(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体と、
該絶縁基体上に形成されたメタライズ配線層と、
コバルトの含有量が１重量％以下のニッケルまたはニッケル−コバルト合金から成り、前記メタライズ配線層の表面に被着された後に熱処理が施された第１の下地めっき金属層と、
該第１の下地めっき金属層上に形成され、コバルトの含有量が２〜６０重量％のニッケル−コバルト合金から成る第２の下地めっき金属層と、
該第２の下地めっき金属層上に形成され、金を主成分とする表面めっき金属層とを備え、
前記第２の下地めっき金属層は、前記第１の下地めっき金属層上に被着された後に、前記熱処理が施されていないことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第１の下地めっき金属層は、６００〜１１００℃の前記熱処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子収納用パッケージや多層配線基板等に用いられる配線基板のメタライズ配線層の被覆構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子収納用パッケージや多層配線基板等に用いられる配線基板においては、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶縁基体の表面に、半導体素子やチップコンデンサ等の電子部品の電極等を半田付けするためのタングステンやモリブデン・モリブデン−マンガン等の高融点金属から成るメタライズ配線層が被着されている。
【０００３】
そして、このメタライズ配線層の表面には、メタライズ配線層が酸化腐食するのを防止するとともにメタライズ配線層と半田との濡れ性を向上させるために厚みが１〜10μｍ程度のニッケルから成る下地めっき金属層と厚みが0.05〜２μｍ程度の金から成る表面めっき金属層とが順次被着されている。
【０００４】
ところが、ニッケルは金に拡散しやすい性質を有するため、配線基板の製造工程中などにおいて配線基板が加熱されると、この加熱によって下地めっき金属層のニッケルが金から成る表面めっき金属層の表面まで拡散して、表面めっき金属層の耐食性や半田濡れ性を低下させてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、このような配線基板においては、一般にメタライズ配線層の表面に被着された下地めっき金属層をニッケルに２〜60重量％程度のコバルトを含有させて成るニッケル−コバルト合金とし、これにより下地めっき金属層中のニッケルが金から成る表面めっき金属層の表面まで拡散して表面めっき金属層の耐食性や半田濡れ性を低下させるのを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の配線基板によると、表面めっき金属層を構成する金および下地めっき金属層を構成するコバルトを２〜60重量％程度含有するニッケル−コバルト合金が双方とも半田に拡散しやすい性質を有するため、下地めっき金属層および表面めっき金属層が被着されたメタライズ配線層に半導体素子やチップコンデンサ等の電子部品の電極を半田付けすると、表面めっき金属層および下地めっき金属層が殆ど全て半田中に拡散吸収されてしまい、その結果、半田がメタライズ配線層に直接接合することとなって電子部品の電極をメタライズ配線層に強固に半田付けすることができないという欠点を有していた。
【０００７】
本発明は上記欠点を解消すべく案出されたものであり、その目的は、メタライズ配線層に被着させた下地めっき金属層のニッケルが金から成る表面めっき金属層に拡散するのを有効に防止するとともにメタライズ配線層に電子部品の電極等を半田付けした際に下地めっき金属層が半田中に拡散吸収されるのを防止して、メタライズ配線層に電子部品の電極等を強固に半田付けすることができる配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、該絶縁基体上に形成されたメタライズ配線層と、コバルトの含有量が１重量％以下のニッケルまたはニッケル−コバルト合金から成り、前記メタライズ配線層の表面に被着された後に熱処理が施された第１の下地めっき金属層と、該第１の下地めっき金属層上に形成され、コバルトの含有量が２〜６０重量％のニッケル−コバルト合金から成る第２の下地めっき金属層と、該第２の下地めっき金属層上に形成され、金を主成分とする表面めっき金属層とを備え、前記第２の下地めっき金属層は、前記第１の下地めっき金属層上に被着された後に、前記熱処理が施されていないを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の配線基板によれば、メタライズ配線層の表面にコバルトの含有量が１重量％以下のニッケルまたはニッケル−コバルト合金から成る第１の下地めっき金属層と、コバルトの含有量が２〜60重量％のニッケル−コバルト合金から成る第２の下地めっき金属層と、金を主成分とする表面めっき金属層とを順次被着させたことから、第２の下地めっき金属層により下地めっき金属層のニッケルが金から成る表面めっき金属層に拡散することが有効に防止されるとともに、第１の下地めっき金属層によりメタライズ配線層に電子部品の電極等を半田付けした際に下地めっき金属層の殆ど全てが半田中に拡散吸収されることが防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の配線基板におけるメタライズ配線層の被覆構造を示す断面図であり、１は酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶縁基体、２は絶縁基体１上に形成されたタングステンやモリブデン・モリブデン−マンガン等の高融点金属から成るメタライズ配線層である。
【００１１】
絶縁基体１は、従来周知のセラミックグリーンシート積層法やプレス成形法により生セラミック成形体を形成するとともにこの生セラミック成形体を約1600℃の高温で焼成することによって製作される。
【００１２】
メタライズ配線層２は、例えばタングステンやモリブデンから成る場合であれば、タングステンやモリブデンの粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となる生セラミック体に従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷しておき、これを絶縁基体１となる生セラミック体とともに焼成することによって形成される。また、モリブデン−マンガンから成る場合であれば、モリブデンおよびマンガンの粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して得た金属ペーストを焼成された絶縁基体１の表面に従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、これを約1500℃の高温で焼成することによって絶縁基体１の表面に形成される。
【００１３】
メタライズ配線層２は、その表面が、コバルトの含有量が１重量％以下のニッケルまたはニッケル−コバルト合金から成る第１の下地めっき金属層３ａおよびコバルトの含有量が２〜60重量％のニッケル−コバルト合金から成る第２の下地めっき金属層３ｂから成る下地めっき層３と、金を主成分とする表面めっき金属層４とで順次被覆されている。
【００１４】
これらの下地めっき金属層３および表面めっき金属層４は、下地めっき金属層３がメタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に半田とメタライズ配線層２とを強固に接合するための密着金属として作用し、表面めっき金属層４が下地めっき金属層３の酸化腐食を防止するとともにメタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に下地めっき金属層３と半田との濡れ性を良好なものとする作用をなす。
【００１５】
下地めっき金属層３を構成する第１の下地めっき金属層３ａは、メタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に下地めっき金属層３の殆ど全てが半田に拡散吸収されるのを防止する作用をなし、第１の下地めっき金属層３ａに含有されるコバルトが１重量％以下と少ないことから、メタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に第１の下地めっき金属層３ａが半田に拡散吸収されてしまうことがなく、その結果、第１の下地めっき金属層３ａを介して電子部品の電極等をメタライズ配線層２に強固に半田付けすることが可能となる。
【００１６】
なお、第１の下地めっき金属層３ａは、コバルトの含有量が１重量％を超えると、メタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に第１の下地めっき金属層３ａが半田に拡散吸収されてしまい易くなり、その結果、第１の下地めっき金属層３ａを介して電子部品の電極等をメタライズ配線層２に強固に接続することが困難となる。従って、第１の下地めっき金属層３ａは、コバルトの含有量が１重量％以下のニッケルまたはニッケルーコバルト合金に特定される。
【００１７】
また、第１の下地めっき金属層３ａは、その厚みが0.5 μｍ未満となると、メタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に第１の下地めっき金属層３ａを介して電子部品の電極等をメタライズ配線層２に強固に半田付けすることが困難となる傾向にあり、他方、10μｍを超えると第１の下地めっき金属層３ａ中に発生する内部応力が大きなものとなり、この応力により第１の下地めっき金属層３ａがメタライズ配線層２から剥離しやすいものとなる傾向にある。従って、第１の下地めっき金属層３ａは、その厚みを0.5 〜10μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００１８】
なお、メタライズ配線層２の表面にコバルトの含有率が１％以下のニッケルまたはニッケル−コバルト合金から成る第１の下地めっき金属層３ａを被着させるには、例えば従来周知のワット浴やスルファミン酸浴に浴中のコバルトイオン濃度が100 ｐｐｍ以下程度となるように硫酸コバルトや塩化コバルトを含有させためっき浴を使用し、電流密度0.5 〜7.0 Ａ／ｄｍ2 でめっきを施す方法が採用され得得る。
【００１９】
そして、第１の下地めっき金属層３ａを被着させた後、これを還元雰囲気中において約600 〜1100℃の温度で熱処理し、第１の下地めっき金属層３ａに内在する応力を緩和するとともにメタライズ配線層２中の高融点金属を第１の下地めっき金属層３ａに、また第１の下地めっき金属層３ａ中のニッケルをメタライズ配線層２に互いに拡散させることによって、第１のめっき金属層３ａがメタライズ配線層２に強固に被着される。
【００２０】
また、第１の下地めっき金属層３ａ上に被着された第２の下地めっき金属層３ｂは、下地めっき金属層３のニッケルが表面めっき金属層４の表面まで拡散して表面めっき金属層４の耐食性や半田濡れ性が低下するのを防止する作用をなし、第２の下地めっき金属層３ｂに含有されるコバルトが２〜60重量％と多いことから、配線基板の製造工程等において配線基板が加熱されても、この加熱によって下地めっき金属層３のニッケルが表面めっき金属層４の表面まで拡散することが有効に防止され、その結果、表面めっき金属層４の耐食性や半田濡れ性が低下してしまうようなことはない。
【００２１】
なお、第２の下地めっき金属層３ｂは、これに含有されるコバルトが２重量％未満では、配線基板の製造工程等において配線基板が加熱された場合、下地めっき金属層３のニッケルが表面めっき金属層４の表面まで拡散することを有効に防止することができなくなる傾向にあり、また60重量％を超えるとメタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に半田付け性が悪いものとなる傾向にある。従って、第２の下地めっき金属層３ｂは、コバルトの含有量が２〜60重量％の範囲のニッケル−コバルト合金に特定される。
【００２２】
また、第２の下地めっき金属層３ｂは、その厚みが0.5 μｍ未満となると、配線基板の製造工程等において配線基板が加熱された際にその加熱によって下地めっき金属層３のニッケルが表面めっき金属層４の表面にまで拡散してしまいやすいものとなり、他方、10μｍを超えると第２の下地めっき金属層３ｂ中に発生する内部応力が大きなものとなり、この応力により第２の下地めっき金属層３ｂがメタライズ配線層２から剥離しやすいものとなる傾向にある。従って、第２の下地めっき金属層３ｂは、その厚みを0.5 〜10μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００２３】
なお、メタライズ配線層２の表面に第１の下地めっき金属層３ａを被着させるには、例えば従来周知のワット浴やスルファミン酸浴に浴中のコバルトイオン濃度が500 〜20000 ｐｐｍ程度となるように硫酸コバルトや塩化コバルトを含有させためっき浴を使用し0.5 〜７Ａ／ｄｍ2 の電流密度でめっきを施す方法が採用され得る。
【００２４】
そして、第２の下地めっき金属層３ｂを被着させた後、これを還元雰囲気中において約600 〜1100℃の温度で熱処理してもよいが、この熱処理により第２の下地めっき金属層３ｂに含有されるコバルトが第１の下地めっき金属層３ａに大量に拡散して、第１の下地めっき金属層３ａの有する半田への拡散防止作用を阻害してしまう危険性がある。従って、第２の下地めっき金属層３ｂを被着させた後は、熱処理をしない方が好ましい。
【００２５】
また、下地めっき金属層３の上に被着される金を主成分とする表面めっき金属層４は、下地めっき金属層３が酸化腐食するのを防止するとともに下地めっき金属層３と半田との濡れ性を向上させる作用をなすが、その厚みが0.05μｍ未満では下地めっき金属層３が酸化腐食するのを有効に防止することができなくなる傾向にあり、他方、２μｍを超えると、メタライズ配線層２に電子部品の電極等を半田付けする際に表面めっき金属層４中の金が半田中に大量に拡散してこれが半田中の錫との間で脆弱な金−錫合金を多量に作り、その結果、電子部品の電極等をメタライズ配線層２に強固に半田付けすることができなくなる傾向にある。従って表面めっき金属層４は、その厚みを0.05〜２μｍの範囲としておくことが好ましく、さらに好適には0.1 〜0.5 μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００２６】
なお、金を主成分とする表面めっき金属層４は、例えば従来周知の中性シアン化金めっき浴を使用し、0.1 〜1.0 Ａ／ｄｍ2 の電流密度でめっきを施す方法が採用され得る。
【００２７】
かくして本発明によれば、メタライズ配線層に被着されためっき金属層が耐食性および半田濡れ性に優れ、かつメタライズ配線層への強固な半田付けが可能な配線基板を提供することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、メタライズ配線層の表面にコバルトの含有量が１重量％以下のニッケルまたはニッケル−コバルト合金から成る第１の下地めっき金属層と、コバルトの含有量が２〜60重量％のニッケル−コバルト合金から成る第２の下地めっき金属層と、金を主成分とする表面めっき金属層とを順次被着させたことから、第２の下地めっき金属層により下地めっき金属層のニッケルが金から成る表面めっき金属層に拡散することが有効に防止され、表面めっき金属層の耐食性および半田濡れ性が低下することがなくなるとともに、第１の下地めっき金属層によりメタライズ配線層に電子部品の電極等を半田付けした際に下地めっき金属層の殆ど全てが半田中に拡散吸収されることが防止され、メタライズ配線層に電子部品の電極等を強固に半田付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板におけるメタライズ配線層の被覆構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・メタライズ配線層
３・・・・・・下地めっき金属層
３ａ・・・・第１の下地めっき金属層
３ｂ・・・・第２の下地めっき金属層
４・・・・・・表面めっき金属層
【図１】
0003810206.tif 000002