[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPH08325744A - Method for activating nickel-boron electroless plating film - Google Patents

Method for activating nickel-boron electroless plating film

Info

Publication number
JPH08325744A
JPH08325744A JP13203295A JP13203295A JPH08325744A JP H08325744 A JPH08325744 A JP H08325744A JP 13203295 A JP13203295 A JP 13203295A JP 13203295 A JP13203295 A JP 13203295A JP H08325744 A JPH08325744 A JP H08325744A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plating film
plating
electroless
atmosphere
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP13203295A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3024512B2 (en
Inventor
Yasuyuki Morita
康之 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP7132032A priority Critical patent/JP3024512B2/en
Publication of JPH08325744A publication Critical patent/JPH08325744A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3024512B2 publication Critical patent/JP3024512B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

PURPOSE: To activate the surface of a heat-treated Ni-B electroless plating film. CONSTITUTION: An Ni-B electroless plating film is formed 2-5μm thicker than the specified film thickness, the film is heated in a nonoxidizing atmosphere, and then the surface layer of the film is removed by etching to obtain a specified thickness. For example, the Ni-B electroless plating film is formed 2-5μm thicker than specified, pin brazing is applied in a nonoxidizing atmosphere, then etching is conducted to obtain a specified thickness, substitution gold plating is performed, and a chip is soldered to produce an IC package. Consequently, the depositing rate of the substitution gold plating is increased, and the solder wettability is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加熱や熱処理等を受け
たために表面が不活性となった無電解ニッケル−ホウ素
(Ni−B) めっき皮膜の活性化方法に関する。本発明の
具体的な適用分野としては、無電解Ni−Bめっき後に高
温でろう付け工程 (例えば、ピンのろう付け) を行い、
次いで置換金めっきを行うセラミックICパッケージの
製造が挙げられるが、本発明はこの用途に制限されるも
のではなく、無電解ニッケル−ホウ素めっき皮膜を加熱
または熱処理してから、さらにその上にめっきやはんだ
付け等の濡れ性が必要な被覆ないし付着処理を行う任意
の製造工程に適用することができる。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to electroless nickel-boron whose surface has become inactive due to heat or heat treatment.
(Ni-B) A method for activating a plating film. As a specific application field of the present invention, a brazing process (for example, pin brazing) is performed at a high temperature after electroless Ni-B plating,
Next, the production of a ceramic IC package in which displacement gold plating is performed may be mentioned, but the present invention is not limited to this application, and the electroless nickel-boron plating film is heated or heat-treated, and then plating or plating is further performed. The present invention can be applied to any manufacturing process for performing coating or adhesion treatment that requires wettability such as soldering.

【0002】[0002]

【従来の技術】配線パターンが複雑なピン型セラミック
ICパッケージ [例、PGA (pin gridarray)、MCM (mult
i chip module) など] の製造方法は概略次の通りであ
る。
2. Description of the Related Art Pin-type ceramic IC packages with complicated wiring patterns [eg PGA (pin grid array), MCM (mult)
i chip module) etc.] is roughly as follows.

【0003】主に焼結アルミナ製のセラミック基板上
に、導電粉としてWやMo−Mn合金などの耐火性金属の粉
末を多量に含有する導電ペーストをスクリーン印刷し、
還元性雰囲気で焼成して、回路となるメタライズ層を形
成する。或いは、グリーンシート法として知られるよう
に、メタライズ層の焼成を基板セラミックの焼結と同時
に行う (特に多層セラミック基板の場合) 。
A conductive paste containing a large amount of powder of refractory metal such as W or Mo-Mn alloy as conductive powder is screen-printed on a ceramic substrate mainly made of sintered alumina,
It is fired in a reducing atmosphere to form a metallized layer to be a circuit. Alternatively, as is known as the green sheet method, the metallization layer is fired simultaneously with the sintering of the substrate ceramic (especially in the case of a multilayer ceramic substrate).

【0004】このメタライズ層はろう付けが不可能であ
るので、ろう付けを可能にするためにメタライズ層を無
電解めっき法によりニッケルで被覆する。次いで、ピン
(外部接続用のリード)をろう付けした後、ワイヤボン
ディング時の接合性を確保するため、置換めっき法によ
り薄く (0.2 μm以下) 金めっきを施し、さらに無電解
めっき法で厚付け (2〜3μm)の金めっきを行う。BG
A (ball grid array)などで採用されるボールボンディ
ング法の場合には、置換金めっきによる薄付け(0.1 μ
m以下) の金めっきだけでよい。その後、ICチップを
所定位置にはんだにより装着 (マウント) するダイボン
ディングを行ってから、ワイヤボンディングまたはボー
ルボンディングによりチップと外部リードとの接続を確
保し、最後にセラミックまたは金属製の蓋をかぶせて溶
接、はんだ、または低融点ガラスなどにより気密封止
し、ハンダめっき等の後処理を行うと、セラミックIC
パッケージが完成する。
Since this metallized layer cannot be brazed, the metallized layer is coated with nickel by an electroless plating method to enable brazing. Then, after brazing the pins (leads for external connection), thin gold plating (0.2 μm or less) is applied by the displacement plating method to secure the bondability at the time of wire bonding, and then the electroless plating method is applied. (2 to 3 μm) gold plating is performed. BG
In the case of the ball bonding method used in A (ball grid array), etc., thinning (0.1 μ
m or less) is sufficient for gold plating. After that, the die is bonded by mounting (mounting) the IC chip at a predetermined position by soldering, then the connection between the chip and the external lead is secured by wire bonding or ball bonding, and finally a ceramic or metal lid is covered. When airtightly sealed by welding, soldering, or low melting point glass, and post-processing such as solder plating, ceramic IC
The package is complete.

【0005】無電解ニッケルめっき法により形成された
ニッケルめっき皮膜は、還元剤の種類によって、Ni−P
合金 (還元剤は次亜りん酸塩) とNi−B合金 (還元剤は
アミンボラン化合物または水素化ホウ素ナトリウム) の
いずれかになる。いずれのめっき皮膜も表面の活性は高
いが、Ni−B合金めっき皮膜の方がはんだ付け性に優れ
ており、またメタライズ層との密着性がよい。そのた
め、上記のICパッケージの製造工程においては、メタ
ライズ層を形成した後、還元剤としてアミンボラン化合
物 (特に、ジメチルアミンボラン) を使用して、Ni−B
合金めっき皮膜を形成するように無電解ニッケルめっき
を行うのが普通である。
The nickel plating film formed by the electroless nickel plating method is Ni-P depending on the type of reducing agent.
It is either an alloy (reducing agent is hypophosphite) or a Ni-B alloy (reducing agent is amine borane compound or sodium borohydride). Although the surface activity of each plating film is high, the Ni-B alloy plating film is superior in solderability and has good adhesion to the metallized layer. Therefore, in the above IC package manufacturing process, after the metallized layer is formed, an amine borane compound (especially dimethylamine borane) is used as a reducing agent to remove Ni-B.
It is common to perform electroless nickel plating so as to form an alloy plating film.

【0006】このアミンボラン還元剤による無電解ニッ
ケルめっき法で形成されためっき皮膜は、ニッケル以外
に還元剤に由来するホウ素を含有するNi−B合金めっき
皮膜であって、そのB含有量は重量%で1%以下から数
%程度に及ぶ。従って、このめっき方法は、他の無電解
ニッケルめっきと区別するために、無電解ニッケル−ホ
ウ素めっきと呼ばれる。本発明は、この無電解ニッケル
−ホウ素めっき法により形成されためっき皮膜、即ち、
無電解ニッケル−ホウ素めっき皮膜 (以下、無電解Ni−
Bめっき皮膜という) に関するものである。
The plating film formed by the electroless nickel plating method using this amine borane reducing agent is a Ni-B alloy plating film containing boron derived from a reducing agent in addition to nickel, and its B content is% by weight. It ranges from less than 1% to several%. Therefore, this plating method is called electroless nickel-boron plating to distinguish it from other electroless nickel plating. The present invention is a plating film formed by this electroless nickel-boron plating method, that is,
Electroless nickel-boron plating film (hereinafter referred to as electroless Ni-
B plating film).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のICパッケージ
の製造工程において、無電解Ni−Bめっき後に行うピン
のろう付けの雰囲気によっては、表面活性が低下して、
その後に行う置換金めっき時の金の析出不良や、チップ
のマウント時のはんだ濡れ性不良が起こり、製品が不合
格となることが経験されてきた。この表面活性の低下現
象は、ピンのろう付け (高温で行われることから、シン
ター<焼結>とも呼ばれる) 時の雰囲気が水素100 %で
はなく、窒素を含有する非酸化性雰囲気である場合に顕
著に認められた。
In the above-mentioned IC package manufacturing process, the surface activity is lowered depending on the atmosphere of pin brazing performed after electroless Ni-B plating.
It has been experienced that the product is rejected due to defective deposition of gold during subsequent displacement gold plating and poor solder wettability during chip mounting. This phenomenon of decrease in surface activity occurs when the atmosphere during pin brazing (which is also called sintering since it is performed at high temperature) is not 100% hydrogen but a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. Remarkably recognized.

【0008】この問題の解決策として、ピンのろう付け
を水素100 %またはアルゴンなどの不活性ガスからな
る、窒素を含有しない雰囲気中で行っていた。しかし、
コスト高になることは避けられない。また、水素100 %
の雰囲気中でろう付けを行っても、はんだ濡れ性が不良
となることがあった。
As a solution to this problem, the brazing of the pins has been carried out in a nitrogen-free atmosphere consisting of 100% hydrogen or an inert gas such as argon. But,
High costs are inevitable. Also, 100% hydrogen
Even when brazing was performed in the atmosphere, the solder wettability was sometimes poor.

【0009】特公昭59−33665 号公報には、基板にガラ
スフリットを含有する導電ペーストをスクリーン印刷し
た後、無電解Ni−Bめっき皮膜を形成し、次いで非反応
性雰囲気中で750 ℃以上の温度に加熱して、めっき皮膜
中のホウ素をガラス中に拡散させると、めっき皮膜の湿
潤性低下が防止されることが記載されている。しかし、
本発明者らがアルミナ基板に対してこの方法を適用して
実験したところ、ろう付け用の加熱 (シンター) 後にホ
ウ素はアルミナ/導電ペースト界面に拡散せず、濡れ性
の低下を防止できないことが認められた。
In Japanese Patent Publication No. 59-33665, a conductive paste containing a glass frit is screen-printed on a substrate, an electroless Ni-B plating film is formed, and then in an unreactive atmosphere at 750 ° C. or higher. It is described that heating to a temperature to diffuse boron in the plating film into the glass prevents a decrease in the wettability of the plating film. But,
When the present inventors applied this method to an alumina substrate and conducted an experiment, it was found that after heating for brazing (sinter), boron did not diffuse to the alumina / conductive paste interface, and it was not possible to prevent deterioration of wettability. Admitted.

【0010】本発明の目的は、表面活性の高い無電解Ni
−Bめっき皮膜を窒素を含む雰囲気中で加熱または熱処
理した場合に、その低下した表面活性を活性化すること
ができ、濡れ性の低下が防止できる、無電解Ni−Bめっ
き皮膜の表面活性化方法を提供することである。
An object of the present invention is to obtain electroless Ni having high surface activity.
-When the B plating film is heated or heat-treated in an atmosphere containing nitrogen, the reduced surface activity can be activated and the deterioration of wettability can be prevented, and the surface activation of the electroless Ni-B plating film can be prevented. Is to provide a method.

【0011】本発明の別の目的は、この方法をセラミッ
クICパッケージの製造に応用して、ろう付け工程を窒
素を含む雰囲気で行っても、その後の置換金めっき工程
での金の析出不良やチップのマウント時のはんだ濡れ性
不良が起こらない、ICパッケージの製造方法を提供す
ることである。
Another object of the present invention is to apply this method to the manufacture of a ceramic IC package to prevent defective deposition of gold in a subsequent displacement gold plating process even if the brazing process is performed in an atmosphere containing nitrogen. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an IC package, which does not cause poor solder wettability when mounting a chip.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】1側面において、本発明
は、結晶粒構造を持つ基体上に無電解ニッケル−ホウ素
めっき皮膜を所定膜厚より2〜5μm厚く形成し、形成
されためっき皮膜が非酸化性雰囲気中で加熱された後、
めっき皮膜の表層をエッチングにより除去して所定厚み
にすることを特徴とする、非酸化性雰囲気中で加熱され
た無電解ニッケル−ホウ素めっき皮膜の活性化方法であ
る。
According to one aspect of the present invention, an electroless nickel-boron plating film is formed on a substrate having a crystal grain structure so as to have a thickness of 2 to 5 μm from a predetermined film thickness. After being heated in a non-oxidizing atmosphere,
A method for activating an electroless nickel-boron plating film heated in a non-oxidizing atmosphere, characterized in that the surface layer of the plating film is removed by etching to a predetermined thickness.

【0013】別の面からは、本発明は、セラミック基板
上に導電ペーストを塗布および焼成し、その上に無電解
ニッケル−ホウ素めっき皮膜を形成し、次いでピンをろ
う付けしてから置換金めっきを施すセラミックICパッ
ケージの製造において、前記無電解ニッケル−ホウ素め
っき皮膜を所定膜厚より2〜5μm厚く形成し、非酸化
性雰囲気中でピンをろう付けした後、前記めっき皮膜の
表層をエッチングにより除去して所定厚みにしてから、
置換金めっきを行うことを特徴とする、セラミックIC
パッケージの製造方法である。
From another aspect, the present invention is a method in which a conductive paste is applied and fired on a ceramic substrate, an electroless nickel-boron plating film is formed on the conductive paste, and then pins are brazed and then displacement gold plating is performed. In the production of the ceramic IC package, the electroless nickel-boron plating film is formed to a thickness of 2 to 5 μm thicker than a predetermined film thickness, the pins are brazed in a non-oxidizing atmosphere, and then the surface layer of the plating film is etched. After removing to a predetermined thickness,
Ceramic IC characterized by performing displacement gold plating
It is a method of manufacturing a package.

【0014】[0014]

【作用】本発明者は、無電解Ni−Bめっきを特に窒素含
有雰囲気中で加熱または熱処理(例、ろう付け) すると
その表面活性が低下する原因について、ESCA(X線
光電子分光法)やEPMA(X線マイクロアナライザ
ー)を利用して調べた結果、次の点を究明した。
The present inventor has found that the cause of the decrease in the surface activity of electroless Ni-B plating when it is heated or heat-treated (eg, brazing) particularly in a nitrogen-containing atmosphere is ESCA (X-ray photoelectron spectroscopy) or EPMA. As a result of investigation using (X-ray microanalyzer), the following points were clarified.

【0015】無電解Ni−Bめっき皮膜はホウ素 (B) を
数重量%以下の量で含有しているが、このホウ素はNi2B
の形態で、めっき皮膜の全体にほぼ均一に分布してい
る。即ち、このめっき皮膜は、NiとNi2Bとの混合物から
構成される。なお、Ni2Bの存在については、視斜角入射
X線回折により確認した。
The electroless Ni-B plating film contains boron (B) in an amount of several wt% or less. This boron is Ni 2 B.
In the form of, it is distributed almost uniformly over the entire plating film. That is, this plating film is composed of a mixture of Ni and Ni 2 B. The presence of Ni 2 B was confirmed by oblique-angle incident X-ray diffraction.

【0016】この無電解Ni−Bめっきを窒素含有雰囲気
中で加熱すると、次式に示すようにNi2Bが窒素と反応し
て、Ni金属と窒化ホウ素 (BN) に変化する。 Ni2B + 1/2 N2 → 2 Ni + BN (ΔG0=−60 kcal/J・mol) ΔG0が負であるから、上記反応は平衡状態にあるなら
ば、熱処理により生成系に容易に移動する。また、雰囲
気中に酸素が存在すると、Ni2Bは酸素とも反応して酸化
ホウ素 (B2O3) を生ずる。この反応も極めて容易に起こ
り、雰囲気ガスが微量の酸素を含んでいても起こる。
When this electroless Ni-B plating is heated in a nitrogen-containing atmosphere, Ni 2 B reacts with nitrogen and changes into Ni metal and boron nitride (BN) as shown in the following formula. Ni 2 B + 1/2 N 2 → 2 Ni + BN (ΔG 0 = −60 kcal / J · mol) Since ΔG 0 is negative, if the above reaction is in an equilibrium state, it will be easily converted into a product system by heat treatment. Move to. When oxygen is present in the atmosphere, Ni 2 B also reacts with oxygen to generate boron oxide (B 2 O 3 ). This reaction also occurs extremely easily, even if the atmospheric gas contains a trace amount of oxygen.

【0017】従って、加熱雰囲気中に窒素や酸素が存在
すると、まずめっき皮膜の表面近傍のNi2Bが窒素や酸素
と反応して窒化物 (BN) や酸化物 (B2O3) に変化する。
表面近傍のNi2Bが消費されると、めっき内部からNi2Bが
拡散してきて補給され、上記の反応がめっき皮膜表面で
引き続いて起こる。このようにして、加熱が続くと、最
終的に無電解Ni−Bめっき皮膜中のホウ素は窒化物や酸
化物としてめっき表層に濃化されて、めっき皮膜の表面
に析出し、めっき皮膜の内部のB濃度が非常に低くな
る。
Therefore, when nitrogen or oxygen is present in the heating atmosphere, Ni 2 B in the vicinity of the surface of the plating film first reacts with nitrogen or oxygen to change into a nitride (BN) or an oxide (B 2 O 3 ). To do.
When Ni 2 B near the surface is consumed, Ni 2 B diffuses from the inside of the plating and is replenished, and the above reaction continues on the surface of the plating film. In this way, when heating is continued, the boron in the electroless Ni-B plating film is finally concentrated as a nitride or an oxide on the plating surface layer and is deposited on the surface of the plating film, so that the inside of the plating film The B concentration of is very low.

【0018】本発明者がEPMAによって確認したとこ
ろ、熱処理後の無電解Ni−Bめっきにおいて、Bは表面
から約1μmまでの表層部に濃化し、それより内部は本
質的に純Niであった。なお、上記のような反応機構は示
されていないが、無電解Ni−Bめっきを熱処理するとホ
ウ素が完全にめっき皮膜の表面に拡散し、皮膜本体から
ホウ素が消失することは、M.T. Evans et al., J. Elec
trochem. Soc., Vol.141, No. 1 (1994), pp. 78-82に
も記載されている。
As a result of confirmation by EPMA by the present inventor, in electroless Ni-B plating after heat treatment, B was concentrated in the surface layer portion up to about 1 μm from the surface, and the inside thereof was essentially pure Ni. . Although the reaction mechanism described above is not shown, MT Evans et al shows that when heat treatment is performed on electroless Ni-B plating, boron is completely diffused on the surface of the plating film and the boron disappears from the film body. ., J. Elec
trochem. Soc., Vol. 141, No. 1 (1994), pp. 78-82.

【0019】このめっき皮膜の表層に濃化したBNやB2O3
が不活性であり、湿潤性に乏しいため、置換めっきにお
ける金の析出やはんだ濡れ性を阻害する。従って、金め
っきの析出不良やはんだ濡れ性不良を防止する手段とし
ては、上記のホウ素の窒化および酸化反応を防止するこ
とが考えられる。しかし、そのためには、水素または不
活性ガス (例、アルゴン) が100 %という高純度ガスか
らなる雰囲気中で加熱を行う必要があり、コストがかか
る。
BN and B 2 O 3 concentrated on the surface layer of this plating film
Is inactive and has poor wettability, which hinders gold deposition and solder wettability in displacement plating. Therefore, as a means for preventing the deposition failure of the gold plating and the solder wettability, it is conceivable to prevent the above-mentioned nitriding and oxidation reaction of boron. However, this requires heating in an atmosphere consisting of hydrogen or an inert gas (eg, argon) of a high purity gas of 100%, which is costly.

【0020】以上より、安価な窒素や酸素を含む雰囲気
ガスを使用した場合には、無電解Ni−Bめっき皮膜の表
層にBNやB2O3が生成して表面活性が低下することは避け
られないとの結論のもとに、本発明者はこうして不活性
になっためっき皮膜表面を活性化する手段について検討
した。その結果、エッチングにより、表層のBNやB2O3
除去できることを見出したのである。
From the above, when an inexpensive atmosphere gas containing nitrogen or oxygen is used, it is avoided that BN or B 2 O 3 is generated on the surface layer of the electroless Ni-B plating film to lower the surface activity. Based on the conclusion that it is not possible, the present inventor examined means for activating the thus-deactivated plating film surface. As a result, they have found that BN and B 2 O 3 on the surface layer can be removed by etching.

【0021】窒化ホウ素 (BN) は化学的に安定で、酸や
アルカリの水溶液に溶解させて除去することは困難であ
る。また、無電解Ni−Bめっき皮膜の表層に生成した三
酸化二ホウ素 (B2O3) も、予想に反して酸やアルカリの
水溶液に不溶性であることが判明した(これは、純粋な
B2O3ではなく、BリッチまたはOリッチに化学的にシフ
トしているためと考えられる)。従って、酸やアルカリ
の水溶液を用いたエッチングによりこれらを除去するこ
とは、化学常識からは考えられない。しかし、次に述べ
る理由により、結晶粒構造を持つ基体上に形成された無
電解Ni−Bめっき皮膜の表層に存在するBNやB2O3は、エ
ッチングにより容易に除去できることが判明した。
Boron nitride (BN) is chemically stable, and it is difficult to remove it by dissolving it in an acid or alkali aqueous solution. Also, it was found that diboron trioxide (B 2 O 3 ) formed on the surface layer of the electroless Ni-B plating film was insoluble in an acid or alkali aqueous solution, which was unexpectedly expected (this is pure pure).
In B 2 O 3, not considered because it is chemically shifted B-rich or O rich). Therefore, it is not conceivable to remove them by etching using an aqueous solution of acid or alkali from common sense. However, it has been found that BN and B 2 O 3 existing on the surface layer of the electroless Ni-B plating film formed on the substrate having a crystal grain structure can be easily removed by etching for the reason described below.

【0022】例えば、セラミックICパッケージでは、
前述したように、粉末冶金法により形成されたアルミナ
基板に導電ペーストを塗布し、焼成した導体層の上に無
電解Ni−Bめっきが施される。この場合には、基板のア
ルミナは、金属のような表面ではなく、結晶粒の集合体
であり、粒界が存在する。また、WやMo−Mn合金などの
耐火性金属粉末を含有する導電ペーストの塗布と焼成に
よって形成された導体層も、同様に結晶粒構造を持つ表
面である。
For example, in a ceramic IC package,
As described above, the conductive paste is applied to the alumina substrate formed by the powder metallurgy method, and electroless Ni-B plating is performed on the fired conductor layer. In this case, the alumina of the substrate is not a metal-like surface but an aggregate of crystal grains, and grain boundaries exist. A conductor layer formed by applying and firing a conductive paste containing a refractory metal powder such as W or Mo-Mn alloy also has a surface having a crystal grain structure.

【0023】そのため、その上 (即ち、結晶粒構造を持
つ基体の表面) に形成された無電解Ni−Bめっき皮膜
は、図1に模式的に示すように、結晶粒が集合してでき
た微細構造を持ち、基板のアルミナと同様に粒界が存在
する。また、このめっき皮膜の表面に熱処理により析出
したBNやB2O3は、めっき皮膜の表面を完全に被覆する連
続相を形成するのではなく、図1に示すように、非連続
の付着物として表面に析出している。
Therefore, the electroless Ni-B plating film formed thereon (that is, the surface of the substrate having the crystal grain structure) was formed by the aggregation of crystal grains as schematically shown in FIG. It has a fine structure and has grain boundaries similar to the alumina of the substrate. In addition, the BN and B 2 O 3 deposited on the surface of the plating film by heat treatment do not form a continuous phase that completely covers the surface of the plating film, but as shown in FIG. Is deposited on the surface as.

【0024】この皮膜構造により、熱処理した無電解Ni
−Bめっき皮膜の表面には、金属Niが部分的に露出して
いる。そして、この構造のめっき皮膜を、Niを溶解除去
できるエッチング液で処理すると、エッチング液はNiの
露出部分からめっき皮膜に侵入し、特に粒界に沿ってめ
っき皮膜中を浸透し、粒界近傍からNiを溶解除去してい
く。それにより、表層部のNiの結晶粒が、その上に付着
したBNやB2O3と一緒にめっき皮膜から剥離して除去され
る。即ち、エッチングによってBNやB2O3を溶解除去する
のではなく、その下のNiを溶解することで、下層のNiご
とBNやB2O3を除去する。これにより、BNやB2O3が除去さ
れ、本質的にNiからなる、活性なめっき表面が得られ
る。
Due to this film structure, heat-treated electroless Ni
Metal Ni is partially exposed on the surface of the -B plating film. Then, when the plating film of this structure is treated with an etching solution capable of dissolving and removing Ni, the etching solution penetrates into the plating film from the exposed portion of Ni, and particularly penetrates into the plating film along the grain boundaries, and near the grain boundaries. Ni is dissolved and removed. As a result, the Ni crystal grains in the surface layer part are removed from the plating film together with the BN and B 2 O 3 adhered thereon, and are removed. That is, BN and B 2 O 3 are not dissolved and removed by etching, but Ni underneath is dissolved to remove BN and B 2 O 3 together with Ni in the lower layer. This removes BN and B 2 O 3 and provides an active plating surface consisting essentially of Ni.

【0025】本発明はこの知見を利用したものである。
図2に示すように、結晶粒構造を持つ基体 (この場合に
は導電ペーストをスクリーン印刷して形成した導体層)
の上に、無電解Ni−Bめっき皮膜を、所定膜厚より2〜
5μm厚く形成する。例えば、所望のめっき厚みが4μ
mであるとすると、その上に余分に2〜5μmのめっき
皮膜を形成して、合計6〜9μmとする。
The present invention utilizes this knowledge.
As shown in FIG. 2, a substrate having a crystal grain structure (in this case, a conductive layer formed by screen-printing a conductive paste)
Electroless Ni-B plating film on top of
It is formed to a thickness of 5 μm. For example, the desired plating thickness is 4μ
If the thickness is m, an extra plating film of 2 to 5 μm is formed thereon to make a total of 6 to 9 μm.

【0026】このめっき皮膜を非酸化性雰囲気、特に窒
素を含有する非酸化性雰囲気中で加熱または熱処理
(例、ろう付け) を行う。それにより、前述したよう
に、めっき皮膜内のBが表面に拡散してBNやB2O3の形で
表層に濃化され、図2(A) に示すような構造となる。そ
の後、エッチング液でめっき皮膜を処理して、めっき皮
膜の表層の余分な厚み部分を、表層に濃化したホウ素化
合物(BN, B2O3) と一緒に除去すると、図2(B) に示す
ように、ホウ素化合物を実質的に含有しない、本質的に
Niのみからなる、表面が活性で濡れ易いめっき皮膜が残
る。従って、このめっき皮膜は次工程以降において置換
めっきやはんだ付けなどの濡れ性を必要とする処理に支
障なく使用できる。
This plating film is heated or heat-treated in a non-oxidizing atmosphere, especially in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen.
(Eg brazing). As a result, as described above, B in the plating film diffuses to the surface and is concentrated in the surface layer in the form of BN or B 2 O 3 , resulting in the structure shown in FIG. 2 (A). After that, the plating film is treated with an etching solution, and the excess thickness of the surface layer of the plating film is removed together with the boron compound (BN, B 2 O 3 ) concentrated on the surface layer. As shown, essentially free of boron compounds, essentially
A plating film consisting of Ni only and having an active surface and easily wetted remains. Therefore, this plating film can be used in the subsequent processes and thereafter without any trouble in the treatments requiring wettability such as displacement plating and soldering.

【0027】ここで、余分なめっき皮膜の厚みが2μm
未満であると、表層に濃化したBをエッチングにより確
実に完全除去できない可能性がある。また、余分なめっ
き厚みが5μmを超えると、Ni−Bめっき膜厚が厚くな
りすぎ、ブリード(微細配線パターンの短絡)発生等の
不具合を生じる恐れがある上、エッチングに要する時間
やエッチング液の量も多くなり、経済的に不利である。
Here, the thickness of the extra plating film is 2 μm.
If it is less than the range, there is a possibility that B concentrated in the surface layer cannot be surely completely removed by etching. Further, if the extra plating thickness exceeds 5 μm, the Ni-B plating film becomes too thick, which may cause problems such as bleeding (short circuit of fine wiring pattern) and the like. There is a large amount, which is economically disadvantageous.

【0028】無電解Ni−Bめっきは、めっき膜厚を上記
のように厚くすることを除いて、従来と同様に形成すれ
ばよい。無電解めっき液の還元剤としてはアミンボラン
化合物 (例、ジメチルアミンボラン、ジエチルアミンボ
ランなど) ならびに水素化ホウ素ナトリウムが使用でき
るが、ジメチルアミンボランが好ましい。無電解めっき
液は、還元剤の他に、ニッケル塩 (例、硫酸ニッケル)
、錯化剤 (例、クエン酸、乳酸などのヒドロキシカル
ボン酸またはその塩) 、pH調整剤などを含有する。
The electroless Ni-B plating may be formed in the same manner as the conventional one except that the plating film thickness is increased as described above. As the reducing agent for the electroless plating solution, an amine borane compound (eg, dimethylamine borane, diethylamine borane, etc.) and sodium borohydride can be used, but dimethylamine borane is preferable. In addition to reducing agents, electroless plating solutions include nickel salts (eg, nickel sulfate)
, A complexing agent (eg, hydroxycarboxylic acid such as citric acid or lactic acid or a salt thereof), and a pH adjuster.

【0029】この厚く形成した無電解Ni−Bめっきの加
熱または熱処理の雰囲気は、非酸化性雰囲気である。こ
の非酸化性雰囲気は、全体として酸化性がなければ、少
量の酸素を含有していてもよい。非酸化性雰囲気は、還
元性ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気および真空を包含す
る。空気のような酸化性雰囲気で熱処理を行うと、Niま
で酸化されてしまう。本発明での使用が特に有利な雰囲
気は、窒素を含有する非酸化性雰囲気、例えば、70〜90
%のN2と30〜10%のH2とからなる混合ガスである。
The atmosphere for the heating or heat treatment of this thickly formed electroless Ni-B plating is a non-oxidizing atmosphere. This non-oxidizing atmosphere may contain a small amount of oxygen as long as it is not oxidizing as a whole. The non-oxidizing atmosphere includes a reducing gas atmosphere, an inert gas atmosphere and a vacuum. When heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere such as air, even Ni is oxidized. Atmospheres that are particularly advantageous for use in the present invention are non-oxidizing atmospheres containing nitrogen, such as 70-90.
% N 2 and 30 to 10% H 2 mixed gas.

【0030】熱処理の雰囲気は100 %水素ガスであって
もよく、この場合でも、程度は小さいものの、本発明に
よりめっき表面が活性化される。100 %水素ガスを使用
しても、一般にろう付けに採用されるベルト炉のような
開放式の加熱炉では、入口と出口で空気に曝されるた
め、雰囲気ガスは微量の酸素や窒素を含んでおり、それ
によりめっき表面がいくらか不活性になるからではない
かと考えられる。
The atmosphere for the heat treatment may be 100% hydrogen gas, and even in this case, the plating surface is activated by the present invention to a small extent. Even if 100% hydrogen gas is used, in an open heating furnace such as a belt furnace that is generally used for brazing, the atmosphere gas contains a trace amount of oxygen and nitrogen because it is exposed to air at the inlet and outlet. It is thought that this is because the plating surface becomes somewhat inactive.

【0031】エッチングに用いるエッチング液は、Ni金
属を溶解できるものであればよく、市販品を利用するこ
ともできる。好ましいエッチング液は、酢酸/硝酸/フ
ッ酸を重量比で1/3/1の割合で混合した混合液であ
る。この混合液を使用した場合の室温でのエッチング速
度は約1μm/分であるので、エッチング時間の調整が
容易である。エッチングは加温下に行ってもよい。
Any etching solution may be used as long as it can dissolve Ni metal, and a commercially available product may be used. A preferable etching liquid is a mixed liquid in which acetic acid / nitric acid / hydrofluoric acid are mixed at a weight ratio of 1/3/1. Since the etching rate at room temperature when this mixed solution is used is about 1 μm / min, the etching time can be easily adjusted. The etching may be performed under heating.

【0032】次に、本発明にかかるセラミックICパッ
ケージの製造方法について工程順に簡単に説明する。 回路形成 未焼成または焼成したセラミック基板上に導電ペースト
(例、Wおよび/またはMo−Mn合金粉末とバインダーと
を含有するペースト) をスクリーン印刷した後、焼成し
て、表面に回路となる導体層を形成したセラミック基板
を得る。
Next, a method of manufacturing the ceramic IC package according to the present invention will be briefly described in the order of steps. Circuit formation Conductive paste on unfired or fired ceramic substrate
(For example, a paste containing W and / or Mo-Mn alloy powder and a binder) is screen-printed and then fired to obtain a ceramic substrate having a conductor layer serving as a circuit formed on the surface.

【0033】無電解Ni−Bめっき 導体層を形成した基板を無電解Ni−Bめっき液中に浸漬
して、導体層上に無電解Ni−Bめっき皮膜を析出させ
る。この時、所望の膜厚より2〜5μm厚くめっき皮膜
を形成する。めっき皮膜の膜厚は、めっき時間などによ
り容易に調整できる。
Electroless Ni-B Plating The substrate on which the conductor layer is formed is immersed in an electroless Ni-B plating solution to deposit an electroless Ni-B plating film on the conductor layer. At this time, the plating film is formed to be 2 to 5 μm thicker than the desired film thickness. The thickness of the plating film can be easily adjusted by the plating time and the like.

【0034】ピンろう付け 基板を高温のろう付け温度に加熱し、外部リードとなる
ピンを無電解Ni−Bめっき皮膜で被覆された導体層の所
定位置にろう付けする。この時の加熱雰囲気は、非酸化
性であれば任意のガス雰囲気でよい。即ち、空気は酸化
性ガスであるため使用できないが、安価なN2/H2混合ガ
スなどの窒素含有ガスが使用できる。もちろん、水素ガ
ス、不活性ガス、真空も可能である。
Pin brazing The substrate is heated to a high brazing temperature to braze the pins serving as external leads to predetermined positions of the conductor layer covered with the electroless Ni-B plating film. The heating atmosphere at this time may be any gas atmosphere as long as it is non-oxidizing. That is, air cannot be used because it is an oxidizing gas, but a nitrogen-containing gas such as an inexpensive N 2 / H 2 mixed gas can be used. Of course, hydrogen gas, inert gas, and vacuum are also possible.

【0035】エッチング 上記のろう付け工程で高温に加熱されたことにより、雰
囲気に酸素や窒素が含まれていると (真空でも微量の酸
素や窒素は存在する) 、無電解Ni−Bめっき皮膜の表面
の活性や濡れ性が低下する。そのため、上記のようにエ
ッチングして表層から2〜5μmの余分なめっき層を除
去し、表層に濃化したBを除去する。それにより、めっ
き表面が活性化される。このエッチングにより活性化さ
れためっき皮膜は、Bが除去されているので、実質的に
Niめっき皮膜である。
Etching When the atmosphere contains oxygen and nitrogen due to being heated to a high temperature in the above brazing process (there is a small amount of oxygen and nitrogen even in vacuum), the electroless Ni-B plating film Surface activity and wettability are reduced. Therefore, the excess plating layer of 2 to 5 μm is removed from the surface layer by etching as described above, and B concentrated in the surface layer is removed. As a result, the plating surface is activated. Since B is removed from the plating film activated by this etching,
Ni plating film.

【0036】置換金めっき 金置換めっき液 (金化合物の他に、通常は密着性を改善
するための添加剤を含有する) に基板を浸漬すると、局
部電池作用 (金属間のイオン化置換反応) により、より
卑なNiがイオン化し、より貴な金がめっき液から上記の
Niめっき皮膜上に析出して、金めっきが行われる。
Substitution Gold Plating When a substrate is dipped in a gold substitution plating solution (which usually contains an additive for improving adhesion in addition to a gold compound), a local cell action (ionization substitution reaction between metals) occurs. , The more base Ni is ionized, and the more precious gold from the plating solution
Gold is plated on the Ni plating film.

【0037】この時、上記のエッチングを行わないと、
Ni−Bめっき皮膜が上記のろう付け工程での加熱により
表面活性の低下を生じており、金の析出不良が起こる
が、本発明では、めっき表面が活性化されていて、この
析出不良が避けられ、良好な金めっき皮膜が形成され
る。なお、この置換金めっきは、エッチング工程の終了
後、水洗しただけの表面が水で十分に濡れている、未乾
燥の状態の時に行うことが好ましい。必要であれば、さ
らに無電解金めっきを行って、厚付きの金めっき皮膜を
形成する。
At this time, if the above etching is not performed,
The Ni-B plating film has reduced surface activity due to the heating in the brazing process described above, causing defective deposition of gold. In the present invention, however, the plated surface is activated, and this defective deposition is avoided. As a result, a good gold plating film is formed. It should be noted that this displacement gold plating is preferably performed after the etching step, when the surface just washed with water is sufficiently wet with water and in an undried state. If necessary, electroless gold plating is further performed to form a thick gold plating film.

【0038】マウント (ダイボンディング) はんだを用いてICチップを所定位置に固定して装着す
る。この時も、無電解Ni−Bめっき皮膜が活性化されて
いるため、はんだ濡れ性がよく、チップを確実に所定位
置に固定でき、またはんだのはみ出し等による不良品の
発生が防止される。
Mount (Die Bonding) The IC chip is fixed and mounted at a predetermined position using solder. Also at this time, since the electroless Ni-B plating film is activated, the solder wettability is good, the chip can be securely fixed at a predetermined position, and the generation of defective products due to protrusion of bumps or the like is prevented.

【0039】その後、ワイヤボンディングまたはボー
ルボンディング、および封止を行い、さらにはんだめ
っきなどの後処理を行って、セラミックICパッケージ
が完成する。これらは通常通りでよい。
After that, wire bonding or ball bonding, sealing is performed, and post-treatment such as solder plating is performed to complete the ceramic IC package. These can be as usual.

【0040】本発明の無電解Ni−Bめっき皮膜の活性化
方法は、上述したセラミックICパッケージ、特にはん
だボールボンディング型のPGA, BGA, MCM などのパッケ
ージの製造に有用であるが、それ以外にも利用可能であ
る。例えば、プラスチックICパッケージでも無電解Ni
−Bめっきが行われることがあり、そのめっき皮膜の活
性化に本発明の方法を適用できる。また、例えば、導電
性付与の目的で絶縁性基体の表面に無電解Ni−Bめっき
を施した場合のめっき皮膜の活性化にも適用できる。
The method of activating the electroless Ni-B plating film of the present invention is useful for manufacturing the above-mentioned ceramic IC package, particularly the solder ball bonding type PGA, BGA, MCM, etc. Is also available. For example, even in a plastic IC package, electroless Ni
-B plating may be performed, and the method of the present invention can be applied to activation of the plating film. Further, for example, it can be applied to activation of a plating film when electroless Ni-B plating is applied to the surface of an insulating substrate for the purpose of imparting conductivity.

【0041】[0041]

【実施例】表面にW粉末を導電粉とする導体層が形成さ
れている焼結アルミナ基板に対して、本発明の無電解Ni
−Bめっき皮膜の活性化方法を適用した。使用した基板
は、アルミナ質グリーンシートにW含有導電ペーストを
スクリーン印刷してから同時焼成することにより作製さ
れた、はんだボールによりチップと接合させるタイプの
BGA (ball grid array) 用基板である。
[Example] The electroless Ni of the present invention was applied to a sintered alumina substrate on the surface of which a conductor layer containing W powder as a conductive powder is formed.
-The B plating film activation method was applied. The substrate used is of a type that is bonded to a chip by a solder ball, which is produced by screen-printing a W-containing conductive paste on an alumina green sheet and then firing it simultaneously.
This is a substrate for BGA (ball grid array).

【0042】上記基板を、市販の無電解Ni−Bめっき液
(還元剤としてジメチルアミンボランを含有、pH 6.
5) 中に70℃で浸漬して、Wを含有する導体層の上に7
μmの厚みの無電解Ni−Bめっき皮膜を形成した。所望
のめっき厚みは4μmであるので、3μm余分に厚いめ
っき皮膜とした。このめっき皮膜中のB含有量は1.02wt
%であった。なお、本実施例では、めっき膜厚はいずれ
も蛍光X線膜厚計により測定した。
A commercially available electroless Ni-B plating solution is applied to the above substrate.
(Contains dimethylamine borane as a reducing agent, pH 6.
5) Immerse in 70 ℃, and place on the conductor layer containing W for 7
An electroless Ni-B plating film having a thickness of μm was formed. Since the desired plating thickness is 4 μm, an extra thick plating film of 3 μm was used. The B content in this plating film is 1.02 wt.
%Met. In this example, the plating film thickness was measured by a fluorescent X-ray film thickness meter.

【0043】3μm厚く無電解Ni−Bめっき皮膜を形成
した基板を、次いで昇温ゾーン、温度保持ゾーン、降温
ゾーンに区分されたベルト式加熱炉内を通過させること
により熱処理を行った。この加熱炉の雰囲気は、ピン
ろう付けのシンター条件を模した900 ℃の 20%H2−80%N
2 混合ガス雰囲気、およびヒートスプレッダー (ヒー
トシンクまたは放熱フィンと呼ばれる) ろう付けのシン
ター条件を模した790℃の100% H2 雰囲気の2種類とし
た。温度保持ゾーンでの加熱時間は約10分間であった。
The substrate on which the electroless Ni-B plating film having a thickness of 3 μm was formed was then passed through a belt-type heating furnace divided into a temperature rising zone, a temperature holding zone, and a temperature lowering zone for heat treatment. The atmosphere of this heating furnace is 20% H 2 −80% N at 900 ℃, which simulates the sintering conditions of pin brazing.
Two kinds of atmospheres were used: a mixed gas atmosphere, and a heat spreader (called a heat sink or a heat radiation fin) 790 ° C. 100% H 2 atmosphere imitating the brazing sinter conditions. The heating time in the temperature holding zone was about 10 minutes.

【0044】熱処理した基板を、市販のニッケル用エッ
チング液に45℃で約3分間浸漬し、約3μmの厚みのめ
っき皮膜を除去して、Ni−B合金めっき皮膜の膜厚を所
定の約4μmにし、めっき皮膜の活性化を行った。この
エッチング後のめっき皮膜 (本発明品) の表面活性を、
下記の(1) 置換金めっき析出性と(2) 置換金めっき後の
はんだ濡れ性、によって評価した。
The heat-treated substrate is dipped in a commercially available nickel etching solution at 45 ° C. for about 3 minutes to remove the plating film having a thickness of about 3 μm, and the Ni-B alloy plating film having a predetermined thickness of about 4 μm. Then, the plating film was activated. The surface activity of the plating film (product of the present invention) after this etching is
It was evaluated by the following (1) deposition property of displacement gold plating and (2) solder wettability after displacement gold plating.

【0045】比較のために、基板上に上と同じ方法によ
り最初から所定の4μmの厚みに無電解Ni−Bめっき皮
膜を形成し、次いで上記と同様にまたはの条件下で
熱処理した、エッチングをしていない無電解Ni−Bめっ
き皮膜 (従来品) の表面活性についても同様に評価し
た。
For comparison, an electroless Ni-B plating film having a predetermined thickness of 4 μm was formed on the substrate by the same method as above, and then heat-treated under the same conditions as or under the conditions of etching. The surface activity of an electroless Ni-B plating film (conventional product) which has not been evaluated was similarly evaluated.

【0046】(1) 置換金めっき析出性 上記の本発明品および従来品のめっき皮膜を有する基板
を市販の置換金めっき液 [KAu(CN)2、アミノポリカルボ
ン酸含有、pH 3.5] に90℃で10分間、20分間または60
分間浸漬して、上記のめっき皮膜上に金めっきを施し
た。析出した金めっき皮膜の膜厚は、任意抽出した5個
のサンプルの任意のパッド10点を合計50点測定し、その
平均値を算出することにより求めた。結果を次の表1に
示す。
(1) Precipitation of displacement gold plating The above-mentioned substrate of the present invention product and the substrate having a plating film of the conventional product were mixed with a commercially available replacement gold plating solution [KAu (CN) 2 , containing aminopolycarboxylic acid, pH 3.5] to 90%. 10 minutes, 20 minutes or 60 ° C
After dipping for a minute, gold plating was applied on the plating film. The film thickness of the deposited gold plating film was determined by measuring 50 points of 10 arbitrary pads of 5 samples arbitrarily extracted and calculating an average value thereof. The results are shown in Table 1 below.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1の従来品(イ) と(ハ) の比較からわかる
ように、無電解Ni−Bめっきを窒素含有雰囲気中で熱処
理すると、100 %水素雰囲気中で熱処理した場合に比べ
て、置換金めっきの析出速度が著しく低下する。金めっ
きの析出厚みが、例えば10分では0.067 μmから0.037
μmに、60分では0.112 μmから0.060 μmへと、析出
速度が約半分になる。即ち、置換金めっきの析出性が低
下し、表面活性が低下していることを示している。
As can be seen from the comparison between the conventional products (a) and (c) in Table 1, when the electroless Ni-B plating is heat-treated in a nitrogen-containing atmosphere, compared with the heat-treatment in a 100% hydrogen atmosphere, The deposition rate of displacement gold plating is significantly reduced. The deposition thickness of gold plating is, for example, 0.067 μm to 0.037 after 10 minutes.
In 60 minutes, the deposition rate becomes about half from 0.112 μm to 0.060 μm. That is, it is shown that the depositability of the displacement gold plating is lowered and the surface activity is lowered.

【0049】一方、最初に厚く無電解Ni−Bめっき皮膜
を形成し、熱処理後にエッチングして余分なめっき皮膜
を除去した本発明品の(ロ) と(ニ) を比較すると、窒素含
有雰囲気で熱処理した場合と、100 %水素雰囲気で熱処
理した場合とで、置換金めっきの析出速度は同等であ
り、窒素含有雰囲気で熱処理しても、100 %水素雰囲気
で処理した場合と同じめっき析出速度が得られている。
On the other hand, comparing (b) and (d) of the product of the present invention in which the thick electroless Ni-B plating film was first formed and the excess plating film was removed by etching after the heat treatment was compared. The deposition rates of substitutional gold plating are the same between the case of heat treatment and the case of heat treatment in a 100% hydrogen atmosphere, and even if heat treatment is performed in a nitrogen-containing atmosphere, the same plating deposition rate as in a case of treatment in a 100% hydrogen atmosphere is obtained. Has been obtained.

【0050】しかも、これらの本発明品(ロ) と(ニ) のめ
っき析出速度を、エッチングしていない従来品の無電解
Ni−Bめっき皮膜を100 %水素雰囲気で熱処理した(ハ)
と比較すると、本発明品ではいずれも(ハ) よりさらに置
換金めっきの析出速度が増大している。即ち、従来は表
面活性が低下しないと考えられていた100 %水素雰囲気
中での熱処理の場合より、さらにめっき表面が活性化さ
れていて、より迅速かつ均一に置換めっき皮膜を析出さ
せることができ、従って、熱処理雰囲気が100%水素で
ある場合にも、本発明の表面活性化方法は有効なのであ
る。
In addition, the plating deposition rates of these products (b) and (d) of the present invention are the same as those of the conventional products not etched.
Heat treatment of Ni-B plating film in 100% hydrogen atmosphere (C)
In comparison with (c), the deposition rate of the displacement gold plating is further increased in comparison with (c). That is, compared with the case of heat treatment in a 100% hydrogen atmosphere where it was considered that the surface activity did not decrease in the past, the plating surface was more activated and the displacement plating film could be deposited more quickly and uniformly. Therefore, even when the heat treatment atmosphere is 100% hydrogen, the surface activation method of the present invention is effective.

【0051】なお、(イ) 〜(ニ) のいずれも、析出しため
っき皮膜の膜厚は時間とともに増加する傾向にあるが、
時間に比例してはいない。この原因は、置換めっきが下
地Niのイオン化による金との置換反応であるため、表層
が全て金で被覆されると、そこで析出反応が停止するた
めである。
In any of (a) to (d), the thickness of the deposited plating film tends to increase with time.
Not proportional to time. This is because the displacement plating is a substitution reaction with gold due to the ionization of the underlying Ni, and when the entire surface layer is covered with gold, the precipitation reaction stops there.

【0052】以上の結果から、本発明の方法は、熱処理
雰囲気が窒素を含有するか否かに関係なく、熱処理を受
けた無電解Ni−Bめっき皮膜の表面活性化に有効である
ことがわかる。ただし、熱処理雰囲気が窒素を含有して
いると、無電解Ni−Bめっきの表面活性の低下が大きい
ので、本発明による表面活性化の効果がそれだけ大きく
なる。また、本発明によれば、熱処理雰囲気が窒素を含
有する安価なガスであっても、100 %水素からなる高価
なガスを使用した場合と同程度まで、熱処理した無電解
Ni−Bめっきの表面を活性化することができる。
From the above results, it is understood that the method of the present invention is effective for the surface activation of the electroless Ni-B plating film which has been subjected to the heat treatment regardless of whether or not the heat treatment atmosphere contains nitrogen. . However, if the heat treatment atmosphere contains nitrogen, the surface activity of the electroless Ni-B plating is greatly reduced, and thus the surface activation effect of the present invention is increased. According to the present invention, even if the heat treatment atmosphere is an inexpensive gas containing nitrogen, the electroless electrolysis is performed to the same extent as when an expensive gas consisting of 100% hydrogen is used.
The surface of Ni-B plating can be activated.

【0053】(2) 置換金めっき後のはんだ濡れ性 置換金めっき皮膜を形成した後のはんだ濡れ性を、溶
融はんだ浸漬後の濡れ状態と、はんだボールの濡れ広
がり径の2種類の試験により評価した。試験方法は次の
通りである。
(2) Solder wettability after displacement gold plating The solder wettability after formation of the displacement gold plating film was evaluated by two types of tests: the wet state after immersion in molten solder and the wet spread diameter of solder balls. did. The test method is as follows.

【0054】溶融はんだ浸漬後の濡れ状態 実際に製造されているセラミックスパッケージの製造に
おいて、上記と同様にして表1の(イ) 〜(ニ) に対応する
無電解Ni−Bめっき皮膜の形成と所定雰囲気中でのピン
ろう付けとエッチング(本発明品のみ) とを行った後、
置換金めっきを0.05μm±0.03μmの厚みに施し、これ
を240 ℃の溶融はんだ浴に浸漬して、溶融はんだの濡れ
状態を評価した。使用した溶融はんだ浴は、千住金属工
業製の低温はんだ (Sn/38.1%Pb) とフラックス (アル
ファボンド社製ANF-10) とからなるものであった。溶融
はんだの濡れ状態が良好とは、微細パッド部 (直径140
μm)が全部はんだで濡れ、また広域パッド部 (直径3m
m) の濡れ広がりが一様で、ざらつきがない状態を意味
する。この状態を満たさない場合には、濡れ性不良と評
価した。
Wetting state after immersion in molten solder In the production of a ceramic package that is actually produced, an electroless Ni-B plating film corresponding to (a) to (d) in Table 1 is formed in the same manner as above. After performing pin brazing and etching (only the product of the present invention) in a predetermined atmosphere,
The displacement gold plating was applied to a thickness of 0.05 μm ± 0.03 μm, and this was immersed in a molten solder bath at 240 ° C. to evaluate the wet state of the molten solder. The molten solder bath used was a low temperature solder (Sn / 38.1% Pb) manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd. and a flux (Alfbond ANF-10). The good wet condition of the molten solder means that the fine pad (diameter 140
(μm) all wet with solder, and wide area pad (diameter 3m)
It means that m) is evenly spread and has no roughness. When this condition was not satisfied, the wettability was evaluated as poor.

【0055】はんだボールの濡れ広がり径 焼結アルミナのベタ基板上に、W粉を含有する導電ペー
ストを50×50 mm の正方形に印刷し、還元性雰囲気中14
00℃で1時間焼成して厚み約20μmの導体層を形成し
た。この導体層の上に、上記と同様にして表1の(イ) 〜
(ニ) に対応する無電解Ni−Bめっき皮膜の形成と所定雰
囲気中での熱処理とエッチング(本発明品のみ) とを行
った後、置換金めっきを0.05μm±0.03μmの厚みに施
した。
Wetting and Spreading Diameter of Solder Balls On a solid substrate of sintered alumina, a conductive paste containing W powder was printed in a square of 50 × 50 mm and placed in a reducing atmosphere.
It was fired at 00 ° C. for 1 hour to form a conductor layer having a thickness of about 20 μm. On top of this conductor layer, in the same manner as above, from (a) to
After forming an electroless Ni-B plating film corresponding to (d), heat treatment and etching in a predetermined atmosphere (this invention only), displacement gold plating was applied to a thickness of 0.05 μm ± 0.03 μm. .

【0056】この置換金めっき皮膜の上に、はんだボー
ル5個を乗せ、270 ℃に保持された15% H2/N2雰囲気の
炉内を通過させた後 (通過時間約20分間) 、はんだの濡
れ広がり径をノギスで測定し、平均値を算出した。使用
したはんだボールは、住友金属鉱山製の直径0.9 mmのは
んだボール (Sn/38.1%Pb) であった。これらの試験結
果を表2に示す。
Five solder balls were placed on this displacement gold plating film, and after passing through a furnace in a 15% H 2 / N 2 atmosphere maintained at 270 ° C. (passing time about 20 minutes), soldering was performed. The wetting and spreading diameter of was measured with a caliper and the average value was calculated. The solder ball used was a 0.9 mm diameter solder ball (Sn / 38.1% Pb) manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. The results of these tests are shown in Table 2.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】表2から分かるように、本発明に従って、
無電解Ni−Bめっき皮膜のエッチングによる表面活性化
を行ってから置換金めっきを施した場合には、この金め
っき皮膜のはんだ濡れ性が良好で、微細パッド部が全部
はんだで濡れ、広域パッド部でははんだが一様に濡れ広
がり、金めっき皮膜を覆った。これに対し、従来品で
は、熱処理雰囲気が水素雰囲気であっても、微細パッド
部に濡れない部分があり、また広域パッド部の濡れ広が
り性が悪く、いずれも濡れ性不良であった。
As can be seen from Table 2, according to the present invention,
When substitution gold plating is applied after surface activation by etching the electroless Ni-B plating film, the solder wettability of this gold plating film is good, and all the fine pad parts are wetted by the solder. In the area, the solder was uniformly wet and spread and covered the gold plating film. On the other hand, in the conventional product, even if the heat treatment atmosphere was a hydrogen atmosphere, there was a portion that did not wet the fine pad portion, and the wide-area pad portion had poor wettability and spreadability, and all had poor wettability.

【0059】また、はんだボールの濡れ広がり径でも、
熱処理後にエッチングした本発明品は、熱処理雰囲気に
かかわらず、このエッチングを行わなかった従来品より
濡れ広がり径が大きくなった。熱処理雰囲気が窒素含有
ガスである方が濡れ広がり径の増大率が大きいが、水素
雰囲気中で熱処理した場合で比べても顕著に濡れ広がり
径が増大した。即ち、はんだ濡れ性に関しても、本発明
の方法が、窒素含有雰囲気での熱処理のみならず、100
%水素中での熱処理に対しても有効であることが示され
た。
In addition, the wetting and spreading diameter of the solder ball
The product of the present invention that was etched after the heat treatment had a larger wetting and spreading diameter than the conventional product that was not etched, regardless of the heat treatment atmosphere. The rate of increase in the wetting and spreading diameter was larger when the heat treatment atmosphere was a nitrogen-containing gas, but the wetting and spreading diameter was significantly increased even when the heat treatment was performed in a hydrogen atmosphere. That is, also with respect to solder wettability, the method of the present invention, not only the heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere, 100
It was also shown to be effective for heat treatment in% hydrogen.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明の方法により、無電解Ni−Bめっ
き皮膜を熱処理した場合に起こる表面活性の低下を回復
させ、熱処理雰囲気に関係なく、このめっき皮膜の表面
を活性化させることができる。その結果、この熱処理を
安価な窒素含有ガス雰囲気中で実施することが可能とな
る。また、本発明の方法により表面活性化処理された無
電解Ni−Bめっきは、このめっき皮膜を従来のように10
0 %水素中で熱処理した場合より表面活性が高く、金め
っきの析出性や、その後のはんだ濡れ性が極めて良好で
あった。そのため、この方法をセラミックICパッケー
ジの製造に応用した場合、ピンろう付け工程を安価な窒
素含有ガス中で行うことができ、しかも製品の品質およ
び歩留りが大きく向上する。
According to the method of the present invention, it is possible to recover the decrease in surface activity that occurs when an electroless Ni-B plating film is heat-treated, and to activate the surface of this plating film regardless of the heat treatment atmosphere. . As a result, this heat treatment can be performed in an inexpensive nitrogen-containing gas atmosphere. In addition, the electroless Ni-B plating surface-treated by the method of the present invention has the same plating film as the conventional one.
The surface activity was higher than that in the case of heat treatment in 0% hydrogen, and the depositability of gold plating and the subsequent solder wettability were extremely good. Therefore, when this method is applied to the manufacture of a ceramic IC package, the pin brazing step can be performed in an inexpensive nitrogen-containing gas, and the product quality and yield are greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】無電解Ni−Bめっき皮膜を窒素および酸素を含
有する雰囲気中で熱処理した後のめっき皮膜表層近傍を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing the vicinity of a plating film surface layer after heat treatment of an electroless Ni-B plating film in an atmosphere containing nitrogen and oxygen.

【図2】本発明の方法を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the method of the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結晶粒構造を持つ基体上に無電解ニッケ
ル−ホウ素めっき皮膜を所定膜厚より2〜5μm厚く形
成し、形成されためっき皮膜を非酸化性雰囲気中で加熱
した後、めっき皮膜の表層をエッチングにより除去して
所定厚みにすることを特徴とする、非酸化性雰囲気中で
加熱された無電解ニッケル−ホウ素めっき皮膜の活性化
方法。
1. An electroless nickel-boron plating film is formed on a substrate having a crystal grain structure so as to have a thickness of 2 to 5 μm above a predetermined film thickness, and the formed plating film is heated in a non-oxidizing atmosphere, and then the plating film is formed. The method for activating an electroless nickel-boron plating film heated in a non-oxidizing atmosphere, characterized in that the surface layer is removed by etching to a predetermined thickness.
【請求項2】 前記非酸化性雰囲気が窒素含有雰囲気で
ある、請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the non-oxidizing atmosphere is a nitrogen-containing atmosphere.
【請求項3】 セラミック基板上に導電ペーストを塗布
および焼成し、その上に無電解ニッケル−ホウ素めっき
皮膜を形成し、次いでピンをろう付けしてから置換金め
っきを施すセラミックICパッケージの製造において、
前記無電解ニッケル−ホウ素めっき皮膜を所定膜厚より
2〜5μm厚く形成し、非酸化性雰囲気中でピンをろう
付けした後、前記めっき皮膜の表層をエッチングにより
除去して所定厚みにしてから、置換金めっきを行うこと
を特徴とする、セラミックICパッケージの製造方法。
3. In the manufacture of a ceramic IC package in which a conductive paste is applied and fired on a ceramic substrate, an electroless nickel-boron plating film is formed thereon, and then pins are brazed and then displacement gold plating is performed. ,
After forming the electroless nickel-boron plating film to a thickness of 2 to 5 μm from a predetermined thickness and brazing the pins in a non-oxidizing atmosphere, the surface layer of the plating film is removed by etching to a predetermined thickness, A method of manufacturing a ceramic IC package, which comprises performing displacement gold plating.
【請求項4】 前記非酸化性雰囲気が窒素含有雰囲気で
あり、めっき皮膜の表層のエッチングによる除去の後、
めっき表面を乾燥せずに置換金めっきを行う、請求項3
記載の方法。
4. The non-oxidizing atmosphere is a nitrogen-containing atmosphere, and after removing the surface layer of the plating film by etching,
The displacement gold plating is performed without drying the plating surface.
The described method.
JP7132032A 1995-05-30 1995-05-30 Method for activating electroless nickel-boron plating film Expired - Lifetime JP3024512B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7132032A JP3024512B2 (en) 1995-05-30 1995-05-30 Method for activating electroless nickel-boron plating film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7132032A JP3024512B2 (en) 1995-05-30 1995-05-30 Method for activating electroless nickel-boron plating film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08325744A true JPH08325744A (en) 1996-12-10
JP3024512B2 JP3024512B2 (en) 2000-03-21

Family

ID=15071909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7132032A Expired - Lifetime JP3024512B2 (en) 1995-05-30 1995-05-30 Method for activating electroless nickel-boron plating film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3024512B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208760A (en) * 2001-01-09 2002-07-26 Denki Kagaku Kogyo Kk Circuit board and method for manufacturing it
JP2011243455A (en) * 2010-05-19 2011-12-01 Sekisui Chem Co Ltd Conductive particle, anisotropic conductive material and connection structure
CN115667580A (en) * 2020-05-20 2023-01-31 日本化学工业株式会社 Conductive particle, conductive material using same, and connection structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208760A (en) * 2001-01-09 2002-07-26 Denki Kagaku Kogyo Kk Circuit board and method for manufacturing it
JP4685245B2 (en) * 2001-01-09 2011-05-18 電気化学工業株式会社 Circuit board and manufacturing method thereof
JP2011243455A (en) * 2010-05-19 2011-12-01 Sekisui Chem Co Ltd Conductive particle, anisotropic conductive material and connection structure
CN115667580A (en) * 2020-05-20 2023-01-31 日本化学工业株式会社 Conductive particle, conductive material using same, and connection structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP3024512B2 (en) 2000-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100688833B1 (en) Method for plating on printed circuit board and printed circuit board produced therefrom
CN110325665B (en) Electroless plating process
JP2009239278A (en) Substrate for mounting electronic component, and method of manufacturing the same
WO2007102644A1 (en) Method of forming triple palladium- palladium-gold plating layer on high-density printed circuit board for solving the thickness deviation of plating and printed circuit board produced thereby
JPH10287994A (en) Plating structure of bonding part
KR102320245B1 (en) Method for forming nickel plating film
JP3561240B2 (en) Manufacturing method of wiring board
JP3024512B2 (en) Method for activating electroless nickel-boron plating film
KR101038491B1 (en) lead frame and the method for manufacturing the same
JPS583962A (en) Stress free nickel layer formation
JPH08306816A (en) Electrode pad
JP2000244084A (en) Wiring board
JP4624615B2 (en) Catalyst solution for electroless plating
JP3244102B2 (en) IC package
JPH0661622A (en) Plating method for ceramic board
JPH05160551A (en) Method of manufacturing electronic part mounting aluminum nitride board
JP2004332036A (en) Electroless plating method
JP3512617B2 (en) Electronic components
JPH09256163A (en) Nickel plating treatment on ceramic substrate
JP2003105549A (en) Circuit wiring board and method of manufacturing the same
JP3561231B2 (en) Manufacturing method of wiring board
JPS58107656A (en) Electronic part having gold layer
JP2642723B2 (en) Manufacturing method of ceramic circuit board
JPH08264700A (en) Electroless ni plating method
JP2003283110A (en) Wiring board and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19991221