(57)【要約】【課題】ワイヤボンディングが行われる基板上にストリップマスクを用いてはんだを配置する電子装置の製造方法において、ボンディングランドにＰｄメッキを施すことなく、ストリップマスクの残渣を適切に低減する。【解決手段】マスク配置工程に用いるストリップマスク１００に、マスクの硬化温度およびはんだリフロー温度にてボンディングランド１２における下地金属１２ａよりも酸化しやすい還元部材１１０を添加しておく。【選択図】図３
2010103232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面上に、電子部品（２０）がはんだ付けされるはんだ付け部（１１）、および、ワイヤボンディングされるボンディングランド（１２）を有するとともに、前記ボンディングランド（１２）は下地金属（１２ａ）の表面に金メッキ（１２ｂ）を施してなるものである基板（１０）を用意し、
前記基板（１０）の一面上に、前記ボンディングランド（１２）を被覆して保護する樹脂よりなるストリップマスク（１００）を配置し、当該マスクを加熱して硬化させるマスク配置工程と、
次に、前記はんだ付け部（１１）にはんだ（３０）を配置するはんだ配置工程と、
その後、前記はんだ（３０）を介して、前記はんだ付け部（１１）に前記電子部品（２０）を搭載して、前記はんだ（３０）をリフローさせてはんだ接合を行うリフロー工程と、
続いて、前記ストリップマスク（１００）を前記基板（１０）の一面から剥離させるマスク剥離工程と、を備え、
前記マスク配置工程に用いる前記ストリップマスク（１００）に、前記マスクの硬化温度および前記はんだリフロー温度にて前記ボンディングランド（１２）における前記下地金属（１２ａ）よりも酸化しやすい部材（１１０）を添加しておくことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記ストリップマスク（１００）を構成する樹脂は、塩化ビニルを含む樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記下地金属（１２ａ）よりも酸化しやすい部材（１１０）は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、ＡｌおよびＢａの中から選択されたものよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディングが行われる基板上にストリップマスクを用いてはんだを配置する電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の電子装置の製造方法は、次の通りである。まず、一面上に、電子部品がはんだ付けされるはんだ付け部、および、ワイヤボンディングされるボンディングランドを有する基板を用意する。ここで、ボンディングランドは下地金属の表面に金メッキを施してなるものである。
【０００３】
そして、基板の一面上に、ボンディングランドを被覆して保護するストリップマスクを印刷などで塗布して配置し、これを加熱して硬化させる（マスク配置工程）。このストリップマスクは、通常、塩化ビニルを含む樹脂よりなる。
【０００４】
次に、基板のはんだ付け部にはんだを配置する（はんだ配置工程）。その後、はんだを介して、はんだ付け部に電子部品を搭載して、はんだをリフローさせてはんだ接合を行う（リフロー工程）。
【０００５】
続いて、ピンセットなどにより、ストリップマスクを基板の一面から剥離させる（マスク剥離工程）。その後、ボンディングランドに対してワイヤボンディングを行うことにより、電子装置ができあがる。
【０００６】
しかしながら、この場合、ストリップマスクの剥離後に、ボンディングランドに、ストリップマスクが剥がれず残った部分、すなわち、マスク残渣が残るため、その後のワイヤボンディングにおいて、ワイヤボンディング性を低下させるなどの問題があった。
【０００７】
ここで、従来では、ストリップマスクにメチルフェニルシリコーンを添加する事で数日間にわたり良好な剥離性を確保する方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この方法では、マスク残渣が低減できるかどうかは不明である。
【０００８】
また、従来では、ボンディングランドの下地金属の拡散を防ぐ方法として、下地金属であるＣｕの表面へ高純度のＰｄをメッキし、その上に金メッキを形成したものが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２７９７１１号公報
【特許文献２】特開２００５−１９７４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は、上記ストリップマスクの残渣について検討した結果、当該マスク残渣が残る原因としては、ボンディングランド表面の金属とストリップマスク中の酸素とが反応し、ランドとマスクとの密着力が強くなることが原因であると考えた。
【００１０】
ストリップマスク中の酸素は、通常時は結合しており、ボンディングランド表面の金属と反応することは無いと考えられる。しかし、はんだリフロー時の熱により、マスク内にて脱塩化水素反応を伴う分解が起こり、生じた酸素とボンディングランド表面の金属とが反応する可能性がある。
【００１１】
本発明者の検討によれば、下地金属であるＣｕの表面に金メッキを施してなるＡｕ／Ｃｕで構成されたボンディングランドでも、マスク残渣は点状に発生した。また、この場合、ストリップマスクの硬化や、はんだリフローなど、製造工程中に加わる熱によって下地金属であるＣｕが金メッキ表面へ析出した部位に、当該マスク残渣が残りやすい傾向が見られた。
【００１２】
つまり、Ａｕメッキの表面にマスク残渣が残るのは、上記製造工程中の熱により、マスク中の酸素とランド表面である金メッキ表面に析出した下地金属とが反応し、互いの密着強度が強くなったためと考えられる。
【００１３】
このようなメカニズムに対して、ストリップマスクの残渣を低減する方法としては、金メッキ表面への下地金属の析出を防ぐことが考えられる。上記特許文献２では、下地金属であるＣｕの表面へＰｄメッキを施し、その上に金メッキを形成することで、高純度のＰｄがＣｕの拡散バリアとなりＣｕの析出を抑制するようにしているが、ＰｄはＣｕに比べて導電率が一桁ほど小さく配線抵抗が増加してしまうし、また、工程数の増加やコストアップなどの問題がある。
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ワイヤボンディングが行われる基板上にストリップマスクを用いてはんだを配置する電子装置の製造方法において、ボンディングランドにＰｄメッキを施すことなく、ストリップマスクの残渣を適切に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面上に、はんだ付け部（１１）、および、下地金属（１２ａ）の表面に金メッキ（１２ｂ）を施してなるボンディングランド（１２）を有する基板（１０）を用意し、基板（１０）の一面上に、ストリップマスク（１００）を配置し、当該マスクを加熱して硬化させ、次に、はんだ付け部（１１）にはんだ（３０）を配置し、その後、はんだ付け部（１１）に電子部品（２０）を搭載して、はんだ（３０）をリフローさせてはんだ接合を行い、続いて、ストリップマスク（１００）を基板（１０）の一面から剥離させる電子装置の製造方法であって、マスク配置工程に用いるストリップマスク（１００）に、マスクの硬化温度およびはんだリフロー温度にてボンディングランド（１２）における下地金属（１２ａ）よりも酸化しやすい部材（１１０）を添加しておくことを特徴とする。
【００１６】
それによれば、ストリップマスク（１００）に、当該マスクの硬化温度およびはんだリフロー温度にてボンディングランド（１２）における下地金属（１２ａ）よりも酸化しやすい部材（１１０）が添加されており、マスク（１００）中の酸素は、マスク（１００）内にて当該添加された部材と結合しやすくなるから、当該マスク中の酸素とランド（１２）表面に析出した下地金属（１２ａ）との結合が抑制される。そのため、ボンディングランド（１２）にＰｄメッキを施すことなく、ストリップマスク（１００）の残渣を適切に低減することができる。
【００１７】
ここで、請求項２に記載の発明では、ストリップマスク（１００）を構成する樹脂は、塩化ビニルを含む樹脂であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明では、下地金属（１２ａ）よりも酸化しやすい部材（１１０）は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、ＡｌおよびＢａの中から選択されたものよりなることを特徴とする。
【００１９】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る電子装置の概略断面を示す図である。本実施形態の電子装置は、大きくは、一面上に、はんだ付け部１１およびボンディングランド１２を有する基板１０と、基板１０の一面に搭載されはんだ付け部１１に、はんだ３０を介して接合された電子部品２０と、電子部品２０とボンディングランド１２とを結線するボンディングワイヤ４０とを備えて、構成されている。
【００２２】
まず、基板１０としては、セラミック基板やプリント基板などの一般的な回路基板、配線基板などが挙げられる。はんだ付けランド１１は、銅やアルミニウムなどの導体材料よりなる一般的な部品ランドである。
【００２３】
また、ボンディングランド１２は、基板１０の一面（図１中の上面）側から下地金属１２ａ、下地金属１２ａの表面に施された金メッキ１２ｂが積層されたものである。つまり、ボンディングランド１２の最表面は金メッキ１２ｂである。
【００２４】
このボンディングランド１２における下地金属１２ａとしては、一般的なものと同様、ＣｕやＮｉなどが挙げられる。また、金メッキ１２ｂは一般的なメッキ方法によって形成されたものである。また、これらランド１１、１２は、それぞれ１個でもよいが、電子部品２０の数やワイヤボンディングの本数に応じて複数個あってもよい。
【００２５】
電子部品２０は、この基板１０の一面にはんだ３０によって表面実装されるものであれば、何でもよいが、たとえば、電子部品２０としては、ＩＣチップ、フリップチップ、ダイオード、コンデンサ、抵抗などが挙げられる。
【００２６】
ここで、はんだ３０としては、一般的な共晶はんだ、鉛フリーはんだなどが挙げられ、印刷などにより配置される。また、ボンディングワイヤ４０は、一般的なワイヤボンディング方法により形成されるものであり、金やアルミニウムなどよりなる。
【００２７】
次に、本実施形態の電子装置の製造方法について、図２を参照して述べる。図２は、本製造方法を示す工程図であり、（ａ）〜（ｅ）の順に実施される各工程におけるワークの断面構成を示している。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示されるように、はんだ付け部１１、および、下地金属１２ａの表面に金メッキ１２ｂを施してなるボンディングランド１２を一面に有する基板１０を用意する。このような基板１０は、一般的な回路基板や配線基板の製造方法によって、製造される。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示されるように、基板１０の一面上にて、ボンディングランド１２の上に樹脂よりなるストリップマスク１００を配置する（マスク配置工程）。このストリップマスク１００は、ボンディングランド１２を被覆して保護するものであり、後ではんだ３０を配置するときに、ボンディングランド１２に、はんだ３０が付着するのを防止するものである。
【００３０】
このストリップマスク１００は、一般のものと同様、塩化ビニルを含む樹脂、すなわち、塩化ビニルまたは主成分が塩化ビニルである樹脂などよりなることが望ましい。このようなストリップマスク１００は、溶剤に樹脂を溶解させた溶液を用いて、印刷やポッティングなどにより、ボンディングランド１２上に塗布し、これを加熱して硬化することにより、配置する。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示されるように、はんだ付け部１１に、はんだ３０を配置する（はんだ配置工程）。このはんだ３０は、一般のものと同様、はんだペーストを用いた印刷などにより配置する。
【００３２】
その後、図２（ｄ）に示されるように、はんだ３０を介して、はんだ付け部１１に電子部品２０を搭載し、加熱によって、はんだ３０をリフローさせてはんだ接合を行う（リフロー工程）。
【００３３】
続いて、図２（ｅ）に示されるように、ストリップマスク１００を基板１０の一面から剥離させる（マスク剥離工程）。この剥離は、ピンセットなどの治具を用いて機械的に剥がすことにより行う。
【００３４】
こうして、ストリップマスク１００を除去した後、ボンディングランド１２と電子部品２０との間でワイヤボンディングを行い、ボンディングワイヤ４０を形成すれば、本実施形態の電子装置ができあがる。
【００３５】
ここにおいて、本実施形態の製造方法では、マスク配置工程に用いるストリップマスク１００に、独自の工夫を施している。これについて、図３も参照して述べる。図３は、マスク配置工程の詳細を示す拡大断面図である。
【００３６】
図３に示されるように、本実施形態では、ボンディングランド１２の下地金属１２ａよりも酸化しやすい部材１１０を、ストリップマスク１００に添加しておく。この酸化しやすい部材１１０を、以下、還元部材１１０ということにする。そして、この還元部材１１０は、マスクの硬化温度領域およびはんだリフロー温度領域にて、当該下地金属１２ａよりも酸化しやすいものである。
【００３７】
還元部材１１０としては、下地金属１２ａとして用いられるＣｕやＮｉよりも酸化物の形成エネルギーが小さいものが望ましく、具体的には、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｂａなどがある。このうち、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、ＢａはＣｕやＮｉよりも塩化物の形成エネルギーが小さく、半導体製品に悪影響を与えるＣｌも同時に除去が可能と考えられる。
【００３８】
このような還元部材１１０は、たとえば粉末状のものとして、塗布されるストリップマスク１００の溶液に混合、分散される。そして、マスク配置工程では、図３（ａ）に示されるように、この還元部材１１０が分散された溶液としてのストリップマスク１００を、ボンディングランド１２上に塗布し、これを加熱して硬化させればよい。
【００３９】
それにより、図３（ｂ）に示されるように、還元部材１１０が分散・添加されたストリップマスク１００が、ボンディングランド１２の表面すなわち金メッキ１２ｂの表面に形成され、当該表面とストリップマスク１００とは密着する。
【００４０】
本実施形態では、このマスク配置工程におけるマスク１００の加熱・硬化、および、後のリフロー工程におけるはんだリフローによる熱で、金メッキ１２ｂの表面に、下地金属１２ａが析出してくる。
【００４１】
一方、ストリップマスク１００においては、これらプロセス中の熱により、脱塩化水素反応が起こり、図３（ｂ）に示されるように、酸素（Ｏ）が生じる。しかし、本実施形態では、マスク１００の硬化温度や、はんだリフロー温度という高温領域において下地金属１２ａよりも酸化しやすい還元部材１１０が、ストリップマスク１００の内部に存在している。
【００４２】
そのため、図３（ｂ）に示されるように、当該マスク１００中の酸素（Ｏ）は、ボンディングランド１２表面に析出した下地金属１２ａと結合するよりも先に、マスク１００内にて還元部材１１０と結合する。そのため、当該マスク１００中の酸素（Ｏ）とボンディングランド１２表面に析出した下地金属１２ａとの結合が抑制される。
【００４３】
その結果、本実施形態では、ボンディングランド１２とストリップマスク１００との密着力が必要以上に強固になることがなく、マスク剥離工程では、ストリップマスク１００の剥離が容易になる。よって、本実施形態によれば、ボンディングランド１２にＰｄメッキを施すことなく、ストリップマスク１００の残渣を低減することができる。
【００４４】
また、ストリップマスク１００の剥離を行った後にボンディングランド１２の表面に残るストリップマスク１００の残渣の面積割合、すなわち残渣面積率が４％を超えると、ワイヤボンディングにおいて剥がれが多発する。そのため、還元部材１１０の添加量は、残渣面積率４％以下となる量とするのが望ましい。
【００４５】
また、図４（ａ）、（ｂ）は、ストリップマスク１００内部における還元部材１１０の分布を示す概略断面図である。図４（ａ）に示されるように、還元部材１１０がマスクの厚さ方向および平面方向の全体に均一に分布することが、好ましい。
【００４６】
さらに、図４（ｂ）に示されるように、還元部材１１０がマスクの平面方向の全体に均一に分布しつつ、厚さ方向においては、ボンディングランド１２側（図４（ｂ）の下側）の方が、それとは反対側よりも多く分布していること、つまり還元部材１１０の濃度が大きくなっていることが、好ましい。
【００４７】
この図４（ｂ）に示されるような分布形態は、還元部材１１０が混合されたストリップマスク１００の溶液をボンディングランド１２上に塗布した後に、しばらく放置することで、重力によって還元部材１１０をボンディングランド１２側に沈降させ、その後、マスク１００の加熱・硬化を行えばよい。このとき、当該溶液の粘性を調整することで、還元部材１１０の沈降が容易に行えることは明らかである。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、ボンディングランドなど、電子装置側において、構成を変更することなく、ストリップマスク側を改良することにより、マスク残渣の低減が実現できるため、実質的にプロセスの工数を増加させることがなく、コストアップを抑制できるなどの利点がある。
【００４９】
また、上述のように、ストリップマスク１００とボンディングランド１２との密着力が強くならないので、もし、マスク残渣が残っていても、その後の洗浄工程により容易にマスク残渣を除去することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
なお、基板としては、一面上に、電子部品がはんだ付けされるはんだ付け部、および、ワイヤボンディングされるボンディングランドを有するとともに、ボンディングランドは下地金属の表面に金メッキを施してなるものであればよく、上記実施形態に示した回路基板や配線基板に限定されるものではない。
【００５１】
たとえば、基板としては、リードフレームなどでもよく、はんだ付け部は、リードフレームのアイランド部などでもよい。
【００５２】
また、ボンディングランドに接続されるボンディングワイヤは、同一の基板上にて電子部品とランドとの間を結線するものでなくてもよく、たとえば、基板とその外部に位置する別の部材（たとえば別の基板やリードフレームなど）との間を結線するワイヤであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【図２】上記実施形態の電子装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】マスク配置工程の詳細を示す拡大断面図である。
【図４】ストリップマスク内部における還元部材の分布を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    基板
１１    はんだ付け部
１２    ボンディングランド
１２ａ  下地金属
１２ｂ  金メッキ
３０    はんだ
１００  ストリップマスク
１１０  還元部材
【図１】
2010103232.tif 000003
【図２】
2010103232.tif 000004
【図３】
2010103232.tif 000005
【図４】
2010103232.tif 000006