(57)【要約】【課題】封止樹脂の良好な密着性を確保することができる電子部品および電子部品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】樹脂表面を有する基板１１に設けられ金めっきされた電極１３に半導体素子１２を接続した後に封止樹脂１５で封止した電子部品を製造する電子部品製造方法において、半導体素子１２をワイヤボンディングにより基板１１の電極１３に電気的に接続した後、熱処理によって電極１３の金膜の表面に電極の下地金属であるニッケルの酸化物もしくは水酸化物の被膜を形成し、この被膜形成後に半導体素子１２および電極１３を封止樹脂１５で覆って基板１１に樹脂封止する。これにより、電極１３の金膜と封止樹脂１５の密着性を改善して、電子部品全体としての良好な密着性を確保することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂表面を有する基板に設けられ表面が金めっきによる金膜で覆われた電極に、半導体素子をワイヤボンディングにより電気的に接続し、前記半導体素子を基板に樹脂封止して成る電子部品であって、前記封止樹脂と前記金膜の表面との密着界面に前記電極と異なる種類の金属の酸化物もしくは水酸化物の被膜を介在させたことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記電極と異なる種類の金属が前記金めっきの下地金属もしくは前記金膜内に混入した金属であることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項３】
樹脂表面を有する基板に設けられ表面が金めっきによる金膜で覆われた電極に半導体素子を電気的に接続し、前記半導体素子を基板に樹脂封止して成る電子部品を製造する電子部品製造方法であって、前記基板に搭載された前記半導体素子をワイヤボンディングにより前記電極に電気的に接続するワイヤボンディング工程と、ワイヤボンディング後の前記金膜の表面に前記電極と異なる種類の金属の酸化物もしくは水酸化物の被膜を形成する被膜形成工程と、皮膜形成工程後に前記半導体素子および電極を封止樹脂で覆って基板に樹脂封止する封止工程とを含むことを特徴とする電子部品製造方法。
【請求項４】
前記電極と異なる種類の金属が前記金めっきの下地金属もしくは前記金膜内に混入した金属であることを特徴とする請求項３記載の電子部品製造方法。
【請求項５】
前記ワイヤボンディング工程に先だって、前記金膜の表面の接合阻害物を除去することを特徴とする請求項３記載の電子部品製造方法。
【請求項６】
前記被膜形成工程において、熱処理によって前記金膜の表面に酸化物もしくは水酸化物を析出させることを特徴とする請求項４記載の電子部品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に実装された半導体素子をワイヤボンディングにより電気的に接続し基板に樹脂封止して成る電子部品およびこの電子部品を製造する電子部品製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を基板に実装した電子部品の形態として、実装後の半導体素子を樹脂で覆って封止したパッケージ状の電子部品が知られている（例えば特許文献１参照）。以下、従来のパッケージ状の電子部品について図面を参照して説明する。図５は従来のパッケージ状の電子部品の透過斜視図である。図５（ａ）において、樹脂基板１上には半導体素子２が実装されており、半導体素子２の接続用電極２ａは樹脂基板１の表面に形成された電極３とボンディングワイヤ４によって接続されている。電極３の表面には、ボンディング性を向上させるため、予め金めっきによる金膜が形成されている。半導体素子２および電極３は、樹脂基板１に対して封止樹脂５によって封止されている。
【０００３】
この樹脂封止状態においては、封止樹脂５は樹脂基板１の表面および電極３の表面に接触して密着する。従来より封止樹脂５は樹脂基板１の表面とは良好に密着するが、電極３とは金膜によって密着が阻害されて良好な密着性を示さないことが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１８１２２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子部品の小型化により、以下に示すような封止樹脂の密着性の低下が生じる結果となっている。図５（ｂ）は、小型化が進展した近年の電子部品を示している。この例においては、半導体素子２や電極３のサイズには大きな変更はないものの、樹脂基板１Ａは大幅に小サイズ化している。この結果、電子部品全体を覆う封止樹脂５Ａが樹脂基板１Ａの樹脂表面と接触する面積の割合が図５（ａ）に示す例と比較して大幅に低下し、良好な密着性を有する部分が減少することによって、封止樹脂全体としての密着性が低下するという問題が生じている。
【０００６】
そこで本発明は、封止樹脂の良好な密着性を確保することができる電子部品および電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品は、樹脂表面を有する基板に設けられ表面が金めっきによる金膜で覆われた電極に、半導体素子をワイヤボンディングにより電気的に接続し、前記半導体素子を基板に樹脂封止して成る電子部品であって、前記封止樹脂と前記金膜の表面との密着界面に前記電極と異なる種類の金属の酸化物もしくは水酸化物の被膜を介在させた。
【０００８】
請求項１記載の電子部品は、請求項１記載の電子部品であって、前記電極と異なる種類の金属が前記金めっきの下地金属もしくは前記金膜内に混入した金属である。
【０００９】
請求項３記載の電子部品の製造方法は、樹脂表面を有する基板に設けられ表面が金めっきによる金膜で覆われた電極に半導体素子を電気的に接続し、前記半導体素子を基板に樹脂封止して成る電子部品を製造する電子部品製造方法であって、前記基板に搭載された前記半導体素子をワイヤボンディングにより前記電極に電気的に接続するワイヤボンディング工程と、ワイヤボンディング後の前記金膜の表面に前記電極と異なる種類の金属の酸化物もしくは水酸化物の被膜を形成する被膜形成工程と、皮膜形成工程後に前記半導体素子および電極を封止樹脂で覆って基板に樹脂封止する封止工程とを含む。
【００１０】
請求項４記載の電子部品の製造方法は、請求項３記載の電子部品の製造方法であって、前記電極と異なる種類の金属が前記金めっきの下地金属もしくは前記金膜内に混入した金属である。
【００１１】
請求項５記載の電子部品の製造方法は、請求項３記載の電子部品の製造方法であって、前記ワイヤボンディング工程に先だって、前記金膜の表面の接合阻害物を除去する。
【００１２】
請求項６記載の電子部品の製造方法は、請求項４記載の電子部品の製造方法であって、前記被膜形成工程において、熱処理によって前記金膜の表面に酸化物もしくは水酸化物を析出させる。
【００１３】
本発明によれば、表面が金膜で覆われた金属電極に半導体素子をワイヤボンディングにより電気的に接続し、この半導体素子を基板に樹脂封止して成る電子部品において、封止樹脂と金膜の表面との密着界面に電極と異なる種類の金属の酸化物もしくは水酸化物の被膜を介在させることにより、金膜と封止樹脂の密着性を改善して、電子部品全体としての封止樹脂の良好な密着性を確保することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２，図３は本発明の一実施の形態の電子部品製造方法の工程説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品の電極の金膜表面におけるニッケル化合物析出量の変化を示すグラフである。
【００１５】
まず図１，図２を参照して電子部品製造方法について説明する。この電子部品製造方法は、樹脂表面を有する基板に設けられ表面が金めっきによる金膜で覆われた電極に半導体素子を電気的に接続した後、この半導体素子を基板に樹脂封止して成る電子部品を製造するものである。
【００１６】
図１（ａ）において、樹脂で製作された基板１１の表面にはランド１１ａ、エポキシなどの樹脂よりなるレジスト層１１ｂおよび半導体素子１２を電気的に接続するための電極１３が設けられている。ランド１１ａ上には上面に接続用電極１２ａが設けられた半導体素子１２がボンディングされており、半導体素子１２がボンディングされた状態の基板１１の表面には、接続用の電極１３およびレジスト層１１ｂが露呈している。半導体素子１２がボンディングされた基板１１は実装体１０を構成する。
【００１７】
ここで、電極１３の構成について説明する。電極１３は、図３（ａ）に示すように、銅電極３０の表面にニッケル膜３１を形成し、ニッケル膜３１の表面にさらに金めっきにより金膜３２を形成した構成となっている。金膜３２は、接続用電極１２ａと電極１３とをワイヤで接続する際の良好な接合性を確保するために形成されるものであり、ニッケル膜３１は、電極１３の最表層に形成される金膜３２中に銅電極３０から銅が拡散するのを防止するためのバリア層となるものである。
【００１８】
金膜３２は下地金属であるニッケル膜の上面に無電解金めっきによって形成されるため、金膜３２中にはこのめっき工程中においてニッケルなどの不純物が混入する。そして金膜３２の表面にはこの不純物が大気中の酸素によって酸化された酸化物や水酸化物が被膜状に生成される。
【００１９】
図４に示すグラフは、金膜３２の表面におけるニッケルの酸化物や水酸化物などのニッケル化合物の析出度合い（金層表面におけるニッケル化合物の割合）を、種々の条件下でオージェ分析によって計測した結果を示している。図４に示す矢印ａのデータは、めっき工程直後のニッケル化合物の析出度合いを示すものであり、めっき完了時点において既に相当量のニッケル化合物が金膜３２表面に析出している。そして矢印ｂは、めっき後の基板１１を１５０℃で２０分間加熱する熱処理を行った後の計測結果を示しており、めっき後に熱処理を行うことによってニッケル化合物の析出が促進されることが判る。
【００２０】
これらのニッケル化合物の被膜は、ワイヤボンディングにおいてワイヤと金膜３２との接合を阻害するため、本実施の形態に示す電子部品製造方法では、ワイヤボンディングに先立って、図１（ｂ）に示すように実装体１０をプラズマ処理装置２０に搬入し、これらの金膜表面の接合阻害物をプラズマ処理によって除去するようにしている。
【００２１】
図１（ｂ）において、真空チャンバ２１内には下部電極２２、上部電極２３が設けられており、実装体１０は下部電極２２上に載置される。真空チャンバ２１内には、真空排気の後にアルゴンガスなどのプラズマ発生用ガスが供給され、この状態で下部電極２２に接続された高周波電源２４によって下部電極２２，上部電極２３の間に高周波電圧が印加される。
【００２２】
これにより、真空チャンバ２１内にはアルゴンガスのプラズマ２５が発生する。そしてこのプラズマのエッチング作用によって、レジスト層１１ｂの表面に付着した異物が除去されて清浄化されるとともに、電極１３の最表層の金膜３２の表面の接合阻害物が除去される。図４の矢印ｃはプラズマ処理後の計測結果を示しており、プラズマ処理によって金膜３２表面からニッケル化合物がほぼ完全に除去されることを示している。
【００２３】
このようにしてプラズマ処理が行われた後の実装体１０は、ワイヤボンディング装置に送られ、図１（ｃ）に示すように、キャピラリツール３５によって電極１３と半導体素子１２の接続用電極１２ａとをボンディングワイヤ１４によって電気的に接続する（ワイヤボンディング工程）。このとき、ワイヤボンディング工程に先立って、電極１３の金膜３２表面から接合阻害物であるニッケル化合物がプラズマ処理によって除去されているので、ボンディングワイヤ１４は良好な接合性で電極１３の金膜３２に接合される。
【００２４】
ワイヤボンディング工程後の実装体１０は、図２（ａ）に示すように熱処理装置２６に送られ、加熱炉２７内に収容される。そしてここで実装体１０はヒータ２８によって所定の熱処理温度に保持され、これによりプラズマ処理によって一旦ニッケル化合物が除去された金膜３２の表面には、ニッケル化合物が再析出する。この加熱によるニッケル化合物の再析出について、図３を参照して説明する。
【００２５】
図３（ａ）は、銅電極３０の表面のニッケル膜３１に、自己触媒型の無電解めっきによって形成された金膜３２におけるニッケル化合物の再析出を示している。無電解めっきによって形成された金膜３２中には、めっき過程において既にニッケル成分３３が不純物として混入しており、これらのニッケル成分３３が金膜３２の表面で大気中の酸素に接触して酸化されることにより、ニッケルの酸化物や水酸化物などのニッケル化合物が生成される。
【００２６】
そして熱処理時間の経過とともに、金膜３２中のニッケル成分３３が順次金膜３２表面に析出することにより、ニッケル化合物の被膜３３ａが電極１３の全面にもしくは部分的に形成される。すなわちこの熱処理過程においては、ワイヤボンディング後の電極１３の金膜３２の表面に銅電極３０と異なる種類の金属（ニッケル）の酸化物もしくは水酸化物の被膜を形成する（被膜形成工程）。
【００２７】
なお上述の例では、金膜３２の形成に自己触媒型の無電解金めっきを用いる例を示したが、電極１３の最表層への金膜形成に、図３（ｂ）に示すように、置換型金めっきを用いてもよい。銅電極３０Ａの表面のニッケル膜３１Ａに置換型金めっきによって形成された金膜３２Ａには、めっき過程において生じた多数の微小な空孔３４が存在する。
【００２８】
そして熱処理過程においては、ニッケル膜３１Ａから下地金属のニッケル成分が空孔３４を介して金膜３２Ａの表面に析出し、これらのニッケル成分が金膜３２Ａの表面で大気中の酸素に接触して酸化されることにより、同様にニッケルの酸化物や水酸化物などのニッケル化合物が生成される。そして熱処理時間の経過とともに、ニッケル膜３１Ａ中のニッケル成分が空孔３４から順次金膜３２Ａ表面に析出することにより、ニッケル化合物の被膜３３Ａが形成される。
【００２９】
図４において横軸（時間軸）のプラズマ処理後（矢印ｃ以後）の範囲に現れるグラフは、このような熱処理による被膜形成の進行状態を示すものである。この時間軸範囲に示す３つの折れ線は、それぞれ異なる加熱温度におけるニッケル化合物の析出状況を示している。前述のように、プラズマ処理直後（矢印ｃ）には、金膜３２表面はニッケル化合物がほぼ完全に除去された状態であるが、熱処理により金膜３２の表面にはニッケル化合物が再析出し、ニッケル化合物の析出量は加熱時間の経過とともに増加することが判る。そして加熱温度が高いほど、ニッケル化合物の再析出が促進される。
【００３０】
このようにして電極１３の金膜３２にニッケル化合物の被膜が形成された後の実装体１０は封止工程に送られる。そして図２（ｂ）に示すように、基板１１の上面は半導体素子１２および電極１３、レジスト層１１ｂを覆う封止樹脂１５によって封止される。この封止工程において、金膜３２の表面には前述のようにニッケル化合物の被膜が生成されていることから、電極１３の表面と封止樹脂１５は被膜を介して接触する。
【００３１】
これにより、密着性の良好なレジスト層１１ｂと封止樹脂１５との密着面積の割合が低下した小型のパッケージ状の電子部品にあっても、金膜３２の金表面と封止樹脂１５が直接接触することによる密着性の低下を防止し、封止樹脂１５と基板１１との全体的な密着性を向上させることができる。
【００３２】
この後、樹脂封止された実装体１０は切断工程に送られ、個片の半導体素子１２毎に切断される。これにより、図２（ｃ）に示すように、個片の電子部品２９が完成する。この電子部品２９は、樹脂表面を有する基板１１に設けられ表面が金めっきによる金膜で覆われた電極１３に、半導体素子１２をワイヤボンディング１４により電気的に接続し、半導体素子１２を基板１１に樹脂封止して構成された形態となっている。
【００３３】
そして、封止樹脂１５と電極１３表面との密着界面には、前述のニッケル化合物の被膜３３ａが介在している。すなわち、封止樹脂１５と金膜３２の表面との密着界面に、電極１３の最表層（金膜３２）と異なる種類の金属であるニッケルの酸化物もしくは水酸化物の被膜を介在させた形態となっている。
【００３４】
ここで、前述の被膜を形成するニッケルは、金めっきの下地金属であるニッケル膜３１中のニッケルもしくはめっき過程において金膜３２内に混入したニッケルであり、単に熱処理工程を追加するのみでこれらのニッケルを被膜形成用の金属として利用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、表面が金膜で覆われた金属電極に半導体素子をワイヤボンディングにより電気的に接続し、この半導体素子を基板に樹脂封止して成る電子部品において、封止樹脂と金膜の表面との密着界面に前記金属電極と異なる種類の金属の酸化物もしくは水酸化物の被膜を介在させることにより、金膜と封止樹脂の密着性を改善して、電子部品全体としての封止樹脂の良好な密着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品製造方法の工程説明図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品製造方法の工程説明図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品製造方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の電極の金膜表面におけるニッケル化合物析出量の変化を示すグラフ
【図５】従来のパッケージ状の電子部品の透過斜視図
【符号の説明】
１，１１  基板
１１ａ  レジスト層
１２  半導体素子
１３  電極
１５  封止樹脂
２９  電子部品
３０  銅電極
３１  ニッケル膜
３２  金膜
３３ａ  被膜
【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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