JP2003179094A - 電子部品の製造方法および電子部品 - Google Patents

電子部品の製造方法および電子部品

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chip
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宏 土師
Seiji Sakami
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の銅パッド上に、金ワイヤを良好にボン
ディングできるとともに、ハンダバンプを良好に形成で
きる電子部品の製造方法および電子部品を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 基板１１の上面と下面の銅パッド２１、
２４上にニッケル膜２２、２５を形成し、更にニッケル
膜２２、２５上に金膜２３、２６を形成する。ハンダ付
けの信頼性を損なう金とスズの化合物の形成を抑制する
ため、ニッケル膜２２、２５上の金膜２３、２６の形成
を極薄の置換型めっき法で行う。この結果ハンダバンプ
１７が良好に形成できる。また金膜２３の表面に形成さ
れるニッケルの酸化膜３２をプラズマエッチングで除去
した後にワイヤボンディングを行う。この結果ワイヤ１
５のボンディングも良好に行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の製造方
法および電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の組立て構造として、基板の表
面のパッド上に基板とチップを接続するためのワイヤを
ボンディングするとともに、他のパッド上に突出電極で
あるバンプを形成するものが知られている。このような
電子部品としては、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒ
ｒａｙ）パッケージが知られている。ワイヤとしては金
ワイヤが多用されており、またバンプとしてはハンダが
多用されている。
【０００３】図９は従来の基板の断面図である。図中、
１はガラエポ基板などの基板であり、その上側と下側の
表面には回路パターンの銅パッド２、３が形成されてい
る。また銅パッド２、３上にはニッケル膜４、５が形成
されており、ニッケル膜４、５上には金膜６、７が形成
されている。そして上面側の銅パッド２と下面側の銅パ
ッド３は内部配線８で接続されている。一方の銅パッド
２の金膜６上に基板１に搭載されたチップ（図外）を接
続するための金ワイヤ９の先端をボンディングし、他方
の銅パッド３の金膜７上にハンダバンプ１０を形成して
電子部品を組み立てる。
【０００４】ニッケル膜４、５や金膜６、７は一般にメ
ッキ法により形成される。金膜６、７は金ワイヤ９のボ
ンディング性を向上させるためのに形成されている。従
来、金膜６、７の厚さは０．３〜１ミクロン程度であっ
てかなり厚いものである。ニッケル膜４、５は銅パッド
２、３の素材である銅が金膜６、７中へ拡散し、空気に
触れて酸化膜を生じるのを防ぐためのバリヤメタルとし
て形成されている。なお金膜６の表面に酸化膜が生じれ
ば、金ワイヤ９のボンディングが不良になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法ではバ
リアメタルであるニッケル膜４，５の成分のニッケル
は、チップを固定する工程で加熱により金膜６，７中に
拡散する。この拡散したニッケルは金膜６，７の表面で
空気に触れ酸化膜を形成する。この酸化膜は金ワイヤ９
のボンディングを阻害するため、従来は、できるだけこ
の酸化膜が形成されないように金膜６，７の厚さをある
程度以上に厚くする必要があった。しかしながら金膜
６，７を厚くするとハンダバンプ１０のボンディング力
を低下させる。何故ならば、ハンダバンプ１０を形成す
る際には、金膜７中の金はハンダバンプ１０中へ溶解し
てハンダ中のスズと脆い化合物を形成するからである。
このように金ワイヤ９のボンディングのためには一方の
金膜６は厚い方がよく、これに対しハンダバンプ１０の
形成のためには他方の金膜７は薄い方がよい、という背
反関係にあることが問題点となっていた。なお図９で
は、銅パッド３上に金膜７を図示しているが、実際に
は、この金膜７の大部分はハンダバンプ１０の中に溶解
してしまい、ニッケル膜５の表面には残らない。
【０００６】ところで、ハンダバンプが形成されるパッ
ドのみを形成し、金ワイヤをボンディングしないタイプ
の基板の場合には、上述した問題は存在しない。何故な
らばハンダバンプのみを形成する場合には、銅パッド上
にニッケル膜を形成しないで金膜を直接形成した２層構
造でもよいからである。すなわちこの場合、上述したよ
うに銅パッドの素材である銅は、金膜中に拡散し、外部
の空気に触れることによりハンダバンプの接着性を阻害
する酸化膜が生じるが、ハンダバンプを形成する際には
フラックスが用いられるので、このフラックスにより酸
化膜は還元除去されてしまうからである。このように上
記問題点は基板の銅パッド上に金ワイヤをボンディング
し、他の銅パッド上にハンダバンプを形成して電子部品
を組み立てる場合に特有の問題点である。
【０００７】そこで本発明は、基板の銅パッド上に、金
ワイヤを良好にボンディングできるとともに、ハンダバ
ンプを良好に形成できる電子部品の製造方法および電子
部品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による電子部品の
製造方法は、基板の上面に金ワイヤをボンディングする
ための銅パッドおよび下面にハンダバンプを形成するた
めの銅パッドを形成する工程と、これらの銅パッド上に
少なくともニッケル膜を含むバリアメタル層を形成する
工程と、これらのバリアメタル層上に金膜を形成する工
程と、前記基板の上面にチップを熱硬化接着剤で基板に
搭載し加熱により固定する工程と、前記基板の上面をプ
ラズマエッチングすることにより前記加熱により金ワイ
ヤがボンディングされる前の金膜の表面に形成されるニ
ッケルの酸化膜を除去する工程と、プラズマエッチング
された前記金膜の表面にワイヤをボンディングしてこの
金膜で覆われた銅パッドと前記チップを電気的に接続す
る工程と、前記チップとワイヤを封止する樹脂モールド
を基板の上面に形成する工程と、前記ハンダバンプを形
成するための銅パッドにハンダバンプを形成する工程と
を含む。
【０００９】
【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、金ワ
イヤのボンディングを阻害する金膜の表面のニッケル化
合物をプラズマクリーニングにより除去した後にボンデ
ィングを行う。したがって、金膜を従来より極めて薄く
することができ、金ワイヤを良好にボンディングできる
とともに、ハンダバンプを良好に形成できる。
【００１０】以下本発明の一実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品の
組立構造図、図２、図３は同基板の断面図、図４は同基
板の部分断面図、図５は同プラズマエッチング装置の断
面図、図６、図７、図８は同基板の断面図である。
【００１１】まず電子部品Ａの構造について説明する。
図１において、１１は基板であり、基板１１の上面には
チップ１２が熱硬化型接着剤３１でボンディングされて
いる。チップ１２の表面のパッド１３と基板上面のパッ
ド１４とは金ワイヤ１５で電気的に接続されている。１
５’は金ワイヤの先端部に形成された金ボールであり、
この金ボール１５’がパッド１３にボンディングされて
いる。
【００１２】基板１１の下面には、パッド１６が形成さ
れている。パッド１６上にはハンダバンプ１７が形成さ
れている。パッド１４とパッド１６は内部配線１８で接
続されている。基板１１の上面はチップ１２や金ワイヤ
１５を封止するため樹脂モールド１９が形成されてい
る。
【００１３】次に図２〜図８を参照して図１に示す電子
部品の製造方法を説明する。なお図２〜図８は製造工程
順に示している。図２は基板１１の断面を示している。
上面側のパッド１４は銅パッド２１上にバリアメタル層
としてニッケル膜２２をコーティングし、更にニッケル
膜２２の上に金膜２３をごく薄くコーティングして形成
されている。また下面側のパッド１６も同様に銅パッド
２４上にニッケル膜２５をコーティングし、更にニッケ
ル膜２５の上に金膜２６をごく薄くコーティングして形
成されている。金膜２３、２６は置換型メッキ法にて形
成され、厚さは０．０３〜０．０５ミクロン程度であっ
て、従来（上述したように０．３〜１ミクロン）よりも
格段に薄い。上面側の金膜２３は金ワイヤのボンディン
グ力を確保するために形成されている。
【００１４】図３において、１２はチップである。チッ
プ１２は基板１１上面に搭載され、基板１１の上面に予
め塗布された熱硬化型接着剤３１によって接着される。
その後基板１１は熱処理される。熱硬化型接着剤３１が
硬化することによりチップ１２は基板１１に固定され
る。
【００１５】図４はこの熱処理後の基板１１のパッド１
４、１６付近の断面図である。３２および３３はパッド
１４、１６の金膜２３、２６の表面に生じたニッケルの
酸化膜である。このニッケルの酸化膜３２、３３は金膜
２３、２６中に徐々に拡散したニッケルが熱処理中に金
膜２３、２６の表面で空気と接触することによって生じ
る。上述したように上面のパッド１４側に形成されたニ
ッケルの酸化膜３２は金ワイヤのボンディング性を阻害
する。一方、下方のパッド１６側のニッケルの酸化膜３
３は後工程で塗布されるフラックスによって還元除去さ
れるのでハンダバンプ１７の接着性には悪影響を与えな
い。
【００１６】次にパッド１４側のニッケルの酸化膜３２
を除去するため、プラズマエッチングが行われる。以下
図５を参照してこのプラズマエッチングに用いられるプ
ラズマエッチング装置４０の構造を説明する。図５にお
いて、４１は上部ケーシングである。上部ケーシング４
１は下部ケーシング４２とともに開閉可能な真空容器４
３を形成する。下部ケーシング４２の底部には電極４４
が配設されている。電極４４には高周波電源装置４５が
接続されている。下部ケーシング４２の底面にはパイプ
４６，４７，４８が設けられている。パイプ４６には真
空源４９が接続されている。またパイプ４７にはアルゴ
ンガスなどのプラズマエッチング用のガスを供給するガ
ス供給部５０が接続されている。またパイプ４８には真
空破壊用の弁５１が接続されている。
【００１７】上部ケーシング４１の上部にはアース電極
５２が装着されている。アース電極５２は接地部５３に
接地され、電極４４と対置されている。電極４４上には
基板１１が載置される。
【００１８】このプラズマエッチング装置４０は上記の
ような構成より成り、以下その動作を説明する。図５に
おいて基板１１を電極４４上に載置した状態で上部ケー
シング４１が閉じられる。次に真空源４９が真空吸引を
開始し、真空容器４３内部が所定の真空度に到達する。
次にガス供給装置５０よりアルゴンガスが真空容器４３
内部に供給されるとともに、電極４４には高周波電源装
置４５により高周波電圧が印加される。真空容器４３内
部のアルゴンガスはプラズマ状態のアルゴンイオンとな
り図５において破線矢印で示すように電極４４上に載置
された基板１１の上面に衝突してエッチングする。この
ようにしてパッド１４表面のニッケルの酸化膜３２が除
去される。この場合、パッド１４の表面のみならず、基
板１１の表面にもアルゴンイオンが衝突する。この結果
基板１１の表面が粗され面粗度が大きくなる。この面粗
度の効果については後述する。
【００１９】このようにしてパッド１４側のニッケルの
酸化膜３２を除去したならば、図６に示すようにワイヤ
ボンディングにより金ワイヤ１５を上面側のパッド１４
の金膜２３上にボンディングする。次に、図７に示すよ
うに樹脂モールド１９によるチップ１２および金ワイヤ
１５の封止が行われる。この場合、前述したように基板
１１の表面はプラズマエッチングによって面粗度が大き
くなっている。この粗された面がアンカーとして作用
し、基板１１と樹脂モールド１９との密着性を高める効
果を有する。
【００２０】次に図８に示すように基板１１を上下反転
し、パッド１６側の金膜２６上にハンダボール１７が搭
載される。このとき、ハンダボール１７と金膜２６の間
にはフラックス２０が塗布される。この後基板１１はリ
フロー工程に送られ、ハンダボール１７はパッド１６面
にハンダ付けされ、ハンダボール１７はハンダバンプ１
７となって図１に示す電子部品Ａは完成する。なおこの
とき金膜２６上に形成されたニッケルの酸化膜３３（図
４参照）はフラックス２０により還元されてハンダバン
プ１７の中にとけ込むので、ハンダバンプ１７のボンデ
ィング性には影響しない。また、金膜２６はハンダバン
プ１７中に溶解するが、前述のように膜厚はきわめて薄
くハンダバンプ１７中に溶解する量はきわめて少量であ
る。したがってハンダバンプ１７のボンディング性を悪
化させることなく、信頼性の高いハンダバンプ１７が形
成される。また金膜２３、２６をきわめて薄くできるた
め高価な材料である金の使用量を大巾に削減することが
でき、電子部品の製造コストを著しく低減できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、金ワイヤのボンディングを阻
害する金膜表面のニッケル化合物をプラズマエッチング
により除去した後にボンディングを行うことにより、金
膜を従来より極めて薄くして大巾なコストダウンを図る
ことができ、したがって電子部品の製造コストを著しく
低減できる。しかも金ワイヤを良好にボンディングで
き、またハンダバンプも良好に形成できるので、信頼性
の高い電子部品を得ることができる。
【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の組立構造図
【図２】本発明の一実施の形態の基板の断面図
【図３】本発明の一実施の形態の基板の断面図
【図４】本発明の一実施の形態の基板の部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態のプラズマエッチング装
置の断面図
【図６】本発明の一実施の形態の基板の断面図
【図７】本発明の一実施の形態の基板の断面図
【図８】本発明の一実施の形態の基板の断面図
【図９】従来の基板の断面図
【符号の説明】
１１ 基板 １２ チップ １４、１６ パッド １５ ワイヤ １７ ハンダバンプ ２３、２６ 金膜 ３２、３３ 酸化膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板の上面に金ワイヤをボンディングする
    ための銅パッドおよび下面にハンダバンプを形成するた
    めの銅パッドを形成する工程と、これらの銅パッド上に
    少なくともニッケル膜を含むバリアメタル層を形成する
    工程と、これらのバリアメタル層上に金膜を形成する工
    程と、前記基板の上面にチップを熱硬化接着剤で基板に
    搭載し加熱により固定する工程と、前記基板の上面をプ
    ラズマエッチングすることにより前記加熱により金ワイ
    ヤがボンディングされる前の金膜の表面に形成されるニ
    ッケルの酸化膜を除去する工程と、プラズマエッチング
    された前記金膜の表面にワイヤをボンディングしてこの
    金膜で覆われた銅パッドと前記チップを電気的に接続す
    る工程と、前記チップとワイヤを封止する樹脂モールド
    を基板の上面に形成する工程と、前記ハンダバンプを形
    成するための銅パッドにハンダバンプを形成する工程と
    を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
  2. 【請求項２】基板の上面に金ワイヤをボンディングする
    ための銅パッドおよび下面にハンダバンプを形成するた
    めの銅パッドを形成する工程と、これらの銅パッド上に
    少なくともニッケル膜を含むバリアメタル層を形成する
    工程と、これらのバリアメタル層上に金膜を形成する工
    程と、前記基板の上面にチップを熱硬化接着剤で基板に
    搭載し加熱により固定する工程と、前記基板の上面をプ
    ラズマエッチングすることにより前記加熱により金ワイ
    ヤがボンディングされる前の金膜の表面に形成されるニ
    ッケルの酸化膜を除去する工程と、プラズマエッチング
    された前記金膜の表面にワイヤをボンディングしてこの
    金膜で覆われた銅パッドと前記チップを電気的に接続す
    る工程と、前記チップとワイヤを封止する樹脂モールド
    を基板の上面に形成する工程と、前記ハンダバンプを形
    成するための銅パッドにハンダバンプを形成する工程と
    を含む電子部品の製造方法で製造されたことを特徴とす
    る電子部品。
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