JPH09293744A - 電子部品の実装方法 - Google Patents
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Abstract
導体に電子部品をワイヤボンデイングする場合における
接合性の向上を図る。 【解決手段】 半導体チップ等の電子部品とのワイヤボ
ンデイングが行われるCu系導体を樹脂層にてコーティ
ングした後に、半田リフロー工程を実施して、電子部品
を半田付けする。この後に、前記コーティング樹脂層を
剥離してから、Cu系導体と電子部品とをワイヤボンデ
イングする。これにより、Cu系導体を清浄に維持した
ままの状態で、Cu系導体と電子部品とを良好にワイヤ
ボンディングすることができる。
Description
に関するもので、特に、回路基板上の導体に対して直接
ワイヤボンデイングを行い、半導体チップ等の電子部品
の接続を行う実装方法において、ワイヤボンデイングの
接合性を向上させるための方法に関する。
電子部品を搭載し、例えば、図27に示すようにリード
100を介して外部へ端子をとり出す場合、回路基板1
01上の電極102とリード100間を、ワイヤ103
によるワイヤボンディングによって、電気的接続を行な
っていた。
一般的に、回路基板101上の導体104に、半田10
5にて接合された金属製パッド106を用いていた。こ
の金属製パッド106の具体的材質としては、42アロ
イ、50アロイなどにNiめっきしたものや、ボンディ
ング側にAlクラッドされたものが用いられている。
06は、一般に、金属の打ち抜き加工上の制約から、径
1mm×板厚1mm程度の小さなものは加工できないので、
この金属製パッド106の設置に伴って、どうしても、
回路基板101が大きくなってしまうという問題があっ
た。
に、打ち抜き加工した後にNiめっき加工などが必要と
なり、製造工程が煩雑であるので、製造コストが高くな
ってしまうという問題もあった。これに対して、この金
属製パッド106を廃止し、回路基板101上の導体1
04に直接、ワイヤボンディングする技術が特開平5−
326805号公報等にて提案されている。
ば、ワイヤボンディング用の導体104として、Auめ
っきしたもの、Au厚膜、Niめっきしたものを用いた
場合には、導体104に直接、ワイヤボンディングする
ことに伴う接合性について、特に問題がないことを確認
できた。しかしながら、AuめっきやAu厚膜の場合
は、その材料費および加工工程により、基板製造コスト
が高くなるという問題がある。また、AuとAlワイヤ
との組合せでは、その接合界面に腐食が生じて、ワイヤ
ボンディング部の耐湿性が劣るといった問題があった。
板の表面にまずNiめっき層を形成し、このNiめっき
層の上に厚膜導体、例えば、Cu厚膜を形成することに
なるが、この場合には、Niめっき上のCu厚膜部の半
田ぬれ性が低下して、はんだ接合不良が発生しやすいと
いう問題があった。そこで、本発明者らは、このような
問題を解決するために、回路基板上のワイヤボンディン
グ用導体として、Cu厚膜、CuめっきのようなCu系
導体を採用することを試みた。
系導体を回路基板のワイヤボンディング用の導体材料と
して用いた混成集積回路の実装方法では、半田リフロー
工程の後に、洗浄工程を実施しても、ワイヤボンディン
グ用の導体上に汚れが残っており、ワイヤボンドの接合
性が劣下するという不具合が生じることを見い出した。
以下、この不具合の発生理由について、図28に示す従
来工程のフローチャートを参照して、詳細に説明する。
ンが形成された回路基板を用意する。次に、この回路基
板上の配線パターンの実装部品搭載部に半田ペーストを
印刷する。この後に、実装部品を配線パターンの所定部
位にマウント(組付)する。次に、リフロー工程により
半田を溶かして実装部品を固着し、この後に、フラック
ス等による汚染物を洗浄工程にて洗浄し、最後に、回路
基板のワイヤボンディング用導体に対してワイヤボンデ
ィングする。
田リフロー時に、半田フラックス中の活性剤であるBr
やClが溶剤やフラックス中の樹脂成分と共に溶出また
は飛散し、ボンディングパッドである導体(Cu厚膜、
Cuめっき)または導体表面に形成された導体の酸化物
と反応し、この導体の表面に粒状、あるいは均一に反応
生成物が形成され、この反応生成物による導体表面の汚
染により、その後のワイヤボンディングの接合性を低下
させることがわかった。
は、導体としてAlパッドやAu導体を用いたときには
発生せず、Cu系導体を用いた場合に特に発生する固有
の問題であることがわかった。さらに、Cu厚膜、Cu
めっきの場合は、半田リフロー以外にも、接着剤硬化時
の加熱工程や回路基板・ケースの接着等を行うパッケー
ジ工程において、樹脂や接着剤を加熱硬化させることに
より、Cu厚膜、Cuめっきの表面が酸化し、ワイヤボ
ンドの接合性が低下するという不具合が生じることもわ
かった。
や汚染物の除去を機械的に行うようにしたものが既に特
開昭58−111329号公報、特開平6−26052
0号公報にて提案されている。しかし、これらの従来技
術は、1パッドずつ、除去処理を行うため、ボンディン
グパッドが多数設けられている場合は、この除去処理の
ために多大な時間がかかり、コスト高になるという不具
合がある。また、せっかく酸化膜や汚染物を機械的に除
去しても、その除去に伴うパウダーが基板表面に付着し
たまま残り、ワイヤボンドの接合性が安定しない等の不
具合があった。
もので、回路基板上のCu系導体に対して直接ワイヤボ
ンデイングする実装方法において、ワイヤボンデイング
の接合性を向上させるとともに、ワイヤボンデイングに
よる実装を低コストで実施できるようにすることを目的
とする。
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項1記載
の発明では、電子部品(41)とのワイヤボンデイング
が行われるCu系導体(11)を樹脂層(31)にてコ
ーティングした後に、電子部品(41、42)を半田付
け又は接着剤で固着し、この後に、前記コーティング樹
脂層(31)を剥離し、この後に、この樹脂層(31)
を剥離したCu系導体(11)と電子部品(41)とを
ワイヤボンデイングすることを特徴としている。
子部品を回路基板にマウントしリフローする際に起こる
ワイヤボンディングパッド用導体(11)の汚染を、樹
脂層(31)で被覆することにより防止できる。また、
接着剤の固着の場合には、硬化のための加熱によりワイ
ヤボンディングパッド用導体(11)の酸化を防止でき
る。それ故、この導体(11)を清浄に維持したまま、
ワイヤボンディングすることができ、ワイヤボンデイン
グの接合性を向上できる。
1)に直接ワイヤボンディングする方式であるから、ワ
イヤボンディングに関するコストが安くすむ。さらに、
従来の、酸化膜や汚染物の除去を機械的に行う方式に比
して、樹脂層(31)の形成、剥離は簡単であるから、
樹脂層(31)に関するコストも安くすむ。また、従来
の方式であると、酸化膜や汚染物を機械的に除去して
も、その除去に伴うパウダーが基板表面に付着したまま
残り、ワイヤボンドの接合性を阻害することがあるが、
本発明ではこのような不具合も全く生じない。
(41)および外部回路接続用リード(100)とのワ
イヤボンデイングが行われるCu系導体(11、13)
を樹脂層(31)にてコーティングした後に、電子部品
(41、42)を半田付け又は接着剤で固着し、この後
に、前記コーティング樹脂層(31)のうち、電子部品
(41)とのワイヤボンデイングが行われるCu系導体
(11)のコーティング樹脂層(31)を剥離し、この
後に、この樹脂層(31)を剥離したCu系導体(1
1)と電子部品(41)とをワイヤボンデイングし、こ
の後に、回路基板(1)をケース内に封止するパッケー
ジ工程を行い、この後に、前記コーティング樹脂層(3
1)のうち、外部回路接続用リード(100)とのワイ
ヤボンデイングが行われるCu系導体(13)のコーテ
ィング樹脂層(31)を剥離し、この後に、このコーテ
ィング樹脂層(31)を剥離したCu系導体(13)と
外部回路接続用リード(100)とをワイヤボンデイン
グすることを特徴としている。
求項1の作用効果に加えて、パッケージング工程におけ
る樹脂・接着剤硬化等の加熱作用の影響を受けてボンデ
ィングパッド用導体(13)が酸化することをも、樹脂
層(31)の被覆により防止することができ、外部回路
接続用リード(100)とのワイヤボンデイングも良好
に行うことができる。
ング樹脂層(31)の樹脂材料として、半田付け時の加
熱条件にて回路基板(1)に焼きつかない程度の耐熱性
を有し、かつ半田付け時の加熱条件にて硬化可能な樹脂
を用いているから、半田付け時の加熱作用をそのまま利
用して、樹脂層(31)を硬化させることができ、しか
も半田付け時の加熱で回路基板(1)に焼きつかないた
め、コーティング樹脂層(31)の剥離工程において剥
離を容易に行うことができる。
1、42)の半田付け時に流れ出す半田フラックス(2
2)がコーティング樹脂層(31)に到達しないように
半田フラックス(22)をせき止めるダム部材(36)
を回路基板(1)上に形成することを特徴としている。
従って、半田フラックス(22)によるコーティング樹
脂層(31)への影響をなくし、ワイヤボンディングの
接合性を良好にすることができる。
(31)の全てに対して設けても、また選択的に設ける
ようにしてもよい。この場合、電子部品(41、42)
の半田付けを行った後、その剥離を行う前に加熱工程
(パッケージ工程における樹脂・接着剤硬化等の加熱)
が入るコーティング樹脂層、具体的には、外部回路接続
用リード(100)とのワイヤボンデイングが行われる
Cu系導体(13)のコーティング樹脂層(31)に対
してダム部材(36)を設けるようにすれば、半田フラ
ックスの影響で加熱工程時にそのコーティング樹脂層
(31)が酸化されるのを防ぐことができるため、酸化
によるワイヤボンディングの接合性低下を防ぐことがで
きる。
6)を、コーティング樹脂層(31)と同じ材料で同時
に形成しているから、ダム部材(36)を設けても製造
工程数を増やすことがなく、その場合の製造工程を簡単
にすることができる。請求項8記載の発明では、半田付
け後に前記回路基板(1)を洗浄する際に用いる洗浄液
からコーティング樹脂層(31)を保護する保護層(3
7)を前記コーティング樹脂層(31)の表面に形成す
ることを特徴としている。
(31)を保護し、ひいてはコーティング樹脂層(3
1)の下のCu系導体(11、13)の酸化などを防ぐ
ことができるため、Cu系導体(11、13)に対する
ワイヤボンディングの接合性を良好にすることができ
る。また、請求項9、10記載の発明では、ワイヤボン
ドする直前にプラズマクリーニング法により、ボンディ
ングパッド用導体(11、13)上の汚染物・酸化物を
除去することによって、Cu系導体に対して、直接、ワ
イヤボンディングしても安定した接合性を確保すること
ができ、請求項1または2に記載の発明と同様の効果を
発揮できる。
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
づいて説明する。 (第1実施形態)図1〜図13は第1実施形態を示すも
ので、図1は、本発明の樹脂塗布工程を導入した場合の
実装方法の全体工程の流れを示すフローチャートであ
り、図2、3、4、6、7、8、13はこの実装方法の
各工程を具体的に示す図である。まず、図2に示すよう
なCu厚膜、Cuめっき等のCu系の導体からなる配線
パターンを形成した回路基板1を用意する。この回路基
板1はセラミック系の絶縁材料を成形したものである。
は、半導体チップと基板電極とをワイヤボンディングす
るためのパッドとしての導体11、外部接続用ワイヤボ
ンディングパッドとしての導体13、半導体チップを搭
載するためのダイパット用導体12および電子部品接続
用の端子パターン20を含むものとする。次に、図3に
示すように、この回路基板1の配線パターンのうち、電
子部品接続用の端子パターン20および半導体チップ用
ダイパッド用導体12の上に、半田ペースト21をスク
リーン印刷法により印刷する。
ィングを行うためのボンディングパッド用導体11及1
3を覆うようにビニール系樹脂などからなるコーティン
グ樹脂層31を形成する。このコーティング樹脂層31
の材質としては、後述の半田リフロー工程にて回路基板
1に焼きつかないようにするため、耐熱性に優れたも
の、具体的には、230°Cの温度で10分間、加熱さ
れても、基板1に焼きつかない程度の耐熱性を有するも
のが好ましい。また、コーティング樹脂層31は、後述
の半田リフロー工程の加熱条件、具体的には、130°
C〜240°Cの温度にて硬化可能なものを選定する。
例えば、ビニール系樹脂が好適であり、このビニール系
樹脂の具体例としては、ストリップマスク#448T、
#503B−SHV(大阪アサヒ化学(株))がある。
この樹脂層31の形成方法としては、スクリーンマスク
上に置かれたペースト状の樹脂をマスクの開口部を通し
て押し出して樹脂層31を形成するスクリーン印刷法
(半田ペーストの印刷と同様)や、シリンダ内に充填し
たペースト状の樹脂をシリンダ内から空気圧により押し
出して樹脂層31を形成するディスペンス法、スタンプ
法等を用いることができる。
参照して具体的に説明すると、図5(a)、(b)に示
すように、容器32の底部に樹脂の塗布パターン32a
を形成しておき、この容器32内に、ペースト状のコー
ティング樹脂33を充填する。次に、この容器32の樹
脂塗布パータン32aを、回路基板1のワイヤボンディ
ングパッド用導体11、13上に位置決めをする。次い
で、コーティング樹脂33を回路基板1にスタンプする
ことにより、前述のコーティング樹脂層31を形成する
のであるが、このスタンプする際には、充填した樹脂3
3の上部から押圧板35にて圧力をかけて、塗布パータ
ン32aからの樹脂33の抜けをよくする。
は、スタンプする際、塗布パターンの前後に樹脂33が
だれるという不具合が発生しやすいので、図5(b)に
示すように、塗布パターン32aのうち、面積の広い部
位には、メッシュ34を設けることにより、この樹脂3
3のだれを解消できる。次いで、図6に示すように、半
導体チップ41、コンデンサ等の電子部品42をパター
ン12、20の上の半田ペースト21の上に位置決めし
てマウント(組付)する。
程における加熱(例えば、温度:130°C〜240°
C、加熱時間:3分〜5分)よって配線パターン上の半
田21を溶融して半導体チップ41および電子部品42
を基板1に対して固着するとともに、このリフロー工程
の加熱によりコーティング樹脂層31を加熱硬化させ
る。
ックス中の活性剤であるBrやClが、溶剤やフラック
ス中の樹脂成分とともに溶出、または飛散するが、ワイ
ヤボンディングパッド用導体11、13上にはコーティ
ング樹脂層31を形成してあるので、この導体11、1
3が上記溶出、または飛散成分により汚染されたり、半
田中のSn、Pbがワイヤボンディングパッド用の導体
11、13に付着するのを防ぐことができる。
に付着したフラックスなどの汚染物を洗浄し、除去す
る。この後に、図8に示すように、外部接続用ワイヤボ
ンディングパッド用導体13上を除く、半導体チップ4
1接続用のワイヤボンディングパッド用導体11上のコ
ーティング樹脂層31を剥離する。
に示すような吸着剥離法が好適である。この剥離法は、
バキュームによりコーディング樹脂層31を吸着して剥
離する方法である。剥離動作は、バキュームポンプ(図
示せず)に連結されたバキュームノズル91の先端がコ
ーディング樹脂層31に触れると同時に、樹脂層31を
吸引しながら、バキュームノズル91の先端に形成した
爪片92で、コーティング樹脂層31を引っかけて上方
に引き上げ剥離するものである。
印93のごとく屈折した動作軌跡でもって移動する。ま
た、コーディング樹脂層31の材質として、前述のごと
く、半田リフロー工程時の加熱条件では、基板1に焼き
つかない程度の耐熱性を有するものを選択してあるの
で、樹脂層31の剥離を容易に行うことができる。樹脂
層31の剥離方法のその他の例としては、図10に示す
ようなコーティング樹脂層31にフック94を設けて、
それをつまんで引き剥がす方法がある。このフック94
は樹脂製または金属製であり、実装部品と同時に基板1
上のコーティング樹脂層31上にマウントし、樹脂硬化
時(半田リフロー時)において、フック94をコーティ
ング樹脂層31に固着する。
代わりに、コーティング樹脂層31の材質として、粘度
の高いものを使用して、図11のようにコーティング樹
脂層31の一部に凸部95を形成すれば、この凸部95
にてフック94と同じ役割を果たすことができる。ま
た、図12のように基板1のうち、コーティング樹脂層
31の塗布部位の1〜数カ所に予め貫通口86を設けて
おき、樹脂層剥離時に基板1の裏面から樹脂層31を突
いて樹脂層31を基板1から浮かせ、樹脂層31を剥離
し易くする方法もある。
ンディングパッド用導体11上に図13のようにワイヤ
ボンディングを行う。すなわち、半導体チップ41と、
半導体チップボンディングパッド用導体11との間をA
l(アルミニュウム)製ワイヤ43を用いて、熱圧着と
超音波圧着併用の圧着方法等で結合(ワイヤボンディン
グ)する。
品41、42の半田リフロー工程の前に、ワイヤボンデ
ィングパッド用導体11、13をコーティング樹脂層3
1によって被覆することにより、この導体11、13が
半田リフロー時に汚染されるのを回避できる。従って、
導体11を清浄なままの状態にて、ワイヤ43とのボン
ディングを良好に行うことができる。
イヤボンディングパッド用導体13には実装工程後(導
体11のワイヤボンディング後)もコーティング樹脂層
31を形成したままにしておくことにより、半導体装置
をケース(図示せず)内に固着(固定)し、樹脂封止す
るパッケージ工程における接着剤、樹脂などの硬化時に
導体13が酸化することも防ぐことができる。
続用のワイヤボンディングパッド用導体13部分は、ケ
ース内に樹脂封止せず、外部へ露出したままとする。そ
して、パッケージ工程終了後に外部接続用導体13部分
のコーティング樹脂層31を剥離し、その後に外部接続
用導体13と外部回路接続用リード(図27のリード1
00を参照)とをワイヤボンデイングすることにより、
外部接続用導体13のワイヤボンディング接合性も良好
に確保できる。
ティング樹脂層31の塗布を、半田付部品(半導体チッ
プ41、電子部品42)のマウント工程の前に行ってい
るが、この半田付部品のマウント工程の後にコーティン
グ樹脂層31の塗布を行うようにしてもよい。図14
は、コーティング樹脂層31の塗布工程を行ってワイヤ
ボンディングした場合と従来の樹脂層塗布工程なしでワ
イヤボンディングした場合の接合性を比較した実験結果
を示す。この実験において使用したワイヤは、Φ250
μmのAlワイヤであり、ボンディングパッドの導体は
Cuめっきである。実験数nは15である。
引っ張り強度試験であり、試験方法は図15に示す。形
成したボンディングワイヤ150のループ中央(図15
(a)参照)で切断して、図15(b)のようにワイヤ
150を立てる。次に、図15(c)のように立てたワ
イヤ150の下端部をつまんで、引っ張り強度測定器1
52により上方にワイヤ150が破断するまで引っ張
る。グラフはその時の破断強度を測定し、プロットした
ものである。
れ」と良品モードである「ネック切れ」とに分類した。
ここで、「はがれ」とは、図15(d)に示すようにボ
ンディングパッドである導体とワイヤとの界面ではがれ
たものであり、ネック切れとは、図15(e)に示すよ
うに、この「はがれ」が発生せず、ボンディングワイヤ
のネック部151で破断が生じたものである。
ング樹脂層31を塗布したものは、低破断強度域におけ
る「はがれ」が0となり、樹脂層塗布をしないものに比
べ、安定したワイヤボンディング性を得ることができる
ことを確認できた。なお、上記評価に用いたコーティン
グ樹脂層31の材質としては、ビニール系樹脂である、
大阪アサヒ化学(株)製のストリップマスクを用いた
が、これに限定されることなく、半田リフロー条件で硬
化可能で、接着剤、樹脂などの硬化条件に耐えるだけの
耐熱性を有し、さらにその後の剥離が容易に行えるもの
なら他の樹脂や膜を用いてもよい。
少ない、ボーラスでない樹脂や、酸素透過性の低い樹脂
を用いたり、前述の大阪アサヒ化学(株)のストリップ
マスクの上にボイドの少ない樹脂や、酸素透過性の低い
樹脂を被覆し、樹脂層31を2層にすることにより、樹
脂層31下の導体の酸化防止効果を一層高めることがで
きる。
Cu厚膜をワイヤボンディングパッド用導体に使用した
回路基板を樹脂層の塗布なしに、150℃の空気中で1
0時間放置した場合、導体表面の酸化が著しく、その導
体上にワイヤボンディングしたものは、前述の引っ張り
強度試験を行うと、低強度ではがれるものが多発するこ
とがわかった。
サヒ化学(株)のストリップマスク)をワイヤボンディ
ングパッド用導体に塗布して、同様の試験を行った場合
は、導体表面の酸化が抑制され、高強度でも「はがれモ
ード」が発生することなく安定したワイヤボンディング
性を確保できることを確認できた。本発明者らは、さら
にコーティング樹脂層31の膜厚(回路基板1の表面か
らの厚さ)について検討を行った。図16に、コーティ
ング樹脂層31の膜厚に対する引っ張り強度の実験結果
を示す。その試験方法は図15に示すものと同じであ
り、その試験に用いたコーティング樹脂層31もその時
のものと同じである。なお、図16中の各膜厚に対し右
側は最適条件でボンディングを行った場合を示し、左側
は超音波ボンディングする場合のパワーを少し小さくし
た場合を示す。
グを行った場合には、コーティング樹脂層31の膜厚が
0.1mmから2.0mmの範囲ではどの膜厚でも接合
性は良好であるが、パワーを少し小さくしてボンディン
グを行った場合には、0.3mm以上の膜厚では「はが
れ」が発生した。従って、0.3mm以上では接合性に
余裕がないことが分かる。
場合について、膜厚を0.05mmから0.3mmの範
囲にして、耐湿性試験を行った結果を図17に示す。こ
の耐湿性試験は、121℃、1.7気圧、湿度85%の
環境下で96時間放置するPCT試験である。図17か
ら、コーティング樹脂層31の膜厚を0.05mmと
0.3mmにした場合に「はがれ」が発生した。これ
は、それらの膜厚のときにCu系導体の表面に酸化膜が
厚く形成され、その酸化膜により接合性に余裕がなかっ
たためであると思われる。
グ樹脂層31の膜厚は、0.07mmから0.2mmの
範囲にあるのが望ましいことが分かる。以上説明した実
施形態では、半導体チップ41、電子部品42を半田に
よって固着する場合の混成集積回路装置について、コー
ティング樹脂層31の作用効果を述べてきたが、半田に
代え接着剤を用いて半導体チップ41、電子部品42を
固着した場合でもコーティング樹脂層31によってワイ
ヤボンディング用パッド11、13が接着剤硬化時に酸
化するのを防止することができる。 (第2実施形態)上記第1実施形態の実装方法では、電
子部品41、42の半田リフロー工程の前に、ワイヤボ
ンディングパッド用導体11、13をコーティング樹脂
層31によって被覆することにより、この導体11、1
3が半田リフロー時に汚染されるのを回避でき、また外
部接続用のワイヤボンディングパッド用導体13には実
装工程後(導体11のワイヤボンディング後)もコーテ
ィング樹脂層31を形成したままにしておくことによ
り、パッケージ工程における接着剤、樹脂などの硬化時
に導体13が酸化するのを防ぐようにしている。
進めたところ、コーティング樹脂層31の下のワイヤボ
ンディングパッド用導体13が酸化し、ワイヤボンディ
ングの接合性が低下するという問題があることが判明し
た。これは、パッケージ工程において、図18に示すよ
うに、回路基板1を樹脂ケース52に接着剤51で接着
し、さらに樹脂で封止する際の加熱硬化時に、その加熱
作用によって導体13の表面が酸化するものと考えられ
る。この点についてさらに検討を進めたところ、半田リ
フロー工程の際に流れ出す半田フラックスが問題である
ことが分かった。
して濡れ性が良好であるため、図19(a)の平面図に
示すように、半田リフロー時に半田付部品(半導体チッ
プ41、電子部品42)の周囲に半田フラックス22が
流れ出す。この半田フラックス22はコーティング樹脂
層31を溶かし、コーティング樹脂層31と回路基板1
との界面に侵入し、コーティング樹脂層31と回路基板
1との間の密着力を低下させる。そして、洗浄工程に
て、半田フラックス22を除去したときに、コーティン
グ樹脂層31が浮いた状態になる。この後、パッケージ
工程において上記した加熱を行うと、導体13の表面が
酸化されることになる。
(b)に示すように、半田フラックス22がコーティン
グ樹脂層31まで広がってこないように、半田付部品
(半導体チップ41、電子部品42)とコーティング樹
脂層31との間にダムを形成する樹脂層36を形成して
いる。従って、ダム用の樹脂層36により半田フラック
ス22がせき止められるため、半田フラックス22によ
るコーティング樹脂層31への影響をなくすことがで
き、導体13の酸化が防止されて、導体13上へのボン
ディングを接合性よく行うことができる。
を、コーティング樹脂層31と同じ材料でそれと同時に
形成するようにしている。すなわち、樹脂塗布工程にお
いて、図20に示すように、導体11と半導体チップを
搭載するためのダイパット用導体12のそれぞれの間、
導体11と電子部品接続用の端子パターン20の間、お
よび端子パターン20と外部接続用ワイヤボンディング
パッドとしての導体13の間に、ダム用の樹脂層36を
それぞれ形成している。このダム用の樹脂層36を形成
する以外は、第1実施形態と同じ工程を実施している。
なお、上記したダム用の樹脂層36は、除去せずにその
まま残していても、コーティング層36の除去とともに
順次除去していってもよい。
止するという観点からすれば、端子パターン20と導体
13の間のみダム用の樹脂層36を設けるようにするこ
ともできる。しかし、図13に示すように、導体11に
非常に細いワイヤ43がボンディングされる場合は、導
体11のちょっとした酸化でも、その接合性に問題が生
じる。従って、導体11とダイパット用導体12の間、
および導体11と端子パターン20の間にもダム用の樹
脂層36を形成するのが好ましい。
グ樹脂層31の形成と同時である必要はなく、コーティ
ング樹脂層31の形成の前後いずれかであってもよい。
要は、半田リフロー工程の前にダム用の樹脂層36が形
成されていればよい。また、ダム用の樹脂層36は、コ
ーティング樹脂層31と同じ材料である必要はなく、別
の材料であってもよい。但し、上記したように同じ材料
で同時に両者を形成した方が製造工程が簡単になる。 (第3実施形態)上記第2実施形態では、半田リフロー
時に流れ出す半田フラックスがコーティング樹脂層31
に届かないようにして、導体13の酸化を防止するもの
を示したが、半田付け後に回路基板1を洗浄する際に用
いる洗浄液(有機溶剤系の洗浄液)によってもコーティ
ング樹脂層31がわずかに溶けて、その後のパッケージ
工程の加熱時に、コーティング樹脂層31が硬くなって
変色し、導体13に対する保護効果が低下し、導体13
が酸化される可能性がある。
および洗浄液からコーティング樹脂層31を保護するよ
うにしている。具体的には、図21に示すように、コー
ティング樹脂層31を形成した後、コーティング樹脂層
31の上にディスペンサを用いて保護用の樹脂層37を
形成している。この保護用の樹脂層37としては、半田
フラックスや洗浄液などの耐薬品性、耐溶剤性に優れた
樹脂を用いる。例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系
樹脂を用いることができる。この場合、樹脂層37は回
路基板1に強固に固着されるため、コーティング樹脂層
31を剥離する場合には、樹脂層37と回路基板1の固
着部を残したまま、樹脂層37およびコーティング樹脂
層31を剥離する。
グ樹脂層31の上に保護用の樹脂層37を形成する以外
は、第1実施形態と同じ工程を実施している。従って、
この第3実施形態によれば、コーティング樹脂層31の
上に保護用の樹脂層37を設ける二重構造としているか
ら、半田フラックスおよび洗浄液の影響を受けることが
なく、導体11、13上に接合性よくボンディングを行
うことができる。
フラックスによるコーティング樹脂層31への影響をな
くすように構成した場合には、樹脂層37の材料とし
て、洗浄液のみを対象としてコーティング樹脂層31を
保護する材料を選定することもできる。また、本実施形
態においても、導体13の酸化を防止するという観点か
らすれば、導体13上のコーティング樹脂層31に対し
てのみ樹脂層37を設けるようにすることもできる。し
かし、第2実施形態と同様、導体11の酸化を極力なく
すためには、導体11上のコーティング樹脂層31にも
樹脂層37を形成するのが好ましい。 (第4実施形態)上述した第1ないし第3実施形態で
は、樹脂塗布工程にてコーティング樹脂層31を塗布
し、リフロー工程の加熱によりコーティング樹脂層31
を加熱硬化するようにしているが、コーティング樹脂層
31は1回の加熱より2回の加熱を行った方が回路基板
1との密着力が増すため、図22に示すように、樹脂塗
布工程を行った後、コーティング樹脂層31を加熱硬化
させ、その後、はんだ印刷工程を経てマウント工程を実
施するようにしてもよい。
程における加熱と同じ条件で加熱を行う。 (第5実施形態)次に、本発明の第5実施形態について
説明する。第5実施形態は、ワイヤボンディングパッド
用導体を清浄にする方法としてプラズマクリーニング法
を実装工程の中に組み入れたものであり、図23はこの
プラズマクリーニング法を導入した場合の実装工程を示
すフローチャートである。
ボンディングパッド用導体を汚染、酸化させないように
保護するものであるのに対し、第5実施形態のプラズマ
クリーニング工程は半田リフローや樹脂・接着剤硬化時
に付着する汚染物(Br、Cl、Sn等)、酸化物を除
去することにより、ワイヤボンディングパッド用導体に
清浄な表面を確保して、安定なワイヤボンディング性を
確保するものである。
フロー、洗浄工程後に、半導体チップ41接続用のワイ
ヤボンディングパッド用導体11に対してプラズマクリ
ーニング法を実施して、半田リフロー時に付着する汚染
物(Br、Cl、Sn等)や、酸化物を除去してから、
導体11へのワイヤボンディングを行う。次に、基板1
およびこの基板1を収納、固着するケース(図示せず)
等の接着、樹脂硬化を行うパッケージ工程を行い、その
後に、外部接続用のワイヤボンディングパッド用導体1
3に対するプラズマクリーニング法を実施して、半田リ
フロー時およびパッケージ工程の接着、硬化時に付着す
る汚染物、酸化物等を除去してから、導体13へのワイ
ヤボンディングを行う。
グ法は、例えば、放電ガスとして10%−H2 /Arを
用いて、導体11、13上に反応ガスプラズマを発生し
て導体11、13上の汚染物や酸化物を除去するもので
ある。また、図24に示すように、プラズマクリーニン
グ工程の実施中は実装部品(半導体チップ41等)をマ
スク170でカバーして、半導体チップ41等への悪影
響を回避して、ボンディングパッド用の導体11、13
のみをクリーニングすることが望ましい。
実施する際には、実装部品(半導体チップ41等)が基
板1に搭載されているので、プラズマクリーニングによ
る実装部品の特性変動が懸念される。そこで、マスク1
70により実装部品をカバーして半導体チップ41等の
実装部品への悪影響を回避することが望ましい。このマ
スク170の材料としては、Al,ステンレス等のプラ
ズマクリーニングをしても支障のない金属材料を選定す
る。また、このマスク170には基板1との接触部に、
柔らかい樹脂(シリコーン系樹脂等)からなる緩衝部材
172が配設されている。この緩衝部材172の配設に
より、基板1の反り等による隙間がマスク170と基板
1との間に発生することを防止できるとともに、マスク
170によって基板1を傷つけることを防ぐことができ
る。
1、13に付着する汚染物(Br、Sn)の除去効果の
具体例を示すものであり、半田リフローをしたがプラズ
マクリーニングをしてないCu導体上には、図25の上
部に示すように、BrやSnが表面分析により確認され
たが、第5実施形態によるプラズマクリーニングをした
後はこれらのBrやSnが完全に除去されることを確認
できた。
示すように、プラズマクリーニングをしたものは「はが
れモード」がなくなり、良好となることを確認できた。
この汚染物は従来のクリーニング時間(30〜180s
ec)では除去できず、10〜15minという長い時
間クリーニングすることにより汚染物の除去が可能とな
る。
チップ41等を基板1に接着剤を用いて固着した場合
は、当該接着剤の硬化の際にワイヤボンディング用導体
11、13の表面は酸化されるが、これらの酸化物もプ
ラズマスクリーニング法によって好適に除去できる。
チャートである。
た回路基板を示す断面図である。
を示す断面図である。
た状態を示す断面図である。
用いる容器の断面図で、(b)は同容器の底部の平面図
である。
を示す断面図である。
後の状態を示す断面図である。
上のコーティング樹脂層を剥離した後の状態を示す断面
図である。
面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
用導体にワイヤボンディングした後の状態を示す断面図
である。
ディング性の評価結果を示す図表である。
強度試験の方法を示す説明図である。
強度の試験結果を示す図である。
強度のPCT試験後の結果を示す図である。
に接着剤で接着を行う状態を示す図である。
層にまで広がる状態を示す図、(b)は半田フラックス
がダム用の樹脂層により積止められる状態を示す図であ
る。
脂層を、コーティング樹脂層と半田付部品の間に設けた
状態を示す図である。
グ樹脂層の上に保護用の樹脂層を形成した状態を示す図
である。
ーチャートである。
ーチャートである。
施する際に用いるマスクを示す断面図である。
導体表面の分析結果を示す図表である。
イヤボンディング性の評価結果を示す図表である。
を示す断面図である。
を示すフローチャートである。
21…半田ペースト、22…半田フラックス、31…コ
ーティング樹脂層、36…ダム用の樹脂層、37…保護
用の樹脂層、41…半導体チップ、42…電子部品、5
2…ケース、100…外部回路接続用リード。
Claims (10)
- 【請求項1】 回路基板(1)上の配線パターンを構成
するCu系導体(12、20)に対して電子部品(4
1、42)を半田付け又は接着剤で固着するとともに、
前記配線パターンを構成する他のCu系導体(11)に
対して直接ワイヤボンデイングを行い、前記Cu系導体
(11)と電子部品(41)とを接続する実装方法であ
って、 前記電子部品(41)とのワイヤボンデイングが行われ
るCu系導体(11)を樹脂層(31)にてコーティン
グした後に、前記電子部品(41、42)を半田付け又
は接着剤で固着し、 この後に、前記コーティング樹脂層(31)を剥離し、 この後に、前記コーティング樹脂層(31)を剥離した
Cu系導体(11)と前記電子部品(41)とをワイヤ
ボンデイングすることを特徴とする電子部品の実装方
法。 - 【請求項2】 回路基板(1)上の配線パターンを構成
するCu系導体(12、20)に対して電子部品(4
1、42)を半田付け又は接着剤で固着するとともに、
前記配線パターンを構成する他のCu系導体(11、1
3)に対して直接ワイヤボンデイングを行い、前記Cu
系導体(11、13)と、電子部品(41)および外部
回路接続用リード(100)とを接続する実装方法であ
って、 前記電子部品(41)および外部回路接続用リード(1
00)とのワイヤボンデイングが行われるCu系導体
(11、13)を樹脂層(31)にてコーティングした
後に、前記電子部品(41、42)を半田付け又は接着
剤で固着し、 この後に、前記コーティング樹脂層(31)のうち、前
記電子部品(41)とのワイヤボンデイングが行われる
Cu系導体(11)のコーティング樹脂層(31)を剥
離し、 この後に、この樹脂層(31)を剥離したCu系導体
(11)と前記電子部品(41)とをワイヤボンデイン
グし、 この後に、前記回路基板(1)をケース(52)内に封
止するパッケージ工程を行い、 この後に、前記コーティング樹脂層(31)のうち、前
記外部回路接続用リード(100)とのワイヤボンデイ
ングが行われるCu系導体(13)のコーティング樹脂
層(31)を剥離し、 この後に、この樹脂層(31)を剥離したCu系導体
(13)と前記外部回路接続用リード(100)とをワ
イヤボンデイングすることを特徴とする電子部品の実装
方法。 - 【請求項3】 前記コーティング樹脂層(31)の樹脂
材料として、前記半田付け又は接着剤による固着時の加
熱条件にて前記回路基板(1)に焼きつかない程度の耐
熱性を有し、かつ前記半田付け又は接着剤による固着時
の加熱条件にて硬化可能な樹脂を用いることを特徴とす
る請求項1または2に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項4】 前記コーティング樹脂層(31)を形成
するためのペースト状の樹脂(33)を、底部に樹脂塗
布パターン(32a)を形成した容器(32)内に収納
し、 この容器(32)の樹脂塗布パターン(32a)と、前
記回路基板(1)のワイヤボンデイング用のCu系導体
(11、13)とを位置決めし、 この後に、前記容器(32)の底部の樹脂塗布パターン
(32a)を通して、前記ペースト状の樹脂(33)を
吐出して、前記ワイヤボンデイング用のCu系導体(1
1、13)に樹脂層(31)をコーティングすることを
特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電
子部品の実装方法。 - 【請求項5】 バキュームが加えられるバキュームノズ
ル(91)にて前記コーティング樹脂層(31)を吸引
するとともに、このバキュームノズル(91)の先端部
を前記コーティング樹脂層(31)に係止することよ
り、前記コーティング樹脂層(31)に前記回路基板
(1)から離れる方向の外力を作用させて、前記コーテ
ィング樹脂層(31)の剥離を行うことを特徴とする請
求項1ないし4のいずれか1つに記載の電子部品の実装
方法。 - 【請求項6】 前記電子部品(41、42)の半田付け
時に流れ出す半田フラックス(22)が前記コーティン
グ樹脂層(31)に到達しないように前記半田フラック
ス(22)をせき止めるダム部材(36)を、前記半田
付けを行う前に、前記回路基板(1)上に形成すること
を特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の
電子部品の実装方法。 - 【請求項7】 前記ダム部材(36)を、前記コーティ
ング樹脂層(31)と同じ材料で同時に形成することを
特徴とする請求項6に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項8】 前記半田付け後に前記回路基板(1)を
洗浄する際に用いる洗浄液から前記コーティング樹脂層
(31)を保護する保護層(37)を、前記半田付けを
行う前に、前記コーティング樹脂層(31)の表面に形
成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1
つに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項9】 回路基板(1)上の配線パターンを構成
するCu系導体(12、20)に対して電子部品(4
1、42)を半田付け又は接着剤にて固着するととも
に、前記配線パターンを構成する他のCu系導体(1
1)に対して直接ワイヤボンデイングをして、前記Cu
系導体(11)と電子部品(41)とを接続する実装方
法であって、 前記電子部品(41、42)の半田付け又は接着剤にて
固着を行った後に、前記電子部品(41)とのワイヤボ
ンデイングが行われるCu系導体(11)に対してプラ
ズマクリーニング工程を実施して、このCu系導体(1
1)の表面を清浄化し、 この後に、このプラズマクリーニングをしたCu系導体
(11)と前記電子部品(41)とをワイヤボンデイン
グすることを特徴とする電子部品の実装方法。 - 【請求項10】 回路基板(1)上の配線パターンを構
成するCu系導体(12、20)に対して電子部品(4
1、42)を半田付け又は接着剤にて固着するととも
に、前記配線パターンを構成する他のCu系導体(1
1、13)に対して直接ワイヤボンデイングをして、前
記Cu系導体(11、13)と、電子部品(41)およ
び外部回路接続用リード(100)とを接続する実装方
法であって、 前記電子部品(41、42)の半田付け又は接着剤にて
固着を行った後に、前記Cu系導体(11、12、1
3、20)のうち、前記電子部品(41)とのワイヤボ
ンデイングが行われるCu系導体(11)に対してプラ
ズマクリーニング工程を実施して、このCu系導体(1
1)の表面を清浄化し、 この後に、このプラズマクリーニングをしたCu系導体
(11)と前記電子部品(41)とをワイヤボンデイン
グし、 この後に、前記回路基板(1)をケース内に封止するパ
ッケージ工程を行い、 この後に、前記Cu系導体(11、12、13、20)
のうち、前記外部回路接続用リード(100)とのワイ
ヤボンデイングが行われるCu系導体(13)に対して
プラズマクリーニング工程を実施して、このCu系導体
(13)の表面を清浄化し、 この後に、このプラズマクリーニングをしたCu系導体
(13)と前記外部回路接続用リード(100)とをワ
イヤボンデイングすることを特徴とする電子部品の実装
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 1997-02-25 JP JP04100397A patent/JP3736001B2/ja not_active Expired - Fee Related
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