JP2000315830A - 磁電変換素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁電変換素子を極めて容易に短時間で作業性
の優れた連続方法で製造することを可能とする。 【解決手段】 基板が磁性体の磁電変換素子用ペレット
を、リードフレームに接続する工程を備える磁電変換素
子の製造方法は、複数の半導体素子を形成したウエハの
裏面に樹脂層を設ける工程と、樹脂層を設けたウエハを
ダイシングして個別の磁電変換素子用ペレットにする工
程と、磁電変換素子用ペレットを、樹脂層を介してリー
ドフレームに固着する工程と、磁電変換素子用ペレット
上の電極をリードフレームと結線する工程とを具え、該
樹脂層が厚み１〜５０μｍであり、前記樹脂層の樹脂が
ガラス転移点６０〜１６０℃、接着活性温度１７０〜３
５０℃、および熱伝導率０．２〜３．５Ｗ／ｍ／℃を有
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁電変換素子用ペ
レットをリードフレームに極めて短時間に容易に固着す
る磁電変換素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁電変換素子は、ＶＴＲ、フロッピーデ
ィスクやＣＤ−ＲＯＭなどのドライブモーター用の回転
位置検出センサあるいはポテンショメーター、歯車セン
サなどとして広く用いられている。そしてその需要の増
加に伴い、コストダウンの要求が益々強くなり、生産性
向上が至上命題になっている。

【０００３】磁電変換素子の中、最も多く使用されてい
るホール素子を例にして従来の半導体ペレットとリード
フレームの一体化の方法を説明する。

【０００４】半導体ペレットのリードフレームへの固定
には樹脂ペーストが用いられ、ディスペンス方式やスタ
ンピング方式によりリードフレームの所定の位置に塗布
された樹脂ペースト上にペレットを搭載し、加熱硬化す
る。次いで、数分から数時間の硬化後、引き続きの工程
でＡｕ線やＡｌ線で半導体ペレットの回路上の電極とリ
ードフレームを連結する。

【０００５】しかし、この方法では樹脂ペーストをリー
ドフレームのアイランド部分に順次塗布していくので時
間がかかり、時間経過とともに粘度変化して塗布量が変
化するために接着状態が不安定になることもあり、さら
に、樹脂ペーストが硬化する時間が必要なために次工程
との連続化が困難であった。

【０００６】これを解決する手段が、特開昭５９−９３
０号公報、特開昭５９−４５３５１号公報、特開昭５９
−１４３３３５号公報、特開昭５９−２２１３６９号公
報、特開昭６０−６６４４０号公報、特開昭６２−２８
５４２９号公報、特開平１−３１９９４８号公報に記載
されている。

【０００７】これらの公報に記載の手段とは、半硬化状
態の熱硬化性樹脂層をシリコンウエハの裏面に形成して
おき、切断後の半導体ペレットをリードフレームの所定
箇所に載置し、熱圧着する方法である。

【０００８】しかし、これらの方法では、まず硬化剤等
の調整により熱硬化性樹脂層を半硬化状態にする必要が
あり、そのコントロールは極めて難しく、その結果製造
工程に適用しようとするとその管理が煩雑になるという
問題が生じる。又、予め熱硬化性樹脂を塗布する方法で
は次のワイヤボンディング工程での接合強度を保証する
のが難しい。その理由は、接着強度上どうしても熱硬化
性樹脂を厚く塗布しなければならなく、熱硬化性樹脂が
厚くなるとワイヤボンディングに超音波を用いた場合に
超音波がうまく伝達されないため、接合強度は低下する
のが一般的だからである。

【０００９】さらに、従来では、ガラス転移点が高くな
いとモールド時にペレットが動いてしまうという心配が
あるので、ガラス転移点が１６０℃より高いものを用い
ていた。そして、ガラス転移点が高くなると、ペレット
へのダメージも強くなる、接着活性温度が高くなってリ
ードフレームの温度も高くなり、リードフレーム上のＡ
ｇメッキの酸化防止のための不活性ガスが必要となる、
などの問題が生じていた。

【００１０】また、磁電変換素子に従来のＳｉ半導体の
製造に用いられている手法、すなわち、トランジスタや
ダイオード等のディスクリート品で用いられる、基板が
Ｓｉの半導体ペレットに、あらかじめＡｕ−ＳｉやＡｕ
−Ｓｎなどの金属層を形成し、リードフレームに熱圧着
してリードフレームと接着させると同時にＳｉと金属層
を共晶化させるために極めて短時間で接着固定が可能な
方法を適用することが考えられる。

【００１１】しかし、基板がフェライト等の磁性体の磁
電変換半導体ペレットでは上述したディスクリート品に
用いられる方法を適用しても、酸化物であるフェライト
とＡｕ等の金属では共晶反応を起こさないために上記手
法の適用は極めて困難である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、磁
電変換素子を製造する際に、磁電変換素子用ペレットを
リードフレームに固着する工程が、より容易に短時間で
行われ、接着強度が強く連続工程として次工程を行うこ
とを可能とするより作業性の優れた磁電変換素子の製造
方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、予め特定の樹
脂をウエハの裏面に塗布または貼り付けること、および
該樹脂に特定な物性を有するものを用いることにより、
工程間の連続化が可能となり、作業性の優れたボンディ
ング法を実現できるという結論に達した。

【００１４】本発明における基板が磁性体の磁電変換素
子用ペレットを、リードフレームに接続する工程を備え
る磁電変換素子の製造方法は、複数の半導体素子が一括
して形成されたウエハの裏面に樹脂層を設ける工程と、
前述の樹脂層を設けたウエハをダイシングして個別の磁
電変換素子用ペレットにする工程と、前述の磁電変換素
子用ペレットを、前記樹脂層を介してリードフレームに
固着する工程と、前述の磁電変換素子用ペレット上の電
極をリードフレームに結線する工程と、を備えており、
ここで用いられる樹脂層は、厚みが１〜５０μｍであ
り、該樹脂層の樹脂はガラス転移点が６０〜１６０℃、
接着活性化温度が１７０〜３５０℃、および熱伝導率が
０．２〜３．５Ｗ／ｍ／℃である。

【００１５】また、本発明における樹脂層の樹脂は、熱
可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であることが好ましい。

【００１６】以下、本発明について詳細に説明する。

【００１７】

【発明の実施の形態】従来の磁電変換素子を製造する方
法では、リードフレームの所定位置にＡｇ入り熱硬化性
樹脂をディスペンスして磁電変換素子用ペレットを搭載
し、２時間にわたってオーブンで加熱してＡｇ入り熱可
塑性樹脂を硬化させ、その後Ａｕ線で磁電変換素子用ペ
レットの電極とリード部を結線し、次いで樹脂モールド
して磁電変換素子を得る。

【００１８】本発明の磁電変換素子の製造方法は、磁電
変換素子用ペレットにダイシングする前のウエハの段階
で、リードフレームにではなく複数の半導体素子が一括
して形成されたウエハの裏側に樹脂層を設けること、お
よび用いる樹脂のガラス転移点が１６０℃以下であるこ
とを特徴としている。

【００１９】図１および図２に本発明における磁電変換
素子の製造方法を示す。

【００２０】まず、ウエハの裏面に樹脂層を設ける。図
１（ａ）に複数の半導体素子が一括して形成されたウエ
ハ１の裏面に樹脂層２を設けたものの上面図を示し、そ
のＡ−Ａ′線に沿った断面図を図１（ｂ）に示し、図１
（ｃ）に個々の半導体素子の上面図を示す。

【００２１】この複数の半導体素子が一括して形成され
たウエハ１は、慣用の材料および方法を用いて製造され
る。例えば、ウエハ１は高透磁率磁性体を基板３として
用い、その上に絶縁膜４を介して半導体薄膜５が蒸着な
どの従来の方法を用いて形成される。この半導体薄膜５
に感磁部７と４つの電極部８を含むパターンを形成し、
該感磁部７の上に磁気集束用の磁性体チップ６を搭載す
る。

【００２２】ここで、高透磁率磁性体の基板３として
は、フェライトが好ましく、特に、Ｍｎ−Ｚｎフェライ
トは透磁率が高く比較的安価であるので好適なものとし
て用いられる。また、半導体素子上に磁性体チップ６を
新たに搭載することによりさらに大幅な感度アップをは
かることができる。

【００２３】また、本発明で用いる磁気に感ずる半導体
薄膜としては、ＩｎＳｂまたはＩｎＡｓなどが用いら
れ、このＩｎＳｂ系半導体薄膜は特開平９−１４８６５
２号公報に記載の方法、つまりアンチモン単独では付着
しない温度に設定した結晶性基板上に、インジウムとア
ンチモンを蒸着する際に、蒸着初期にアンチモンをイン
ジウムより過剰に蒸着し、蒸着終期にインジウムのみあ
るいはアンチモンに対して過剰にインジウムを蒸着し、
そして過剰のインジウムと化合物を形成しうる元素を蒸
着することにより形成してもよい。

【００２４】樹脂層２は、ウエハ１の裏面に熱可塑性樹
脂を塗布するか、またはシート状の熱硬化性樹脂を貼付
することによって設けられる。具体的には、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂などから選ぶことができる。これら
の樹脂の物性は、ガラス転移点が６０〜１６０℃、好ま
しくは６０〜９０℃であり、接着活性化温度が１７０〜
４００℃、好ましくは２５０〜２７０℃、熱伝導率が
０．２〜３．５Ｗ／ｍ／℃、好ましくは３〜３．５Ｗ／
ｍ／℃である。

【００２５】ここで、樹脂層２として熱可塑性樹脂を用
いる場合、熱可塑性樹脂をウエハの裏面に塗布し、塗布
後溶剤をオーブン等の熱で乾燥させる。また、熱硬化性
樹脂を用いる場合、事前に熱硬化性樹脂をシート状にし
ておき、１６０℃の熱板上のウエハ裏面にラミネート
し、１８０℃のアニール処理を行うことにより樹脂層を
設ける。

【００２６】設けた樹脂層２の厚さは、１〜５０μｍ、
望ましくは４〜７μｍである。樹脂層の厚さが１〜５０
μｍの範囲以内であると、電極部とリードフレームの結
線部の信頼性が高く、５０μｍよりも厚くなるとワイヤ
ボンディング時に超音波を用いる際に、超音波がうまく
伝達されないために金線と電極が接合されない場合があ
る。

【００２７】次いで、図２（ｄ）に示されるように、樹
脂層２が設けられたウエハ１をダイシング装置により切
断し、ウエハ状態からペレット状態にし、磁電変換素子
用ペレット９が得られる。図２（ｄ）のウエハ上の横方
向および縦方向の複数の線は、ダイシングする線を表
す。図２（ｅ）はこのようにして得られた磁電変換用ペ
レット９の断面図を示す。

【００２８】引き続き、得られた磁電変換素子用ペレッ
ト９をリードフレーム１０のアイランドに固着する。図
２（ｆ）はリードフレーム１０に熱圧着した磁電変換素
子用ペレット９の断面図である。この固着の工程で、樹
脂層２として熱可塑性樹脂を用いた場合は、１６０℃〜
３００℃の温度でリードフレーム１０に熱圧着する。ま
た、樹脂層２として熱硬化性樹脂を用いた場合は、２２
０℃以上の温度でリードフレームに熱圧着する。熱圧着
して磁電変換素子用ペレット９をリードフレーム１０に
完全に固着するのに要する時間は１秒以内である。この
固着に要する時間が１秒以内と短いので、連続して次の
工程に移すことができる。また、樹脂層２はウエハ１の
ときにウエハの裏面に一度に設けられるので時間もかか
らず、ダイシング後の磁電変換素子用ペレット９はいず
れも樹脂ペーストが同様に設けられており、接着状態が
不安定になることもない。

【００２９】通常常識では、ガラス転移点が高い、つま
り１６０℃より高い温度でないとモールド時にペレット
が動く心配があるので問題とされていたが、本発明者ら
が多くの実験を行った結果、樹脂層に１６０℃以下のガ
ラス転移点の樹脂を用いてもモールド時に何の問題もな
いことがわかった。しかも、ガラス転移点の低い方がペ
レットへのダメージが少なくなり、極めて有利である。

【００３０】また、ガラス転移点の高い樹脂を用いた場
合、例えばガラス転移点が１６０℃より高い樹脂を用い
た場合は、短時間で固着させるために接着活性化温度は
３５０℃以上になり、運転条件としては、マージンをみ
てリードフレームの温度は４５０℃程度になる。この場
合、一般的にリードフレーム上のＡｇメッキの酸化防止
のためにＮ₂やＨ₂等の不活性ガスが必要となる。しか
し、ガラス転移点が６０℃程度の樹脂を用いた場合は、
組立時のリードフレームの温度は２５０℃程度となり不
活性ガスを用いなくても十分であり、本発明の範囲以内
のガラス転移点を有する樹脂を用いると余計なコストを
省くことができる。

【００３１】次いで、前述の半導体薄膜のパターニング
された４つの電極部８とリードフレームを金の細線によ
って結線し、エポキシ樹脂で成型する。このとき樹脂層
２の厚みが前述したように１〜５０μｍ、望ましくは４
〜７μｍであるのでワイヤボンディングで超音波を用い
たとき、超音波がうまく伝達され結線部の信頼性が高
い。

【００３２】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００３３】［実施例１］マイカを基板として移動度４
３，０００ｃｍ²／Ｖ／ｓｅｃ（ファン・デル・パウ法
で測定）のＩｎＳｂ薄膜を形成した。

【００３４】このＩｎＳｂ膜は、まずマイカ基板を基板
ホルダに設置し、蒸着源用のＩｎおよびＳｂのボートを
有する真空蒸着機内に設置して、真空度７×１０^-6Ｔｏ
ｒｒ、基板温度を４００℃に設定して、トータル設定時
間を１７分とし、最終温度を４８０℃にして蒸着を行う
ことによって形成した。

【００３５】次に５４ｍｍ角のフェライト基板を準備
し、上記のようにして得られたＩｎＳｂ薄膜上にポリイ
ミド樹脂を滴下し、フェライトをその上に重ね、重しを
置いて２００℃で１２時間放置した。次に室温に戻しマ
イカを剥ぎ取った。このＩｎＳｂ薄膜にフォトリソグラ
フィーによってホール素子パターンを形成した。

【００３６】こうして完成した複数の半導体素子を形成
したウエハの裏面にアルファメタルズ社製の熱可塑性樹
脂ＳＴＡＹＨＯＬＤ９０８を塗布し乾燥させた。この樹
脂のガラス転移点は８５℃、接着活性化温度は１７０
℃、および熱伝導率は０．２〜０．３Ｗ／ｍ／℃であ
る。塗布は図３に示すノードソン社製のパルススプレー
コート装置により実施した。タンク１１内のスラリー状
の樹脂をポンプ１２で回路内に循環させて塗布部１３で
パルス状のエア圧をかけてウエハ裏面上に塗布した。乾
燥後の樹脂の膜厚は平均で５μｍであった。

【００３７】次いで、各半導体素子上に磁気集束チップ
としてそれぞれフェライトチップを搭載したウエハをダ
イシングにより個別のペレットに切断した。引き続き２
５０℃に設定したダイボンダにてリードフレームのアイ
ランドにペレットを熱圧着した。接続時間は１秒以下の
ため連続して次工程であるワイヤボンド工程作業を実施
できた。

【００３８】熱圧着したペレット上の４つの電極とリー
ドフレームをワイヤボンダにて金線を介して接続した。
この際、温度を１３０℃以下に設定することにより金線
と電極間は良好な接続強度を得られた。

【００３９】次にトランスファーモールドによりエポキ
シ樹脂で成型した。

【００４０】［実施例２］実施例１と同様に製作された
ウエハ状の半導体装置にアルファメタルズ社の熱可塑性
樹脂ＳＴＡＹＳＴＩＫ１８１を塗布した。この樹脂のガ
ラス転移点は８５℃、接着活性化温度は１７０℃、およ
び熱伝導率は３〜３．５Ｗ／ｍ／℃である。塗布は図４
に示すアイデックコントロールズ社製のオフセットロー
ルコート装置を用いた。インクタンクローラー１５に供
給された樹脂はブレード１４で均一な厚みになり着肉ロ
ーラー１６、版胴ローラー１７、印刷ローラー１８と順
に転写されウエハ裏面に塗布された。乾燥後の樹脂の膜
厚は平均で５μｍであった。

【００４１】以下、実施例１と同様にしてペレット状態
にして、２５０℃にしたリードフレーム上に熱圧着し１
秒でペレットをリードフレームに固着し、引き続き良好
な状態でダイボンド、ワイヤボンド、モールド各工程を
連続的に組み立てた。

【００４２】［実施例３］表面にガラス層を形成した３
インチφのフェライト基板上に電子移動度２０，０００
ｃｍ²／Ｖ／ｓｅｃの特性（ファン・デル・パウ法で測
定）のＩｎＳｂの半導体薄膜を、真空度７×１０^-6Ｔｏ
ｒｒ、基板温度を４００℃に設定して、トータル設定時
間を３０分とし、最終温度を５４０℃にして蒸着法で形
成し、このＩｎＳｂ薄膜をフォトリソグラフィーの手法
でホール素子パターンを形成した。

【００４３】このウエハの裏面にアルファメタルズ社の
熱可塑性樹脂ＳＴＡＹＳＴＩＫ１８１を実施例１と同様
のパルススプレー法で塗布した。乾燥後の樹脂の膜厚は
平均５μｍであった。

【００４４】以下、実施例１と同様にしてペレット化し
て、２５０℃にしたリードフレーム上に熱圧着し１秒で
ペレットをリードフレームに固着し、引き続き良好な状
態でダイボンド、ワイヤボンド、モールド各工程を連続
的に組み立てた。

【００４５】［実施例４］実施例１と同様に製作された
ウエハ状の半導体装置に日立化成製の厚み２５μｍのシ
ート状の熱硬化性樹脂ＨＩＡＴＴＡＣＨ ＤＦ−３３５
−７を貼り付けた。この樹脂のガラス転移点は１２３
℃、接着活性化温度は２３０℃、および熱伝導率は３Ｗ
／ｍ／℃である。貼り付けは図５のように温度１６０℃
のヒーター２０上にウエハ１を置きシート状の樹脂２を
温度４０〜７０℃のロール１９でラミネートする方法を
用いた。

【００４６】その後、ヒーター２０で１８０℃にて２分
間、オーブンで１８０℃にて５分間のアニール処理を行
った。

【００４７】以下、実施例１と同様にしてペレット化し
て、２５０℃にしたリードフレーム上に熱圧着し１秒で
ペレットをリードフレームに固着し、引き続き良好な状
態でダイボンド、ワイヤボンド、モールド各工程を連続
的に組み立てた。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リードフレームと磁電変換素子用ペレットの固着工程に
おいて、ペレットへのダメージが低くなる、または該固
着が容易に短時間で実施でき、時間をおかずに次工程の
ワイヤボンディングを行うことができる、および不活性
ガスを用いる必要がないなどの作業性が向上する。ま
た、本発明はリードフレームと磁電変換素子用ペレット
の接着性も優れた生産性の良好な磁電変換素子を連続工
程にて製造することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による製造方法の半導体素子を形成した
ウエハを製造する工程までを説明した図であり、（ａ）
は樹脂層を設けた、複数の半導体素子が一括して形成さ
れたウエハの上面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ′線に
おける断面図、（ｃ）は、個々の半導体素子の上面図で
ある。

【図２】本発明による製造方法のウエハからペレット状
態にする工程を説明した図であり、（ｄ）は樹脂層を設
けたウエハのダイシングを表す上面図、（ｅ）は磁電変
換素子用ペレットの断面図、（ｆ）はリードフレームに
磁電変換素子用ペレットを固着した断面図である。

【図３】本発明で用いたパルススプレーコート装置の説
明図である。

【図４】本発明で用いたオフセットロールコート装置の
説明図である。

【図５】本発明で用いたラミネート法の説明図である。

【符号の説明】

１ 複数の半導体素子を形成したウエハ ２ 樹脂層 ３ 基板 ４ 絶縁膜 ５ 半導体薄膜 ６ 磁性体チップ ７ 感磁部 ８ 電極部 ９ 磁電変換素子用ペレット １０ リードフレーム １１ タンク １２ ポンプ １３ 塗布部 １４ ブレード １５ インクタンクローラー １６ 着肉ローラー １７ 版胴ローラー １８ 印刷ローラー １９ ロール ２０ ヒーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板が磁性体の磁電変換素子用ペレット
   を、リードフレームに接続する工程を備える磁電変換素
   子の製造方法であって、 複数の半導体素子が一括して形成されたウエハの裏面に
   樹脂層を設ける工程と、 前記樹脂層を設けたウエハをダイシングして個別の磁電
   変換素子用ペレットにする工程と、 前記磁電変換素子用ペレットを、前記樹脂層を介してリ
   ードフレームに固着する工程と、 前記磁電変換素子用ペレット上の電極をリードフレーム
   と結線する工程と、を備え、 前記樹脂層が厚み１〜５０μｍであり、前記樹脂層の樹
   脂がガラス転移点６０〜１６０℃、接着活性温度１７０
   〜３５０℃、および熱伝導率０．２〜３．５Ｗ／ｍ／℃
   を有することを特徴とする磁電変換素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記樹脂層の樹脂が、熱可塑性樹脂であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の磁電変換素子の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記樹脂層の樹脂が、熱硬化性樹脂であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の磁電変換素子の製
   造方法。