚みより厚い。そのため、実施形態によれば、外部端子２の剛性を高くすることが出来る。従って、実施形態では、ヒートサイクル中のウィスカーの発生が抑えられる。
【００１１】
図１（Ｂ）に図１（Ａ）の変形例が示されている。図１（Ｂ）の例では、パッド３は、最外の樹脂絶縁層１に埋まっている。図１（Ｂ）と図１（Ａ）で外部端子の構成は同じである。
【００１２】
図１（Ａ）と図１（Ｂ）に示されるプリント配線板１０は最外の樹脂絶縁層１上にソルダーレジスト層９を有することができる。プリント配線板がソルダーレジスト層９を有する場合、パッドはＮＳＭＤ（Non Solder Mask Defined）タイプでもＳＭＤ（Solder Mask Defined）タイプでもよい。ＳＭＤタイプの例が図１（Ｃ）に示される。図１（Ｃ）の例では、パッド３と樹脂絶縁層１上にパッド３を部分的に露出するソルダーレジスト層９が形成されている。ソルダーレジスト層の開口１１から露出するパッド３上に第１合金層７と第２合金層８とスズ層６が図に示されている順で積層されている。
【００１３】
プリント配線板１０の製造法が以下に示される。最外の樹脂絶縁層１上に周知のサブトラクティブ法、または、セミアディティブ法、または、フルアディティブ法で銅からなるパッド３が形成される。パッド３の厚みは５μｍから２０μｍである。その後、パッド３上に電解めっき、または、無電解めっきでスズ層６が形成される。スズ層６の厚みは２μｍから５μｍである。電解めっきでスズ層が形成されるとき、リード線が形成される。最外の樹脂絶縁層１とパッド３とパッド上のスズ層６を有する中間基板が完成する。
【００１４】
中間基板が所定時間加熱される。加熱温度は、例えば、１５０度から２００度であり、所定時間は、例えば、１０分から６０分である。加熱温度を高くすることで、合金層や第１合金層、第２合金層の厚みを厚くすることができる。加熱時間を長くすることで、合金層や第１合金層、第２合金層の厚みを厚くすることができる。加熱温度と加熱時間を調整することで、合金層や第１合金層、第２合金層の厚みを調整することができる。加熱温度と加熱時間を調整することで、合金層５の厚みが０．１μｍより厚く、１μｍより薄くなる。加熱温度と加熱時間を調整することで、第１合金層７の厚みが０．１μｍより厚く、０．５μｍより薄くなる。加熱温度と加熱時間を調整することで、第２合金層８の厚みが０．２μｍより厚く、０．５μｍより薄くなる。加熱温度と加熱時間を調整することで、第１合金層の厚みは第２合金層の厚みより厚くなる。加熱温度や加熱時間を調整することで、合金層の厚みは０．３μｍより厚くなる。
【００１５】
（実施例１）
最外の樹脂絶縁層１上にセミアディティブ法で銅製のパッド３が形成される。この時、パッド上に電解めっきでスズ層を形成するため、リード線が形成されている。リード線を介して、パッド上にスズ層が電解めっきで形成される。スズ層の厚みは５μｍである。リード線が除去される。中間基板が得られる。中間基板は１７５度で３０分間保持される。実施例１のプリント配線板が得られる。実施例１の外部端子の断面が研磨などで露出される。その後、ＳＥＭなどで合金層の厚みが測定される。第１合金層の厚み（平均厚み）は０．３４μｍであり、第２合金層の厚み（平均厚み）は０．２９μｍである。外部端子２の表面が観察される。ウィスカーは観察されない。
【００１６】
（実施例２）
実施例１と同様に中間基板が製造される。中間基板は１９０度で３０分間保持される。実施例２のプリント配線板が得られる。実施例２の外部端子の断面が研磨などで露出される。その後、ＳＥＭなどで合金層の厚みが測定される。第１合金層の厚み（平均厚み）は０．４５μｍであり、第２合金層の厚み（平均厚み）は０．３７ｍである。外部端子２の表面が観察される。ウィスカーは観察されない。
【００１７】
（実施例３）
実施例１と同様に中間基板が製造される。中間基板は２００度で２５分間保持される。実施例３のプリント配線板が得られる。実施例３の外部端子の断面が研磨などで露出される。その後、ＳＥＭなどで合金層の厚みが測定される。第１合金層の厚み（平均厚み）は０．５μｍであり、第２合金層の厚み（平均厚み）は０．４８ｍである。外部端子２の表面が観察される。ウィスカーは観察されない。
【００１８】
（実施例４）
実施例１と同様に中間基板が製造される。中間基板は１５０度で１０分間保持される。実施例４のプリント配線板が得られる。実施例４の外部端子の断面が研磨などで露出される。その後、ＳＥＭなどで合金層の厚みが測定される。第１合金層の厚み（平均厚み）は０．０７μｍであり、第２合金層の厚み（平均厚み）は０．０３ｍである。外部端子２の表面が観察される。ウィスカーは観察されない。
【００１９】
（参考例１）
実施例１と同様に中間基板が製造される。中間基板は２１０度で３０分間保持される。参考例１のプリント配線板が得られる。参考例１の外部端子の断面が研磨などで露出される。その後、ＳＥＭなどで合金層の厚みが測定される。第１合金層の厚み（平均厚み）は０．６μｍであり、第２合金層の厚み（平均厚み）は０．５５μｍである。外部端子２の表面が観察される。ウィスカーは観察されない。断面観察より参考例１では、第１合金層とパッド間にボイドが観察される。参考例１では、第１合金層の厚みが０．５μｍを超えている。また、参考例１では、合金層の厚みが１．０μｍを超えている。それらが、ボイドの要因と推察される。ボイドにより、ヒートサイクルで保護膜４がパッド３から剥がれると予想される。
【００２０】
（参考例２）
実施例１と同様に中間基板が製造される。中間基板は１２０度で１０分間保持される。参考例２のプリント配線板が得られる。参考例２の外部端子の断面が研磨などで露出される。その後、ＳＥＭなどで合金層の厚みが測定される。第１合金層の厚み（平均厚み）は０．０５μｍであり、第２合金層の厚み（平均厚み）は０．０２ｍである。合金層の表面の凹凸は大きい。外部端子２の表面が観察される。ウィスカーが観察される。
尚、スズ層が無電解めっきで形成されても結果は同様である。
なお、各実施例のプリント配線板と各参考例のプリント配線板はヒートサイクルを受けている。ヒートサイクル後、評価は行われている。ヒートサイクルの条件は以下に示されている。
プリント配線板は−６５℃で１０分間保持される。その後、プリント配線板は１２５度で１０分間保持される。このサイクルが３００回繰り返される。
【符号の説明】
【００２１】
１    樹脂絶縁層
２    外部端子
３    パッド
４    保護膜
５    合金層
６    スズ層
７    第１合金層
８    第２合金層
９  ソルダーレジスト層
１０  プリント配線板
【図１】
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