JP2005217249A - Substrate equipped with land, and its manufacturing method - Google Patents
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- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/485—Material
- H01L2224/48505—Material at the bonding interface
- H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
- H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
- H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/485—Material
- H01L2224/48505—Material at the bonding interface
- H01L2224/48699—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al)
- H01L2224/487—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/48717—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
- H01L2224/48724—Aluminium (Al) as principal constituent
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- H01L2224/48799—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu)
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- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
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- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
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- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
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- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49822—Multilayer substrates
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Abstract
Description
本発明は、ボンディングワイヤや微細部品が接続される複数のランドを備える基板およびそのような基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate including a plurality of lands to which bonding wires and fine parts are connected, and a method for manufacturing such a substrate.
ボンディングワイヤや微細部品が接続される複数のランドを備える基板においては、基板の製造や、基板に対してさまざまな部品を実装するための長い工程が施される。ここで、微細部品とはCSP(チップサイズパッケージ)やフリップチップなどである。 In a substrate having a plurality of lands to which bonding wires and fine components are connected, a long process for manufacturing the substrate and mounting various components on the substrate is performed. Here, the fine component is a CSP (chip size package), a flip chip, or the like.
具体的には、基板製造時においては、ランド印刷、積層基板の場合は各層の積層、メッキなどの工程、実装時には、はんだ印刷、リフロー、乾燥などの工程があり、工程が長く、ランドに対してはんだ付着、汚染、ホコリの付着、酸化が生じたり、ランドかけなどの様々なランド欠陥が発生する。 Specifically, when manufacturing a board, there are processes such as land printing, in the case of a multilayer board, lamination of each layer, plating, etc., and during mounting, there are processes such as solder printing, reflow, and drying. This causes solder adhesion, contamination, dust adhesion, oxidation, and various land defects such as lands.
ここで、従来では、プラズマを基板に照射することで、ランドの表面をエッチングし、結果、酸化や薄い有機付着物などを除去する方法、いわゆるプラズマクリーニングが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Here, conventionally, a method of etching the surface of the land by irradiating the substrate with plasma and, as a result, removing oxidation or thin organic deposits, so-called plasma cleaning has been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
このものでは、グランドをクリーニングする際に、はんだ部などプラズマ照射したくない部位にプラズマが照射されないようにシールドを設けることで、グランドのみプラズマ照射することができる。
しかしながら、上記したようなプラズマ処理では、ランド表面におけるごく薄い有機物の汚染、酸化のみが除去可能である。実際は、ランドの印刷かけ、めっきかけ、はんだ付着など様々な欠陥があり、プラズマクリーニングでは対応できないものが多い。 However, the plasma treatment as described above can remove only very thin organic matter contamination and oxidation on the land surface. Actually, there are various defects such as land printing, plating, and solder adhesion, and many of them cannot be handled by plasma cleaning.
また、上記プラズマクリーニングでは、プラズマ照射したくない部位にプラズマが照射されないようにシールドを設けてはいるものの、プラズマがICチップなどの実装部品にダメージを与える可能性がある。 Further, in the above-described plasma cleaning, although a shield is provided so as not to irradiate plasma to a portion where plasma is not desired, there is a possibility that the plasma damages a mounted component such as an IC chip.
本発明は、上記問題に鑑み、ボンディングワイヤや微細部品が接続される複数のランドを備える基板において、欠損をより低減したランドを実現することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to realize a land with reduced defects in a substrate including a plurality of lands to which bonding wires and fine parts are connected.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、ボンディングワイヤ(30、31)や微細部品が接続される複数のランド(15a、15b、15c)を備える基板において、ランド(15a、15b、15c)の表面には、貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを塗布して硬化してなる貴金属膜(154)が形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a substrate including a plurality of lands (15a, 15b, 15c) to which bonding wires (30, 31) and fine parts are connected, the lands (15a, 15b) 15c) is characterized in that a noble metal film (154) formed by applying and curing a paste-like nanopaste containing noble metal nano-order particles is formed.
それによれば、ランド(15a、15b、15c)に欠損が発生していても、さらに貴金属膜(154)でそのランド(15a、15b、15c)の表面が覆われるため、結果的に、ランド(15a、15b、15c)は欠損の無いものにすることができる。 According to this, even if a defect occurs in the land (15a, 15b, 15c), the surface of the land (15a, 15b, 15c) is further covered with the noble metal film (154). 15a, 15b, 15c) can be free of defects.
よって本発明によれば、ボンディングワイヤ(30、31)や微細部品が接続される複数のランド(15a、15b、15c)を備える基板において、欠損をより低減したランド(15a、15b、15c)を実現することができる。 Therefore, according to the present invention, in the substrate provided with a plurality of lands (15a, 15b, 15c) to which the bonding wires (30, 31) and fine parts are connected, the lands (15a, 15b, 15c) with reduced defects are further provided. Can be realized.
ここで、請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載のランドを備える基板において、貴金属膜(154)の厚さは、ランド(15a、15b、15c)の種類ごとに変えられているものにできる。 Here, as in the invention described in claim 2, in the substrate including the land according to claim 1, the thickness of the noble metal film (154) can be changed for each type of land (15a, 15b, 15c). Can be what you have.
また、請求項3に記載の発明では、請求項2に記載のランドを備える基板において、複数のランド(15a、15b、15c)は、金からなるボンディングワイヤ(30)が接続される金ワイヤ接続ランド(15a)とそれ以外のランド(15b、15c)からなり、それ以外のランド(15b、15c)は、金ワイヤ接続ランド(15a)よりも貴金属膜(154)が薄いか、もしくは貴金属膜(154)が形成されていないものであることを特徴としている。 Further, in the invention described in claim 3, in the substrate including the land according to claim 2, the plurality of lands (15a, 15b, 15c) are gold wire connections to which bonding wires (30) made of gold are connected. The land (15a) and the other lands (15b, 15c) are composed of a noble metal film (154) thinner than the gold wire connection land (15a) or the noble metal film ( 154) is not formed.
それによれば、金ワイヤ接続ランド(15a)における金ボンディングワイヤ(30)の接続信頼性を適切に確保できるとともに、それ以外のランド(15b、15c)における接合信頼性を適切に確保できる。 According to this, the connection reliability of the gold bonding wire (30) in the gold wire connection land (15a) can be appropriately ensured, and the bonding reliability in the other lands (15b, 15c) can be appropriately ensured.
ここで、請求項4に記載の発明のように、請求項1〜請求項3に記載のランドを備える基板においては、基板は、セラミック基板であるものにできる。 Here, as in the invention described in claim 4, in the substrate provided with the land described in claims 1-3, the substrate can be a ceramic substrate.
さらに、請求項5に記載の発明のように、請求項4に記載のランドを備える基板においては、セラミック基板はアルミナからなるものにできる。 Further, as in the invention described in claim 5, in the substrate provided with the land described in claim 4, the ceramic substrate can be made of alumina.
また、請求項6に記載の発明のように、請求項4または請求項5に記載のランドを備える基板においては、ランド(15a、15b、15c)において貴金属膜(154)の下地部分は、タングステンもしくはモリブデンからなる層(151)の上に銅メッキもしくはニッケルメッキからなる層(152)を施したものにできる。 Further, in the substrate including the land according to claim 4 or 5, as in the invention according to claim 6, the base portion of the noble metal film (154) in the land (15a, 15b, 15c) is tungsten. Alternatively, a layer (152) made of copper plating or nickel plating may be formed on the layer (151) made of molybdenum.
さらに、請求項7に記載の発明のように、請求項6に記載のランドを備える基板においては、貴金属膜(154)の下地部分は、銅メッキもしくはニッケルメッキからなる層(152)の上に、さらに金メッキからなる層(153)を施したものにできる。 Furthermore, as in the invention according to claim 7, in the substrate having the land according to claim 6, the base portion of the noble metal film (154) is formed on the layer (152) made of copper plating or nickel plating. Further, a layer (153) made of gold plating can be applied.
また、請求項8に記載の発明のように、請求項1〜請求項7に記載のランドを備える基板においては、貴金属は、金、銀、白金またはパラジウムであるものにできる。 Moreover, in the board | substrate provided with the land of Claims 1-7 like the invention of Claim 8, a noble metal can be made into gold, silver, platinum, or palladium.
また、請求項9に記載の発明のように、請求項1〜請求項8に記載のランドを備える基板においては、ボンディングワイヤ(30、31)は、金、銅またはアルミニウムからなるものにできる。 Moreover, in the board | substrate provided with the land of Claims 1-8 like the invention of Claim 9, a bonding wire (30, 31) can be made from gold | metal | money, copper, or aluminum.
請求項10に記載の発明では、基板(100)の表面に複数のランド(15a、15b、15c)を形成した後、ランド(15a、15b、15c)にボンディングワイヤ(30、31)や微細部品を接続してなるランドを備える基板の製造方法において、基板(100)の表面に複数のランド(15a、15b、15c)を形成した後、ランド(15a、15b、15c)にボンディングワイヤ(30、31)や前記微細部品を接続する前に、ランド(15a、15b、15c)の表面に、貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを塗布して硬化してなる貴金属膜(154)を形成することを特徴としている。 In the invention described in claim 10, after a plurality of lands (15a, 15b, 15c) are formed on the surface of the substrate (100), bonding wires (30, 31) and fine parts are formed on the lands (15a, 15b, 15c). In the method of manufacturing a substrate including lands formed by connecting a plurality of lands (15a, 15b, 15c) to the surface of the substrate (100), bonding wires (30, 15b, 15c) are formed on the lands (15a, 15b, 15c). 31) and before connecting the fine parts, a noble metal film (154) is formed by applying and curing a paste-like nanopaste containing noble metal nano-order particles on the surface of the lands (15a, 15b, 15c). It is characterized by doing.
それによれば、上記請求項1に記載の基板を適切に製造することができ、その結果、欠損をより低減したランド(15a、15b、15c)を実現することができる。 Accordingly, the substrate according to the first aspect can be appropriately manufactured, and as a result, the lands (15a, 15b, 15c) with reduced defects can be realized.
ここで、請求項11に記載の発明では、請求項10に記載のランドを備える基板の製造方法において、ランド(15a、15b、15c)にボンディングワイヤ(30、31)や微細部品を接続する直前に、貴金属膜(154)の形成を行うことを特徴としている。
Here, in the invention described in
それによれば、製造工程中にランド(15a〜15c)に対して異物が付着したり、汚染が生じたりすることなどを極力防止でき、好ましい。 Accordingly, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the lands (15a to 15c) or causing contamination during the manufacturing process, which is preferable.
また、請求項12に記載の発明では、請求項10または請求項11に記載のランドを備える基板の製造方法において、基板(100)の表面に形成された複数のランド(15a、15b、15c)のうちの所望のランドの表面に、選択的に貴金属膜(154)を形成することを特徴としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a substrate including the land according to the tenth or eleventh aspect, a plurality of lands (15a, 15b, 15c) formed on the surface of the substrate (100). Of these, a noble metal film (154) is selectively formed on the surface of a desired land.
それによれば、貴金属膜(154)を形成する必要のないランドには、貴金属膜(154)が形成されないため、コストを低減できるなどの利点がある。 According to this, since the noble metal film (154) is not formed in the land where the noble metal film (154) does not need to be formed, there is an advantage that the cost can be reduced.
ここで、請求項13に記載の発明のように、請求項12に記載のランドを備える基板の製造方法においては、複数のランド(15a、15b、15c)が、金からなるボンディングワイヤ(30)が接続される金ワイヤ接続ランド(15a)とそれ以外のランド(15b、15c)からなる場合、複数のランド(15a、15b、15c)のうちの所望のランドとは、金ワイヤ接続ランド(15a)であるものにできる。 Here, as in the invention of the thirteenth aspect, in the method of manufacturing a substrate having the lands according to the twelfth aspect, the plurality of lands (15a, 15b, 15c) are bonding wires (30) made of gold. Are composed of a gold wire connection land (15a) and other lands (15b, 15c), the desired land of the plurality of lands (15a, 15b, 15c) is the gold wire connection land (15a). ).
また、請求項14に記載の発明のように、請求項12に記載のランドを備える基板の製造方法においては、基板(100)の表面に形成された複数のランド(15a、15b、15c)を検査し、欠損が存在すると判断されたランドの表面に、選択的に貴金属膜(154)を形成するようにできる。
Further, as in the invention described in
また、請求項15に記載の発明では、請求項10〜請求項14に記載のランドを備える基板の製造方法において、ナノペースト中の前記貴金属として、金、銀、白金またはパラジウムを用いることを特徴としている。
The invention according to
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るランドを備える基板100の単体状態すなわち実装工程に施される前の状態の概略断面構成を示す図、図2は、この基板100にボンディングワイヤ30、31を接続し、各種部品20、21、22、23を実装した状態を示す概略断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a
また、図3(a)は図1に示される基板100における各ランド15a、15b、15cの拡大断面図であり、図3(b)は図3に示される基板100における各ランド15a、15b、15cの拡大断面図である。
3A is an enlarged sectional view of each
[基板の構成等]
基板100は、本例では積層基板100であり、この積層基板100は、個々についてその表面および内部に配線層が形成された複数のセラミック層11、12、13、14、を積層して形成されたものである。
[Substrate configuration, etc.]
The
これらセラミック層11〜14の積層体である積層基板100の表面(図1中の上面)、裏面(図1中の下面)には、それぞれ表面ランド15、裏面ランド16が形成されており、これら表面および裏面ランド15、16は表層ランド15、16を構成している。
A
積層基板100の内部には、各セラミック層に形成されたビアホール17や各セラミック層の間に形成された内部導体層18により、内層配線17、18が形成されている。そして、上記表面ランド15と裏面ランド16とは、内層配線17、18を介して電気的に接続されている。
また、図2に示されるように、積層基板100の表面、裏面には、各ランド15、16に対して各種の部品20、21、22、23やボンディングワイヤ30、31が接続されている。
As shown in FIG. 2,
図2に示される例では、積層基板100の表面側において、表面ランド15には、はんだ40を介してフリップチップ20およびコンデンサ21が接続され、また、導電性接着剤41を介してICチップ22が接続されている。なお、フリップチップ20と基板100との間にはアンダーフィル材42が充填されている。
In the example shown in FIG. 2, the
さらに、表面ランド15には、ICチップ22から延びる金からなる金ボンディングワイヤ30が接続されるとともに、外部との接続を行うためのアルミニウムからなるAlボンディングワイヤ31が接続されている。
Furthermore, a
ここで、表面ランド15のうち、金ボンディングワイヤ30が接続されるものを金ワイヤ接続ランド15a、Alボンディングワイヤ31が接続されるものをAlワイヤ接続ランド15b、はんだ40を介した接続が行われるものをはんだランド15c、導電性接着剤41を介した接続が行われるものを導電性接着剤ランド15dとする。
Here, among the surface lands 15, the gold
また、図2に示される例では、積層基板100の裏面側において、裏面ランド16には、LaB6、SnO2、CuNiなどからなる厚膜抵抗体23が接続されている。そして、この厚膜抵抗体23は、保護ガラス43にて被覆され、さらにその上をエポキシ樹脂などからなる保護樹脂44にて被覆されている。
In the example shown in FIG. 2, a
ここにおいて、本実施形態では、図3(a)に示されるように、実装前の積層基板100における金ワイヤ接続ランド15a、Alワイヤ接続ランド15b、はんだランド15cは、タングステン(W)もしくはモリブデン(Mo)からなる層151の上に銅メッキもしくはニッケルメッキからなるメッキ層152を施し、さらにその上に金メッキ層153を施したものである。
In this embodiment, as shown in FIG. 3A, the gold
本例では、図3(a)に示される、これら金ワイヤ接続ランド15a、Alワイヤ接続ランド15b、はんだランド15cは、タングステン(W)層151の上に銅メッキ層152を施し、さらにその上に金メッキ層153を施したものである。ここで、金メッキ層153は、酸化防止ができる程度に薄く、たとえば0.05μm形成する。
In this example, the gold
なお、図1および図2に示される積層基板100において、裏面ランド16は、タングステン(W)層151の上に銅メッキ層152を施してなるものである。
In the
一方、本実施形態では、図3(b)に示されるように、部品実装後の積層基板100における金ワイヤ接続ランド15a、Alワイヤ接続ランド15b、はんだランド15cの表面には、貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを塗布して硬化してなる貴金属膜154が形成されている。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3B, noble metal nano-order particles are formed on the surfaces of the gold
この貴金属膜154は、一般に知られている貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを用いたものであり、貴金属としては、金、銀、白金またはパラジウムを採用できる。本例では、金を用いている。
The
また、ナノオーダ粒子とは、平均粒径が500nm以下のもので、好ましくは100nm以下のものである。そして、ナノペーストとは、このような貴金属のナノオーダ粒子が、有機バインダ、分散剤、この分散剤を捕捉する捕捉剤を混合してなるものであり、たとえば150℃〜300℃程度で硬化可能なものである。 The nano-order particles have an average particle size of 500 nm or less, preferably 100 nm or less. The nanopaste is a mixture of such noble metal nano-order particles with an organic binder, a dispersant, and a trapping agent that traps the dispersant, and can be cured at about 150 ° C. to 300 ° C., for example. Is.
この貴金属膜154が形成された積層基板100は、表面にランド15a、15b、15cが形成されている積層基板100を形成した後、当該ランド15a〜15cにボンディングワイヤ30、31や部品を接続する前に、上記ナノペーストを塗布して硬化してなるものである。
In the
ナノペーストを塗布する方法としては、インクジェット方式の印刷機で塗布する方法、あるいは、ボンディングランドの形状をしたスタンプで塗布する方法などを採用することができる。この後、150℃〜300℃で1時間程度熱処理を行い、ナノペーストを硬化する。こうして、貴金属膜154ができあがる。
As a method of applying the nano paste, a method of applying with an ink jet printer, a method of applying with a stamp having a bonding land shape, or the like can be employed. Thereafter, heat treatment is performed at 150 ° C. to 300 ° C. for about 1 hour to cure the nanopaste. Thus, the
ここで、ナノペーストの塗布量は、硬化後の貴金属膜154の厚さが、0.05μm以上(つまり、金メッキ層153と合わせた膜厚が0.1μm以上)になるように塗布する。望ましくは、0.2μm以上塗布すると、比較的ボンディング性が安定する。
Here, the nano paste is applied so that the thickness of the
このように、本実施形態によれば、図2および図3(b)に示されるように、ボンディングワイヤ30、31や微細部品が接続される複数のランド15a、15b、15cを備える基板100において、ランド15a、15b、15cの表面には、貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを塗布して硬化してなる貴金属膜154が形成されていることを特徴とするランドを備える基板100が提供される。
Thus, according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3B, in the
それによれば、図3(b)に示されるように、ランド15a、15b、15cにメッキかけK1などの欠損が発生していても、さらに貴金属膜154でそのランド15a、15b、15cの表面が覆われるため、結果的に、ランド15a、15b、15cは欠損の無いものにすることができる。
According to this, as shown in FIG. 3B, even if the
よって、本実施形態によれば、ボンディングワイヤ30、31や微細部品が接続される複数のランド15a、15b、15cを備える基板100において、欠損をより低減したランド15a、15b、15cを実現することができる。
Therefore, according to the present embodiment, in the
[基板の製造方法等]
次に、限定するものではないが、上記図1に示される積層基板100の製造方法および上記図2に示される実装構造の組み付け方法の一具体例について説明する。
[Substrate manufacturing method, etc.]
Next, although not limited, a specific example of the method for manufacturing the
図4は、本実施形態の積層基板の製造方法および実装構造の組み付け方法の工程フローを示す図であり、図5は、図4に続く工程フローを示す図である。また、図6、図7、図8は、上記各工程における途中状態のワークを示す概略断面図である。 FIG. 4 is a diagram showing a process flow of the manufacturing method of the multilayer substrate and the assembly method of the mounting structure of the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing a process flow following FIG. FIGS. 6, 7, and 8 are schematic cross-sectional views showing the workpiece in an intermediate state in each of the above steps.
まず、セラミック層11〜14となるアルミナなどからなる各グリーンシートを用意し、このグリーンシートの所望の位置にパンチングすることにより、最終的に上記ビアホール17となる孔をあける。
First, each green sheet made of alumina or the like to be the
次に、この孔に対して、主にモリブデンからなる導体ペーストを印刷にて充填し乾燥させる。この導体ペーストは、最終的に上記ビアホール17における内層配線となるものである。
Next, a conductive paste mainly made of molybdenum is filled in the holes by printing and dried. This conductor paste finally becomes the inner layer wiring in the via
次に、各グリーンシートの表面に、主にタングステンからなる導体ペーストを印刷し、乾燥させる。この導体ペーストは、上記孔に充填された導体ペーストと導通するように印刷され、最終的に、上記内部導体層18や、表面ランド15および裏面ランド16のタングステン層151となるものである。
Next, a conductor paste mainly made of tungsten is printed on the surface of each green sheet and dried. This conductor paste is printed so as to be electrically connected to the conductor paste filled in the holes, and finally becomes the
このようにして加工された各グリーンシートを積層し、焼成する。具体的には、各グリーンシートを重ね合わせ、熱圧着を行い積層する。次に、この積層体を約1600℃、還元雰囲気にて焼成する。このとき、基板は約20%収縮する。また、各ペーストは各ランドのタングステン層151および内層配線17、18となる。こうして、図6(a)に示されるような積層基板ができあがる。
The green sheets thus processed are stacked and fired. Specifically, the green sheets are stacked and laminated by thermocompression bonding. Next, the laminate is fired at about 1600 ° C. in a reducing atmosphere. At this time, the substrate shrinks by about 20%. Further, each paste becomes the
次に、図6(b)に示されるように、上記表面ランド15(15a、15b、15c、15d)および裏面ランド16となるタングステン層151の表面に、無電解メッキまたは電気メッキなどにより、銅メッキ層152を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, the surface of the
次に、積層基板の裏面に、厚膜抵抗体23を構成するペーストを印刷し、乾燥・焼成することにより、厚膜抵抗体23を形成する。そして、その上に保護ガラス43を形成し、その上に保護樹脂44を形成する。また、必要に応じて保護ガラス43を形成した後、抵抗値の調整のため、レーザトリミングを行ったりする。
Next, the
続いて、銅メッキ層152の表面に、無電解メッキまたは電気メッキなどにより、金メッキ層153(図3参照)を形成する。こうして、図6(c)に示されるように、積層基板100が形成される。
Subsequently, a gold plating layer 153 (see FIG. 3) is formed on the surface of the
この図6(c)に示される積層基板100は、すなわち上記図1に示される実装前の積層基板100である。つまり、上記図3(a)に示される金メッキ層153まで形成された各表面ランド15a、15b、15cを有する積層基板100が形成される。
The
このようにして製造された実装前の積層基板100を受け入れて、部品やボンディングワイヤの実装工程が行われる。
The
まず、はんだランド15cの表面に、上記したインクジェット方式の印刷機で塗布する方法、あるいは、スタンプで塗布する方法により、選択的に上記ナノペーストを塗布し、これを硬化させる。それにより、上記図3(b)に示されるように、表面に貴金属膜154が形成されたはんだランド15cが形成される。
First, the nano paste is selectively applied to the surface of the
続いて、図7(a)に示されるように、はんだランド15cの表面にはんだペースト40aを印刷して塗布する。
Subsequently, as shown in FIG. 7A, the
次に、図7(b)に示されるように、部品マウントを行う。ここでは、はんだ付けされる部品であるフリップチップ20およびコンデンサ21を積層基板100の表面に搭載する。
Next, as shown in FIG. 7B, component mounting is performed. Here, the
続いて、はんだリフローを行い、フリップチップ20およびコンデンサ21をはんだ40を介して積層基板100に接続する。その後、基板洗浄を行い、フラックスを洗浄し、除去する。
Subsequently, solder reflow is performed, and the
次に、図7(c)に示されるように、導電性接着剤ランド15dの表面に、導電性接着剤41を塗布する。
Next, as shown in FIG. 7C, a
続いて、図8(a)に示されるように、ICマウント工程では、導電性接着剤ランド15dの上に、導電性接着剤41を介してICチップ22を搭載する。そして、導電性接着剤41を硬化することにより、ICチップ22を導電性接着剤41を介して積層基板100に接続する。
Subsequently, as shown in FIG. 8A, in the IC mounting process, the
次に、金ワイヤ接続ランド15aの表面に、上記したインクジェット方式の印刷機で塗布する方法、あるいは、スタンプで塗布する方法により、選択的に上記ナノペーストを塗布し、これを硬化させる。それにより、上記図3(b)に示されるように、表面に貴金属膜154が形成された金ワイヤ接続ランド15aが形成される。
Next, the nano paste is selectively applied on the surface of the gold
続いて、図8(b)に示されるように、金ボンディング工程を行い、金ボンディングワイヤ30によって、ICチップ22と金ワイヤ接続ランド15aとを結線し、電気的に接続する。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, a gold bonding step is performed, and the
その後、図8(c)に示されるように、フリップチップ20と基板100との間にアンダーフィル材42を注入して硬化する。これにより、アンダーフィル材42の充填がなされる。なお、このアンダーフィル材42の充填は必要に応じて行えばよく、行わなくてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 8C, an
次に、Alワイヤ接続ランド15bの表面に、上記したインクジェット方式の印刷機で塗布する方法、あるいは、スタンプで塗布する方法により、選択的に上記ナノペーストを塗布し、これを硬化させる。それにより、上記図3(b)に示されるように、表面に貴金属膜154が形成されたAlワイヤ接続ランド15bが形成される。
Next, the nano paste is selectively applied on the surface of the Al
続いて、Alボンディング工程を行い、Alボンディングワイヤ31によって、コネクタ部材などの外部とAlワイヤ接続ランド15bとを結線する。これにより、積層基板100と外部とがAlボンディングワイヤ31を介して電気的に接続され、上記図2に示される実装構造ができあがる。
Subsequently, an Al bonding step is performed, and the outside of the connector member or the like and the Al
このように、本製造方法によれば、基板100の表面に複数のランド15a、15b、15cを形成した後、ランド15a、15b、15cにボンディングワイヤ30、31や微細部品を接続してなるランドを備える基板の製造方法において、基板(100の表面に複数のランド15a、15b、15cを形成した後、ランド15a、15b、15cにボンディングワイヤ30、31や微細部品を接続する前に、ランド15a、15b、15cの表面に、貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを塗布して硬化してなる貴金属膜154を形成することを特徴とするランドを備える基板の製造方法が提供される。
As described above, according to this manufacturing method, after a plurality of
それによれば、上記図2および図3(b)に示される本実施形態の基板100を適切に製造することができ、欠損をより低減したランド15a、15b、15cを実現することができる。
According to this, the
なお、本実施形態では、図3(b)に示されるように、部品実装後の積層基板100における金ワイヤ接続ランド15a、Alワイヤ接続ランド15b、はんだランド15cの表面に、貴金属膜154が形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 3B, a
ここにおいて、これら金ワイヤ接続ランド15a、Alワイヤ接続ランド15b、はんだランド15cの表面に、貴金属膜154を形成する場合、上記図4に示されるフロー図において、はんだペースト塗布工程の前に行うナノペースト塗布工程にて、各ランド15a〜15cに一括して貴金属膜154を形成してもよい。
Here, when the
あるいは、金ワイヤ接続ランド15a、Alワイヤ接続ランド15bの表面に、貴金属膜154を形成するにあたって、上記図5に示されるフロー図において、導電性接着剤硬化工程とAuボンディング工程との間に行われるナノペースト塗布工程にて、これら両ランド15a、15bに同時に貴金属膜154を形成してもよい。
Alternatively, when the
しかし、上記製造方法に示したように、各ランド15a、15b、15cについてボンディングワイヤ30、31や部品20、21を接続する直前に、貴金属膜154の形成を行うことが好ましい。
However, as shown in the manufacturing method, it is preferable to form the
それによれば、製造工程中にランド15a〜15cに対して異物が付着したり、汚染が生じたりすることなどを極力防止できるためである。
According to this, it is possible to prevent foreign matters from adhering to the
(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態に係る基板100の要部を示す概略断面図であり、(a)は図1に示されるような実装前の基板100における本実施形態の各ランド15a、15b、15cの拡大断面図、(b)および(c)は図3に示されるような実装後の基板100における本実施形態の各ランド15a、15b、15cの拡大断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the
本実施形態は、貴金属膜154の厚さが、ランド15a、15b、15cの種類ごとに変えられていることを特徴とする基板100を提供するものである。上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
The present embodiment provides a
具体的には、基板100表面の複数のランド15a、15b、15cが、金ボンディングワイヤ30が接続される金ワイヤ接続ランド15aとそれ以外のランド15b、15cからなる場合、図3(b)に示されるように、それ以外のAlワイヤ接続ランド15bおよびはんだランド15cは、金ワイヤ接続ランド15aよりも貴金属膜154が薄いものとする。
Specifically, when the plurality of
もしくは、図3(c)に示されるように、それ以外のAlワイヤ接続ランド15bおよびはんだランド15cは、貴金属膜154が形成されていないものとする。
Alternatively, as shown in FIG. 3C, the
Alワイヤ接続ランド15bの表面には、ナノペーストを塗布しても良いが、塗布しない、あるいは、薄く塗布することが、信頼性上望ましい。これは、本例において、貴金属膜154を構成するAuとAlボンディングワイヤ31を構成するAlとの接触部に、電位差による腐食が置きやすいからである。
Nanopaste may be applied to the surface of the Al
このことから、Alワイヤ接続ランド15bにおいては、金からなる貴金属膜154と金メッキ層153との合計の厚さ、すなわち金の層厚さを0.6μm以下にする必要がある。望ましくは、この金の層厚さは0.4μm以下もしくは0であることが好ましい。
For this reason, in the Al
また、フリップチップ20やコンデンサ21などのはんだ付けが行われるはんだランド15cにおいては、一般に、はんだ40中のSnが、Auとの拡散を起こしやすく、この拡散により生成する合金層が脆いため、接合寿命が悪くなる恐れがある。
In addition, in the
よって、はんだ付けのためのはんだランド15cも、Alワイヤ接続ランド15bと同様に、金の層厚さを薄くするか、0とすることが好ましい。
Therefore, it is preferable that the
図9(b)に示されるように、この貴金属膜154の厚さを各ランド15a、15b、15cごとに変えることは、ナノペーストの塗布量を変化させることにより容易に行うことができる。
As shown in FIG. 9B, changing the thickness of the
また、図9(c)に示されるように、金ワイヤ接続ランド15a以外のAlワイヤ接続ランド15bおよびはんだランド15cに、貴金属膜154が形成されていないものとする場合、基板100の表面に形成された各ランド15a、15b、15cのうちの所望のランドすなわち金ワイヤ接続ランド15aの表面に、選択的に貴金属膜154を形成する方法を採用すればよい。
Further, as shown in FIG. 9C, when the
このことは、インクジェット方式の印刷機で塗布する方法などにおいて、選択的な塗布が可能であることから、容易に実現できる。 This can be easily realized because selective coating is possible in a method of coating with an ink jet printer.
たとえば、はんだランド15cに貴金属膜154を付けない場合は、上記図5に示されるフロー図において、基板受け入れ工程とはんだペースト塗布工程との間のナノペースト塗布工程は行わないようにすればよい。
For example, when the
また、Alワイヤ接続ランド15bに貴金属膜154を付けない場合は、上記図5に示されるフロー図において、アンダーフィル注入・硬化工程とAlボンディング工程との間のナノペースト塗布工程は行わないようにすればよい。
Further, when the
(第3実施形態)
図10は、本発明の第3実施形態に係る基板100の要部を示す概略断面図であり、(a)は図1に示されるような実装前の基板100における本実施形態の各ランド15a、15b、15cの拡大断面図、(b)、(c)および(d)は図3に示されるような実装後の基板100における本実施形態の各ランド15a、15b、15cの拡大断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the
本実施形態は、上記実施形態における基板100の表面ランド15において、金メッキ層153を形成しないものである。
In the present embodiment, the
つまり、図10に示されるように、本実施形態の各ランド15a〜15cは、タングステンもしくはモリブデンからなる層151の上に銅メッキもしくはニッケルメッキからなる層152の2層からなり、この層152の上に貴金属膜154が形成されている。
That is, as shown in FIG. 10, each
この場合、Auメッキ層153を形成しないため、各パッド15a〜15cにおける金の層厚さは、ナノペーストの塗布量のみで制御される。この場合の金の層厚さの好ましい範囲は、上記実施形態と同様である。
In this case, since the
図10(b)では、貴金属膜154の厚さが、ランド15a、15b、15cの種類ごとに同一である場合を示しており、たとえば0.25μmとすることができる。
FIG. 10B shows a case where the thickness of the
図10(c)では、金ワイヤ接続ランド15a以外のAlワイヤ接続ランド15bおよびはんだランド15cは、金ワイヤ接続ランド15aよりも貴金属膜154が薄いものとしている。たとえば、貴金属膜154の厚さは、金ワイヤ接続ランド15aでは0.4μm、それ以外のランド15b、15cでは0.25μmとすることができる。
In FIG. 10C, the Al
おり、図10(d)では、金ワイヤ接続ランド15a以外のAlワイヤ接続ランド15bおよびはんだランド15cは、貴金属膜154が形成されていないものとしている。たとえば、貴金属膜154の厚さは、金ワイヤ接続ランド15aでは0.4μmとすることができる。
In FIG. 10D, it is assumed that the
なお、本実施形態の製造工程においては、上記図4に示される金メッキ工程は無くなることは明らかである。 It is obvious that the gold plating step shown in FIG. 4 is eliminated in the manufacturing process of the present embodiment.
(第4実施形態)
図11は、本発明の第4実施形態に係る基板100の要部を示す概略断面図であり、(a)は基板100における本実施形態の接続直前の各ランド15a、15b、15cの拡大断面図、(b)は図3に示されるような実装後の基板100における本実施形態の各ランド15a、15b、15cの拡大断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the
本実施形態は、上記第2実施形態と同様に、基板100の表面に形成された各ランド15a、15b、15cのうちの所望のランドすなわち金ワイヤ接続ランド15aの表面に、選択的に貴金属膜154を形成する方法を採用するものである。
In the present embodiment, similarly to the second embodiment, a noble metal film is selectively formed on a desired land among the
特に、本実施形態では、基板100の表面に形成された複数のランド15a、15b、15cを検査し、欠損が存在すると判断されたランドの表面に、選択的に貴金属膜154を形成する。この検査は、たとえば、各ランド15a〜15cにおける接続の直前に行うようにする。
In particular, in the present embodiment, the plurality of
そのため、本実施形態では、金ワイヤ接続ランド15aにおいて、貴金属膜154が形成されないランドも存在するため、金ボンディングワイヤ30との接続性を確保すべく、金メッキ層153の厚さだけで、0、1μm以上を確保するようにする。望ましくは、0.25μm以上とする。
Therefore, in the present embodiment, since there are lands in which the
そして、部品20〜22の実装の直前あるいはワイヤ30、31のボンディングの直前に、各ランド15a〜15cが汚染、変色、かけなどの欠陥があるかどうかを外観検査を行い、欠陥がある場合に、そのランドのみナノペーストを塗布し、その後硬化、ボンディングを実施する。
Then, immediately before the mounting of the
たとえば、図11に示される例では、接続前の状態において、Alワイヤ接続ランド15bとはんだランド15cに、メッキかけK1やメッキしみK2が存在する。そのため、これらAlワイヤ接続ランド15bとはんだランド15cぼ表面に、貴金属膜154を選択的に形成している。
For example, in the example shown in FIG. 11, there are plating K1 and plating spots K2 on the Al
ここで、ランド表面の外観検査は、自動認識機にて行っても良い。この際、メッキかけ、印刷かけ、変色、異物付着など、欠陥の色が様々であるため、たとえば、色の異なる複数の光源により、各々、2値化し、欠陥を認識することができる。 Here, the land surface appearance inspection may be performed by an automatic recognizer. At this time, since the color of the defect is various, such as plating, printing, discoloration, adhesion of foreign matter, etc., for example, it is possible to binarize and recognize the defect using a plurality of light sources having different colors.
そして、自動認識機により欠損があると認識したランドにのみ、インクジェット方式の印刷機でナノペーストを塗布する。あるいは、ランドの形状をしたスタンプでナノペーストを塗布する。 Then, the nano paste is applied only to the land recognized as having a defect by the automatic recognition machine by the ink jet printing machine. Alternatively, the nanopaste is applied with a land-shaped stamp.
このように、基板100の表面に形成された複数のランド15a、15b、15cのうちの所望のランドの表面に、選択的に貴金属膜154を形成することにより、貴金属膜154を形成する必要のないランドには、貴金属膜154が形成されないため、コストを低減できるなどの利点がある。
As described above, the
なお、上記実施形態において、貴金属膜154は、ナノペーストを焼結して形成されるため、メタライズのパターン欠けなどの下地に金属がない部分でも、貴金属膜154は形成することが可能である。ちなみに、無電解メッキであれば、下地に金属が必要なため、メタライズのパターン欠けの補修は不可能である。
In the above embodiment, since the
また、上記実施形態では、セラミック積層基板を用いることで、本発明を適切に採用することができているが、本発明に用いる基板としては、プリント基板などの基板であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although this invention can be employ | adopted appropriately by using a ceramic laminated substrate, substrates, such as a printed circuit board, may be sufficient as a board | substrate used for this invention.
以上述べてきたように、本発明によれば、接続する前に、貴金属ナノペーストを塗布、硬化することで、ランドを形成する、あるいは、ランドの欠損部分に貴金属ナノペーストを塗布、硬化することで、ランドを補修することができる。以上により、欠陥のないランドに接続が行える。 As described above, according to the present invention, before connection, the land is formed by applying and curing the noble metal nano paste, or the noble metal nano paste is applied and cured to the defective portion of the land. With this, the land can be repaired. As described above, connection can be made to a land having no defect.
15a…金ワイヤ接続ランド、15b…Alワイヤ接続ランド、
15c…はんだランド、30…金ボンディングワイヤ、
31…Alボンディングワイヤ、100…基板としての積層基板、
151…タングステンもしくはモリブデンからなる層としてのタングステン層、
152…銅メッキもしくはニッケルメッキからなるメッキ層としての銅メッキ層、
153…金メッキ層、154…貴金属膜。
15a ... gold wire connection land, 15b ... Al wire connection land,
15c ... solder land, 30 ... gold bonding wire,
31 ... Al bonding wire, 100 ... Laminated substrate as substrate,
151 ... Tungsten layer as a layer made of tungsten or molybdenum,
152 ... a copper plating layer as a plating layer made of copper plating or nickel plating,
153: Gold plating layer, 154: Noble metal film.
Claims (15)
前記ランド(15a、15b、15c)の表面には、貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを塗布して硬化してなる貴金属膜(154)が形成されていることを特徴とするランドを備える基板。 In a substrate provided with a plurality of lands (15a, 15b, 15c) to which bonding wires (30, 31) and fine parts are connected,
On the surface of the land (15a, 15b, 15c), a noble metal film (154) formed by applying a paste-like nanopaste containing noble metal nano-order particles and curing is formed. Substrate provided.
前記それ以外のランド(15b、15c)は、前記金ワイヤ接続ランド(15a)よりも前記貴金属膜(154)が薄いか、もしくは前記貴金属膜(154)が形成されていないものであることを特徴とする請求項2に記載のランドを備える基板。 The lands (15a, 15b, 15c) include a gold wire connection land (15a) to which a bonding wire (30) made of gold is connected and other lands (15b, 15c),
The other lands (15b, 15c) are characterized in that the noble metal film (154) is thinner than the gold wire connection land (15a) or the noble metal film (154) is not formed. A substrate comprising the land according to claim 2.
前記基板(100)の表面に前記複数のランド(15a、15b、15c)を形成した後、前記ランド(15a、15b、15c)に前記ボンディングワイヤ(30、31)や前記微細部品を接続する前に、
前記ランド(15a、15b、15c)の表面に、貴金属のナノオーダ粒子を含むペースト状のナノペーストを塗布して硬化してなる貴金属膜(154)を形成することを特徴とするランドを備える基板の製造方法。 A plurality of lands (15a, 15b, 15c) are formed on the surface of the substrate (100), and then the lands (15a, 15b, 15c) are connected to bonding wires (30, 31) and fine parts. In the method for manufacturing a substrate,
After the plurality of lands (15a, 15b, 15c) are formed on the surface of the substrate (100), before the bonding wires (30, 31) and the fine parts are connected to the lands (15a, 15b, 15c). In addition,
A noble metal film (154) formed by applying a paste-like nanopaste containing noble metal nano-order particles to a surface of the land (15a, 15b, 15c) to form a noble metal film (154). Production method.
前記複数のランド(15a、15b、15c)のうちの所望のランドとは、前記金ワイヤ接続ランド(15a)であることを特徴とする請求項12に記載のランドを備える基板の製造方法。 The lands (15a, 15b, 15c) include a gold wire connection land (15a) to which a bonding wire (30) made of gold is connected and other lands (15b, 15c),
13. The method for manufacturing a substrate having lands according to claim 12, wherein a desired land of the plurality of lands (15a, 15b, 15c) is the gold wire connection land (15a).
The method for manufacturing a substrate having a land according to any one of claims 10 to 14, wherein gold, silver, platinum, or palladium is used as the noble metal in the nano paste.
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