下面,对本发明的化学镀钯液进行详细地说明。
本发明的化学镀钯液,是含有
水溶性钯化合物、络合剂和稳定剂的水 溶液,其中,所述络合剂是氨、胺化合物、氨基羧酸化合物、羧酸的任一 种,所述稳定剂是铋或铋化合物。
作为水溶性钯化合物,没有特别的限定,可以使
用例如氯化钯、二氯 四氨合钯等的氯化氨合钯、氨合钯、
硫酸钯、亚
硝酸钯、乙酸钯盐等。本 发明的化学镀钯液,在镀敷液中含有0.1~100g/L、优选含有0.1~20g/L 的这些水溶性钯化合物。如果水溶性钯化合物的浓度小于0.01g/L,则镀敷 速度显著变慢,即使超过100g/L,效果也饱和,没有优势。
作为络合剂的胺化合物,没有特别的限制,可以使用例如甲基胺、二 甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、苄基胺、亚甲基二胺、 乙二胺、四亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、 六亚甲基四胺等。
作为氨基羧酸化合物,没有特别的限制,可以使用例如,乙二胺四乙 酸、羟乙基乙二胺三乙酸、二羟乙基乙二胺二乙酸、丙二胺四乙酸、二亚 乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰 甘氨酰甘氨酸、二羟乙基甘氨酸、亚氨基二乙酸、羟乙基亚氨基二乙酸、 次氮基三乙酸、次氮基三丙酸或它们的
碱金属盐、碱土类金属盐、铵盐等。
作为羧酸,没有特别的限制,可以使用例如甲酸、乙酸、丙酸、柠檬 酸、
丙二酸、苹果酸、
草酸、
琥珀酸、
酒石酸、乳酸、丁酸等。
作为络合剂,可以使用氨、胺化合物、氨基羧酸化合物、羧酸的任一 种,优选胺化合物和氨基羧酸化合物。
络合剂,在镀敷液中含有0.1~200g/L,优选含有0.1~100g/L。当络 合剂的浓度小于0.01g/L时,络合
力弱,即使超过200g/L,效果也饱和, 没有优势。
作为稳定剂,使用铋或铋化合物。作为铋化合物,没有特别的限制, 可以使用例如,
氧化铋、硫酸铋、亚硫酸铋、硝酸铋、氯化铋、乙酸铋等。 稳定剂,在镀敷液中含有0.1~1000mg/L,优选含有1~100mg/L。稳定剂 的浓度如果小于0.1mg/L,则浴液的稳定性低下,如果超过1000mg/L,则 镀敷速度低下。
本发明的化学镀钯液,优选进而含有作为还原剂的次磷酸、亚磷酸、 甲酸、乙酸、肼、硼氢化物、胺硼烷化合物和它们的盐的任一种。作为硼 氢化物,没有特别的限制,可以使用例如硼氢化钠、硼氢化
钾、硼氢化铵 等,作为胺硼烷化合物,没有特别的限制,可以使用例如二甲基胺硼烷、 二乙基胺硼烷等。另外,作为上述酸的盐,可以列举出碱金属盐、碱土类 金属盐、铵盐等。
作为还原剂,优选亚磷酸、次磷酸和它们的盐。
这些还原剂,在镀敷液中含量为0.01~200g/L,优选0.1~100g/L。如 果还原剂的浓度小于0.01g/L,则镀敷速度低下,如果超过200 g/L,则效 果饱和,产生液体分解,没有优势。
进而,本发明的化学镀钯液,根据需要,可以添加pH缓冲剂。作为 pH缓冲剂,特别优选磷酸类化合物。
作为磷酸类化合物,可以列举出,磷酸、焦磷酸或它们的碱金属盐、 碱土类金属盐、铵盐、磷酸二氢碱金属盐、磷酸二氢碱土类金属盐、磷酸 二氢铵、磷酸氢二碱金属盐、磷酸氢二碱土类金属盐、磷酸氢二铵等。镀 敷液中的磷酸类化合物的浓度,优选为0.01~200g/L,更优选为0.1~ 100g/L。
本发明的镀金液的pH,优选使用上述化合物作为pH缓冲剂来将pH 调节为4~10,更优选调节为5~9。
另外,本发明的镀金液,优选在浴温10~95℃下使用,更优选在25~ 70℃下使用。
镀敷液的pH和浴温在上述范围之外的情况下,存在镀敷速度慢、容 易引起浴液分解等的问题。
作为镀敷方法,可以将被镀敷物浸渍在本发明的镀敷液中。
作为被镀敷物,可以列举搭载半导体凸块、半导体的封装基板、印制 布线基板等的电子部件,本发明的化学镀钯液,作为它们的接合用镀层, 可以适合用于在化学镀镍层和化学镀金物之间插入的化学镀钯层。
实施例通过下面所示的实施例和比较例对本发明进行进一步说明。
实施例1~5、比较例1~3
调制表1所示的各组成的镀敷液作为化学镀钯液。作为被镀敷材料, 使用具有500个抗蚀剂开口部0.48mmφ的焊盘(pad)的BGA用印制布 线板,用下述工序来进行镀敷。
碱
脱脂(日矿メタルプレ一テイング制、KG-510)
(45℃、pH12.0、2分钟)
→软蚀刻(硫酸+过硫酸钠类、25℃、45秒)
→硫
酸洗涤(3%、25℃、2分钟)
→预浸渍(
盐酸类、25℃、30秒)
→活化剂(日矿メタルプレ一テイング制、KG-522)
(氯化物类、Pd浓度:50mg/L、25℃、pH<1.0、2分钟)
→硫酸洗涤(3%、25℃、10秒)
→化学镀镍(镀敷液:日矿メタルプレ一テイング制、KG-530)
(88℃、pH4.5、25分钟、磷含量7%)
→化学镀钯(表1所述的镀敷液、镀敷条件)
→化学镀金(镀敷液:日矿メタルプレ一テイング制、KG-545)
(Au浓度:2.0g/L、88℃、pH5.0、10分钟)
(除了预浸渍→活化剂的期间以外,全部插入1分钟的水洗工序) 对所获得的镀敷物进行如下的评价。
耐腐蚀性:
在对基板进行了规定的镀敷后,在20体积%的硝酸水溶液中浸渍10 分钟,然后水洗,干燥。然后在光学
显微镜50倍下观察全部焊盘的镀金的 外观。在500个焊盘中,变色少于1%的记作○,1%以上、小于10%的记 作△,10%以上记作×。
焊料接合强度:
在对基板进行了规定的镀敷处理后,在165℃对基板进行24小时的热 处理。然后在20个0.48mmφ的焊盘中涂布
助焊剂,搭载0.6mmφ的 Sn-4.0Ag-0.5Cu焊料球,用回焊炉在加热
温度为250℃下进行回焊。使用 デイジ社制的粘合力试验机4000,用加热拉伸法测定接合强度。
浴液寿命:
对基板实施实际的镀钯轮回(turn)实验。在建浴钯浓度为2g/L的镀 敷液的情况下,将2g/L的钯析出到基板的量的镀敷称作1MTO。通常化 学镀钯液以3~5MTO的程度更新浴液,因此只要具有5MTO以上的浴液 稳定性,就可以说稳定性高。因此,轮回实验进行至5MTO,研究是否有 浴液分解、被膜特性的低下。其中,轮回实验中的钯浓度每减少10%左右, 就补充钯。
评价结果如表1所示。
[表1-1]
实施例 1 2 3 4 浴液组成 钯化合物 还原剂 稳定剂 络合剂 pH缓冲剂 氯化钯:2g/L(Pd) 亚磷酸钠:5g/L 氯化铋:1mg/L 次氮基三乙酸:5g/L 磷酸二氢钠:5g/L 氯化钯:1g/L(Pd) 次磷酸钠:10g/L 硝酸铋:5mg/L
乙二胺四乙酸:5g/L - 二氯四氨合钯:1g/L(Pd) 次磷酸钠:5g/L 硝酸铋:10mg/L 乙二胺:5g/L 磷酸二氢钠:5g/L 二氯四氨合钯:2g/L(Pd) 甲酸:5g/L 硝酸铋:20mg/L 乙二胺四乙酸:5g/L 磷酸二氢钠:5g/L 镀敷条件 pH 7.0 7.0 7.0 7.0 处理温度(℃) 50 40 40 60 处理时间(分钟) 4 6 6 4 评价结果 膜厚(μm) 0.05 0.05 0.05 0.05 耐腐蚀性 ○ ○ ○ ○ 焊料接合强度(gf) 2506 2525 2537 2478 浴液寿命(MTO) >5 >5 >5 >5
[表1-2]
实施例 比较例 5 1 2 3 浴液组成 钯化合物 还原剂 稳定剂 络合剂 pH缓冲剂 氯化钯:2g/L(Pd) 二甲基胺硼烷:5g/L 硫酸铋:10mg/L 乙二胺:25g/L - 氯化钯:2g/L(Pd) 亚磷酸钠:20g/L 连二硫酸钠:40mg/L 乙二胺:25g/L - 氯化钯:2g/L(Pd) 二甲基胺硼烷:10g/L 亚硫基二乙酸:20mg/L 乙二胺:25g/L - 氯化钯:2g/L(Pd) 甲酸:5g/L 巯基乙酸:20mg/L
柠檬酸:10g/L - 镀敷条件 pH 7.0 8.0 8.0 6.0 处理温度(℃) 40 70 70 70 处理时间(分钟) 6 3 3 3 评价结果 膜厚(μm) 0.05 0.05 0.05 0.05 耐腐蚀性 ○ △ △ △ 焊料接合强度(gf) 2469 2319 2228 2294 浴液寿命(MTO) >5 >5 >5 >5
由表1的结果可知,本发明的化学镀钯液,耐腐蚀性、焊料接合性优 异。另外可知,与现有的使用硫化合物作为稳定剂的镀敷液具有相同程度 的优异的稳定性。
专利文献1:日本专利第3204035号
公报专利文献2:特公平8-28561号公报