JP2006032554A

JP2006032554A - 電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP2006032554A
Application number: JP2004207462A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takahashi; 雄司高橋; Nobuhiro Mineshima; 信浩峰島; Kazuya Ota; 一也太田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: JP4012527B2

Abstract

【課題】基板上に載置されたチップを密閉するキャップを接合するためのろう付け材料をメッキにて積層する。
【解決手段】基板１２上の基板配線パターン２４上に、無電解メッキにより下地メッキ層２６、金メッキ層２８を順次形成する。次に、キャップ接合パターン部３４に電圧を印加して電解メッキにより、金−スズメッキ層３０を形成する。このとき、電圧が印加されないボンディングパットパターン部３２にはメッキがされない。キャップ接合パターン部３４上に選択的にメッキされた金−スズ合金をろうとして、キャップ２０のろう付け接合が行われる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板上にチップと、これを覆うキャップが実装された電子部品の製造方法に関し、特に、基板上に形成されるパターンの形成に関する。

回路基板上に素子が形成されたチップを実装し、チップを覆うようにキャップを基板に接合し、チップを封止した電子部品が知られている。チップは、そこに形成された回路素子と外部回路とを接続するワイヤを有し、このワイヤは、基板上に形成されたワイヤボンディングパットに、熱や超音波などにより接続される。ワイヤボンディングパットは、その表面に、はんだとの接合性が良い材料、例えば金などがメッキされている。基板上のキャップの配置される位置、特にキャップの縁が当接する位置には、基板接合用のパターンが形成されており、この上にキャップ封止用枠を載置し、その上にキャップが置かれ、加熱により枠の金属を溶かしてキャップをろう付けしてチップを封止する。キャップ封止用枠の金属は、比較的低融点であることが望まれ、共晶合金、例えば金とスズの合金が用いられる。

特開２００３−１６３２９８号公報

上記のキャップの接合に用いられる枠は、独立した部品として形成されるため、部品点数が多くなっているという問題がある。この枠の代わりに基板上の基板接合用のパターン表面にろう付け用の金属をメッキすることが考えられるが、ワイヤボンディングパットなどの部分と異なる種類の金属をメッキする必要がある。そのためには、マスキングをして、不要な部分にメッキされることを防止する必要があった。マスキングを行うためには、パターンのピッチを広くしておく必要があり、高密度化にとって不利となる。また、メッキ、プリコートなどに用いられる溶剤や、加熱などによりマスキングが剥がれにくくなり、端子や基板を損傷してしまうなどの問題があった。

本発明によれば、マスキングを用いずに、同一の基板に異なる金属をメッキする方法が提供され、また、これを用いた電子部品の製造方法が提供される。

本発明にかかる電子部品の製造方法は、基板上に、素子が形成されたチップが実装され、このチップをキャップで覆った電子部品を製造する方法に適用することができる。基板上の、ボンディングパットが形成される位置である、ボンディングパットパターン部と、キャップが接合される位置であるキャップ接合パターン部とに、無電解メッキにより共通の金属層を形成し、次に、前記キャップ接合パターン部に電圧を印加して電解メッキにより選択的に金属層を形成する。そして、形成されたパターンに従って、チップを実装し、チップから延びるワイヤを所定のボンディングパットに接合し、実装されたチップを覆うようにしてキャップをキャップ接合パターン部に接合する。選択的に形成された金属層の金属は、共通の金属層の金属層に対し低融点である。

無電解メッキによる共通の金属層の形成する工程と、電解メッキによって選択的に金属層を形成する工程の順序は、どちらが先であってもかまわない。

また、電解メッキにより選択的に形成される金属層は、共晶合金を形成する２種の金属を交互にメッキしてもよい。

無電解メッキによる共通の金属層の金属は金とすることができ、また電解メッキにより選択的に形成される金属層の金属は金−スズ合金、または金およびスズとすることができる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１および図２は、本発明にかかる電子部品１０の概略を示す図である。基板１２上には、ＩＣチップ１４が実装され、ＩＣチップ１４より延びるワイヤ１６は、ワイヤボンディングパット１８にハンダ接合されている。ＩＣチップ１４およびワイヤボンディングパット１８を囲むように、キャップ２０を接合するためのキャップ接合パターン２２が設けられている。キャップ２０は、図示するように、基板１０に向けて開口２３を有し、開口２３の縁の部分に対向するように前記のキャップ接合パターン２２が形成されている。キャップ２０は、キャップ接合パターン２２にろう付け接合されて、内部のＩＣチップ１４等が封止される。

図２には、基板上に形成されるパターンの断面が示されている。基板１２上には基板配線パターン２４が所定のパターンにて形成されている。基板配線パターン２４を構成する材料は、一般的なものでよく、例えばタングステン、金、銅、銀、パラジウムなどを用いることができる。基板配線パターン２４の表面は、ニッケルなどにより下地メッキが施され下地メッキ層２６が形成されている。下地メッキ層２６上には、金メッキが施され金メッキ層２８が形成されている。この金メッキ層２８は、基板配線パターン２４の全体に共通に設けられる。

キャップ接合パターン２２の金メッキ層２８の上には、選択的に、このパターン２２にのみ、金−スズメッキにより、金−スズメッキ層３０が形成されている。金とスズの組成比は、共晶点に近い、金８０／スズ２０（重量比）付近が望ましい。この金−スズ合金によりキャップ２０のろう付け接合が行われる。また、金−スズメッキ層３０は、金とスズを交互にメッキし、積層して形成することもできる。

図３は、電子部品１０の製造工程の概略図である。図３（ａ）は、基板１２に、エッチング等により基板配線パターン２４が形成された状態を示している。基板配線パターン２４は、前述のようにタングステン、金、銅、銀、パラジウムなどで形成され、その厚みは、一般的な基板と同様、数〜１００μｍとでき、より好ましくは１５μｍ程度である。図中符号３２で示される基板配線パターンの部分は、ワイヤボンディングパットとなるボンディングパットパターン部であり、符号３４で示される部分はキャップが接合されるキャップ接合パターン部である。基板配線パターン２４上に無電解メッキにより、ニッケルの下地メッキ層２６、次いで無電解メッキにより金メッキ層２８を形成する。この状態が図３（ｂ）に示されている。下地メッキ層２６の厚さは、０．１〜１０μｍとでき、より好ましくは４μｍ程度である。また、金メッキ層２８は、０．０１〜３μｍであり、より好ましくは０．０５μｍ程度である。下地メッキ、金メッキの手法は、一般的な基板配線のメッキと全く同様である。また、金メッキ層２８は、パラジウムのメッキを施し、その上に金メッキを施した層に替えることもできる。

次に、キャップ接合パターン部３４に選択的に電圧を印加して、電解メッキにより金−スズメッキ層３０を形成する。電圧の選択的な印加は、メッキ用接点３６（図１参照）を用いて行われ、キャップ接合パターン部３４にのみ金−スズメッキ層３０が形成される。この状態が、図３（ｃ）に示されており、ボンディングパットパターン部３２には、金−スズメッキ層が形成されず、表面はその前に形成された金メッキ層２８である。金−スズメッキ層３０は、数〜１００μｍであり、より好ましくは２５μｍ程度である。メッキ等の表面処理が終了すると、図３（ｄ）に示すように必要に応じて切断される。切断された基板１２に、ＩＣチップ１４が実装され、ワイヤ１６がボンディングパットパターン部３２に形成されたワイヤボンディングパット１８に接合される。そして、キャップ接合パターン部３４にキャップ２０がろう付けされて、ＩＣチップ１４等が密閉される。

ワイヤボンディングパット１８に金−スズ合金がメッキされていると、ワイヤボンディングができないが、本実施例のように、選択的に金−スズメッキを行うことで、ワイヤボンディングパット１８は、金メッキされた状態に維持され、ボンディングが可能である。また、図３において下側に示される端子部分３８にも、金−スズメッキ層が形成されない。端子部分３８をはんだ接合する場合、はんだの脆化を防止するために、はんだに金が拡散することを避ける必要がある。一般的にはスズ−鉛（６３％−３７％）共晶はんだに金が重量として４％以上拡散すると、はんだが脆化することが知られている。金−スズメッキが施されていると、はんだ付けの際にはんだに多量の金が拡散するが、本実施形態においては、単体の金メッキ層であるので、金−スズメッキがある場合に比べ、少量の拡散に抑えることができる。

また、金−スズ合金のメッキにおいて、通常の配線パターンのメッキと同様のパターンのピッチがあれば十分であり、配線ピッチを小さくすることができ、高密度な実装を可能とする。つまり、ろう付け材料を独立した枠とし、基板上に、この枠を介してキャップ２０を載置する場合、枠が位置ずれすることを考慮して、パターンのピッチを大きめにとらなければならないが、ろう付けの材料をメッキにより積層する場合、位置ずれを考慮する必要がない。このため、パターンのピッチを狭め、実装密度を高めることができる。

図３（ｃ）において金−スズ合金をメッキするのに替えて、金とスズを交互にメッキし、積層することも好ましい。さらに、図３（ｂ）の金メッキ層２８の形成を、金−スズ合金のメッキまたは金とスズの交互のメッキ後に行うこともできる。この場合には、基板配線パターン２４の表面が全て金メッキされるので、酸化防止が図れる。

電圧を印加する配線パターンをいくつか独立して設けておけば、パターンごとに異なる材質のメッキを行うことができる。電解メッキが可能な材質としては、金−スズ以外に、はんだ、銀、ニッケル、銅、パラジウム、スズなどがある。

本実施形態にかかる電子部品の斜視図である。図１の電子部品の断面図である。図１の電子部品の製造工程図である。

符号の説明

１０電子部品、１２基板、１４ＩＣチップ、１６ワイヤ、１８ワイヤボンディングパット、２０キャップ、２２キャップ接合パターン、２４基板配線パターン、２６下地メッキ層、２８金メッキ層、３０金−スズメッキ層、３２ボンディングパットパターン部、３４キャップ接合パターン部、３６メッキ用接点。

Claims

基板上に、素子が形成されたチップが実装され、このチップをキャップで覆った電子部品を製造する方法であって、
基板上の、ボンディングパットが形成される位置である、ボンディングパットパターン部と、キャップが接合される位置であるキャップ接合パターン部とに、無電解メッキにより共通の金属層を形成する工程と、
前記キャップ接合パターン部に電圧を印加して電解メッキにより選択的に金属層を形成する工程と、
チップを実装し、チップから延びるワイヤを所定のボンディングパットに接合する工程と、
キャップをキャップ接合パターン部に接合する工程と、
を有し、
前記選択的に形成される金属層の金属は、前記共通の金属層の金属より融点が低い、電子部品の製造方法。
基板上に、素子が形成されたチップが実装され、このチップをキャップで覆った電子部品を製造する方法であって、
前記キャップ接合パターン部に電圧を印加して電解メッキにより選択的に金属層を形成する工程と、
基板上の、ボンディングパットが形成される位置である、ボンディングパットパターン部と、キャップが接合される位置であるキャップ接合パターン部とに、無電解メッキにより共通の金属層を形成する工程と、
チップを実装し、チップから延びるワイヤを所定のボンディングパットに接合する工程と、
キャップをキャップ接合パターン部に接合する工程と、
を有し、
前記選択的に形成される金属層の金属は、前記共通の金属層の金属より融点が低い、電子部品の製造方法。
請求項１または２に記載の電子部品の製造方法であって、前記共通の金属層の金属は金であり、前記選択的に形成された金属層の金属は金−スズ合金である、電子部品の製造方法。
請求項１または２に記載の電子部品の製造方法であって、前記選択的に金属層を形成する工程は、共晶合金を形成する２種の金属を交互にメッキし、積層する工程である、電子部品の製造方法。
請求項４に記載の電子部品の製造方法であって、前記交互にメッキされる金属は、金とスズである、電子部品の製造方法。
素子が形成されたチップが実装され、このチップがキャップで覆われる基板にパターンを形成する基板パターン形成方法であって、
チップから延びるワイヤがハンダ接合されるボンディングパットが形成されるボンディングパットパターン部とキャップが接合される位置のキャップ接合パターン部とに無電解メッキを行う工程と、
前記キャップ接合パターン部に選択的に電圧を印加して電解メッキを行う工程と、
を有する、基板パターン形成方法。
素子が形成されたチップが実装され、このチップがキャップで覆われる基板にパターンを形成する基板パターン形成方法であって、
チップから延びるワイヤがハンダ接合されるボンディングパットが形成されるボンディングパットパターン部とキャップが接合される位置のキャップ接合パターン部とのうち、前記キャップ接合パターン部に選択的に電圧を印加して電解メッキを行う工程と、
前記ボンディングパットパターン部と前記キャップ接合パターン部とに無電解メッキを行う工程と、
を有する、基板パターン形成方法。