專利名稱：用于鍍覆印刷電路板的方法以及由此制造的印刷電路板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及一種用于鍍覆印刷電路板的方法以及由此制造的印刷電路板，更具體地，本發(fā)明涉及一種用于鍍覆印刷電路板的方法以及由此制造的印刷電路板，其中所述方法包括通過無電鍍的替代鍍覆在印刷電路板內的裸銅上形成鈀或鈀合金鍍層并且在通過無電鍍的替代鍍覆在鈀或鈀合金鍍層上形成金或金合金鍍層。通過該方法制造的這種印刷電路板在半導體封裝方面非?？煽?。
背景技術：
通常，大多數(shù)剛性、柔性、以及剛性-柔性的印刷電路板(PCB)具有連接盤(land)，半導體元件通過引線接合過程置于該連接盤上，并且元件如IC芯片、RAM等通過焊接過程置于該連接盤上。參照圖1可以更好的理解這點，圖1為PCB典型模型、BGA、多芯片組件(module)(下文中稱為“MCM”)、以及照相機組件的平面圖。如圖1所示，通常需要引線接合過程的連接盤2、3(下文中稱為“引線接合連接盤”)和需要焊接過程的連接盤(下文稱作“焊接連接盤”)(未示出)由銅制成。如果它們保持裸露或外表暴露，這些銅層很可能由于隨時間氧化或腐蝕而喪失焊接或引線接合性質。因此，為了維持焊接或引線接合性質，這些裸露或暴露的銅層通常用鎳電鍍或無電鍍。鍍鎳層防止銅長期受腐蝕性空氣的影響。此外，鍍鎳層作為界面膜起著重要的作用，用于防止銅層和隨后鍍覆的金層互相擴散。因此，引線接合金以電鍍的或無電鍍的方式鍍覆至約0.5μm的厚度，以便賦予促進引線接合過程的性質。
這些鍍覆過程在本領域是熟知的。例如，韓國專利公開第2000-53621號披露了一種用于制造PCB的方法，包括利用光致成像阻焊(photosolder resist)(PSR)將無電鍍鎳相施加給銅的暴露區(qū)域以形成無電鍍鎳層，以及利用鍍金液形成鍍金層，該鍍金液包括至少一種水溶性金化合物、至少一種導電鹽、至少一種還原劑、以及水。
韓國專利公開第2003-0080547號建議在無電鍍鎳后引入金(Au)-銀(Ag)合金鍍層。日本專利公開第Hei 7-7243號披露了一種鍍覆過程，其中，非晶體的初級鎳層和晶體二級鎳層以無電鍍方式形成在銅區(qū)之上，隨后基于置換反應無電鍍金。在美國專利第5235139號和6733823號中存在用于在銅上鍍鎳-金的先進技術。
在印刷電路板中，在鍍鎳或鎳合金之后鍍較厚的金，原因如下。
當在鍍鎳或鎳合金之后鍍較薄的金(閃鍍金，通常小于0.1μm)時，會導致不良的引線可焊性。引線可焊性的良好水平需要增加鍍金層的厚度。通常，0.5μm或更厚的鍍金層表現(xiàn)出5gf或更大的力，符合引線可焊性的良好水平。
為了更好的理解本發(fā)明的背景，參照圖2，示出了在印刷電路板上鍍金的常見過程。
首先，如圖2所示，具有形成圖案的電路(未示出)的基板1和其上的銅層2和3可選地被鍍金的靶標光致成像阻焊層(photosolder resist layer)4覆蓋，即，銅層2和3是暴露的。當使用CSP、BGA、或照相機組件印刷電路板時，暴露的銅區(qū)2被鎳溶液電鍍以形成至少5μm厚的鍍鎳層，隨后通過電鍍過程形成至少5μm厚的鍍金層7。在這種情形中，對于電鍍過程需要引線。并且作為天線，引線在半導體組裝后會引發(fā)噪音現(xiàn)象。最近，已提出通過蝕刻去除引線。然而，這樣的去除難以完全實行。
另一方面，對于MCM印刷電路板，不存在引線。在這種情形種，用無電鍍鎳溶液在85℃處理暴露的銅區(qū)3達20分鐘，以形成包含5wt％到9wt％的磷的5μm厚的鎳磷合金層，隨后首先用包含檸檬酸的閃鍍金溶液進行鍍金處理(初級鍍金)，并且接著用含有硫代硫酸鈉和亞硫酸鈉作為還原劑的厚鍍金溶液進行鍍金處理(次級鍍金)，以形成至少0.5μm厚的鍍金層。進行兩次鍍金的原因如下。由于當次級鍍金溶液被銅污染后，其壽命顯著減少，因此初級金層用作防止第二初級層受到銅的影響的緩沖。
用第一和第二鍍覆溶液在85℃完成兩次鍍覆過程需要100分鐘，以便使鍍金層達到約0.5μm厚。此外，鍍覆溶液具有非常短的壽命，造成生產成本的增加。
剛性-柔性或柔性印刷電路板(其對于可攜帶電子器件的小型化和多功能具有極大要求)在出售之前受到嚴格的處理條件，如彎曲和變形。當受到這樣的嚴格的處理條件時，具有無電鍍鎳和浸鍍金層的印刷電路板表現(xiàn)出對它們的有用性致命的問題，因為鎳-磷合金的高固有強度和該合金由于熱處理的結構變化導致彎曲裂紋。
對于低電流和高頻率的應用中的使用，高密度的PCB必須具有良好的電氣性質。雖然隨著磷含量變化，常見的形成在印刷電路板上的鎳-磷合金鍍層的電阻率在50到80Ω/cm的范圍內。伴隨這樣的高電阻率，總計3-6μm的鍍層厚度引起所謂的“趨膚效應”，其指得是隨著頻率增加通過導體的信號穿行將僅在導線的外表面進行的現(xiàn)象。因此，其上鍍鎳的PCB不適用于低電流、高頻率的應用中。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術中遇到的問題，本申請的發(fā)明人對于在PCB上形成金屬鍍層進行了深入而徹底的研究，發(fā)現(xiàn)銅層和鍍金層之間的鈀或鈀合金鍍層的夾層可以顯著減少鍍金層的厚度而不降低引線可焊性或可焊性，從而導致了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于鍍覆印刷電路板的方法，其確保印刷電路板具有優(yōu)良的可焊性和引線可焊性，以及由此制造的印刷電路板。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于鍍覆印刷電路板的方法，其可以顯著減少生產成本并極大提高生產率而不出現(xiàn)包括彎曲裂紋的常見技術問題，以及由此制造的印刷電路板。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于鍍覆印刷電路板的方法，其不采用引線，由此允許高度可靠地在該板上形成高度密集的電路，以及由此制造的印刷電路板。
為了達到上述目的，本發(fā)明的一個方面提供了一種用于鍍覆印刷電路板的方法，包括下述步驟(a)提供了一種具有預定電路圖案的印刷電路板，具有用于其上表面裝配半導體的引線接合部分以及用于連接外部部分和印刷電路板的焊接部分；(b)在印刷電路板內除了引線接合部分和焊接部分的其余部分形成光致成像阻焊層；(c)在引線接合部分和焊接部分上形成無電鍍的(electroless)鈀或鈀合金鍍層；以及(d)用含有水溶性金化合物的替代型浸鍍金溶液沉浸鈀或鈀合金鍍層以在鈀或鈀合金鍍層上形成無電鍍的金或金合金鍍層。
在該方法的優(yōu)選改變中，該鈀合金鍍層包括91到99.9wt％的鈀(Pd)，以及0.1到9.0wt％的磷(P)或硼(B)。
在又一優(yōu)選的改變中，金合金鍍層包括99到99.99wt％的金(Au)，以及0.01到1.0wt％的鉈(Tl)、硒(Se)或其混合物。
優(yōu)選地，該鈀或鈀合金鍍層的厚度在0.05到2.0μm的范圍內。
優(yōu)選地，該金或金合金鍍層的厚度在0.01到0.25μm的范圍內。
在又一改變中，步驟(c)在60℃到80℃的范圍內進行1到30分鐘。
在又一改變中，步驟(d)在70℃到90℃的范圍內進行1到30分鐘。
該印刷電路板可以從包括剛性型、柔性型、以及剛性-柔性型的組中選擇。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種具有預定電路圖案的印刷電路板，具有用于其上表面裝配半導體的引線接合部分以及用于連接外部部分和印刷電路板的焊接部分，其中該引線接合部分和該焊接部分的每個包括銅或銅合金層；形成在銅或銅合金層之上的無電鍍的鈀或鈀合金鍍層；以及形成在該鈀或鈀合金鍍層之上的無電鍍的金或金合金鍍層。


通過下面結合附圖的詳細描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點，其中圖1為示出了條型印刷電路板的結構的頂部的示圖；圖2為示意性地示出了常見的在印刷電路板上的鍍覆過程的示圖；圖3為示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式在印刷電路板上形成金屬鍍層的示圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明的實施方式形成在印刷電路板上的金屬鍍層的層狀結構的示意性橫截面圖；以及圖4B為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式形成在印刷電路板上的金屬鍍層的層狀結構的示意性橫截面圖。
具體實施例方式
下面，將參照附圖詳細描述本發(fā)明。
在本發(fā)明中，如上所述，作為銅(Cu)或銅合金層的暴露的焊接或引線接合部分，用鈀(Pd)或鈀合金鍍覆，隨后通過無電鍍的替代鍍覆工藝，在該鈀或鈀合金鍍層上形成金(Au)或金合金鍍層，其不需要引線，由此提供了高可靠性、簡單、以及低生產成本的用于BGA(球柵陣列)、CSP(芯片尺寸封裝)或照相機組件的高密度剛性、柔性或剛性-柔性印刷電路板。
參照圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于在印刷電路板上形成金屬鍍層的方法。
可以看出，首先，具有組成圖案的電路(未示出)、用于使半導體和該基板互連的引線接合部分12、13、以及用于與外部部件互連的焊接部分(未示出)(所有這些通常利用光刻法形成)的剛性、柔性或剛性-柔性基板11被作為抗鍍物起作用的(如下所述)光致成像阻焊層14覆蓋。在阻焊層14上應用組成圖案的干膜后，進行曝光和顯影處理，以在相應于引線接合部分12、13和焊接部分(未示出)的所選區(qū)域剝離阻焊層。
在由此暴露的引線接合部分12、13和焊接部分(未示出)上，以無電方式鍍覆鈀或鈀合金，以形成鈀或鈀合金鍍層15。下面，將更詳細的描述在導電層12、13上形成無電鍍的鈀或鈀合金鍍層15。
當利用次磷酸鈉作為還原劑時，鈀可以通過以下方式鍍覆在銅上。
反應1

反應2

采用二甲基胺硼烷(dimethylamineboran)(DMAB)作為還原劑，可以利用下面的反應3和4在銅上進行無電鍍鈀。
反應3

反應4

通過上述反應1-4的機制，可以在銅上鍍鈀。
在本發(fā)明中，在鍍覆液中所用的還原劑決定了鍍覆純鈀或鈀合金(鈀-磷，鈀-硼)。例如，在本發(fā)明中所用的典型的無電鍍鈀溶液可以從Y.M.Technology，Co.，LTD.商購獲得，商標名稱為PAGODA-鈀，其包括作為鈀來源的硫酸鈀(PdSO4)、作為還原劑的次磷酸鈉或二甲基胺硼烷、作為絡合劑的乳酸、以及作為緩沖劑的琥珀酸，但不限于此。為了獲得鍍鈀層的更致密的結構，無電鍍的鍍鈀溶液的pH優(yōu)選在4.5到5.5的范圍內。
在約60℃到80℃進行鈀或鈀合金鍍覆過程1到30分鐘以便使鈀或鈀合金鍍層的厚度在0.05到2.0μm的范圍內。鍍覆溫度低于60℃或鍍覆時間短于1分鐘將導致鍍層太薄而不能滿足對于印刷電路板必須的可焊性和引線可焊性的要求。另一方面，當進行的鍍覆過程高于80℃或長于30分鐘時，所得到的鍍層變得較厚但是過度剛性到使得印刷電路板的柔性降低的程度。在這種條件下，厚度增加率不夠高到足以滿足對于可焊性和引線可焊性的要求，導致經濟方面的不利。
通過無電鍍覆過程形成的鈀或鈀合金鍍層15優(yōu)選包括91到99.9wt％的鈀(Pd)和0.1到9.0wt％的磷(P)和/或硼(B)。
當鈀合金鍍層15包括鈀-磷時，優(yōu)選它具有的磷含量為5到9wt％。當磷含量少于5wt％時，該鍍層顯示出良好的可焊性，但是不良的耐腐蝕性和引線可焊性。另一方面，超過9wt％的磷含量提高了耐腐蝕性和引線可焊性，但降低了可焊性。
在包括鈀-硼合金的鈀合金鍍層15中，硼(B)含量優(yōu)選在0.5到5wt％的范圍內。如果硼含量少于0.5wt％，那么可以實現(xiàn)良好的可焊性(solderability)，但是也會導致不良的耐腐蝕性。高于5wt％的硼含量會增加硬度到脆性的程度并降低可焊性。
隨后，為了給予感興趣的區(qū)域可焊性和引線可焊性，使無電鍍的鈀或鈀合金鍍層15與含有水溶性金化合物的替代型浸鍍金溶液接觸，以形成無電鍍的鍍金層或鍍金合金層16。鈀或鈀合金鍍層15上的金或金合金鍍層16的形成利用基于離子化傾向的置換反應，如下面的反應5所示。
反應5

根據(jù)該反應，形成鍍金層或鍍金合金層16。
本發(fā)明中所用的無電鍍的鍍金液的實例可以從Y.M.Technology，Co.，LTD，Korea商購獲得，商標名為PAGODA-Gold，其包括作為金來源的氰化金、作為螯合劑的次氮基乙酸鈉(sodiumnitriloacetate)、以及作為絡合劑的檸檬酸，但是不限于此。無電鍍的鍍金液的pH優(yōu)選在4到7的范圍內。
在約70～90℃進行這種鍍覆過程1～30min，以形成厚度范圍為0.01～0.25μm的金或金合金鍍層16。低于70℃的鍍覆溫度或少于1min的鍍覆時間使獲得具有均勻表面的鍍層很困難。另一方面，當在高于90℃或長于30min進行鍍覆過程時，防焊油墨(solder resistink)易于被除去，因而金或金合金鍍層是脆性的。
特別地，根據(jù)無電鍍金工藝形成的金合金鍍層16包括99～99.99wt％的金和0.01～1wt％的硒(se)和鉈(Tl)中之一或二者。
純金鍍層的可焊性和引線可焊性優(yōu)異。在金合金鍍層中，鉈和/或硒用作欠電位沉積(underpotential deposit)，以便提高鍍覆速率，并且該沉積結構為有助于引線可焊性的晶粒相(grain phase)。
參照圖4A和4B，示出了鍍覆在印刷電路板上的層的層狀結構。
如圖4A和4B所示，該層包括在位于引線接合部分和焊接部分上的銅箔100上的無電鍍的鈀或鈀合金鍍層200，以及形成在鈀或鈀合金鍍層上的金鍍層300和金合金鍍層301。
具有優(yōu)異的可焊性和引線可焊性，形成在無電鍍的鈀或鈀合金鍍層200上的金鍍層300或金合金鍍層301對于焊接、固定安裝在其上的元件表現(xiàn)出良好的潤濕性。
除了防止銅或銅合金擴散至外部金屬鍍層外，無電鍍的鈀或鈀合金鍍層200用作用于焊接和引線接合的支撐體(support)。無電鍍的鈀或鈀合金鍍層200的厚度優(yōu)選在0.05～2.0μm的范圍，并且更優(yōu)選在0.1～0.3μm的范圍。當薄于0.05μm時，無電鍍的鈀或鈀合金鍍層200不能夠足以防止銅或銅合金箔免于腐蝕。另一方面，當無電鍍的鈀或鈀合金鍍層200厚于2.0μm時，就會出現(xiàn)張力增大，導致脆性。
沉積在無電鍍的鈀或鈀合金鍍層200上的金鍍層300或金合金鍍層301優(yōu)選具有0.01～0.25μm的厚度。薄于0.01μm的金鍍層300或金合金鍍層301不能夠對無電鍍的鈀或鈀合金鍍層的腐蝕提供防護。另一方面，當形成的金鍍層300或金合金鍍層301的厚度大于0.25μm時，過多的厚度僅僅輕微地提高質量，導致經濟上的缺陷，并使得結構變脆。
印刷電路板具有這樣的金屬層結構，其中銅或銅合金層、無電鍍的鈀或鈀合金鍍層、以及無電鍍的金或金合金鍍層以遞升次序加以層疊，則這樣的印刷電路板具有以下優(yōu)點。
首先是，因為其沒有導線，所以當PCB應用于BGA、CSP以及相機組件時其可基本上排除噪音，并允許如導線那么多的電路被進一步安裝在其上，使得可將其制成高密度剛性、柔性、或剛性-柔性板。
其次，PCB的制造可利用簡單的工藝實現(xiàn)而不需要去除導線(例如，回蝕)。
第三，閃鍍金(約0.1μm)可代替厚鍍金(0.5μm)，因而降低60％的生產成本。
再次，當應用于MCM或相機組件時，相對常見的情況而言，該PCB減少了60％的制造時間。
最后，沒有需要電的工藝。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的在印刷電路板上鍍覆金屬的方法使得印刷電路板的制造簡單并確保印刷電路板的可焊性和引線可焊性以及可靠性。當應用于CSP、BGA或相機組件印刷電路板時，本發(fā)明的方法使得在沒有導線的情況下制造印刷電路板成為可能，從而基本上消除了由導線引起的噪音并提供用于印刷電路板的高密度電路。在MCM和相機組件印刷電路板中，本發(fā)明的方法可在較短時間內進行并允許將金鍍層的厚度降低至傳統(tǒng)的1/3，從而降低生產成本。
具有優(yōu)異的硬度、延展性和抗腐蝕性，鈀可適于用在連接器和基板之間并即使當以較低厚度應用時也滿足印刷電路板的要求，大大地減少了工藝時間。因此，經常在表面安裝技術的無電鍍的鎳和無電鍍的金成品上出現(xiàn)的黑焊盤的問題可被徹底地解決。
另外，可防止在廣泛用于便攜式電子裝置如手機(其功能增多而尺寸降低)的剛性-柔性或柔性印刷電路板中出現(xiàn)致命的彎曲裂紋。特別地，用于根據(jù)本發(fā)明鍍覆的方法可應用于所有種類的印刷電路板。
本發(fā)明的更好理解可利用以下實施例來實現(xiàn)，其中的實施例用于說明而不能解釋為限制本發(fā)明。
在下面的實施例中，將除了銅引線接合部分和焊球的焊接部分之外，其整個表面覆蓋了光致成像阻焊層(由Daiyoink制造，商標名稱為AS-303)的印刷電路板(尺寸400×505mm，厚度0.2±0.02mm，銅層厚度10～30μm)在45℃脫脂3min(利用SAC 161，由韓國Y.M.Technology，Co.，LTD制造)并蝕刻至深度為0.5～1.0μm(利用SE 520L，由韓國Y.M.Technology，Co.，LTD制造)，以從銅層除去氧化物。將銅層用鈀溶液(由韓國Y.M.Technology，Co.，LTD制造，商標名稱為CATA 855)進行催化處理，接著用水、酸、以及水這樣的順序進行清洗。然后，將鈀、接著金或金合金以如下所述的無電工藝進行連續(xù)鍍覆。接著該無電鍍覆，利用基于三唑的試劑(由韓國Y.M.Technology，Co.，LTD制造，市場上的商標名稱為POST-PAGODA)進行后加工，以便在清洗和干燥工藝之前對所得的層賦予親水性。
實施例1在預處理的印刷電路板的銅層上，將由鈀∶磷的比率為96.7∶3.3(wt％)構成的鈀-磷合金鍍覆至厚度為0.2μm，接著在鈀磷合金鍍層上形成厚度為0.05μm的金鍍層。
實施例2除了使用由鈀∶硼的比率為99.3∶0.7(wt％)構成的鈀-硼合金代替鈀-磷之外，重復實施例1中的相同步驟。
實施例3除了使用純鈀代替鈀合金之外，重復實施例1中的相同步驟。
實施例4除了金鍍層的厚度為0.15μm之外，重復實施例1中的相同步驟。
實施例5除了金鍍層的厚度為0.25μm之外，重復實施例1中的相同步驟。
實施例6在預處理的印刷電路板的銅層上，將由鈀∶磷的比率為96.7∶3.3(wt％)構成的鈀-磷合金鍍覆至厚度為0.4μm，接著在鈀磷合金鍍層上形成厚度為0.1μm的金鍍層。
實施例7除了將鈀-磷鍍覆至0.9μm的厚度之外，重復實施例5中的相同步驟。
實施例8除了包括金(Au)∶鉈(Tl)比率為99.98∶0.01(wt％)的金合金形成的金鍍層的厚度為0.15μm之外，重復實施例1中的相同步驟。
對比實施例1在催化處理之后，上述的預處理印刷電路板以無電鍍的工藝利用由鎳∶磷比率為91.3∶8.7(wt％)構成鎳-磷合金進行鍍覆至厚度為5μm。進行無電鍍的替代金鍍覆工藝以形成厚度為0.1μm的金鍍層。
對比實施例2在上述預處理的印刷電路板上，將錫(Sn)通過取代反應沉積至厚度為1.2μm。在催化處理之后，以無電鍍的鍍覆工藝將金鍍層形成至厚度為0.05μm。
在以下條件下進行金屬鍍覆。
為了由純鈀、鈀-磷、或鈀-硼形成鍍層，利用具有表1a、1b以及1c所示組分的溶液在70℃進行無電鍍的鈀鍍覆工藝。
如上所述實現(xiàn)在銅層上的鈀的鍍覆。落入根據(jù)本發(fā)明的范圍的鍍層厚度需要約1～30min的時間。
表1a用于無電鍍覆Pd或Pd-P合金的組分

使用條件溫度70℃、pH9.0～9.5(用氨水進行調節(jié))表1b用于無電鍍覆Pd或Pd-B合金的組分

使用條件溫度70℃、pH6.0～7.0(用硫磺酸進行調節(jié))
表1c用于無電鍍覆純Pd的組分

使用條件溫度70℃、pH4.5～5.5(用氨水進行調節(jié))在利用上表中列出的鍍覆溶液進行鍍覆工藝的同時，對由此形成的鈀或鈀合金鍍層的厚度隨著時間加以檢測，并在下表2中給出所得結果。
表2Pd或Pd合金鍍層的厚度隨著時間的變化

為了在無電鍍的鈀或鈀合金鍍層上形成金鍍層或金合金鍍層，利用具有表3所示組分的溶液進行無電鍍的鍍覆工藝。
表3用于金或金合金鍍覆的組分

在85℃利用鍍覆溶液(用硫磺酸將其pH調節(jié)至4.5～5.0)進行鍍覆工藝的同時，對由此形成的金或金合金鍍層的厚度隨著時間加以檢測，并在下表4中給出所得結果。
表4Au或Au合金鍍層的厚度隨著時間的變化

如上所述實現(xiàn)在無電鍍的鈀或鈀合金鍍層上鍍覆金或金合金。落入根據(jù)本發(fā)明范圍的鍍層厚度需要約1～30min的時間。
在以上述方式和條件形成金屬鍍層之后，在80℃進行清洗和干燥15min。如下所述對鍍層的可焊性和引線可焊性進行檢測。在表6中，歸納了可焊性、引線可焊性、彎曲性、晶須觀察(whiskerobservation)和離子遷移的試驗結果。
<可焊性>
進行焊球剪切試驗和焊球鋪展試驗。
1)焊球剪切試驗※條件接合測試儀DAGE 4000定位5μm剪切速度200μm/s焊球尺寸0.35mmФ(Alpha Metal Co.)焊球材料Sn/Ag/Cu(96.5/3/0.5)wt％助焊劑(RMA型)EF-9301(Alpha Metal Co.)回流機器KOKI回流條件250℃(峰值溫度)※評價通常進行焊球剪切試驗以評價焊球附著于焊盤的強度。在上述相同的條件下，將在其中形成的具有焊球凸點的試樣固定在工作臺上，并使用預定加載以預定剪切高度進行剪切試驗。用記錄針(stylus)記錄在凸點破壞時檢測到的值。
※評價的標準將焊球剪切強度超過200gf的焊球確定為標準的。
2)焊球鋪展試驗※條件焊球尺寸0.35mmФ(Alpha Metal Co.)焊球材料Sn/Ag/Cu(96.5/3/0.5)wt％助焊劑(RMA型)EF-9301(Alpha Metal Co.)回流機器KOKI回流條件250℃(峰值溫度)※評價在熔融焊盤之后，將尺寸為0.35mmФ的焊球置于焊盤上，然后使其通過回流機器。確定焊球的鋪展面積。較大的鋪展面積表示更好的可焊性。
※評價標準當回流后其尺寸為回流前尺寸的三倍大(例如，1.05mmФ或更大)時，將焊球確定為標準的。
<引線可焊性>
這用于檢查焊接引線和焊接部分之間的焊接強度。在引線接合試驗儀K&S 1484中，將引線接合部分在175℃熱老化1小時，然后置于下表5給出的條件中。
表5焊接條件

在引線接合之后，檢測需要用來將引線與部分分開的最小力和平均力(單位gf)。如果所觀察到的具體最小規(guī)格為3或更高并且平均力為5或更高，則確定引線可焊性為良好。
<離子遷移>
※評價在根據(jù)IPC 9201制備的試驗樣品上，連續(xù)形成無電鍍的鈀或鈀合金鍍層和無電鍍的金鍍層，在此之后，在處于苛刻條件下的SIR系統(tǒng)的恒溫箱中檢測試樣超過500小時的表面電阻率，其中的苛刻條件包括85％的相對濕度、85℃的溫度、以及10伏特的直流電壓。在這個試驗中使用的水具有10～18MΩ/cm的電阻率。
※評價的標準離子遷移引起鍍層表面電阻率的降低。當檢測到具有的表面電阻率為1×106Ω/cm或更低時，確定試驗樣品經過了離子遷移，因此確定為有缺陷的。
<彎曲性>
※評價彎曲半徑(R)＝2.0mm樣品寬度1cm加載重量100g彎曲角180°RPM＝25樣品數(shù)量10個※評價的標準在根據(jù)評價條件被彎曲10次之后，如果在樣品中沒有觀察到彎曲裂紋，則確定該樣品是可接受的。
<晶須試驗>
※測試在室溫下被放置1,000小時之后，在顯微鏡下觀察試樣以確定是否有晶須產生及其多長。
※評價的標準當晶須長至25μm或更長的長度時，確定該試樣為有缺陷的。
表6性能試驗的結果

※焊球剪切試驗和引線接合試驗的值為20次測量的平均值。
從結果中可以看出，在鈀或鈀合金鍍層上具有金或金合金鍍層的試樣滿足性能的所有要求，同時在無電鍍的鎳/無電鍍的金鍍覆中觀察到彎曲裂紋缺陷以及浸漬薄鍍覆中觀察到晶須產生缺陷。
實施例9對在實施例1～8中獲得的印刷電路板進行如下的可靠性試驗。
<鍍層厚度的測量>
為了測試它們是否適合使用，利用鍍層厚度測量系統(tǒng)(由CMI制造，商標名稱為CMI 900)對鈀或鈀合金鍍層以及金或金合金鍍層的厚度進行測量。
<孔隙率試驗>
將鍍覆處理的印刷電路板浸入硝酸中，以通過肉眼觀察孔隙的產生檢查鈀或鈀合金鍍層以及金或金合金鍍層是否被侵蝕。
<耐熱試驗>
在將印刷電路板在下表7給出的條件下通過回流設備三次之后，檢測鈀鍍層或鈀和金鍍層的表面顏色是否發(fā)生改變。而且，利用膠帶檢查鈀或鈀合金鍍層與金或金合金鍍層是否彼此分開。
<粘結力試驗>
將印刷電路板在下表7給出的條件下通過回流設備三次。將鋁引線接合在焊料部分。以預定力拉動鋁引線以檢查鈀或鈀合金鍍層與金或金合金鍍層之間以及金或金合金鍍層與焊料之間是否出現(xiàn)分開。
表7性能試驗

○滿足要求。
根據(jù)試驗結果，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的合金鍍層具有滿足試驗要求的物理性能。
如前所述，本發(fā)明可用來制造高密度的剛性印刷電路板，其中在該印刷電路板上表面安裝了BGA、CSP或相機組件，因為沒有用于電鍍的其它導線，以及可用于制造在其上安裝了BGA、CSP或相機組件的剛性-柔性或柔性印刷電路板，其中進行焊接和引線接合工藝。
本發(fā)明的方法使得可以省去用于不需要的導線的回蝕工藝，因此簡化了印刷電路板的制造。
另外，引線接合的性能(其由厚的金鍍覆獲得)也可通過鍍覆具有金或金合金的薄的鈀或鈀合金鍍層獲得，其導致大大地降低了生產成本和提高了生產能力。
具有優(yōu)異的硬度、延展性以及抗腐蝕性，鈀可適合用于連接器和基板之間并且即使在較低厚度下也滿足印刷電路板的要求，因此大大地縮短了工藝時間。因此，由于本發(fā)明的方法可替代傳統(tǒng)的無電鎳鍍覆以及無電鍍的金鍍覆工藝，所以其可以是黑焊盤問題的最佳解決方案，其中黑焊盤問題經常在用于表面安裝技術中的無電鍍的鎳以及無電鍍的金成品上發(fā)生。
特別地，可防止在廣泛用于便攜式電子裝置如手機(其功能增多而尺寸降低)的剛性-柔性或柔性印刷電路板中出現(xiàn)的致命的彎曲裂紋。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的用于金屬鍍覆的方法可用于所有種類的印刷電路板。
如前面所述，根據(jù)本發(fā)明，無電鍍的純鈀鍍層或由鈀-磷或鈀-硼組成的無電鈀合金鍍層形成在剛性、柔性或剛性-柔性印刷電路板的銅箔上，并通過無電鍍的浸鍍被鍍覆有金或金合金。
除了防止鈀或鈀合金鍍層免于外部腐蝕空氣的影響之外，根據(jù)本發(fā)明所得的金屬鍍層表現(xiàn)出優(yōu)異的可焊性和引線可焊性，并因此確保了具有半導體的高封裝可靠性的基板。
由于所有鍍層是通過無電或浸鍍工藝形成的，所以即使對于BGA、CSP以及相機組件印刷電路板也不需要導線，同時省去了用于去除導線的回蝕工藝。因此，本發(fā)明有助于簡化印刷電路板的制造。另外，沒有導線獲得了在其中其它電路可以被圖案化的空間，從而使得可以制造高密度的BGA、CSP或相機組件。
在剛性、柔性或剛性-柔性印刷電路板，如MCM、相機組件等中都沒有導線，盡管在鈀鍍層上的金較薄，但是確保了優(yōu)異的引線可焊性并能夠在大大縮短的時間內形成，導致顯著降低生產成本并加大增大了生產能力。
盡管已經披露了用于描述目的的本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方式
，但是在不背離由所附權利要求所披露的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領域的技術人員可理解，可作出各種更改、附加以及替換。
權利要求
1.一種用于鍍覆印刷電路板的方法，包括以下步驟(a)提供具有預定電路圖案的印刷電路板，其具有用于在其上表面安裝半導體的引線接合部分以及用于將外部部分連接所述印刷電路板的焊接部分；(b)在印刷電路板內除了引線接合部分和焊接部分的其余部分形成光致成像阻焊層；(c)在所述引線接合部分和所述焊接部分上形成無電鍍的鈀或鈀合金鍍層；以及(d)用包含水溶性金化合物的替代型浸鍍金溶液浸漬所述鈀或鈀合金鍍層，以在所述鈀或鈀合金鍍層上形成無電鍍的金或金合金鍍層。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述鈀合金鍍層包括91～99.9wt％的鈀(pd)、以及0.1～9.0wt％的磷(P)或硼(B)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述金合金鍍層包括99～99.99wt％的金(Au)、以及0.01～1.0wt％的鉈(Tl)、硒(Se)或其混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述鈀或鈀合金鍍層的厚度為0.05～2.0μm。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述金或金合金鍍層的厚度為0.01～0.25μm。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，在60～80℃進行所述步驟(c)1～30分鐘。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，在70～90℃進行所述步驟(d)1～30分鐘。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述印刷電路板選自由剛性型、柔性型、以及剛性-柔性型組成的組。
9.一種具有預定電路圖案的印刷電路板，其具有用于在其上表面安裝半導體的引線接合部分以及用于將外部部分連接所述印刷電路板的焊接部分，其中，每一個所述引線接合部分和所述焊接部分包括銅或銅合金層；在銅或銅合金層上形成的無電鍍的鈀或鈀合金鍍層；以及在所述鈀或鈀合金鍍層上形成的無電鍍的金或金合金鍍層。
10.根據(jù)權利要求9所述的印刷電路板，其中，所述鈀合金鍍層包括91～99.9wt％的鈀(pd)、以及0.1～9.0wt％的磷(P)或硼(B)。
11.根據(jù)權利要求9所述的印刷電路板，其中，所述金合金鍍層包括99～99.99wt％的金(Au)、以及0.01～1.0wt％的鉈(Tl)、硒(Se)或其混合物。
12.根據(jù)權利要求9所述的印刷電路板，其中，所述鈀或鈀合金鍍層的厚度為0.05～2.0μm。
13.根據(jù)權利要求9所述的印刷電路板，其中，所述金或金合金鍍層的厚度為0.01～0.25μm。
14.根據(jù)權利要求9所述的印刷電路板，其中，所述印刷電路板選自由剛性型、柔性型、以及剛性-柔性型組成的組。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于鍍覆印刷電路板的方法以及根據(jù)該方法制造的印刷電路板。在該方法中，銅(Cu)或銅合金層的裸露焊接部分或引線接合部分被鍍覆鈀(Pd)或鈀合劑，然后通過基于離子化趨勢的無電替代鍍覆工藝將金(Au)或金合金沉積在鈀或鈀合金鍍層上。具有優(yōu)異的硬度、延展性、以及抗腐蝕性，鈀適于用在連接器和基板之間并且即使在較低厚度使用時也滿足印刷電路板的要求，大大地縮短了工藝時間。因此，經常在表面安裝技術的無電鍍的鎳和無電鍍的金成品上出現(xiàn)的黑焊盤問題可極好地被解決。特別是，可防止在剛性－柔性或柔性印刷電路板中出現(xiàn)的致命的彎曲裂紋。
文檔編號H05K1/09GK1956632SQ20061014981
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權日2005年10月25日
發(fā)明者任奎赫, 全星郁, 楊德桭, 安東基, 李哲敏, 韓美貞 申請人:三星電機株式會社, Ymt株式會社