(57)【要約】【課題】配線部がはんだ付け部とワイヤボンディング部とを有する基板を用い、ワイヤボンディング工程の前に行うはんだ接続工程で発生するはんだやフラックスの飛散を防止するために保護マスクを形成するようにした電子装置の製造方法において、保護マスクの密着力を下げることで剥離工数を低減し且つ残渣物が残る可能性を極力低減できるようにする。【解決手段】基板１０における配線部２０が形成されている一面１１側をプラズマクリーニングした後、基板１０を酸素雰囲気中で加熱処理して配線部２０に酸素を吸着させ、続いて、配線部２０のうちはんだ付け部２１以外の部位を、保護マスク６０により被覆し、次に、はんだ４０の配設、部品搭載、はんだリフローを順に行った後、保護マスク６０を剥離し、続いて、配線部２０におけるワイヤボンディング部２２にワイヤボンディングを行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１１）側に配線部（２０）が形成され、前記配線部がはんだ付けされるはんだ付け部（２１）とワイヤボンディングされるワイヤボンディング部（２２）とを有する基板（１０）を用意し、
前記基板の前記一面側をプラズマクリーニングするクリーニング工程と、
前記プラズマクリーニングされた前記配線部に酸素を吸着させる酸素吸着工程と、
前記酸素が吸着された前記配線部のうち前記はんだ付け部以外の部位を、保護マスク（６０）により被覆する保護マスク形成工程と、
前記配線部における前記はんだ付け部にはんだ（４０）を配設するはんだ配設工程と、
前記はんだを介して前記はんだ付け部に部品（３１）を搭載し、前記はんだをリフローさせることにより前記部品と前記はんだ付け部とをはんだ付けするリフロー工程と、
しかる後、前記保護マスクを剥離するマスク剥離工程と、
続いて、前記配線部における前記ワイヤボンディング部にワイヤボンディングを行う工程とを備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸素吸着工程では、酸素雰囲気中にて前記基板（１０）を加熱す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一面側に配線部が形成され該配線部がはんだ付け部とワイヤボンディング部とを有する基板を用い、ワイヤボンディング工程の前に行うはんだ接続工程で発生するはんだやフラックスの飛散を防止するために保護マスクを形成するようにした電子装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一面側に配線部が形成され該配線部がはんだ付け部とワイヤボンディング部とを有する基板を用いて、先にはんだ付けを行い、後にワイヤボンディングを行う場合、はんだ付け工程によって、配線部のワイヤボンディング部が、飛散したはんだやフラックスにより汚染される恐れがある。
【０００３】
このような場合、従来では、はんだ付け工程の前に、基板の配線部におけるワイヤボンディング部に、ストリッパブルマスクなる樹脂製の保護マスクを形成して汚染を防止し、はんだ付け工程後にこの保護マスクを剥離するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−９９５７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の保護マスクを用いた方法について、本発明者らが検討を行った結果、次のような問題が発生することがわかった。図８、図９は、本発明者らの行った保護マスクを用いた製造方法を示す工程図である。
【０００６】
図８（ａ）に示すように、一面１１側に配線部２０が形成されこの配線部２０がはんだ付け部２１とワイヤボンディング部２２とを有する基板１０を用意する。
【０００７】
次に、図８（ｂ）に示すように、基板１０の一面１１側をプラズマクリーニングするクリーニング工程を行い、基板製造工程や基板梱包工程等にて基板１０に誤って付着した有機物や酸化物等を除去し、配線部２０へのワイヤボンディング性を向上させる。
【０００８】
次に、図８（ｃ）に示すように、プラズマクリーニングされた配線部２０にのうちはんだ付け部２１以外の部位に、樹脂等からなる保護マスク６０を印刷し、これを硬化させる。
【０００９】
次に、図８（ｄ）に示すように、配線部２０におけるはんだ付け部２１にはんだ４０を配設する。そして、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、配設されたはんだ４０を介してはんだ付け部２１にはんだ接続部品３１を搭載し、続いて、はんだ４０をリフローさせることによりはんだ接続部品３１とはんだ付け部２１とをはんだ付けする。
【００１０】
このはんだ４０を印刷やリフローするとき、はんだ付けすべきでない基板１０上の配線部２０では、すでに保護マスク６０が形成されているので、はんだ４０やフラックスが飛散して付着したり、流れ込んだりすることは無い。
【００１１】
その後、図９（ｃ）に示すように、保護マスク６０を剥離するマスク剥離工程を行う。この保護マスク６０の剥離は、ピンセット等の治具で引き剥がす等の方法で行う。
【００１２】
続いて、図９（ｄ）に示すように、配線部２０におけるワイヤボンディング部２２にワイヤボンディングを行う。保護マスク６０が剥離されて除去された配線部２０の上に、ワイヤ接続部品３２をダイマウントして固定した後、このワイヤ接続部品３２とワイヤボンディング部２２とをボンディングワイヤ５０を介して結線する。
【００１３】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、上記図８、図９に示したような保護マスクを用いた製造方法では、保護マスク６０が配線部２０のワイヤボンディング部２２と強固に密着してしまうことがわかった。例えば、配線部２０の表面がＡｕめっきであり、その膜厚が薄いような場合、保護マスク６０が強固に密着する。
【００１４】
そのため、保護マスク６０の剥離の工数は多大なものになる。また、この密着力が高いため、保護マスク６０がワイヤボンディング部２２上に付着して残渣物６０ａとして残ってしまうと、ワイヤボンディングを行うにあたって大きな障害となる。
【００１５】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、保護マスクの密着力を下げることで剥離工数を低減し且つ残渣物が残る可能性を極力低減できるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
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（１１）側に配線部（２０）が形成され、配線部がはんだ付けされるはんだ付け部（２１）とワイヤボンディングされるワイヤボンディング部（２２）とを有する基板（１０）を用意し、基板の一面側をプラズマクリーニングするクリーニング工程と、プラズマクリーニングされた配線部に酸素を吸着させる酸素吸着工程と、酸素が吸着された配線部のうちはんだ付け部以外の部位を、保護マスク（６０）により被覆する保護マスク形成工程と、配線部におけるはんだ付け部にはんだ（４０）を配設するはんだ配設工程と、はんだを介してはんだ付け部に部品（３１）を搭載し、はんだをリフローさせることにより部品とはんだ付け部とをはんだ付けするリフロー工程と、しかる後、保護マスクを剥離するマスク剥離工程と、続いて、配線部におけるワイヤボンディング部にワイヤボンディングを行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
それによれば、配線部のうちはんだ付け部以外の部位を保護マスクにより被覆する保護マスク形成工程を行う前に、当該部位に酸素を吸着させることで、保護マスクの密着力が低下する。
【００１８】
この現象は、保護マスクによる被覆部位がプラズマクリーニングによって、マスクとの結合手が多い非常に活性化された状態となるが、その結合手に酸素を吸着させることで、マスクの密着力を低下できるためと考えられる。実際に、実験したところ、マスクの密着力は低下したことを確認した。
【００１９】
よって、本発明によれば、酸素吸着工程を行った後に、保護マスクを形成することで、保護マスクの密着力を低下させることができ、結果、保護マスクの剥離工数を低減し且つ残渣物が残る可能性を極力低減させることができる。
【００２０】
ここで、酸素吸着工程としては、請求項２に記載の発明のように、酸素雰囲気中にて基板（１０）を加熱するものにできる。
【００２１】
なお、上記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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る電子装置Ｓ１の概略断面構成を示す図である。この電子装置Ｓ１は、一面１１側に配線部２０が形成され該配線部２０がはんだ付け部２１とワイヤボンディング部２２とを有する基板１０、いわゆるハイブリッド基板１０を用いたものである。
【００２３】
この基板１０としては、セラミック基板でもプリント基板でも良い。配線部２０は、例えば、下地がＣｕやＮｉのめっき等からなり、最表面がＡｕめっきされたものにすることができる。
【００２４】
基板１０の一面１１上には、はんだ付けされて接続された部品（以下、はんだ接続部品という）３１と、ワイヤボンディングされて接続された部品（以下、ワイヤ接続部品という）３２とが実装されている。
【００２５】
はんだ接続部品３１は、例えばチップコンデンサやパッケージ部品等の部品であり、当該部品３１の電極部と配線部２０のはんだ付け部２１とが、はんだ４０を介して接続され固定されている。ここで、はんだ４０は、通常の鉛フリーはんだ（鉛を含まないＳｎ等からなるはんだ）や共晶はんだ等を採用することができる。
【００２６】
また、ワイヤ接続部品３２は、例えばＩＣチップ等の部品であり、配線部２０上にダイマウントされている。そして、このワイヤ接続部品３２上のパッドと配線部のワイヤボンディング部２２とが、ＡｕやＡｌ等からなるボンディングワイヤ５０を介して接続されている。
【００２７】
次に、この図１に示す電子装置Ｓ１の製造方法について述べる。図２、図３は本発明の実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図であり、上記図１に示される基板１０の断面に沿った断面図として示してある。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、上記基板１０すなわち一面１１側に配線部２０が形成されこの配線部２０がはんだ付け部２１とワイヤボンディング部２２とを有する基板１０を用意する。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１０の一面１１側をプラズマクリーニングするクリーニング工程を行う。これは、アルゴンや水素のプラズマを発生させてクリーニングを行う装置を用い、ドライ環境でクリーニングするものである。
【００３０】
これにより、基板製造工程や基板梱包工程等にて基板１０に誤って付着した有機物や酸化物等を除去することができる。特に、配線部２０上の有機物や酸化膜等が除去されることにより、配線部２０の表面が清浄化されワイヤボンディング性が向上する。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示すように、プラズマクリーニングされた配線部２０に酸素を吸着させる酸素吸着工程を行う。具体的には、大気等の酸素雰囲気中にて基板１０を加熱する。例えば、基板１０を１００℃以上（望ましくは１１０℃以上）で５分以上（望ましくは１０分以上）加熱する。これにより、後で形成される保護マスク６０の密着力を低下させることができる。
【００３２】
続いて、図２（ｄ）に示すように、酸素が吸着された配線部２０のうちはんだ付け部２１以外の部位を、上記保護マスク６０により被覆する保護マスク形成工程を行う。
【００３３】
ここで、保護マスク６０としては、基板１０に対する被覆と後で行う剥離との両機能を確保可能な樹脂材料等からなる膜を用いる。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（ともに商品名、大阪アサヒ化学（株）製）等が挙げられる。
【００３４】
この保護マスク６０の具体的な形成方法としては、スクリーンマスクやメタルマスク上に置かれたペースト状の樹脂を当該マスクの開口部を通して押し出して樹脂層を形成する印刷法や、シリンダ内からペースト状の樹脂を空気圧により押し出して樹脂層を形成するディスペンス法、さらにはスタンプ法等を採用することができる。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、配線部２０におけるはんだ付け部２１にはんだ４０を配設するはんだ配設工程を行う。このはんだ４０の具体的な配設方法としては、印刷法やディスペンス法等を採用することができる。
【００３６】
そして、図３（ａ）に示すように、配設されたはんだ４０を介してはんだ付け部２１にはんだ接続部品３１を搭載し、続いて、図３（ｂ）に示すように、はんだ４０をリフローさせることによりはんだ接続部品３１とはんだ付け部２１とをはんだ付けするリフロー工程を行う。
【００３７】
このはんだ４０を印刷やリフローするとき、はんだ４０やはんだ４０中に含まれるフラックスが所望の設置部位以外の部位に飛散したり、流れ込んだりすることがある。しかし、配線部２０のうちはんだ付け部２１以外の配線部２０は、保護マスク６０によって被覆され保護されているので、はんだやフラックスによる汚染は防止される。
【００３８】
こうして、リフローされたはんだ４０が冷えて完全に固化することにより、はんだ接続部品３１の基板１０の一面１１上への実装が完了する。その後、図３（ｃ）に示すように、保護マスク６０を剥離するマスク剥離工程を行う。この保護マスク６０の剥離は、ピンセット等の治具で保護マスクをつまんで人手によって引き剥がす等の方法で行う。
【００３９】
このとき、上記酸素吸着工程において、保護マスク６０により被覆される部位に酸素を吸着させることで、保護マスクの密着力を低下させているので、容易に剥離を行うことができる。その結果、保護マスクの剥離工数を低減し且つ残渣物が残る可能性を極力低減させることができる。
【００４０】
続いて、図３（ｄ）に示すように、配線部２０におけるワイヤボンディング部２２にワイヤボンディングを行う。保護マスク６０が剥離されて除去された配線部２０の上に、ワイヤ接続部品３２をダイマウントして固定した後、このワイヤ接続部品３２とワイヤボンディング部２２とを、ＡｕやＡｌ等のワイヤを用いてボンディングする。
【００４１】
このワイヤボンディング工程の終了に伴い、ワイヤ接続部品３２の基板１０の一面１１上への実装が完了する。こうして、上記図１に示す電子装置Ｓ１が完成する。
【００４２】
このように本実施形態の製造方法によれば、保護マスク形成工程を行う前に、保護マスク６０により被覆する配線部２０のうちはんだ付け部２１以外の部位に酸素を吸着させることで、保護マスク６０の密着力が低下する。そのため、保護マスクの剥離工数を低減し且つ残渣物が残る可能性を極力低減させることができる。
【００４３】
この保護マスク６０の密着力低下現象は、保護マスクによる被覆部位がプラズマクリーニングによって、マスクとの結合手が多い非常に活性化された状態となるが、その結合手に酸素を吸着させることで、マスクの密着力を低下できるためと考えられる。
【００４４】
例えば、配線部２０としてＣｕやＮｉの下地上にＡｕめっきしたものについては、上記密着力低下現象は、次の図４に示すようなメカニズムとして推定される。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、配線部２０の下地２０ａの上にＡｕめっき２０ｂを薄く（例えば０．３μｍ以下）形成した場合、Ａｕめっき２０ｂ上には、下地２０ａの部分２０ａ’がわずかに析出している。そして、用意された基板１０においては、配線部２０上に、有機物Ｋ１や酸化物Ｋ２等が付着している。
【００４６】
そして、図４（ｂ）に示すように、ワイヤボンディング性向上のためにプラズマクリーニングを行うと、Ａｕめっき２０ｂ上だけでなく、下地２０ａ上の有機物Ｋ１や酸化物Ｋ２等も除去され、図４（ｃ）に示すように、下地２０ａの部分２０ａ’が現れる。
【００４７】
この下地２０ａは、Ａｕめっき２０ｂに比べて、保護マスク６０を構成する樹脂と密着性が高く、この露出した下地２０ａの部分２０ａ’が結合手として作用し、保護マスク６０との間に過大な密着力を生む部分になると考えられる。
【００４８】
そこで、本実施形態では、この露出した下地２０ａの部分２０ａ’すなわち結合手に酸素を吸着させることで、下地であるＣｕ等の酸化物が生成されると考えられ、結合手の数を減らすことができる。それによって、保護マスク６０と基板１０との密着力を従来に比べて低下させることができると考えられる。
【００４９】
このような推定メカニズムの裏付けとして、次に述べるような実験を行った。上記推定メカニズムによれば、Ａｕめっき２０ｂが厚く、下地２０ａが析出していなければ、結合手としての作用が行われないはずである。そこで、従来の製造工程において、Ａｕめっき２０ｂの厚さと保護マスク６０の剥離性との関係を調べた。その結果を図５に示す。
【００５０】
図５では、保護マスク６０の剥離性は、剥離工数すなわち剥離に要した時間（秒）で表した。図５から、Ａｕめっき厚さが大きいほど、保護マスク６０の剥離工数が短くなっている。つまり、Ａｕめっき２０ｂが厚いほど、保護マスク６０の密着力が低下しており、これは、Ａｕめっき２０ｂが厚くなるにつれて、結合手となる下地２０ａの露出部２０ａ’が少なくなることによると考えられる。
【００５１】
また、図６は、酸素吸着工程で行う加熱（アニール）処理の条件と剥離工数（秒）との関係を調べた結果を示す図である。１１０℃以上の温度で、５分以上、基板１０を加熱処理することによって、従来の酸素吸着処理を行わない場合（比較例）に比べて、大幅な剥離工数の低減が実現されている。
【００５２】
ちなみに、従来（比較例）では、剥離時間が多くなると共に、保護マスク６０が剥離途中でちぎれたり、残渣が残ったりするという不具合が発生した。それに対して、本実施形態では、そのようなことはなく、保護マスク６０に係る剥離工数の低減とその残渣の防止が実現されており、生産性の向上等に有効である。
【００５３】
また、配線部２０において、表面のＡｕめっき２０ｂ自体は酸化されないため、本実施形態の酸素吸着工程において、わずかに析出した下地２０ａが若干酸化された程度では、ボンディング性が低下しないことを確認している。
【００５４】
なお、保護マスク６０の密着力を低下させる方法としては、プラズマクリーニングの照射時間を短くする方法や、プラズマクリーニングの出力を小さくする方法も考えられる。しかし、その場合、ワイヤボンディング部２２上に付着した有機物を除去するために必要なプラズマクリーニングの条件を実施しようとすると、やはり、保護マスク６０の剥離性を十分確保することは困難である。
【００５５】
また、従来より、電子部品をエポキシ等の樹脂でモールドしてなるパッケージにおいて、モールドされる電子部品の表面をプラズマクリーニングして、モールド樹脂との密着性を強固にするという手法がある。
【００５６】
しかし、本実施形態のように、密着した後剥離させるという機能が必要な保護マスクにおいては、モールド樹脂とは異なるビニール系樹脂等の材料が採用されており、そのようなものに対して、プラズマクリーニングした後、酸素吸着を行うことで、マスクとしての密着性の確保と剥離性の向上との両立を図った例は、従来では見あたらない。
【００５７】
また、保護マスク６０を形成するタイミングは、はんだ４０を配設した後であってリフローを行う前の間とすることも考えられる。しかし、この場合、はんだ４０を印刷するためのはんだ印刷マスクの裏面に付着したはんだが、配線部の表面に付着し、ボンディングなどの後工程において接合不良を引き起こす等の問題が生じる。
【００５８】
この問題を回避するために、本実施形態では、保護マスク６０を形成するタイミングを、はんだ４０の配設工程の前としている。
【００５９】
また、本製造方法において、酸素吸着工程は、大気等の酸素雰囲気中にて基板１０を加熱する方法以外にも、次に述べるような種々の方法が採用可能である。これら変形例を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００６０】
図７（ａ）に示す例では、酸素雰囲気中にて基板１０の一面１１に紫外線照射を行うものである。それによれば、紫外線照射によって活性化したオゾンが、酸素として基板１０の一面１１に吸着する。
【００６１】
また、図７（ｂ）に示す例では、湯浴中で基板１０を洗い、その後乾燥させる。それによれば、水分子中の酸素成分が基板１０に吸着する。
【００６２】
また、図７（ｃ）に示す例では、プラズマクリーニング（これは真空中で行う）後、ベントする際、すなわち真空雰囲気からチャンバ内に空気を注入して大気圧に戻す際に、注入する空気をホットエアとする。それにより、ホットエアが吹き付けられた基板１０に酸素が吸着する。
【００６３】
さらには、酸素吸着工程として、大気等の酸素雰囲気にて一定期間、基板１０を放置する方法を採用しても良い。それによれば、自然に酸化が促進され、配線部２０表面に酸素が吸着される。
【図面の簡単な説明】
【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】図１に示す電子装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に続く製造方法を示す工程図である。
【図４】基板表面への保護膜の密着力低下現象の推定メカニズムを示す図である。
【図５】配線部表面のＡｕめっき厚さと保護マスクの剥離性との関係を示す図である。
【図６】酸素吸着工程で行う加熱処理の条件と剥離工数との関係を示す図である。
【図７】酸素吸着工程で行う種々の変形例を示す図である。
【図８】従来の電子装置の製造方法に準じて本発明者らが行った製造方法を示す工程図である。
【図９】図８に続く製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０…基板、１１…基板の一面、２０…配線部、２１…はんだ付け部、
２２…ワイヤボンディング部、３１…はんだ接続部品、４０…はんだ、
６０…保護マスク。
【図１】
2004186365.tif 000003
【図２】
2004186365.tif 000004
【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】
2004186365.tif 000009
【図８】
2004186365.tif 000010
【図９】
2004186365.tif 000011