(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品素子とリードフレームの間において、導電性ワイヤを前記電子部品素子と前記リードフレームにボンディングして電気的接続を行うワイヤボンディング方法であって、前記リードフレームがステンレスからなり、前記リードフレーム上のボンディング領域に少なくとも金属ナノ粒子を含有した金属ナノ粒子層を設け、前記金属ナノ粒子層を焼成して金属下地層を形成し、前記金属下地層の上に前記導電性ワイヤをボンディングすることを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
前記金属ナノ粒子の金属は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又はそれらの合金からなる請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項３】
前記金属ナノ粒子は金属核とその周囲に配置された有機被覆層から形成された複合金属ナノ粒子からなる請求項１又は２に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項４】
前記電子部品素子が発光素子である請求項１、２又は３に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項５】
前記リードフレームのボンディング領域を前記発光素子の発光面より高い位置に配置し、前記発光素子からの光が前記金属下地層に直接当たらないようにした請求項４に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項６】
前記リードフレームを段差状に形成して、前記ボンディング領域を前記発光素子の発光面より高い位置に配置した請求項５に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項７】
請求項１〜６に記載のワイヤボンディング方法を用いて、前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った電子部品素子及びリードフレームを少なくとも有することを特徴とする電子部品。
【請求項８】
請求項４、５又は６に記載のワイヤボンディング方法を用いて、前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った発光素子を単数個又は複数個少なくとも有することを特徴とする発光電子部品。
【請求項９】
前記リードフレームは、前記発光素子を載置するダイボンディングフレームと、前記金属下地層を形成した前記ボンディング領域を含むワイヤボンディングフレームからなり、
前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った前記発光素子の発光面を少なくとも透光性樹脂により覆い、且つその周辺及び前記リードフレームを樹脂により一体成形し、前記ダイボンディングフレーム及び前記ワイヤボンディングフレームの端部を樹脂成形部分から延出させた請求項８に記載の発光電子部品。
【請求項１０】
前記ダイボンディングフレーム及び前記ワイヤボンディングフレームの端部を前記樹脂成形部分より折り曲げて実装用端子形状にした請求項９に記載の発光電子部品。
【請求項１１】
請求項８、９又は１０に記載の前記発光電子部品を収容する貫通孔を複数個備え、且つ下面に配線パターンを形成した基板に、発光面を上向きにして各貫通孔に前記発光電子部品を嵌入すると共に、複数個の前記発光電子部品を互いに前記配線パターンを介して導通接続したことを特徴とする複合発光電子部品。
【請求項１２】
前記配線パターンの一部に前記金属ナノ粒子層を焼成して形成した接合層を設け、前記ワイヤボンディングフレームの端部を前記接合層に接合して電気的接続をした請求項１１に記載の複合発光電子部品。
【請求項１３】
前記ダイボンディングフレームの下面を前記樹脂成形部分から露出させ、前記露出面に対して絶縁層を介して放熱板を当接し、前記発光電子部品の発熱を前記放熱板を通じて放熱させる請求項１１又は１２に記載の複合発光電子部品。
【請求項１４】
請求項１１、１２又は１３に記載の複合発光電子部品を複数組、列状、マトリクス状、放射状、扇状又は環状に配置したことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ナノ粒子をワイヤボンディング用接合層に用いてワイヤボンディングを行うワイヤボンディング方法、そのワイヤボンディング方法を用いて電気的接続を行った電子部品、発光電子部品、複合発光電子部品及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品素子としては、例えば、チップ、ペレット又はダイ等の形態からなる半導体素子やキャパシタンスのような受動素子が使用されている。これらの電子部品素子と回路パターンの間の電気的接続には、キャピラリーを用い金（Ａｕ）線の導電性ワイヤを一方にファーストボンディングしてから他方にセカンドボンディングする、超音波熱圧着方式のワイヤボンディング方法が一般に用いられている。【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているように、半導体チップを搭載したガラスエポキシ製基板に金メッキの配線電極を形成し、実装チップと金メッキ電極との間をワイヤをボンディングして両者を電気的に接続することが広く行われている。金メッキ処理は電解メッキ法又は無電解還元型メッキ法により行われている。
しかしながら、基板上に所定の厚さの金層を上記メッキ法で形成するには、処理時間がかかり、製造コストも高くなっていた。【０００４】
また、例えば、特許文献２に開示されているように、金属リードフレームに超音波熱圧着方式によるワイヤボンディングで電気的接続を行う場合もある。この場合もワイヤボンディング接合で十分な接合信頼性を確保するために、接合箇所にＡｕ等の貴金属メッキを施していた。また、Ａｕ等の部分メッキ性を確保するため、Ａｕ等の部分メッキに先立ってニッケル（Ｎｉ）等のメッキ層を被着させることもある。何れの場合も余分なメッキ処理工程を必要とし、製造コストの上昇を招いていた。【０００５】
殊に、ＬＥＤチップ搭載用リードフレーム材には、高輝度発光の必要性から鉄系フレーム材のうち光反射特性に優れたステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いることが特許文献３に開示されている。しかし、ＳＵＳ材はＡｕ線によるワイヤボンディング接合性に劣るため、メッキ下地層が必要になり、フレーム処理コストが高くなってしまう問題があった。特に、メッキ法では、最小限、ワイヤボンディング個所だけにメッキ層を形成するのが困難であり、必要以上にメッキ金属を消費してしまう無駄が生ずる。【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２７９１１号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７２８１号公報
【特許文献３】特開２００７−１６５５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、メッキ法を用いないでワイヤボンディング接合用下地層を形成するには、焼成による固化処理が簡易且つ安価である。しかし、かかる焼成が可能な接合層形成材料には、材料原価を低減するために、ワイヤボンディング個所に少量で且つ局所的に形成可能な材質が必要になる。省エネルギーの面でも、より低温度で焼成可能であることも要求される。【０００８】
また、上述のように電子部品材料として、上記のガラスエポキシ製基板や金属リードフレーム等があるため、ワイヤボンディング接合層形成材料には、これら種々の電子部品材料に対して良好な接合性を具備することが好ましい。【０００９】
本発明の目的は、上記背景技術の種々の問題に鑑み、電子部品材料のうちＳＵＳに対して、メッキ法によらず簡単且つ安価に、局所的にワイヤボンディング接合層を形成でき、しかも良好なワイヤボンディング接合を実現することができるワイヤボンディング方法及びそのワイヤボンディング方法を用いて電気的接続を行った電子部品実装体を提供することである。【００１０】
本発明の別の目的は、光反射特性に優れたＳＵＳに対して前記ワイヤボンディング方法を用いてワイヤボンディング接続を行った発光素子を搭載した発光電子部品、複合発光電子部品及び発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者達は、上記課題の解決に向けて果敢に挑戦し鋭意研究した結果、ナノサイズの有機被覆型複合金属微粒子等の金属ナノ粒子がＳＵＳ材に対して良好なワイヤボンディング接合性に優れ、接合層形成材料に好適であることの知見を得るに到った。【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、かかる知見に基づいて為されたものであり、本発明の第1形態は、電子部品素子とリードフレームの間において、導電性ワイヤを前記電子部品素子と前記リードフレームにボンディングして電気的接続を行うワイヤボンディング方法であって、前記リードフレームがステンレスからなり、前記リードフレーム上のボンディング領域に少なくとも金属ナノ粒子を含有した金属ナノ粒子層を設け、前記金属ナノ粒子層を焼成して金属下地層を形成し、前記金属下地層の上に前記導電性ワイヤをボンディングするワイヤボンディング方法である。【００１３】
本発明の第２形態は、第１形態において、前記金属ナノ粒子の金属は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又はそれらの合金からなるワイヤボンディング方法である。【００１４】
本発明の第３形態は、第１又は第２形態において、前記金属ナノ粒子は金属核とその周囲に配置された有機被覆層から形成された複合金属ナノ粒子からなるワイヤボンディング方法である。【００１５】
本発明の第４形態は、第３形態において、前記電子部品素子が発光素子であるワイヤボンディング方法である。【００１６】
本発明の第５形態は、第４形態において、前記リードフレームのボンディング領域を前記発光素子の発光面より高い位置に配置し、前記発光素子からの光が前記金属下地層に直接当たらないようにしたワイヤボンディング方法である。【００１７】
本発明の第６形態は、第５形態において、前記リードフレームを段差状に形成して、前記ボンディング領域を前記発光素子の発光面より高い位置に配置したワイヤボンディング方法である。【００１８】
本発明の第７形態は、第１〜第６形態に係るワイヤボンディング方法を用いて、前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った電子部品素子及びリードフレームを少なくとも有する電子部品である。【００１９】
本発明の第８形態は、第４、第５又は第６形態に係るワイヤボンディング方法を用いて、前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った発光素子を単数個又は複数個少なくとも有する発光電子部品である。【００２０】
本発明の第９形態は、第８形態において、前記リードフレームは、前記発光素子を載置するダイボンディングフレームと、前記金属下地層を形成した前記ボンディング領域を含むワイヤボンディングフレームからなり、前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った前記発光素子の発光面を少なくとも透光性樹脂により覆い、且つその周辺及び前記リードフレームを樹脂により一体成形し、前記ダイボンディングフレーム及び前記ワイヤボンディングフレームの端部を樹脂成形部分から延出させた発光電子部品である。【００２１】
本発明の第１０形態は、第９形態において、前記ダイボンディングフレーム及び前記ワイヤボンディングフレームの端部を前記樹脂成形部分より折り曲げて実装用端子形状にした発光電子部品である。【００２２】
本発明の第１１形態は、第８、第９又は第１０形態に係る前記発光電子部品を収容する貫通孔を複数個備え、且つ下面に配線パターンを形成した基板に、発光面を上向きにして各貫通孔に前記発光電子部品を嵌入すると共に、複数個の前記発光電子部品を互いに前記配線パターンを介して導通接続した複合発光電子部品である。【００２３】
本発明の第１２形態は、第１１形態において、前記配線パターンの一部に前記金属ナノ粒子層を焼成して形成した接合層を設け、前記ワイヤボンディングフレームの端部を前記接合層に接合して電気的接続をした複合発光電子部品である。【００２４】
本発明の第１３形態は、第１１又は第１２形態において、前記ダイボンディングフレームの下面を前記樹脂成形部分から露出させ、前記露出面に対して絶縁層を介して放熱板を当接し、前記発光電子部品の発熱を前記放熱板を通じて放熱させる複合発光電子部品である。【００２５】
本発明の第１４形態は、第１１、第１２又は第１３形態に係る複合発光電子部品を複数組、列状、マトリクス状、放射状、扇状又は環状に配置した発光装置である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第1形態によれば、前記金属ナノ粒子は電気伝導性及び熱伝導性に優れており、前記金属ナノ粒子層を焼成して前記金属下地層を形成することによって、前記導電性ワイヤにより直接的にワイヤボンディングを行うことができないＳＵＳ材に対して、例えば、超音波熱圧着法によるワイヤボンディングを行って、金線を前記金属下地層の上に強固に超音波熱圧着して、良好な接合性を具備したワイヤボンディングを行うことができる。前記金属下地層は、ＳＵＳ製リードフレーム適所に前記金属ナノ粒子層を焼成して簡易且つ安価な製造費用により形成されるので、本発明に係るワイヤボンディング方法をＳＵＳ製リードフレームへの電子部品素子の実装工程に適用することにより、ワイヤボンディング工程及び材料コストの低減を実現することができる。【００２７】
本形態においては、例えば、樹脂モールド成型電子部品の場合、前記リードフレームのインナーリードに、前記電子部品素子のダイボンディング領域を設けると共に、前記電子部品素子の電極とワイヤボンディングにより電気的に接続される端子電極領域を設けて、前記端子電極領域に前記金属ナノ粒子を含有したワイヤボンディング金属下地層（パッド電極用下地層）を形成して、前記金属下地層に金線をセカンドボンディングして前記電子部品素子の電極との間を安定且つ良好にワイヤボンディング接続することができる。【００２８】
本発明におけるのＳＵＳ製リードフレーム材には、Ｃｒ系（フェライト系）及びＣｒ−Ｎｉ系（オーステナイト系）ステンレス鋼等を使用することができる。また、電子部品素子として、ディスクリート(個別半導体)、ＩＣ(集積回路)、フォトカプラー(光半導体)、ＬＥＤ等を適用することができる。【００２９】
本発明の金属ナノ粒子を構成する金属には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）の貴金属の他、銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）を使用することができる。上記各種の金属のうち、前記金属ナノ粒子の金属として電極等の導体に被着して安定的に使用するうえで、特に、本発明の第２形態に係る、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又はそれらの合金（例えば、銀−パラジウム）を使用することによって、電気伝導性及び熱伝導性に優れた前記金属ナノ粒子を形成でき、良好な接合性を具備したワイヤボンディングを行うことができる。【００３０】
本発明の第３形態によれば、前記金属ナノ粒子は金属核とその周囲に配置された有機被覆層から形成された複合金属ナノ粒子からなるので、電気伝導性及び熱伝導性に優れた前記金属下地層を形成して、より良好な接合性を具備したワイヤボンディングを行うことができる。【００３１】
前記複合金属ナノ粒子は、前記有機被覆層の有機物で被覆され、且つナノサイズ(約１〜１００ｎｍ)の超微細粒径を有しているので、電気伝導性及び熱伝導性に優れるだけでなく、金属単体における融点よりもはるかに低い融点を備える。従って、低温度で焼成可能となって薄膜化できるので、ワイヤボンディング個所に少量で且つ局所的に形成可能となり、低消費エネルギーでワイヤボンディング工程のスト低減、及び材料コストの低価格化を実現することができる。この下地薄膜層は、セラミックス、ガラスエポキシ基板、鉄、ＳＵＳ、銅のリードフレーム等の電子材料のいずれに対しても良好な接着特性が具備しているため、特にＳＵＳ材に対してメッキ法によらずに、簡単且つ安価に、ワイヤボンディングを良好に行えるワイヤボンディング接合用下地層を得ることができる。なお、前記有機被覆層には炭素、窒素又は硫黄主体の有機物で形成することができる。【００３２】
前記複合金属ナノ粒子の生成方法には、例えば、熱融解法によるものと、溶液法によるものがある。前記金属核を形成する金属として銀を使用する例でいえば、熱融解法の場合には、出発物質として、例えば脂肪酸銀を用い、それを熱融解して、銀核を形成しながらその周囲にカルボン酸基を被着させて複合銀ナノ粒子を生成することができる。一方、溶液法による場合には、出発物質として、例えば炭酸銀Ａｇ２ＣＯ３を用い、それにアルコール等の溶媒を混合して、その混合溶液を加熱処理することにより、銀核の周囲にアルコキシド基及び／又はカルボン酸基等を含む炭素系有機物を被着させて複合銀ナノ粒子を生成することができる。【００３３】
前記熱融解法による記複合金属ナノ粒子の生成においては、前記金属核の形成のための出発物質として、金、銀、白金、パラジウムの貴金属又はこれらの合金が含有された金属有機化合物が用いられる。金属有機化合物には、例えば、ナフテン酸塩、オクチル酸塩、ステアリン酸塩、安息香酸塩、パラトルイル酸塩、ｎ−デカン酸塩等の脂肪酸塩、イソプロポキシド、エトキシド等の金属アルコキシド、アセチルアセトン錯塩等を使用することができる。【００３４】
前記溶液法に用いる出発物質の具体例としては、例えば、金属核元素に銀、金又はパラジウムを使用するとき、夫々、炭酸銀Ａｇ２ＣＯ３や硝酸銀Ａｇ２ＮＯ３等の金属無機化合物、金塩化物ＡｕＣｌ、ＡｕＣｌ３や金錯体Ｈ[Ａｕ（ＮＯ３）４]・３Ｈ２Ｏ等の金属無機化合物、あるいは、パラジウム塩化物ＰｄＣｌ２や硝酸パラジウム塩Ｐｄ（ＮＯ３）２等の金属無機化合物を使用することができる。なお、金属有機化合物及び金属無機化合物を夫々、２種以上併用することにより、合金化された金属核からなる複合金属ナノ粒子を生成することができる。【００３５】
ワイヤボンディングための前処理工程として、前記金属ナノ粒子材料を直接的に塗膜して焼成し前記金属下地層を形成してもよいが、前記金属ナノ粒子を含有し、且つ溶剤及び／又は粘性付与剤を添加した金属ナノペーストを作製して、リードフレーム等の電子材料の前処理に使用するのが好ましい。即ち、かかる金属ナノ粒子ペーストを用いれば、例えば、ディスペンサにより、ワイヤボンディング個所にピンポイント的に局所塗膜することができ、精密且つ少量の前記金属ナノ粒子層を形成して、最小限の下地材量で前記金属下地層を形成することができ、前処理工程における材料コストの低減を図ることができる。ペースト使用形態として、溶剤だけ添加したペースト、粘性付与剤だけ添加したペースト、溶剤と粘性付与剤の両者を添加したペーストが利用できる。また、金属微粒子を添加した金属ナノペーストを用いれば、ペースト全体として金属含有率が高くして、電気伝導度及び熱伝導度を向上させたワイヤボンディング金属下地層を得ることができる。添加金属微粒子は小さいほど良いが、例えば５０ｎｍ〜１μｍの範囲の粒子でもよい。【００３６】
本発明においては、光反射性導電材として使用可能なＳＵＳ材に前記ボンディング領域を設けることができる。例えば、ＬＥＤチップの発光素子を実装するとき、本発明の第４形態によれば、ＳＵＳ製リードフレームの前記ボンディング領域に、前記金属ナノ粒子を含有したワイヤボンディング金属下地層を形成し、前記ボンディング領域と前記ＬＥＤチップの電極との間を安定且つ良好にワイヤボンディング接続して、ワイヤボンディング工程コストを低減し、且つ高輝度反射性に優れたＬＥＤ等の発光電子部品を得ることができる。【００３７】
前記発光電子部品の場合には、発光素子に近接した位置に設けた前記金属下地層に前記発光素子からの光が照射されやすいため、前記金属下地層が劣化して黒ずみ、発光反射率を低下させる不具合を生ずる。そこで、本発明の第５形態によれば、前記リードフレームのボンディング領域を前記発光素子の発光面より高い位置に配置し、前記発光素子からの光が前記金属下地層に直接当たらないようにしたので、前記金属下地層の劣化が生じず、ＳＵＳ製リードフレームによる発光反射を安定に保持することができ、発光電子部品の長寿命化を実現することができる。【００３８】
本発明の第６形態によれば、前記リードフレームを段差状に形成して、前記ボンディング領域を前記発光素子の発光面より高い位置に配置したので、前記リードフレームの折曲ないし絞り加工により、前記発光素子からの光が前記金属下地層に直接当たらないボンディング形態を簡易に得ることができる。【００３９】
本発明の第７形態によれば、本発明に係るワイヤボンディング方法を用いて、前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った電子部品素子及びリードフレームを少なくとも有するので、前記電気的接続を安定且つ良好にしたワイヤボンディングを低コストで実施して、安価な電子部品を提供することができる。【００４０】
本発明の第８形態によれば、前記電子部品素子を発光素子としたとき、前記発光素子の少なくとも1つの電極と端子電極を、本発明に係るワイヤボンディング方法を用いてワイヤボンディングして接続することができるので、前記端子電極をアノード又はカソードとして、前記金属ナノ粒子を含有したワイヤボンディング金属下地層を確実に形成でき、電気的接続を安定且つ良好にしたワイヤボンディングを低コストで実現したＬＥＤ等の発光電子部品を提供することができる。【００４１】
本発明の第９形態によれば、前記導電性ワイヤによる電気的接続を行った前記発光素子の発光面を少なくとも透光性樹脂により覆い、且つその周辺及び前記リードフレームを樹脂により一体成形し、前記ダイボンディングフレーム及び前記ワイヤボンディングフレームの端部を樹脂成形部分から延出させるので、実用性に富んだ樹脂成形構造を具備し、且つワイヤボンディング費用を低減して安価な発光電子部品を提供することができる。【００４２】
本発明の第１０形態によれば、前記ダイボンディングフレーム及び前記ワイヤボンディングフレームの端部を前記樹脂成形部分より折り曲げて、例えば表面実装ないし基板挿入等の実装用端子形状にしたので、実用的な実装端子構造を具備し且つワイヤボンディング費用を低減して安価な発光電子部品を提供することができる。【００４３】
本発明の第１１形態によれば、前記発光電子部品を収容する貫通孔を複数個備え、且つ下面に配線パターンを形成した基板に、発光面を上向きにして各貫通孔に前記発光電子部品を嵌入すると共に、複数個の前記発光電子部品を互いに前記配線パターンを介して導通接続したので、複数個の前記発光電子部品を集合的に組み込んでユニット化した、高輝度発光が可能な複合発光電子部品を提供することができる。【００４４】
本発明の第１２形態によれば、前記配線パターンの一部に前記金属ナノ粒子層を焼成して形成した接合層を設け、前記ワイヤボンディングフレームの端部を前記接合層に接合して電気的接続をしたので、前記発光電子部品の接合コストを低減した複合発光電子部品を提供することができる。【００４５】
本発明の第１３形態によれば、前記ダイボンディングフレームの下面を前記樹脂成形部分から露出させ、前記露出面に対して絶縁層を介して放熱板を当接し、前記発光電子部品の発熱を前記放熱板を通じて放熱させるので、発光素子の熱劣化を防止して複合発光電子部品の長寿命化を実現することができる。【００４６】
本発明の第１４形態によれば、複合発光電子部品を複数組、列状、マトリクス状、放射状、扇状又は環状に配置したので、ＬＥＤ等の発光素子を使用して省資源、低消費電力で、環境に優しい発光装置を実現することができる。発光装置の具体的態様としては、フィラメント電球や蛍光灯照明に代わるＬＥＤ照明装置、ＬＣＤ表示装置のバックライト光源等の各種光源に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る複合銀ナノ粒子の低温生成反応の第１工程の説明図である。
【図２】前記実施形態に係る複合銀ナノ粒子の低温生成反応の第２工程の説明図である。
【図３】前記実施形態に係る複合銀ナノ粒子の低温生成手順を示した詳細フロー図である。
【図４】前記実施形態に係るＣ６ＡｇＡＬの透過電子顕微鏡図である。
【図５】回路基板への半導体チップ実装工程の手順を示すフローチャートである。
【図６】半導体チップ４を回路基板１に搭載した実装状態図である。
【図７】リードフレームへの半導体チップ実装工程の手順を示すフローチャートである。
【図８】半導体チップ４をリードフレーム８に搭載した実装状態図である。
【図９】前記実施形態におけるワイヤボンディングに用いるキャピラリ１４の部分断面図である。
【図１０】ワイヤボンディング状態の破断試験を模式的に示す図である。
【図１１】ボールボンディング側のピール試験を模式的に示す図である。
【図１２】ワイヤ引っ張り試験を模式的に示す図である。
【図１３】ステッチ側のピール試験を模式的に示す図である。
【図１４】本発明に係るワイヤボンディングを実施したＬＥＤ発光電子部品の断面図である。
【図１５】本発明の別の実施例であるＬＥＤ発光電子部品を示す図である。
【図１６】本発明の更に別の実施例であるＬＥＤ発光電子部品の断面図である。
【図１７】図１５のＬＥＤ発光電子部品８０を６個組み込んだ複合発光電子部品１００の外観図である。
【図１８】複合発光電子部品１００の部分縦断面図である。
【図１９】ＬＥＤ発光電子部品８０の平面図である。
【図２０】複合発光電子部品１００の全体構成の回路図である。
【図２１】本発明に係る照明ユニット２００の外観図である。
【図２２】照明ユニット２００のモジュール接続回路図である。
【図２３】本発明に係るランプシェード付き照明装置の外観図である。
【図２４】本発明に係る照明装置の照明ユニット取付状態図である。
【図２５】本発明に係る別の照明装置の照明ユニット取付状態図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      回路基板
２      ダイボンディングパッド
３      銀ペースト
４      半導体チップ
５      ワイヤボンディングパッド
６      銀下地層
７      金線
８      ダイボンディング領域
９      ワイヤボンディング領域
１０    銀ペースト
１１    半導体チップ
１２    金線
１３    銀下地層
１４    キャピラリ
１５    金線
１６    ボール
１７    銅製基板
１８    銀下地層
１９    金線
２０    治具
２１    合金
２２    金線ボンディング領域
３０    ダイボンディングフレーム
３１    ワイヤボンディングフレーム
３２    銀ペースト
３３    銀下地層
３４    ＬＥＤチップ
３５    ワイヤボンディング
３６    樹脂材
３７    樹脂材
３８    透光性樹脂
３９    カソード外部端子
４０    アノード外部端子
５０    実装基板
５１    接着層
５２    半導体チップ
５３    金線
５４    金線
５５    銀下地層
６０    アノード外部端子
６１    カソード外部端子
６２    ＬＥＤチップ
６３    水平部分
６４    ワイヤボンディングフレーム
６５    ダイボンディングフレーム
６６    銀ペースト
６７    ダイボンディング部分
６８    間隙
６９    銀下地層
７０    ワイヤボンディング
７０Ａ  潰しボールボンド
７０Ｂ  電極
７０Ｃ  ステッチボンド
７１    樹脂材
７２    透光性樹脂
７３    ダイボンディングフレーム
７４    水平部分
７５    カソード外部端子
７６    ダイボンディング部分
７７    傾斜壁部
８０    ＬＥＤ発光電子部品
８０Ａ  ＬＥＤチップ
８０Ｂ  カソード端子
８０Ｃ  アノード端子
８０Ｄ  ダイボンディングフレーム
８１    樹脂モールド部分
８２    発光部
８３    部品収納体
８４    電源用端子
８５    接地用端子
８６    中間部
８７    端部
８８    貫通孔部
８９    嵌着部分
９０    嵌着部分
９１    カバー部材
９２    カバー部材
９３    絶縁層
９４    放熱板
９５    導体パターン
９６    接合層
９７    定電流ダイオード
９８    保持部材
９９    導体パターン
１００  複合発光電子部品
１０１  ユニット本体
１０２  コンセント導入口
１０３  貫通孔
１０４  電源端子
１０５  照明制御回路
２００  照明ユニット
２０１  ランプシェード
２０２  ビス
２０３  ユニット本体盤
２０４  ユニット本体盤
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の一実施形態として、金属核の形成金属に銀を用いた場合における複合銀ナノ粒子の製法及びワイヤボンディング方法を図面及び表により詳細に説明する。
【００５０】
本実施形態に用いる複合銀ナノ粒子は溶液法により低温生成される。
図１は、前記溶液法による低温生成反応の第１工程の説明図である。原料となる無機化合物は銀塩（１）である。銀塩としては、無機銀塩と有機銀塩が利用でき、無機銀塩には炭酸銀、塩化銀、硝酸銀、リン酸銀、硫酸銀、ほう酸銀、フッ化銀などがあり、また有機銀塩にはギ酸銀、酢酸銀などの脂肪酸塩、スルホ酸塩、ヒドロキシ基・チオール基・エノール基の銀塩などがある。これらの銀塩の中でも、Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ａｇからなる銀塩、Ｃ、Ｈ、Ａｇからなる銀塩、Ｈ、Ｏ、Ａｇからなる銀塩、Ｃ、Ｏ、Ａｇからなる銀塩、Ｏ、Ａｇからなる銀塩が不純物を含有しない点で好適である。その理由は、生成された複合銀ナノ粒子に銀塩が不純物として混入した場合でも、焼成により、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、Ｏ２等しか生成されないからである。本発明の実施例では、炭酸銀Ａｇ２ＣＯ３を好適な銀塩として後述するが、同様に他の銀塩でも同様であることは云うまでもない。
【００５１】
アルコールは式（２）で示されるアルコールが使用される。式（３）のＲｎはアルコールの炭化水素基を示している。炭素数ｎは１〜１４に限られる。一般に、銀塩微粒子はアルコール不溶性であるが、アルコールの親水基ＯＨは銀塩微粒子の表面と結合しやすい性質を有する。またアルコールの疎水基Ｒｎはアルコール溶媒と親和性が高い。従って、式（４）に示すように、銀塩微粒子をアルコール溶媒に分散させると、銀塩微粒子表面にアルコールが周回状に吸着してアルコール溶液中を浮遊する。銀塩微粒子の粒径が小さい場合には、安定な銀塩微粒子コロイドが形成される。他方、銀塩微粒子の粒径が大きい場合には沈殿する場合もあるが、浮遊状態が数十分継続するなら問題は無く、また緩慢に攪拌しながら反応させてもよい。
【００５２】
図２は、複合銀ナノ粒子の生成反応の第２工程の説明図である。反応式を明確にするため、ここでは銀塩として炭酸銀を例にとって説明するが、他の銀塩の場合でも同様である。炭酸銀微粒子表面の炭酸銀はアルコールと反応して、式（５）に示されるように銀化と同時にアルデヒドＲｎ−１ＣＨＯが生成される。また、式（６）に示されるように、アルデヒドが形成されずに、直ちに銀アルコキシドＡｇＯＲｎが生成される反応経路も存在する。前記アルデヒドは強力な還元作用を有し、式（７）に示されるように、炭酸銀を還元して、銀化と同時にカルボン酸Ｒｎ−１ＣＯＯＨが形成される。中間生成されたＡｇ、ＡｇＯＲｎ、Ｒｎ−１ＣＯＯＨは、式（８）及び式（９）に示される反応により相互に凝集し、複合銀ナノ粒子としてＡｇｋ＋ｍ（ＯＲｎ）ｍ、Ａｇｋ＋ｍ（ＯＲｎ）ｍＲｎ−１ＣＯＯＨが生成される。これらの複合銀ナノ粒子は式（１０）及び式（１１）に図示されている。前記反応は炭酸銀微粒子の表面反応であり、表面から次第に内部に浸透しながら反応が継続し、中心核となる炭酸銀微粒子は銀核へと転化してゆく。最終的に、式（１０）及び式（１１）に示される複合銀ナノ粒子が生成される。
【００５３】
表１は、複合銀ナノ粒子の原料（炭酸銀とアルコール）の種類、その質量及び過剰アルコール溶液のモル比を示す。また、表１は、複合銀ナノ粒子の原料の分子量と１００ｇ当りのモル数を示す。炭素数（Ｃ数）ｎに対応して、アルコールの個別名称が示される。実施例１はｎ＝６、実施例２はｎ＝８、実施例３はｎ＝１０、実施例４はｎ＝１２、実施例５はｎ＝１、実施例６はｎ＝２、実施例７はｎ＝４、実施例８はｎ＝３、実施例９はｎ＝５、実施例１０はｎ＝７、実施例１１はｎ＝９、実施例１２はｎ＝１１に対応する。
【００５４】
後述の式（Ｄ）に示すように、炭酸銀とアルコールのガス反応では、化学量論比は炭酸銀：アルコール＝１モル：２モルである。しかし、表１に示すように、本発明では炭酸銀を過剰なアルコールに分散させる必要がある。これは生成された複合銀ナノ粒子の衝突確率を低下させて、複合銀ナノ粒子の凝集を防止するためである。表１に示すとおり、実施例１〜１２では、モル比はアルコールモル数／炭酸銀モル数＝１０〜６３．９の範囲に調製され、過剰アルコール溶液としている。炭酸銀以外の銀塩でも過剰アルコール溶液に調整する。表１は次の通りである。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
図３は、本実施形態に係る複合銀ナノ粒子の生成手順を示した詳細フロー図である。ステップＳＴ１では、所定量の市販銀塩をミキサーで微細化する。市販銀塩は平均粒径が１０μｍであっても、そのバラツキは極めて大きい。ミキサーによりほぼ均一粒径１０ｎｍに揃える。次に、ステップＳＴ２では、微細化された銀塩粉体を過剰量のアルコールに分散させた後、銀塩過剰アルコール溶液をビーズミル機（図示せず）に投入して、ビーズと一緒に回転させ、次第に銀塩粒子を磨り潰して超微細化する。ビーズ粒径と銀塩超微細化粒径との関係は、表２により後述する。メッシュを通してビーズを回収し、最終的にアルコールを添加して、過剰な所定モル比のアルコール溶液を調製する。
【００５７】
ステップＳＴ３では、超微細化銀塩過剰アルコール溶液を反応容器に投入し、ステップＳＴ４では所定温度まで加熱する。この所定温度は生成温度ＰＴに対応する。所定時間だけ前記所定温度で加熱してＣｎＡｇＡＬを生成する。生成されたＣｎＡｇＡＬ溶液は、ステップＳＴ５で直ちに氷水で急速に冷却され、生成反応が停止される。冷却後、成分分離機に生成溶液を投入して遠心限外濾過を実施する。ついで、ステップＳＴ６で遠心限外濾過して得られたＣｎＡｇＡＬ精製液を乾燥処理する。乾燥処理により銀ナノ粒子含有の固体粉体又は半乾燥物として回収する（ステップＳＴ７）。
【００５８】
表２はビーズ粒径とＡｇ２ＣＯ３を含む銀塩超微細化粒径の関係表である。ビーズミル機の回転条件は２０００ｒｐｍ公転と８００ｒｐｍ自転である。ビーズ粒径が小さい程、超微細化粒径も小さくなり、前述で生成されるＣｎＡｇＡＬの粒径も小さくなる。ビーズ粒径は１ｍｍ〜０．０３ｍｍまで存在し、これにより超微細化粒径は５０００ｎｍ〜１０ｎｍの範囲に自在に制御できる。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
本実施形態における複合銀ナノ粒子の生成プロセスでは、銀塩微粒子を過剰なアルコール溶媒中に混合させて過剰アルコール溶液を調製し、前記過剰アルコール溶液を反応室中で所定の生成温度で所定の生成時間だけ加熱して、前記アルコール溶媒中で前記銀塩微粒子を還元して銀核を形成し、この銀核の周囲にアルコール分子残基、アルコール分子誘導体又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を形成して複合銀ナノ粒子が生成される。生成された複合銀ナノ粒子は前記銀核の平均粒径は１〜２０ｎｍであり、前記複合銀ナノ粒子の示差熱分析（differential thermal analysis；ＤＴＡ）におけるＤＴＡピーク温度Ｔ２が１５０℃以下である。
【００６１】
過剰アルコール溶液とは、銀塩とアルコールが反応する化学量論比よりもアルコール配合量を過剰にした溶液であり、生成された複合銀ナノ粒子がアルコール中を浮遊する状態にして、相互の衝突確率を低減させ、複合銀ナノ粒子同士が２次的に会合して団子化することを防止する。また、大量のアルコール分子を前記銀塩微粒子の表面に吸着させ、表面反応を促進させる。アルコールの一般式はＲｎＯＨ（Ｒｎは炭化水素基）であり、Ｒｎは疎水基で、ＯＨは親水基であるから、考え方を変えればアルコールは界面活性作用を有した界面活性剤である。銀塩はアルコール不溶性であるが、銀塩微粒子表面はアルコールのＯＨ基が結合しやすい性質を有している。従って、銀塩微粒子はアルコールで取り囲まれ、銀塩微粒子の粒径が小さくなると安定な単分散コロイドになると云っても良い。銀塩微粒子の粒径が大きくなると、アルコール中を沈殿する可能性があるが、混合攪拌して一定時間分散状態にある場合には、その間に反応を完了させれば良い。
【００６２】
また、アルコールは１００℃以下の生成温度でもアルデヒドに容易に変化し、このアルデヒドは強力な還元作用を有する。つまり、前記銀塩微粒子の表面から次第に銀が析出し、最終的には銀塩微粒子の全領域が還元されて銀核へと転化する。この銀核の周囲に、アルコールに由来するアルコール分子残基、アルコール分子誘導体、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層が形成されて複合銀ナノ粒子が生成される。アルコールの分子式をＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨとしたとき、アルコキシド基ＣｎＨ２ｎ＋１Ｏが前記アルコール分子残基であり、またカルボン酸基Ｃｎ−１Ｈ２ｎ−１ＣＯＯが前記アルコール分子誘導体であり、銀核の周囲の有機被覆層はＣｎＨ２ｎ＋１Ｏ又はＣｎ−１Ｈ２ｎ−１ＣＯＯの一種以上から形成される複合銀ナノ粒子によって前記有機被覆層が形成される。生成温度を例えば１００℃以下に設定すれば、金属化温度の低い複合銀ナノ粒子を生成できる。本製法によれば、金属化温度の替わりにＤＴＡピーク温度Ｔ２が１５０℃低下の複合銀ナノ粒子を生成できる。銀核の平均粒径は１〜２０ｎｍであるが、銀塩微粒子の微細化処理を徹底的に行えば、より小さな粒径の複合銀ナノ粒子を製造することができる。生成温度ＰＴ（℃）で生成されたＣｎＡｇＡＬのＴＧ（熱重量測定：thermogravimetry）減少開始温度Ｔ１（℃）、ＤＴＡピーク温度Ｔ２（℃）及び金属化温度Ｔ３（℃）に関して、生成温度ＰＴは自由に可変できるので、生成温度ＰＴを増加させると、ＴＧ減少開始温度Ｔ１、ＤＴＡピーク温度Ｔ２及び金属化温度Ｔ３も次第に増加する傾向を示す。従って、ＤＴＡピーク温度Ｔ２が１５０℃以下になるように生成温度ＰＴを設定して、複合銀ナノ粒子を自在に設計しながら製造することが可能である。金属化温度Ｔ３はＤＴＡピーク温度Ｔ２より数℃上昇するだけである。
【００６３】
更に、本製法では、アルコール質量は、銀塩質量よりもかなり過剰である。例えば、銀塩が炭酸銀の場合を例に取ると、通常の銀アルコキシドの生成は下記の式（Ｆ）で与えられる。
Ａｇ２ＣＯ３＋２ＲｎＯＨ→２ＲｎＯＡｇ＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ      （Ｆ）
つまり、炭酸銀：アルコール＝１モル：２モルである。本製法では、アルコールのモル比を上記よりかなり大きくして過剰アルコール溶液とする。その結果、生成された複合銀ナノ粒子が相互に衝突し難くし、複合銀ナノ粒子の会合と凝集を阻止している。複合銀ナノ粒子が凝集して大きくなると、金属化温度が高くなり、ＤＴＡピーク温度Ｔ２が１５０℃を超えてしまう。本製法では、過剰アルコール溶液にすることによって、初めてＤＴＡピーク温度Ｔ２を１５０℃以下に低下させることに成功した。
【００６４】
前記複合銀ナノ粒子の粒子サイズについては、高分解能透過型電子顕微鏡を使用して、銀核に格子像が観察されることにより確認することができる。国立京都大学に設置されている加速電圧２００ｋＶの透過型電子顕微鏡ＪＥＭ−２０００ＦＸにより、本実施形態に係る複合銀ナノ粒子を撮影すると、単分散した状態にある複合銀ナノ粒子の銀核に格子像が確認された。ＣｎＡｇＡＬ（ｎ：１〜１２）において、アルコキシド被覆銀ナノ粒子で銀核の格子像を確認したのは、本発明者が初めてであり、銀核の単結晶性又は双晶性など、高度の結晶性を有するアルコキシド被覆銀ナノ粒子を提供することに成功した。
【００６５】
図４は、複合銀ナノ粒子の一実施例として、９０℃で生成されたＣ１０ＡｇＡＬの高分解能透過型電子顕微鏡図である。透過型電子顕微鏡像の拡大図では、明確に銀ナノ粒子の銀核の格子像が見られ、結晶性が極めて高いことが実証された。これらの格子像から、銀核はほぼ単結晶化していることが分かった。この高度結晶性により、本発明の複合銀ナノ粒子は高電気伝導性と高熱伝導性を有することが結論できる。３０００個の複合銀ナノ粒子の直径を測定した粒径測定により、平均粒径ＤはＤ＝４．５±１（ｎｍ）と見積ることができ、好適なサイズの複合銀ナノ粒子が得られていることが分かる。Ｃ１２ＡｇＡＬに関しても透過型電子顕微鏡像を観察したところ、明確に銀ナノ粒子の格子像が見られており、高度に結晶化していることが分かった。同様の粒径測定によれば、平均粒径ＤはＤ＝３±１（ｎｍ）となり、Ｃ１２ＡｇＡＬによる小さな粒径の複合銀ナノ粒子が得られている。
【００６６】
従って、アルコール由来物質により被覆された複合銀ナノ粒子は、格子像が観察される程度に結晶性が高く、その結果、銀核内部に粒界が殆んど無いため、電子散乱性や熱散乱性が小さく、高電気伝導性と高熱伝導性を有することが実証された。従来から言われていた多結晶性を完全に否定した画期的な新物質であることが分かった。即ち、上記のＣｎＡｇＡＬ（ｎ：１〜１２）において、アルコキシド被覆銀ナノ粒子で銀核の格子像を確認したのは、本発明者が初めてであり、銀核の単結晶性又は双晶性など、高度の結晶性を有するアルコキシド被覆銀ナノ粒子を得ることに成功し、ＣｎＡｇＡＬの電気導電性と熱伝導性は極めて高いことが実証された。
【００６７】
本発明の製法においては、有機被覆層を、炭素化合物の由来物質又は窒素化合物の由来物質から生成する。溶液法によって複合金属ナノ粒子を生成する場合には、前記由来物質が出発物質の金属無機化合物に対して還元作用を及ぼして熱分解させることができる。従って、炭素化合物又は窒素化合物の由来物質を用いることにより、夫々、金属核の周囲に配置される炭素系有機物、窒素系有機物の被膜からなる有機被覆層を形成でき、ナノサイズ超微粒子の有機被膜型金属粒子からなる複合金属ナノ粒子層を得ることができる。従って、これを焼成して得た金属下地層は良好な接合性を具備し、ＳＵＳ製リードフレームへのワイヤボンディングを強固に行うことができる。
【００６８】
前記炭素化合物にはアルコール又は脂肪酸を使用することができる。アルコールには、メタノール、エタノール等の各種アルコールを使用することができ、好ましくは炭素数１〜１４のアルコールである。特に、有機被覆層をアルコール由来成分から構成すると、手肌に付着しても安全であり、焼成によりＣＯ２とＨ２Ｏが気散するだけであるから極めて安全で、環境保全に有効である。また、脂肪酸には、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸等を使用することができる。
【００６９】
[実施例０１１〜１２３：Ｃ１〜Ｃ１２の複合銀ナノペーストの作製]
次に、本発明により生成された複合銀ナノ粒子を用いて複合銀ナノペーストを作成した。Ｃ１〜Ｃ１２のＣｎＡｇＡＬの夫々から次の３種類のペーストを作成した。（１）ＣｎＡｇＡＬ＋粘性付与剤、（２）ＣｎＡｇＡＬ＋溶剤＋粘性付与剤、（３）ＣｎＡｇＡＬ＋銀粒子＋溶剤＋粘性付与剤。ＣｎＡｇＡＬの少なくとも一つは実施例１〜１２に示された金属化温度Ｔ３を有し、ＣｎＡｇＡＬの残りは金属化温度Ｔ３が前記実施例の金属化温度Ｔ３とやや異なるものが用いられている。しかし、金属化温度Ｔ３は全て１５０℃以下のものが選択されている。銀粒子の粒径は０．４μｍと１．０μｍの２種類が使用された。溶剤は複合銀ナノ粒子からなる粉体を分散させて溶液化する材料であり、メタノール、エタノール、ブタノール、キシレン、トルエン、ヘキサンから選択された。粘性付与剤は、前記溶液に添加して塗着し易い粘性を付与する材料であり、テレピンオイル、ターピネオール、テルピン誘導体（１，８−テルピンモノアセテートと１，８−テルピンジアセテートの混合物）、メチルセルロースから選択された。メチルセルロースは粉体であり、必ず溶剤と併用される。銀粒子の粒径、溶剤の種類、粘性付与剤の種類、各成分のｍａｓｓ％及び大気中ペースト焼成温度は表３及び表４に記載された通りである。Ｃ１〜Ｃ１２のＣｎＡｇＡＬの金属化温度Ｔ３(℃)と実際の大気中ペースト焼成温度（℃）が表３及び表４に記載されている。なお、前記溶剤には、上記アルコールの他に、アセトン、キシレン、プロパノール、エーテル、石油エーテル、ベンゼンなどが利用できる。前記粘性付与剤には、例えば、エチルセルロース、ブチラール、ＩＢＣＨ（イソボルニルシクロヘキサノール）、グリセリン、Ｃ１４以上の常温で固形のアルコールなどが利用できる。ＩＢＣＨは松脂状、グリセリンはシロップ状、Ｃ１４以上のアルコールは固液変化する性質を有し、１０℃以下では非流動性を有する。非流動性粘性付与剤に複合銀ナノ粒子を混合分散させて非流動性ペーストにすれば、１０℃以下の低温では複合銀ナノ粒子が分散状に固定されているから、複合銀ナノ粒子同士の凝集が生起しない。使用する直前に前記非流動性ペーストを加熱すれば流動化してペーストとして塗着可能になり、ペーストとしての機能を発揮できる。また、使用直前に前記非流動性ペーストに溶剤を添加すれば、加熱しなくても流動性ペーストになり、ペーストとしての機能を発揮できることは云うまでもない。
【００７０】
【表３】
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【００７１】
【表４】
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【００７２】
大気中ペースト焼成温度はＣｎＡｇＡＬの金属化温度Ｔ３よりも高く設定されている。その理由は、ＣｎＡｇＡＬを金属化させるだけでなく、溶剤を蒸発させたり、粘性付与剤を蒸発又は分解気散させる必要があるからである。また、ＣｎＡｇＡＬの金属化温度Ｔ３は１５０℃以下であるが、金属化温度よりも高い温度で焼成すると、秀麗な金属膜が形成でき、しかも電気伝導度の高い銀膜を形成できるからでもある。従って、表３及び表４に示されるように、大気中ペースト焼成温度は前記金属化温度Ｔ３よりも高く設定され、高温ほど銀膜特性の向上が確認された。粘性付与剤としてテレピンオイルを使用した場合では、大気中ペースト焼成温度は２００℃以下に調整された。また、粘性付与剤としてテルピン誘導体を使用した場合には、更に焼成温度を高くしている。更に、粘性付与剤としてメチルセルロースを使用した場合には、焼成温度は４００℃、４５０℃と一層高く設定された。以上のように、大気中ペースト焼成温度は粘性付与剤の気散温度に依存する。
【００７３】
実施例０１１〜実施例１２３に示される３６種類のペーストを耐熱ガラス基板に塗着し、表３及び表４の大気中ペースト焼成温度で焼成したところ、ガラス基板には秀麗な銀膜が形成された。形成された銀膜表面を光学顕微鏡で観察し、比抵抗を測定したところ、実用に耐える銀膜であることが確認され、本発明の複合銀ナノペーストが有効であることが結論された。
【００７４】
[実施例１２４：半導体電極と回路基板との接合]
半導体チップを上体とし、回路基板を下体として接合試験を行った。半導体チップの電極端を回路基板のスルーホールに挿入し、両者間の接触部に実施例０１１〜実施例１２３の複合銀ナノペーストを塗着して、３６種のペースト試験体を得た。その後、前記塗着部を表３及び表４に記載のペースト焼成温度で局所的に加熱して、前記塗着部を金属化させ、接合を完了した。冷却した後、光学顕微鏡により、前記接合部の外観を検査したところ、３６種の試験体で問題はなかった。電気導通試験と電気抵抗測定を行なったが、ダイボンディング用接着材として有効に機能していることが確認された。前記３６種類の接合試験から、本実施形態に係る複合銀ナノペーストはダイボンディング用接着材として工業的に利用できることが分かった。特に、銀金属は、元来、写真技術の材料に多く利用されていたが、最近の写真技術の進歩により銀離れが進んでおり、銀材料の原価が低下している傾向にあるので、ダイボンディング用原料に銀金属を用いるのは電子部品の製造コストの低価格化に寄与する。
【００７５】
[実施例１２５：耐熱ガラス基板上への銀パターンの形成]
耐熱ガラス基板を基体とし、この基体上に実施例０１１〜実施例１２３の複合銀ナノペーストをスクリーン印刷して、所定パターンのペーストパターンを形成した３６種類の試験体を得た。その後、前記試験体を電気炉により表３及び表４に記載の大気中ペースト焼成温度で加熱して、前記ペーストパターンから銀パターンを形成した。冷却した後、光学顕微鏡により、前記銀パターンの表面を検査したところ、３６種の試験体で問題はなかった。前記３６種類のパターン形成試験から、本発明に係る複合銀ナノペーストは銀パターン形成用材料として工業的に利用できることが分かった。
【００７６】
[実施例１２６：回路基板上の電極へのワイヤボンディング接合]
図５は回路基板への半導体チップ実装工程の手順を示す。図６は半導体チップ４をガラスエポキシ基板の回路基板１に搭載した実装状態を示す。
実装前工程として、ダイボンディングパッド２とワイヤボンディングパッド５を含む回路パターンが回路基板１上に金の薄膜形成技術により形成される（ステップＳＴ１１）。薄膜形成技術には、蒸着やエッチング処理等が使用される。ついで、ワイヤボンディングパッド５には、本実施形態に係る銀ナノペーストが金線の断面積の数倍の広さにディスペンサにより塗布、付着される。複合銀ナノペースト６の塗膜は約１５０℃、３０分の加熱により焼成、固化され、銀下地層６がメッキ法によらず焼成処理により形成される（ステップＳＴ１２）。複合銀ナノペーストの塗膜は、複合銀ナノ粒子が銀核とその周囲に配置された有機被覆層から形成された複合銀ナノ粒子層からなる。ダイボンディングパッド２上にはダイボンディング用接着材としての銀ペースト３が塗布される（ステップＳＴ１３）。ダイボンディング用接着材としても、本実施形態に係る複合銀ナノペーストを使用することができる。
【００７７】
次に、ダイボンディングパッド２に塗布した銀ペースト３層上に半導体チップ４がダイボンディングされる（ステップＳＴ１４）。更に、金線７がキャピラリを用いて、半導体チップ４の表面電極にファーストボンディングが施され（ステップＳＴ１５）、更に、にワイヤボンディングパッド５の銀ナノペースト６膜に対してセカンドボンディングが行われる（ステップＳＴ１６）。図９はキャピラリ１４の一例を示す。金線１５のワイヤ径は２３μｍであり、キャピラリ１４出口にて直径７０μｍのボール１６が形成される。ワイヤボンディングは超音波圧着方式により行う。
【００７８】
[実施例１２７：リードフレームへのワイヤボンディング接合]
図７はリードフレームへの半導体チップ実装工程の手順を示す。図８は半導体チップ１１を金属製リードフレームに搭載した実装状態を示す。
実装前工程として、ダイボンディング領域（ランド）８のダイパッド部とワイヤボンディング領域９を含むインナーリードからなるリードフレームが成形加工され、ワイヤボンディング領域９には、本実施形態に係る複合銀ナノペーストが金線の断面積の数倍の広さにディスペンサにより塗布、付着される。この複合銀ナノペーストの塗膜（複合銀ナノ粒子層）は約１５０℃、３０分の加熱により焼成、固化され、複合銀ナノ粒子の銀下地層１３がメッキ法によらず焼成処理により形成される（ステップＳＴ２１）。ダイボンディング領域８上にはダイボンディング用接着材としての銀ペースト１０が塗布される（ステップＳＴ２２）。この実施例においても、ダイボンディング用接着材に本実施形態に係る銀ナノペーストを使用することができる。
【００７９】
次に、ダイボンディング領域８に塗布した銀ペースト１０層上に半導体チップ１１がダイボンディングされる（ステップＳＴ２３）。更に、金線１２がキャピラリを用いて、半導体チップ１１の表面電極にファーストボンディングが施され（ステップＳＴ２４）、更に、ワイヤボンディング領域９のワイヤボンディング用銀下地層１３膜に対してセカンドボンディングが行われる（ステップＳＴ２５）。ワイヤボンディングは超音波圧着方式により行う。
【００８０】
本発明に係るワイヤボンディングの性能を金線の破断試験により検証した。金線の破断試験はワイヤボンディングした状態でのせん断状態を確認して行った。図１０は破断試験を模式的に示す。同図の（１０Ａ）に示すように、銅製基板１７上に上記実施例１２６及び１２７の複合銀ナノペーストと同様の複合銀ナノペーストを使って塗布、焼成される。この焼成により形成された銀下地層１８上に金線１９がボンディングされる。このボンディング状態において、破断試験の治具２０を銀下地層１８表面を通過するように、金線１９にせん断力を加えて、金線１９を引き剥がす。図１０の（１０Ｂ）は金線１９を引き剥がしたときの銀下地層１８の表面状態を模式的に示す。この破断試験によれば、金線ボンディング領域２２内において、ＡｕとＡｇの合金２１が付着、残留していることが確認できた。即ち、銀下地層１８のナノサイズの銀粒子が金と合金化し、強固な接合力を有することがわかった。
【００８１】
実施例１２６及び１２７に用いたワイヤボンディングの接合性の評価方法を以下に説明する。評価方法は、ボールボンディング（ファーストボンディング）側のピール試験、ステッチ（セカンドボンディング）側のピール試験及びワイヤ引っ張り試験で行った。
図１１〜図１３は夫々、ボールボンディング側のピール試験、ワイヤ引っ張り試験及びステッチ側のピール試験を模式的に示す。夫々、実装基板５０上に接着層５１によりダイボンディングされた半導体チップ５２と、実装基板５０上に複合銀ナノ粒子層を焼成して形成した銀下地層間にワイヤボンディングをした状態を示す。
【００８２】
図１１のボールボンディング側のピール試験では、セカンドボンディングした金線５４を引き剥がし、半導体チップ５２の直上に金線５３を引き上げる。図１２のワイヤ引っ張り試験では、ワイヤボンディングした金線５４の中間を引き上げて引き剥がす。図１３のステッチ側のピール試験では、ファーストボンディングした金線５４を引き剥がし、銀下地層５５直上に金線５４を引き上げる。上記の図１２及び図１３のピール試験ないし引っ張り試験によれば、図１０の破断試験結果と同様に、金線ボンディング領域内において、ＡｕとＡｇの合金が付着、残留していることが確認でき、しかも、図１１のボールボンディング側のピール試験結果と同程度の接合力があることが確認できた。
【００８３】
以上のように、本実施形態に係るワイヤボンディングにおいては、複合銀ナノ粒子層のナノサイズの銀粒子が金線の金と合金化し、強固な接合力を有し、ＳＵＳＵ材に対して良好なワイヤボンディング接合層を形成することができる。しかも、この複合銀ナノ粒子層は、電気伝導性及び熱伝導性に優れるだけでなく、低温焼成で局所的に形成できるため、電子部品の製造に好適なワイヤボンディングを行うことができる。特に、接合膜の焼成温度の低温化により省エネルギー化できるため、電子部品製造コストや製造設備コストを大幅に低減することができる。
【００８４】
図１４は本発明に係るワイヤボンディングを実施した表面実装型ＬＥＤ発光電子部品の断面図である。このＬＥＤ発光電子部品はＳＵＳ製リードフレームを使用し、ダイボンディングフレーム３０とワイヤボンディングフレーム３１を有する。ダイボンディングフレーム３０には銀ペースト３２で接着されたＬＥＤチップ３４がダイボンディングされている。ワイヤボンディングフレーム３１の上面には、複合銀ナノ粒子層が焼成して、銀下地層３３が形成されている。ＬＥＤチップ３４の上面電極と銀下地層３３の間には金線によるワイヤボンディング３５が施されている。リードフレームのインナーリード部分においては、ＬＥＤチップ３４近傍を除いて樹脂材３６、３７でパッケージ封入されており、ＬＥＤチップ３４近傍は透光性樹脂３８が充填されている。ダイボンディングフレーム３０とワイヤボンディングフレーム３１は夫々、樹脂パッケージから折曲して外方に延出し、表面実装用アウターリードとしてのカソード外部端子３９、アノード外部端子４０を形設している。
このＬＥＤ発光電子部品においては、本発明に係るワイヤボンディング方法を用いて、複合銀ナノ粒子を含有したワイヤボンディング用銀下地層３３をワイヤボンディングフレーム３１に形成してワイヤボンディングが実施されているので、電気的特性が良好で、且つワイヤボンディング工程コストを低減して、低価格なＬＥＤ発光電子部品を実現することができる。しかも、ＳＵＳ製リードフレームは光反射性に優れており、ＬＥＤ発光部品等の発光電子部品に好適であるが、複合銀ナノ粒子を含有したワイヤボンディング用銀下地層３３を使用することにより、ＳＵＳ製リードフレームに対して良好なワイヤボンディング接合力を得ることができると共に、メッキ法によらずに局所的且つ安価にワイヤボンディング下地層を形成することができる。
【００８５】
図１４のＬＥＤ発光電子部品の場合には、ダイボンディングフレーム３０のチップダイボンディング位置と、ワイヤボンディングフレーム３１のワイヤボンディング位置が同一高さに設定しているため、ＬＥＤチップ３４からの発光が銀下地層３３に直接照射される。従って、ＬＥＤチップ３４に近接した位置に設けた銀下地層３３にＬＥＤチップ３４からの光が照射されて劣化するおそれがある。この銀下地層３３の劣化が進むと、銀成分が黒ずんだ状態となってＬＥＤ発光の反射率を低下させる不具合を生ずる。
【００８６】
図１５は上記劣化対策を施した別の実施例であるＬＥＤ発光電子部品を示す。同図の（１５Ａ）は同部品断面図、（１５Ｂ）は（１５Ａ）のファーストボンディング状態ａの部分拡大図、（１５Ｃ）は（１５Ａ）のセカンドボンディング状態ｂの部分拡大図である。このＬＥＤ発光電子部品は図１４の場合と同様に、ＳＵＳ製リードフレームを使用し、ダイボンディングフレーム６５とワイヤボンディングフレーム６４を有する。ダイボンディングフレーム６５は、水平部分６３と、水平部分６３から段差状に下方に位置し、絞り加工により凹状ないしカップ状に形成されたダイボンディング部分６７からなる。ワイヤボンディングフレーム６４は水平部分６３と同一高さに位置し、間隙６８によりダイボンディング部分６７と電気的に非導通状態に分離されている。
【００８７】
ダイボンディング部分６７にはＬＥＤチップ６２が銀ペースト６６により接着され、ダイボンディングされている。このダイボンディング状態において、ワイヤボンディングフレーム６４のボンディング領域はＬＥＤチップ６２の発光面より高い位置に配置されている。ワイヤボンディングフレーム６４の上面には、複合銀ナノ粒子層を焼成形成した銀下地層６９が設けられている。ＬＥＤチップ６２の上面電極と銀下地層６９の間には金線によるワイヤボンディング７０が施されている。（１５Ｂ）に示すように、ファーストボンディング状態ａにおいて、ワイヤボンディング７０一端側の潰しボールボンド７０Ａが発光面の電極７０Ｂに接合されている。セカンドボンディング状態ｂにおいては、（１５Ｃ）に示すように、ワイヤボンディング７０の他端側のステッチボンド７０Ｃが銀下地層６９に接合されている。リードフレームのインナーリード部分においてはＬＥＤチップ６２近傍を除いて樹脂材７１でパッケージ封入されており、ＬＥＤチップ６２近傍は透光性樹脂７２が充填されている。ダイボンディング部分６７の下面は樹脂材７１より露出しており、部品実装時に放熱板に絶縁材を介して当接させることにより、該放熱板を通じて発光時の熱を外部に散逸させることができる。ダイボンディングフレーム６５の水平部分６３とワイヤボンディングフレーム６４は夫々、樹脂パッケージから折曲して外方に延出し、表面実装用アウターリードとしてのカソード外部端子６１、アノード外部端子６０を形設している。
【００８８】
このＬＥＤ発光電子部品においては、図１４の場合と同様に、本発明に係るワイヤボンディング方法を用いて、複合銀ナノ粒子を含有したワイヤボンディング用銀下地層６９をワイヤボンディングフレーム６４のボンディング領域に形成してワイヤボンディングが実施されているので、電気的特性が良好で、且つワイヤボンディング工程コストを低減して、低価格なＬＥＤ発光電子部品を実現することができる。しかも、光反射性に優れたＳＵＳ製リードフレームを使用し、ボンディング領域をＬＥＤチップ６２の発光面より高い位置に配置して、ＬＥＤチップ６２からの光が銀下地層６６に直接当たらないようにしたので、銀下地層６９の劣化が生じず、ＳＵＳ製リードフレームによる発光反射を安定に保持することができ、ＬＥＤ発光電子部品の長寿命化を図ることができる。
【００８９】
ダイボンディング部分６７はＬＥＤチップ６２の側面を囲む凹状ないしカップ形状であるので、ＬＥＤチップ６２からの発光をＳＵＳ材の良好な反射性により均質に反射させることができる。銀下地層６６の劣化防止の観点からは必ずしも凹状のダイボンディング部分を用いなくてもよい。
【００９０】
図１６は、更に別の実施例であるＬＥＤ発光電子部品の断面図である。図１６において、図１５と同一部材については同じ符号を付している。
このＬＥＤ発光電子部品は図１４及び図１５の場合と同様に、ＳＵＳ製リードフレームを使用し、ダイボンディングフレーム７３とワイヤボンディングフレーム６４を有する。ダイボンディングフレーム７３は、一端に傾斜壁部７７を備えたダイボンディング部分７６を有し、ダイボンディング部分７６は、カソード外部端子７５に延出する水平部分７４と面一で、平坦に形成されている。ダイボンディングフレーム７３はフレーム板材から段差状に折り曲げて、傾斜壁部７７がワイヤボンディングフレーム６４と繋がる部分を分離形成して形成される。ワイヤボンディングフレーム６４は間隙６８によりダイボンディング部分６７と電気的に非導通状態に分離されている。ダイボンディング部分７６の下面は樹脂材７１より露出しており、部品実装時に放熱板に絶縁材を介して当接させることにより、該放熱板を通じて発光時の熱を外部に散逸させることができる。
図１６の実施例によれば、リードフレームを段差状に形成して、ワイヤボンディングフレーム６４のボンディング領域をＬＥＤチップ６２の発光面より高い位置に配置することができ、ＬＥＤチップ６２からの光が前記ボンディング領域の銀下地層６９に直接当たらないボンディング形態を簡易に形成することができる。
【００９１】
図１４〜図１６の各ＬＥＤ発光電子部品を電気的に接続して集合実装することにより発光量の大きい複合発光電子部品を低価格で製造することができる。
図１７は、図１５のＬＥＤ発光電子部品８０を６個組み込んだ複合発光電子部品１００の外観図である。図１８は複合発光電子部品１００の部分縦断面図である。
【００９２】
ＬＥＤ発光電子部品８０は、図１５に示したように、直方体形状の樹脂モールド部分８１の中央に透光性樹脂が充填された発光部８２を有した表面実装型電子部品である。複合発光電子部品１００はＬＥＤ発光電子部品８０の単体部品を収容する矩形状貫通孔部８８が列状に６個、所定の間隔をおいて穿設された部品収納体８３を有し、各ＬＥＤ発光電子部品８０は発光部８２を上にして下方から貫通孔部８８に収納されている。部品収納体８３はガラスエポキシ基板からなり、貫通孔部８８間の中間部８６の裏面側には、各ＬＥＤ発光電子部品８０をシリアル接続するための導体パターン９５が形成されている。複合発光電子部品１００の両端には電源用端子８４及び接地用端子８５が突設されている。電源用端子８４及び接地用端子８５は差し込みコンセントタイプのクリップ型端子となっている。
【００９３】
図１９は貫通孔部８８に嵌入させたＬＥＤ発光電子部品８０を発光部８２から見た平面図である。ＬＥＤ発光電子部品８０のＬＥＤチップ８０Ａをボンディングしたダイボンディングフレーム８０Ｄから延出したカソード端子８０Ｂと、ＬＥＤチップ８０Ａの発光面に対してワイヤボンディングを行ったワイヤボンディングフレームから延出したアノード端子８０Ｃは、夫々、導体パターン９５に接合され、導通接続されている。導体パターン９５の端部に銀ナノ粒子層を焼成して形成した接合層９６を設けて、カソード端子８０Ｂ及びアノード端子８０Ｃを接合層９６に接合することにより電気的接続が行われている。部品収納体８３の両端部８７には、電源用端子８４及び接地用端子８５のクリップ端子部分と接続するための導体パターン９９が形成され、これらのクリップ型端子を把持させて該導体パターン９９に導通接続している。両端のクリップ型端子の嵌着部分８９、９０には夫々、絶縁性カバー部材９１、９２を外嵌して露出しないようにしている。
【００９４】
図２０は複合発光電子部品１００の全体構成の回路図である。６個のＬＥＤ発光電子部品８０は、導体パターン９５及び接合層９６を介して直列接続されている。一端側のアノード端子８０Ｃは定電流ダイオード（ＣＲＤ）９７を介して電源に接続され、駆動電流が供給される。６個のＬＥＤ発光電子部品８０の搭載時には例えば、＋２０Ｖの直流電源が接続される。なお、定電流ダイオードＣＲＤや電源用定電圧発生回路、インバータ回路の外付け回路部材を複合発光電子部品１００に組み込むようにしてもよい。
【００９５】
各ＬＥＤ発光電子部品８０の下側には、ダイボンディングフレーム８０Ｄの一部が露出しており、この露出面に、厚さ数μｍ〜数１０μｍのエポキシ樹脂製絶縁層９３を被着したアルミニウム製放熱板９４が当接されている。この当接状態は裏側の絶縁性保持部材９８を嵌着して保持されている。ダイボンディングフレーム８０Ｄを放熱板９４に当接させることにより、ＬＥＤチップ８０Ａの発熱を放熱板９４を通じて放熱させることができるので、ＬＥＤ素子の熱劣化を防止して複合発光電子部品１００の長寿命化を図ることができる。
【００９６】
上記構成の複合発光電子部品１００によれば、ＬＥＤ発光電子部品８０を収容する貫通孔部８８を複数個備え、且つ下面に導体パターン９５を形成した部品収納体８３に、発光面を上向きにして各貫通孔部８８にＬＥＤ発光電子部品８０を嵌入すると共に、６個のＬＥＤ発光電子部品８０を互いに導体パターン９５を介して導通接続したので、複数個のＬＥＤ発光電子部品８０を集合的に組み込んでユニット化した、高輝度発光が可能な複合発光電子部品を実現することができる。
【００９７】
また、複合発光電子部品１００においては、配線パターン９５の一部に銀ナノ粒子層を焼成して形成した接合層９６を設け、カソード端子８０Ｂ及びアノード端子８０Ｃを接合層９６に接合して電気的接続をしたので、ＬＥＤ発光電子部品８０の接合コストを低減することができる。
【００９８】
上記の複合発光電子部品１００を複数組、列状、マトリクス状、放射状、扇状又は環状に配置して組み込むことによって、より高輝度の照明装置等の発光装置を実現することができる。
【００９９】
図２１は１つの複合発光電子部品１００を単位モジュールとして、３×３個の複数モジュール化の一例である照明ユニット２００を示す。図２２は照明ユニット２００のモジュール接続回路図を示す。照明ユニット２００は、３×３個の複合発光電子部品１００が装着される端子ソケット(図示せず)が上面に設けられたユニット本体１０１を備え、ユニット本体１０１内部には、各複合発光電子部品１００を直列接続する配線が設けられている。ユニット本体１０１の端部にはコンセント導入口１０２が形成されている。ユニット本体１０１全体は絶縁性樹脂で成形され、６個の取付用貫通孔１０３が穿設されている。ユニット本体１０１には、コンセント導入口１０２に露出した電源端子１０４が設けられている。複合発光電子部品への通電線と電源端子１０４との間にはインバータ回路を含む照明制御回路１０５が設けられている。
【０１００】
図２３は照明ユニット２００をランプシェード２０１に取り付けた照明装置の一例を示す。複合発光電子部品１００を単位モジュールとして、３×３個、ソケット装着した照明ユニット２００をランプシェード２０１に貫通孔１０３を通じてビス２０２止めすることによってワンタッチで組み立てることができる。照明ユニット２００を使用することにより、ＬＥＤ発光素子を光源として、省資源、低消費電力で、環境に優しい照明装置を実現することができる。蛍光灯照明装置などと比較して、実用上も、消耗した複合発光電子部品１００をソケット装着の解除だけで、照明ユニット２００より部品交換を簡易に行え、作業性に富む。
【０１０１】
図２３の照明装置の他に、照明ユニット２００を複数組、列状、マトリクス状、放射状、扇状又は環状に配置することにより、より高輝度の照明装置を組み立てることができる。
図２４は８個の照明ユニット２００を放射状にユニット本体盤２０３にソケット装着した照明装置の一例を示す。
図２５は外周に８個の照明ユニット２００を、中心側に４個の照明ユニット２００を円弧状にユニット本体盤２０４にソケット装着した照明装置の一例を示す。
照明ユニット２００はＬＥＤチップを光源としたコンパクト構成にあるため、図２４及び図２５の照明装置のように、任意のレイアウトに簡単に組み立てることができ、各種形態の照明装置あるいはＬＣＤ表示装置のバックライト光源等の各種光源を実現することができる。
【０１０２】
上記実施形態においては溶液法によって生成した複合銀ナノ粒子を使用したが、熱融解法により複合銀ナノ粒子を生成する場合には、出発物質として、例えば脂肪酸銀を用い、それを熱融解して、銀核を形成しながらその周囲にカルボン酸基を被着させて複合銀ナノ粒子を生成することができる。
【０１０３】
また、金属核の形成金属として、銀以外の金属を使用した具体例を以下に説明する。例えば、金属核の形成金属に金を用いた場合には、前記実施形態と同様に、溶液法又は熱融解法により複合金ナノ粒子を生成する。
溶液法においては、出発物質として、金塩化物ＡｕＣｌ、ＡｕＣｌ３や金錯体Ｈ[Ａｕ（ＮＯ３）４]・３Ｈ２Ｏ等の金属無機化合物を用いることができる。溶媒として、前記実施形態と同様に、アルコールや脂肪酸を用いて、複合金ナノ粒子を生成することができる。
【０１０４】
熱融解法による複合金ナノ粒子の生成においては、金属核の形成のための出発物質として、金が含有された金属有機化合物を用いる。金属有機化合物には、例えば、ナフテン酸塩、オクチル酸塩、ステアリン酸塩、安息香酸塩、パラトルイル酸塩、ｎ−デカン酸塩等の脂肪酸塩、イソプロポキシド、エトキシド等の金属アルコキシド、アセチルアセトン錯塩等を使用することができる。
【０１０５】
上記の製造に係る複合金ナノ粒子を用いれば、前記実施形態と同様に良好なペースト物性を有する複合金ナノペーストを作製することができる。即ち、この複合金ナノペーストは金組成により電気的導通性が良好であり、半導体電極と回路基板との接合に適用可能なダイボンディング用接着材としても有効に機能する。また、耐熱ガラス基板上への金パターンの形成も円滑に行うことができ、前記実施形態の銀パターンと同様のパターン形成用材料として用いることができる。
【０１０６】
上記複合金ナノ粒子含有ペーストを用いれば、回路基板上へのワイヤボンディング接合も良好に行うことができる。前記図５で示した半導体チップ実装工程の手順において、ワイヤボンディングパッド５に、本実施形態に係る金ナノペーストを金線の断面積の数倍の広さにディスペンサにより塗布、付着して、複合金ナノ粒子層を形成し、この加熱焼成により固化して、メッキ法によらず焼成処理により金下地層を形成することができる。この皮膜は、複合金ナノ粒子が金核とその周囲に配置された有機被覆層から形成された複合金ナノ粒子層からなる。金線がキャピラリを用いて、半導体チップ４の表面電極にファーストボンディングが施され、更に、ワイヤボンディングパッド５の金ナノペースト膜に対してセカンドボンディングを行うことができる。
【０１０７】
また、上記複合金ナノ粒子含有ペーストを用いれば、リードフレームへのワイヤボンディング接合も良好に行うことができる。前記図７で示したリードフレームへの半導体チップ実装工程において、ワイヤボンディング領域９に、本実施形態に係る金ナノペーストが金線の断面積の数倍の広さにディスペンサにより塗布、付着され、加熱焼成により固化して、メッキ法によらず焼成処理により金下地層を形成することができる。
【０１０８】
本実施形態に係るワイヤボンディングの性能を前記図１０の破断試験と同様にして、金線の破断試験により検証することができる。複合金ナノ粒子層のナノサイズの金粒子が金と合金化するので、強固な接合力を得ることができる。また、前記図１１〜図１３による、ボールボンディング側のピール試験、ワイヤ引っ張り試験及びステッチ側のピール試験においても、Ａｕ同士の結合により良好な接合力が得ることができる。従って、本実施形態に係るワイヤボンディングにおいては、複合金ナノ粒子層のナノサイズの金粒子が金線の金と合金化し、強固な接合力を有し、良好なワイヤボンディング接合層を形成することができる。しかも、この複合金ナノ粒子層は、電気伝導性及び熱伝導性に優れるだけでなく、低温焼成で局所的に形成できるため、電子部品の製造に好適なワイヤボンディングを行うことができる。
【０１０９】
本発明の更に別の実施形態として、金属核の形成金属にパラジウムを用いた場合には、前記銀又は金の実施形態と同様に、溶液法又は熱融解法により複合パラジウムナノ粒子を生成する。溶液法における出発物質は、パラジウム塩化物ＰｄＣｌ２や硝酸パラジウム塩Ｐｄ（ＮＯ３）２等の金属無機化合物を用いることができる。溶媒として、前記実施形態と同様に、アルコールや脂肪酸を用いて、複合パラジウムナノ粒子を生成することができる。
【０１１０】
熱融解法による複合パラジウムナノ粒子の生成においては、金属核の形成のための出発物質として、パラジウムが含有された金属有機化合物を用いる。金属有機化合物には、例えば、ナフテン酸塩、オクチル酸塩、ステアリン酸塩、安息香酸塩、パラトルイル酸塩、ｎ−デカン酸塩等の脂肪酸塩、イソプロポキシド、エトキシド等の金属アルコキシド、アセチルアセトン錯塩等を使用することができる。
【０１１１】
上記の製造に係る複合パラジウムナノ粒子を用いれば、前記銀又は金の実施形態と同様に良好なペースト物性を有する複合パラジウムナノペーストを作製することができる。即ち、この複合パラジウムナノペーストはパラジウム組成により電気的導通性が良好であり、半導体電極と回路基板との接合に適用可能なダイボンディング用接着材としても有効に機能する。また、耐熱ガラス基板上へのパラジウムパターンの形成も円滑に行うことができ、パターン形成用材料として用いることができる。
【０１１２】
上記複合パラジウムナノ粒子含有ペーストを用いれば、回路基板上へのワイヤボンディング接合も良好に行うことができる。前記図５で示した半導体チップ実装工程の手順において、ワイヤボンディングパッド５に、本実施形態に係るパラジウムナノペーストを金線の断面積の数倍の広さにディスペンサにより塗布、付着して、複合パラジウムナノ粒子層を形成し、この加熱焼成により固化して、メッキ法によらず焼成処理によりパラジウム下地層を形成することができる。この皮膜は、複合パラジウムナノ粒子がパラジウム核とその周囲に配置された有機被覆層から形成された複合パラジウムナノ粒子層からなる。金線がキャピラリを用いて、半導体チップ４の表面電極にファーストボンディングが施され、更に、ワイヤボンディングパッド５のパラジウムナノペースト膜に対してセカンドボンディングを行うことができる。
【０１１３】
また、上記複合パラジウムナノ粒子含有ペーストを用いれば、リードフレームへのワイヤボンディング接合も良好に行うことができる。前記図７で示したリードフレームへの半導体チップ実装工程において、ワイヤボンディング領域９に、本実施形態に係るパラジウムナノペーストが金線の断面積の数倍の広さにディスペンサにより塗布、付着され、加熱焼成により固化して、メッキ法によらず焼成処理によりパラジウム下地層を形成することができる。
【０１１４】
本実施形態に係るワイヤボンディングの性能を前記図１０の破断試験と同様にして、金線の破断試験により検証することができる。複合パラジウムナノ粒子層のナノサイズのパラジウム粒子が金と合金化するので、強固な接合力を得ることができる。また、前記図１１〜図１３による、ボールボンディング側のピール試験、ワイヤ引っ張り試験及びステッチ側のピール試験においても、ＰｄとＡｕの結合により良好な接合力が得ることができる。従って、本実施形態に係るワイヤボンディングにおいては、複合パラジウムナノ粒子層のナノサイズのパラジウム粒子が金線の金と合金化し、強固な接合力を有し、良好なワイヤボンディング接合層を形成することができる。しかも、この複合パラジウムナノ粒子層は、電気伝導性及び熱伝導性に優れるだけでなく、低温焼成で局所的に形成できるため、電子部品の製造に好適なワイヤボンディングを行うことができる。
【０１１５】
本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明に係るワイヤボンディング方法によれば、金属ナノ粒子を用いて、その金属ナノ粒子層の形成、焼成によりワイヤボンディング接合用金属下地層をＳＵＳ製リードフレームに低コストで形成することができる。従って、金属ナノ粒子をワイヤボンディング接合用導電性薄膜の形成材料として利用することにより、メッキ法によらず簡単且つ安価に、局所的にＳＵＳ製リードフレームにワイヤボンディング接合下地層を形成して、良好なワイヤボンディング接合性を具備させることができるので、ワイヤボンディング工程費用を削減して、安価な電子部品の提供を可能にする。特には、光反射性導電材として使用可能なＳＵＳ材にワイヤボンディング領域を設けて、ワイヤボンディング工程コストを低減し、且つ高輝度反射性に優れたＬＥＤ等の発光電子部品を得ることができる。更に、フィラメント電球や蛍光灯照明に代わるＬＥＤ照明装置、ＬＣＤ表示装置のバックライト光源等の各種光源を提供することが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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