JP5944690B2

JP5944690B2 - Wiring board manufacturing method

Info

Publication number: JP5944690B2
Application number: JP2012037584A
Authority: JP
Inventors: 健治杉本; 修一小谷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP2013175508A

Description

本発明は、薄膜配線を有する、発光素子搭載用や定電圧ダイオード等の電子部品搭載用の配線基板の製造方法に関する。 The present invention has a thin wire, a method of manufacturing a wiring board of an electronic component mounted in such light emitting element mounting and a constant voltage diode.

従来、絶縁基板の上面に、素子が搭載される端子および端子に接続された配線が形成された配線基板において、端子にはんだを介して素子を接続する際、はんだが端子から配線へと濡れ拡がってしまうことを防ぐ必要があった。そこで、はんだの配線への濡れ拡がりを防ぐため、端子上に帯状のはんだ流れ防止膜を形成し、素子が搭載される端子から配線へはんだが濡れ拡がることを防いでいた。この場合、はんだを金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）共晶はんだとし、はんだ流れ防止膜を、Ａｕ−Ｓｎ共晶はんだと濡れ性の悪い白金（Ｐｔ）とすることで、はんだ流れ防止膜によりはんだが濡れ拡がることを防いでいた。（例えば、特許文献１を参照）。 Conventionally, the upper surface of the insulating substrate, the wiring board pin and the wiring connected to the beauty pin is formed which element is mounted, when connecting the element through the solder terminals, solder from the terminal to the wire It was necessary to prevent it from spreading wet. Therefore, in order to prevent wetting and spreading of solder to the wiring, a strip-shaped solder flow prevention film is formed on the terminal to prevent the solder from spreading from the terminal on which the element is mounted to the wiring. In this case, the solder is gold (Au) -tin (Sn) eutectic solder, and the solder flow prevention film is Au-Sn eutectic solder and poor wettability platinum (Pt). It prevented the solder from spreading. (For example, see Patent Document 1).

特開平８−54542号公報JP-A-8-54542

しかしながら、従来の配線基板は、端子上にはんだと濡れ性の悪い金属をはんだ流れ防止膜として設けてはんだ流れ止めとしていたが、端子の表面層として、端子の表面酸化防止および素子接続のためのはんだ濡れ性の向上のために、端子の表面層としてＡｕが広く用いられてきており、また、端子に素子を接続させるためのはんだとして、人体に害を及ぼす可能性のある鉛（Ｐｂ）を含有しない、いわゆるＰｂフリーはんだが用いられるようになってきている。このようなＡｕからなる表面層に、Ｐｂフリーはんだを用いて素子を実装搭載すると、表面層のＡｕがＰｂフリーはんだ中に拡散しやすくなり、いわゆるはんだにＡｕが食わてしまうという現象（Ａｕ食われ現象）が発生しやすくなる。このような現象により、はんだ流れ防止膜の下部のＡｕがはんだに食われ、はんだが、はんだ流れ防止膜の下を通って配線へと濡れ拡がってしまうおそれがあった。 However, the conventional wiring board has been provided with solder and a metal having poor wettability as a solder flow prevention film on the terminal as a solder flow prevention film. However, as a surface layer of the terminal, it is used for preventing the surface oxidation of the terminal and connecting the element. In order to improve solder wettability, Au has been widely used as the surface layer of the terminal, and lead (Pb) that may cause harm to the human body is used as a solder for connecting the element to the terminal. So-called Pb-free solder which does not contain has come to be used. When a device is mounted and mounted on such a surface layer made of Au using Pb-free solder, the Au in the surface layer is likely to diffuse into the Pb-free solder, and the so-called solder is eroded by Au (Au corrosion) Crack phenomenon). Due to such a phenomenon, there is a possibility that Au under the solder flow prevention film is eroded by the solder and the solder passes under the solder flow prevention film and spreads to the wiring.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、端子から配線へのはんだの濡れ拡がりが防止される配線基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, its object is to provide a method of manufacturing a wiring substrate in which solder wet-spreading is Ru is prevented from terminals to wiring.

本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板を準備する工程と、該絶縁基板上に、表面層が金からなる、端子および該端子に接続される配線とを形成する工程と、前記配線の前記端子との接続部において前記配線の幅方向に渡って、前記表面層の上に、クロム，白金，チタン，アルミニウムのいずれか１つの金属からなる金属層を形成する工程と、該金属層上からレーザー照射して前記金属層および前記表面層を溶融させ、前記金属と前記金との合金を前記接続部に形成する工程とを具備することを特徴とするものである。 The method of manufacturing a wiring board according to the present invention includes a step of preparing an insulating substrate, a step of forming a terminal having a surface layer made of gold and a wiring connected to the terminal on the insulating substrate, Forming a metal layer made of any one of chromium, platinum, titanium, and aluminum on the surface layer across the width direction of the wiring at the connection portion with the terminal; And the step of melting the metal layer and the surface layer to form an alloy of the metal and the gold at the connection portion.

本発明の配線基板の製造方法によれば、配線の端子との接続部において配線の幅方向に渡って、表面層の上に、クロム，白金，チタン，アルミニウムのいずれか１つの金属からなる金属層を形成する工程と、金属層上からレーザー照射して金属層および表面層を溶融させ、金属と金との合金を接続部に形成する工程とを具備することから、レーザー照射して金属層と表面層とを溶融させることで、表面層に、はんだと濡れにくい金属が含有された合金を形成することができるので、合金を形成するためのマスク等のパターンニングが不要となり、はんだと濡れにくい金属が含有された合金を有する配線基板を容易に作製することができる。 According to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, a metal made of any one of chromium, platinum, titanium, and aluminum is formed on the surface layer over the width direction of the wiring at the connection portion with the terminal of the wiring. forming a layer, by laser irradiation from the metal layer to melt the metal layer and a surface layer, an alloy of metal and gold because it includes the step of forming the connection part, and laser irradiation metal By melting the layer and the surface layer, the surface layer can form an alloy containing solder and a metal that is difficult to wet, so that patterning such as a mask for forming the alloy is unnecessary, and the solder and A wiring board having an alloy containing a metal that is difficult to wet can be easily manufactured.

（ａ）は、本発明の配線基板の参考形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大上面図である。(A) is a top view which shows an example of the reference form of the wiring board of this invention, (b) is a principal part enlarged top view which expands and shows the A section of (a). （ａ）,（ｂ）は、本発明の配線基板の参考形態の他の例を示す要部拡大上面図である。(A), (b) is a principal part enlarged top view which shows the other example of the reference form of the wiring board of this invention. （ａ）,（ｂ）は、図１（ｂ）のＸ−Ｘ線における断面図である。(A), (b) is sectional drawing in the XX line of FIG.1 (b). （ａ）は、本発明の電子装置の参考形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大断面図である。(A) is sectional drawing which shows an example of the reference form of the electronic device of this invention, (b) is a principal part expanded sectional view which expands and shows the A section of (a). （ａ）〜（ｅ）は、本発明の配線基板の製造方法の各工程を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the wiring board of this invention.

本発明の参考形態における配線基板について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する
。図１（ａ）は、本発明の配線基板の参考形態の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大上面図である。図１（ａ）に示す例では、絶縁基板１の主面に端子２が形成され、端子２に接続された配線３が、絶縁基板１の主面上に延びている配線基板の例を示している。 A wiring board according to a reference embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A is a top view showing an example of a reference form of a wiring board according to the present invention, and FIG. 1B is an enlarged top view of a main part showing an A portion of FIG. is there. In the example shown in FIG. 1 (a), the terminal 2 is formed on the main surface of the insulating substrate 1, the wiring 3 that is connected to pin 2, an example of a wiring substrate that extends on the main surface of the insulating substrate 1 Show.

本発明の参考形態における配線基板は、図１（ａ），（ｂ）に示す例のように、絶縁基板１と、絶縁基板１の主面に形成された端子２と、端子２に接続され絶縁基板１の主面上に延びる配線３とを備える。端子２および配線３は金からなる表面層８を備えており、表面層８は、配線３の端子２との接続部が配線３の幅方向に渡ってはんだ11と濡れにくい金属と金との合金９からなる。この合金９は、はんだ11と濡れにくい金属であってはんだ流れ止めとして機能する。はんだ11と濡れにくく、金（Ａｕ）と合金となる金属は、クロム（Ｃｒ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）である。表面層８は、はんだ11で電子部品12を接着し、また端子２および配線３の表面酸化を防ぐために形成されているもので、はんだ11と濡れ性がよく酸化しにくいＡｕからなる。このような構成により、端子２に電子部品12をはんだ11を介して接続する際、表面層８の配線３の端子２との接続部には、はんだ11と濡れにくい金属が含有された合金９が設けられているので、はんだ11によるＡｕ食われ現象が生じたとしても合金９でもってはんだ11が表面層８の内部を通って端子２から配線３へ濡れ拡がることを抑制することができる。なお、配線３の端子２との接続部とは、配線３と端子２との境界部分だけでなく、境界近傍の配線３を含むものであり、例えば配線３の境界から1.5ｍｍまでの領域である。 Wiring board in reference embodiment of the present invention, as in the example shown in FIG. 1 (a), (b) , an insulating substrate 1, a terminal 2 which is formed on the main surface of the insulation substrate 1, the pin 2 And a wiring 3 which is connected and extends on the main surface of the insulating substrate 1. Terminal 2 and the wiring 3 is provided with a surface layer 8 made of gold, the front surface layer 8, and the less wettable metal and solder 11 connecting portion between the terminal 2 of the wiring 3 is across the width direction of the wiring 3 and gold The alloy 9 is made of. This alloy 9 is a metal that is difficult to wet with the solder 11 and functions as a solder flow stopper. Metals that are difficult to get wet with the solder 11 and are alloyed with gold (Au) are chromium (Cr), platinum (Pt), titanium (Ti), and aluminum (Al). The surface layer 8 is formed to adhere the electronic component 12 with the solder 11 and prevent surface oxidation of the terminal 2 and the wiring 3 and is made of Au which has good wettability and is difficult to oxidize. With such a configuration, when the electronic component 12 is connected to the terminal 2 via the solder 11, the connection portion of the surface layer 8 to the terminal 2 of the wiring 3 contains an alloy 9 containing a metal that is difficult to get wet with the solder 11. Therefore, even if the Au erosion phenomenon due to the solder 11 occurs, it is possible to suppress the solder 11 from spreading from the terminal 2 to the wiring 3 through the inside of the surface layer 8 with the alloy 9. The connection portion of the wiring 3 with the terminal 2 includes not only the boundary portion between the wiring 3 and the terminal 2 but also the wiring 3 in the vicinity of the boundary. For example, in a region from the boundary of the wiring 3 to 1.5 mm. is there.

合金９の平面視の形状は、図１（ｂ）に示す例のように、合金９を配線３の幅方向に渡って一直線の帯状に形成してはんだ流れ止めとしてもよく、また、図２（ａ）に示す例のように、波形にうねった帯状の合金９を形成してはんだ流れ止めとしてもよい。また、図２（ｂ）に示す例のように、円形を互いに一部が重なるように配線３の幅方向に渡って一列に並べた形状でもよい。この場合、図２（ｂ）に示す例では円形を一列に並べた形状としたが、円形以外の形状のものを一部が重なるように一列に並べてもよい。この場合、特に制限はなく、円形以外に楕円形状であってもよく、その他の菱形，台形状，三角形状や六角形状等の多角形状であってもよい。 As shown in FIG. 1B, the shape of the alloy 9 in a plan view may be formed by forming the alloy 9 in a straight strip shape over the width direction of the wiring 3 to prevent solder flow. As in the example shown in (a), it is also possible to form a band-like alloy 9 having a wave shape to form a solder flow stopper. Further, as in the example shown in FIG. 2B, a shape in which the circles are arranged in a line over the width direction of the wiring 3 so as to partially overlap each other may be used. In this case, in the example shown in FIG. 2B, the circles are arranged in a line, but shapes other than the circles may be arranged in a line so as to partially overlap. In this case, there is no particular limitation, and an elliptical shape may be used in addition to a circular shape, and other rhombus, trapezoidal, triangular or hexagonal shapes may be used.

合金９は、図１（ｂ）に示す例のように、一直線の帯状である場合が最もはんだ流れ止めの効果を発揮できるので好ましい。すなわち、合金９が一直線の帯状である場合は、配線３と端２子との境界を横一直線に確実に仕切って、一定の幅の帯状の合金９で、はんだ11が表面層８の表面を濡れ拡がって端子２から配線３へはんだ11が流れてしまうことを抑制することができ、さらに合金９でもってはんだ11が表面層８の内部を通って端子２から配線３へ濡れ拡がることを抑制することができる。また、図２（ａ）に示す例のように、合金９が波形にうねった帯状の場合や、図２（ｂ）に示す例のように、複数の合金９が配線３の幅方向に渡って隙間なく連続してつながった場合であっても、同様にはんだ11の濡れ広がりを抑制することができる。また、複数の合金９ではんだ流れ止めとする場合は、隣り合う個々の合金９の接触部分を重ねるようにし幅広にして、はんだ11が表面層８の表面を濡れ拡がって端子２から配線３へはんだ11が流れてしまうことを抑制できるようにする。 As in the example shown in FIG. 1B, the alloy 9 is preferably in the form of a straight belt because the effect of preventing the solder flow can be exhibited most. That is, when the alloy 9 is in the form of a straight strip, the boundary between the wiring 3 and the end doubler is surely partitioned in a horizontal straight line, and the solder 11 covers the surface of the surface layer 8 with the strip-shaped alloy 9 having a certain width. It is possible to prevent the solder 11 from flowing from the terminal 2 to the wiring 3 due to wetting and spreading, and also to prevent the solder 11 from passing through the inside of the surface layer 8 and spreading from the terminal 2 to the wiring 3 with the alloy 9. can do. Further, as in the example shown in FIG. 2A, the alloy 9 is formed in a wavy strip shape, or in the width direction of the wiring 3 as in the example shown in FIG. Therefore, even if the solder 11 is continuously connected without a gap, the spread of the solder 11 can be similarly suppressed. Further, when the solder flow is stopped with a plurality of alloys 9, the contact portions of the adjacent individual alloys 9 are overlapped and widened, and the solder 11 wets and spreads the surface of the surface layer 8 so that the terminal 2 is connected to the wiring 3. The solder 11 can be prevented from flowing.

図３（ａ），（ｂ）に示す例は、表面層８における合金９の断面形状を示す例である。合金９は、図３（ａ），（ｂ）に示す例のように、表面層８の内部に埋設されるとともに、合金９の表面が表面層８の表面から露出している。このように、はんだ11と濡れにくい合金９が表面層８から露出することで、表面層８の表面において合金９でもって、はんだ11が端子２から配線３へ濡れ拡がることを防止することができる。さらに合金９が表面層８の内部に埋設され表面層８の下面まで形成されているので、はんだ11によるＡｕ食われ現象が生じたとしても表面層８の内部に埋設された合金９でもって、はんだ11が表面層８
の内部を通って端子２から配線３へ濡れ拡がることを防止することができる。すなわち合金９の下にＡｕが存在しないことで、合金９の直下において、はんだ11によるＡｕ食われ現象が起こらないので、端子２から配線３へのはんだ流れを合金９で防止することができる。図３（ａ）に示す例は、合金９の表面と表面層８の表面とが面一で配線３の端子２との接続部が平坦なものであり、図３（ｂ）に示す例は、合金９が表面層８の表面よりも上側に突出した突出部９ａを有するものである。図３（ｂ）に示す例のように、合金９が突出部９ａを有する場合、突出部９ａによって表面層８の表面ではんだ11が配線３へ濡れ拡がることを防止でき、さらに合金９の埋設部９ｂでＡｕ食われ現象によるはんだ流れを防止できるので好ましい。 The example shown in FIGS. 3A and 3B is an example showing the cross-sectional shape of the alloy 9 in the surface layer 8. The alloy 9 is embedded in the surface layer 8 and the surface of the alloy 9 is exposed from the surface of the surface layer 8 as in the example shown in FIGS. As described above, the solder 9 and the alloy 9 that is difficult to wet are exposed from the surface layer 8, so that the solder 11 can be prevented from spreading from the terminal 2 to the wiring 3 with the alloy 9 on the surface of the surface layer 8. . Further, since the alloy 9 is embedded in the surface layer 8 and formed to the lower surface of the surface layer 8, even if the Au erosion phenomenon due to the solder 11 occurs, the alloy 9 embedded in the surface layer 8 has Solder 11 is surface layer 8
It is possible to prevent wetting and spreading from the terminal 2 to the wiring 3 through the inside. That is, since there is no Au under the alloy 9, the Au erosion phenomenon due to the solder 11 does not occur immediately under the alloy 9, so that the solder flow from the terminal 2 to the wiring 3 can be prevented by the alloy 9. In the example shown in FIG. 3A, the surface of the alloy 9 and the surface of the surface layer 8 are flush with each other, and the connection portion with the terminal 2 of the wiring 3 is flat. The example shown in FIG. The alloy 9 has a protruding portion 9 a protruding above the surface of the surface layer 8. When the alloy 9 has the protruding portion 9a as in the example shown in FIG. 3B, the protruding portion 9a can prevent the solder 11 from spreading on the wiring 3 on the surface of the surface layer 8, and the alloy 9 is embedded. This is preferable because the solder flow due to the Au erosion phenomenon can be prevented in the portion 9b.

合金９は、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌのいずれか１つの金属とＡｕとの合金である。はんだ11と濡れにくい金属が例えばＣｒの場合、合金９はＡｕＣｒ合金となり、この場合、Ｃｒの含有率は50％〜70％であることが好ましい。ＡｕＣｒ合金におけるＣｒの含有率が50％未満であると、はんだ11と接合しにくい金属としてのＣｒの量が少なくなり、はんだ流れ止めとしての機能が低減するおそれがある。また、Ｃｒの含有率が70％を超えると、Ａｕの含有量が30％未満となるので、表面酸化防止としてのＡｕの量が少なくなり、端子２と配線３との接続部の表面酸化防止機能が低減するおそれがある。はんだ11と濡れにくい金属がＣｒ以外の金属の場合であっても、合金９中の金属の含有率は、上述したＣｒ含有量と同等の割合で含有される。 The alloy 9 is an alloy of one metal of Cr, Pt, Ti, and Al and Au. When the metal that is difficult to wet with the solder 11 is, for example, Cr, the alloy 9 is an AuCr alloy. In this case, the Cr content is preferably 50% to 70%. If the Cr content in the AuCr alloy is less than 50%, the amount of Cr as a metal that is difficult to be joined to the solder 11 is reduced, and the function as a solder flow stopper may be reduced. Further, if the Cr content exceeds 70%, the Au content becomes less than 30%, so the amount of Au as surface oxidation prevention decreases, and the surface oxidation prevention of the connection portion between the terminal 2 and the wiring 3 is prevented. Function may be reduced. Even when the metal that is difficult to wet with the solder 11 is a metal other than Cr, the metal content in the alloy 9 is contained at a rate equivalent to the Cr content described above.

本発明の参考形態における電子装置は、図４（ａ），（ｂ）に示す例のように、上記構成の本発明の参考形態における配線基板と、端子２にはんだ11を介して接続された電子部品12とを具備するものである。このような構成により、合金９によりはんだ11が配線３に濡れ拡がることが防止された電子装置とすることができる。はんだ11は、上述したようにＳｎＡｇＣｕはんだ等のＰｂフリーはんだが用いられる。 The electronic device according to the reference embodiment of the present invention is connected to the wiring board according to the reference embodiment of the present invention having the above-described configuration and the terminal 2 via the solder 11 as in the example shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The electronic component 12 is provided. With such a configuration, it is possible to obtain an electronic device in which the solder 9 is prevented from getting wet and spreading on the wiring 3 by the alloy 9. As described above, Pb-free solder such as SnAgCu solder is used for the solder 11.

電子部品12は、例えば発光素子（ＬＥＤ）等の電子素子や定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）等の電子部品12であり、これらの電子部品12は、はんだ11を介して端子２に接続される。 The electronic component 12 is, for example, an electronic component 12 such as a light emitting device (LED) or a constant voltage diode (zener diode), and the electronic component 12 is connected to the terminal 2 via the solder 11.

本発明の配線基板の製造方法は、配線３の端子２との接続部において配線３の幅方向に渡って、表面層８の上に、クロム，白金，チタン，アルミニウムのいずれか１つの金属からなる金属層10を形成する工程と、金属層10上からレーザー照射して金属層10および表面層８を溶融させ、金属と金との合金を形成する工程とを具備することから、レーザー照射して金属層10と表面層８とを溶融させることで、表面層８に、はんだ11と濡れにくい金属が含有された合金９を形成することができるので、合金９を形成するためのマスク等のパターンニングが不要となり、はんだ11と濡れにくい金属が含有された合金９を有する配線基板を容易に作製することができる。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, any one of chromium, platinum, titanium, and aluminum is formed on the surface layer 8 over the width direction of the wiring 3 at the connection portion with the terminal 2 of the wiring 3. A step of forming a metal layer 10 and a step of melting the metal layer 10 and the surface layer 8 by laser irradiation from above the metal layer 10 to form an alloy of metal and gold. By melting the metal layer 10 and the surface layer 8, the alloy 9 containing a metal that is difficult to wet with the solder 11 can be formed on the surface layer 8, so that a mask or the like for forming the alloy 9 can be formed. Patterning is not required, and a wiring board having the alloy 9 containing a metal that is difficult to wet with the solder 11 can be easily manufactured.

本発明の配線基板の製造方法について、図５（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ詳細に説明する。 A method for manufacturing a wiring board according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図５（ａ）は、絶縁基板１を準備し、絶縁基板１上に、端子２および配線３のうち下地金属層４、主導体層５を形成する工程を示す断面図である。 FIG. 5A is a cross-sectional view showing a process of preparing the insulating substrate 1 and forming the base metal layer 4 and the main conductor layer 5 of the terminals 2 and the wiring 3 on the insulating substrate 1.

絶縁基板１は複数または単層の絶縁層からなり、絶縁層は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスからなる。例えば、絶縁層が酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バイン
ダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、絶縁層となる複数のセラミックグリーンシートを作製する。そして、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて加熱圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによって絶縁基板１が作製される。 Insulating substrate 1 is made of an insulating layer of multiple or single layer insulation Enso, for example aluminum oxide (alumina: _Al 2 _{O 3)} sintered material, aluminum nitride (AlN) sintered material, silicon carbide (SiC) It is made of ceramics such as sinter, mullite sinter, and glass ceramics. For example, when the insulating layer is formed of an aluminum oxide sintered body, first, an appropriate organic binder and solvent are added to and mixed with raw material powders of aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide and calcium oxide to form a slurry. At the same time, this is formed into a sheet shape by a doctor blade method or the like to produce a plurality of ceramic green sheets to be an insulating layer. Then, these ceramic green sheets are superposed and thermocompression bonded to produce a laminated body, and this laminated body is fired at a high temperature of about 1500 ° C. to 1600 ° C. to produce the insulating substrate 1.

端子２および配線３は、Ａｕからなる表面層８を備えており、例えば図３（ａ），（ｂ）に示す例では、絶縁基板１の上面に下から順に、下地金属層４、主導体層５、保護層６、表面層８が形成されてなる。そしてさらに、保護層６の表面には、拡散防止層７が形成され、さらに、拡散防止層７の表面に表面層８が形成されている。下地金属層４は、絶縁基板１と主導体層５との密着性を向上させるものであり、絶縁基板１と主導体層４との両方に密着性がよい金属が用いられる。下地金属層４を絶縁基板１と主導体層５との間に設けることで、絶縁基板１と、端子２および配線３との密着性が向上し、絶縁基板１と端子２および配線３との界面での剥がれが防止される。また、保護層６は、主導体層５の腐食防止のために主導体層５の上面に形成される。また、保護層６の表面には、拡散防止層７が形成され、さらに、拡散防止層７の表面に表面層８が形成されている。表面層８は、はんだ等の接着材で電子部品12を接着し、また端子２および配線３の表面酸化を防ぐために形成されているもので、はんだ11と濡れ性がよく酸化しにくいＡｕからなり、その厚みは例えば0.05〜0.2μｍである。拡散防止層７は、保護層６が厚みの薄いＡｕの表面層８の
表面に拡散することを防ぐためのものである。例えば、保護層６がＡｕの表面層８の表面に拡散することを吸収できる程度にまでＡｕの表面層８の厚みを厚くした場合には拡散防止層７は不要となるが、高コストのＡｕの表面層８はなるべく薄く形成するため、保護層６とＡｕの表面層８との間には拡散防止層７を形成することが好ましい。 The terminal 2 and the wiring 3 are provided with a surface layer 8 made of Au. For example, in the example shown in FIGS. 3A and 3B, the base metal layer 4 and the main conductor are sequentially formed on the upper surface of the insulating substrate 1 from the bottom. A layer 5, a protective layer 6, and a surface layer 8 are formed. Further, a diffusion preventing layer 7 is formed on the surface of the protective layer 6, and a surface layer 8 is further formed on the surface of the diffusion preventing layer 7. The base metal layer 4 improves the adhesion between the insulating substrate 1 and the main conductor layer 5, and a metal having good adhesion is used for both the insulating substrate 1 and the main conductor layer 4. By providing the base metal layer 4 between the insulating substrate 1 and the main conductor layer 5, the adhesion between the insulating substrate 1, the terminal 2 and the wiring 3 is improved. Peeling at the interface is prevented. The protective layer 6 is formed on the upper surface of the main conductor layer 5 in order to prevent corrosion of the main conductor layer 5. Further, a diffusion preventing layer 7 is formed on the surface of the protective layer 6, and a surface layer 8 is further formed on the surface of the diffusion preventing layer 7. The surface layer 8 is formed to adhere the electronic component 12 with an adhesive such as solder and prevent the surface oxidation of the terminal 2 and the wiring 3 and is made of Au which has good wettability and is difficult to oxidize. The thickness is, for example, 0.05 to 0.2 μm. The diffusion prevention layer 7 is for preventing the protective layer 6 from diffusing to the surface of the thin Au surface layer 8. For example, when the thickness of the Au surface layer 8 is increased to such an extent that the protective layer 6 can absorb the diffusion to the surface of the Au surface layer 8, the diffusion prevention layer 7 is not required, but the high cost Au In order to form the surface layer 8 as thin as possible, it is preferable to form the diffusion prevention layer 7 between the protective layer 6 and the Au surface layer 8.

下地金属層４は、例えばＴｉ（チタン）またはＴｉＷ（チタンタングステン）等のＴｉ合金から成り、その厚みは例えば0.01〜0.5μｍである。主導体層５は、例えばＣｕ（銅
）から成り、その厚みは例えば1.0〜100.0μｍである。保護層６は、例えばＮｉ（ニッケル）から成り、その厚みは例えば0.5〜10.0μｍである。さらに拡散防止層７は、例えば
Ｐｄ（パラジウム）から成り、その厚みは例えば0.1〜1.0μｍである。例えば、主導体層５に低抵抗のＣｕを用いると、配線３の抵抗を低くすることができるとともに、保護層６のＮｉによる応力をＣｕによって緩和することができる。 The base metal layer 4 is made of, for example, a Ti alloy such as Ti (titanium) or TiW (titanium tungsten), and has a thickness of, for example, 0.01 to 0.5 μm. The main conductor layer 5 is made of, for example, Cu (copper) and has a thickness of, for example, 1.0 to 100.0 μm. The protective layer 6 is made of, for example, Ni (nickel) and has a thickness of, for example, 0.5 to 10.0 μm. Further, the diffusion preventing layer 7 is made of, for example, Pd (palladium) and has a thickness of, for example, 0.1 to 1.0 μm. For example, when low resistance Cu is used for the main conductor layer 5, the resistance of the wiring 3 can be lowered and the stress due to Ni of the protective layer 6 can be relieved by Cu.

端子２および配線３は、例えばイオンプレーティング法、スパッタ法、蒸着法等の従来周知の薄膜形成方法を用いて形成される。例えば、絶縁基板１の主面の全面にイオンプレーティング法、スパッタ法、蒸着法等により、下地金属層４、主導体層５の一部となるＣｕを成膜する。その後、例えばＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）を使ったフォトリソグラフィ法により端子２、配線３の反転パターンを形成して、電解Ｃｕめっきにより、主導体層５を形成し、ＤＦＲを除去する。その後、端子２、配線３以外の主導体層の一部のＣｕおよび下地金属層４を従来周知のウェットエッチング法を用いて除去して端子２および配線３のパターンニングを行い、所望の形状の端子２および配線３を形成する。 The terminal 2 and the wiring 3 are formed by using a conventionally well-known thin film forming method such as an ion plating method, a sputtering method, or a vapor deposition method. For example, Cu serving as a part of the base metal layer 4 and the main conductor layer 5 is formed on the entire main surface of the insulating substrate 1 by ion plating, sputtering, vapor deposition, or the like. Thereafter, for example, a reversal pattern of the terminal 2 and the wiring 3 is formed by a photolithography method using DFR (dry film resist), the main conductor layer 5 is formed by electrolytic Cu plating, and the DFR is removed. Thereafter, a part of the main conductor layer other than the terminal 2 and the wiring 3 and the underlying metal layer 4 are removed by using a conventionally known wet etching method, and the terminal 2 and the wiring 3 are patterned. Terminal 2 and wiring 3 are formed.

図５（ｂ）は、端子２および配線３のうちＡｕからなる表面層８を形成する工程を示す断面図である。 FIG. 5B is a cross-sectional view showing a process of forming the surface layer 8 made of Au among the terminals 2 and the wirings 3.

電解めっきあるいは無電解めっき法により、主導体層５の残りの厚み部分、保護層６、拡散防止層７を形成し、最後にＡｕからなる表面層８を順次形成する。 The remaining thickness portion of the main conductor layer 5, the protective layer 6 and the diffusion preventing layer 7 are formed by electrolytic plating or electroless plating, and finally the surface layer 8 made of Au is sequentially formed.

図５（ｃ）は、表面層８の上に、はんだ11と濡れにくい金属からなる金属層10を形成する工程を示す断面図である。 FIG. 5C is a cross-sectional view showing a process of forming a metal layer 10 made of a metal that is hard to get wet with the solder 11 on the surface layer 8.

金属層10が例えばＣｒからなる場合、表面層８上にイオンプレーティング法，スパッタ
法，蒸着法等の従来周知の薄膜形成方法により、厚みが0.05〜0.2μｍのＣｒ層を成膜す
る。このＣｒ層を成膜する際は、Ｃｒ層を表面層８上の全面に形成してもよいし、マスクを用いて配線３の端子２との接続部近傍に部分的にＣｒ層を形成してもよい。 When the metal layer 10 is made of, for example, Cr, a Cr layer having a thickness of 0.05 to 0.2 μm is formed on the surface layer 8 by a conventionally well-known thin film forming method such as ion plating, sputtering, or vapor deposition. When forming this Cr layer, the Cr layer may be formed on the entire surface layer 8, or a Cr layer may be partially formed in the vicinity of the connection portion with the terminal 2 of the wiring 3 using a mask. May be.

図５（ｄ）は、はんだ11と濡れにくい金属と金との合金９を形成する工程を示す断面図である。 FIG. 5D is a cross-sectional view showing a process of forming an alloy 9 of a metal and gold that is difficult to get wet with the solder 11.

配線３の端子２との接続部において配線３の幅方向に渡って、金属層10上から例えばＹｂファイバーレーザー（イッテルビウムファイバーレーザー）等のレーザーを照射してＣｒからなる金属層10とＡｕからなる表面層８とを溶融させ、再度固化することで合金９（ＡｕＣｒ合金）を表面層８に形成する。このＡｕＣｒ合金は、はんだ11と濡れにくいＣｒが含有されていることにより、はんだ11と接合しにくい合金９となる。レーザーを照射する際、レーザーを強く照射しすぎると、表面層８のＡｕが溶融し飛散してしまうので、レーザーを弱めに照射してＡｕが溶融飛散することなく、ＡｕとＣｒとを合金化させてＡｕＣｒ合金とする。このＡｕＣｒ合金の厚みは、0.1〜0.4μｍである。 For example, a Yb fiber laser (ytterbium fiber laser) or the like is irradiated from above the metal layer 10 across the width direction of the wiring 3 at the connection portion with the terminal 2 of the wiring 3 and consists of a metal layer 10 made of Cr and Au. An alloy 9 (AuCr alloy) is formed on the surface layer 8 by melting the surface layer 8 and solidifying it again. This AuCr alloy becomes an alloy 9 that is difficult to be joined to the solder 11 by containing Cr that is difficult to get wet with the solder 11. When irradiating the laser too much, if the laser is radiated too much, the Au of the surface layer 8 melts and scatters. Therefore, the Au and Cr are alloyed without irradiating the laser weakly and Au being melted and scattered. To obtain an AuCr alloy. The thickness of this AuCr alloy is 0.1 to 0.4 μm.

具体的には、例えば、レーザー照射の中でもＹｂファイバーレーザーを用いて図１（ｂ）に示す例のような一直線の帯状の合金９を形成する場合は、例えば基本波長が1064ｎｍのＹｂファイバーレーザーを用いて、10〜30ｋＨｚの周波数、5〜15Ａの出力で5〜20ｍｍ／秒程度の走査速度で走査しながら連続して照射することにより形成することができ、帯状の幅は10〜30μｍである。また合金９を、図２（ａ）に示す例のように波形にうねった帯状の合金９を形成する場合は、同様の走査条件の範囲内で周波数および出力を強くしたり弱くしたりして強弱をつけて走査しながら連続して照射することにより形成することができる。この場合の帯状の幅は、帯状の幅の最も狭い部分が10〜30μｍとなるようにする。また図２（ｂ）に示す例のように複数の合金９ではんだ流れ止めとする場合は、隣り合う個々の合金９の接触部分を重ねるようにし幅広にする。このような合金９の形成方法は、同様の条件で走査しながら断続的にレーザー照射することにより形成することができる。この場合は、接触部分を重ねるようにした幅広の部分が、10〜30μｍとなるようにする。 Specifically, for example, in the case of forming a straight strip-shaped alloy 9 as shown in FIG. 1B using a Yb fiber laser even during laser irradiation, for example, a Yb fiber laser having a fundamental wavelength of 1064 nm is used. It can be formed by continuous irradiation while scanning at a scanning speed of about 5-20 mm / sec at a frequency of 10-30 kHz and an output of 5-15 A, and the band width is 10-30 μm. . When the alloy 9 is formed into a corrugated belt-like alloy 9 as in the example shown in FIG. 2A, the frequency and output are increased or decreased within the same scanning conditions. It can be formed by irradiating continuously while scanning with intensity. In this case, the band width is set so that the narrowest part of the band width is 10 to 30 μm. Further, when the solder flow is stopped with a plurality of alloys 9 as in the example shown in FIG. 2B, the contact portions of adjacent individual alloys 9 are overlapped so as to be wide. Such a method of forming the alloy 9 can be formed by intermittent laser irradiation while scanning under the same conditions. In this case, the wide portion where the contact portions are overlapped is set to 10 to 30 μm.

合金９の断面形状を、図３（ａ），（ｂ）に示す例の各々の形状となるようにするには、表面層８および金属層10の金属の種類や厚み、レーザー照射の波長、周波数、出力、レーザー照射時間等を調節することで作製することができる。図３（ａ）に示す例の合金９は、上述したレーザー照射の走査条件で走査することで、表面層８の厚み分の全てを合金９とすればよい。また、図３（ｂ）に示す例のように、合金９が表面層８の表面よりも上側に突出した突出部９ａを有したものとする場合は、金属層10の厚みを厚くした状態でレーザーを照射した後、金属層10を除去する事で突出部９ａを形成することができる。 In order to make the cross-sectional shape of the alloy 9 to be the shape of each of the examples shown in FIGS. 3A and 3B, the type and thickness of the metal of the surface layer 8 and the metal layer 10, the wavelength of laser irradiation, It can be produced by adjusting the frequency, output, laser irradiation time and the like. The alloy 9 in the example shown in FIG. 3A is scanned under the laser irradiation scanning conditions described above, so that the entire thickness of the surface layer 8 may be the alloy 9. Further, as in the example shown in FIG. 3B, in the case where the alloy 9 has a protruding portion 9a protruding above the surface of the surface layer 8, the thickness of the metal layer 10 is increased. After the laser irradiation, the protruding portion 9a can be formed by removing the metal layer 10.

このようにして、表面層８の配線３の端子２との接続部に、配線３の幅方向に渡ってはんだ11と濡れにくいＡｕＣｒ合金が形成される。 In this way, an AuCr alloy that is difficult to wet with the solder 11 is formed in the width direction of the wiring 3 at the connection portion of the surface layer 8 to the terminal 2 of the wiring 3.

図５（ｅ）は、金属層10を除去する工程を示す断面図である。 FIG. 5E is a cross-sectional view showing the process of removing the metal layer 10.

図５（ｄ）の工程において金属層10上からレーザー照射して合金９を形成した後、不要な金属層10を除去する。不要な金属層10を除去するには、従来周知のウェットエッチング法を用い、金属層10が溶解する溶液に配線基板を一定時間浸漬させて金属層10を全て除去する。 In the step shown in FIG. 5D, the metal layer 10 is irradiated with laser to form the alloy 9, and then the unnecessary metal layer 10 is removed. In order to remove the unnecessary metal layer 10, a conventionally known wet etching method is used, and the wiring board is immersed in a solution in which the metal layer 10 is dissolved for a certain period of time to remove all the metal layer 10.

１：絶縁基板
２：端子
３：配線
４：下地金属層
５：主導体層
６：保護層
７：拡散防止層
８：表面層
９：合金
９ａ：突出部
９ｂ：埋設部
１０：金属層
１１：はんだ 1: Insulating substrate 2: Terminal 3: Wiring 4: Underlying metal layer 5: Main conductor layer 6: Protection layer 7: Diffusion prevention layer 8: Surface layer 9: Alloy 9a: Protruding part 9b: Buried part 10: Metal layer 11: Solder

Claims

Preparing an insulating substrate; and
Forming a terminal and a wiring connected to the terminal, the surface layer of which is made of gold, on the insulating substrate;
Forming a metal layer made of any one of chromium, platinum, titanium, and aluminum on the surface layer over the width direction of the wiring at a connection portion with the terminal of the wiring;
By laser irradiation from the metal layer to melt the metal layer and the surface layer, the manufacturing method of a wiring substrate, characterized in that the alloy of the gold and the metal and a step of forming the connecting portion .