JPH1050751A - ワイヤボンディング細線の接合方法 - Google Patents

ワイヤボンディング細線の接合方法

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JPH1050751A
JPH1050751A JP8200809A JP20080996A JPH1050751A JP H1050751 A JPH1050751 A JP H1050751A JP 8200809 A JP8200809 A JP 8200809A JP 20080996 A JP20080996 A JP 20080996A JP H1050751 A JPH1050751 A JP H1050751A
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JP
Japan
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plating layer
wire
bonding
thin
conductor
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JP8200809A
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English (en)
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Keiichi Kotani
圭一 小谷
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に厚みの薄いＡｕフラシュメッキ層であ
っても、高接合信頼性のＡｕワイヤボンディング細線を
施すことができるワイヤボンディング細線の接合方法を
提供する。 【解決手段】セラミック基板１に形成した表面Ａｕメッ
キ層２３を有する導体配線２に、Ａｕワイヤボンディン
グ細線５を接合する方法において、セラミック基板１に
導体配線２となる金属メタライズ導体膜２１、該中間メ
ッキ層２２、厚み０．２μｍ以下のＡｕメッキ層２３を
形成するとともに、該Ａｕメッキ層２３の表面をプラズ
マ雰囲気でＡｕメッキ層上の不純化合物を除去した後、
該Ａｕメッキ層２３にＡｕワイヤボンディング細線５を
接合したワイヤボンディング細線の接合方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明はセラミック基板に形
成した表面Ａｕメッキ層を有する導体配線に、Ａｕワイ
ヤボンディング細線を接合する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、セラミック基板に形成した表面Ａ
ｕメッキ層を有する導体配線に、Ａｕワイヤボンディン
グ細線を接合する構造は、電子回路基板、ＩＣパッケー
ジのＩＣ素子の周囲で、また、導体配線間の接続で多用
されている。
【０００３】例えば、水晶発振器では、多層構造のセラ
ミック基板にキャビティーを形成し、該キャビティー内
に水晶振動子、ＩＣ素子を収容し、金属製蓋体で気密的
に封止をしていた。
【０００４】多層構造のセラミック基板には、水晶振動
子を配置・接続する導体配線、ＩＣ素子と接続する導体
配線が形成されており、例えば、水晶振動子と配線導体
は、導電性接着剤を介して接合するとともに、該導電性
接着剤を介して所定導体配線に電気的な接続を施してい
た。尚、電気的な接続は、Ａｕワイヤボンディング細線
を用いて接続しても構わない。また、ＩＣ素子は、多層
構造のセラミック基板に配置し、ＩＣ素子の入出力パッ
ドと所定導体配線とをＡｕワイヤボンディング細線を用
いて接続していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなＡｕワイヤ
ボンディング細線を用いて、ＩＣ素子や水晶振動子と導
体配線とを接合する時には、接続信頼性を確保するとと
もに、いかに低コスト化を図れるかが重要となる。
【０００６】接続信頼性とは、ＩＣ素子の入出力パッド
部と導体配線との間をワイヤボンディング細線で接続し
た場合、接続が確実に行え、且つ細線倒れが一切ないこ
とである。
【０００７】また、低コスト化として、Ａｕワイヤボン
ディング細線を用いるため、導体配線の表面にＡｕメッ
キ層を用いることが必要である。このＡｕ層の膜厚を極
小化することである。
【０００８】一般的に、導体配線のＡｕメッキ層とＡｕ
ワイヤボンディング細線と接続するにあたり、導体配線
のＡｕメッキ層の厚みは、接続信頼性を確保するため
に、０．３μｍ以上としていた。
【０００９】しかし、０．３μｍのＡｕメッキ層では、
高コストがなってしまう。特に、配線導体が複雑な場
合、Ａｕメッキ層を必要としない部分にもＡｕメッキ層
が形成されてしまうため、そのコスト高は顕著なものと
なってしまう。
【００１０】このため、単純にＡｕメッキ層の厚みを薄
くすることも考えられるが、ワイヤボンディング細線の
接続信頼性の関係があり、上述したようにその厚みの下
限に限界があった。これは、Ａｕメッキ層が０．３μｍ
を下回ると、下地のＮｉメッキ層の成分がＡｕメッキ層
の表面に析出し、安定した接合を阻害する不純化合物を
形成するためである。
【００１１】本発明は、上述の課題を解決するために案
出したものであり、その目的は、配線導体の表面Ａｕ層
を非常に薄くしても、接続信頼性が維持できるワイヤボ
ンディング細線の接合方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための具体的な手段】本発明によれ
ば、セラミック基板に、金属メタライズ導体膜、Ｎｉメ
ッキ層、厚み０．２μｍ以下の表面Ａｕメッキ層を順次
積層した配線導体を形成する工程と、前記配線導体をプ
ラズマ雰囲気に晒して、その表面をクリーニング処理す
る工程と、前記クリーニング処理を施した配線導体上
に、Ａｕワイヤボンディング細線を接合する工程とから
成るワイヤボンディング細線の接合方法である。
【００１３】
【作用】本発明によれば、配線導体が金属メタライズ導
体膜、Ｎｉメッキ層、表面Ａｕメッキ層からなり、その
表面Ａｕメッキ層の厚みが０．２μｍ以下と非常に薄い
ものである。従って、Ａｕの使用量が減少して、低コス
ト化が可能となる。尚、以下、この表面Ａｕメッキ層を
Ａｕフラシュメッキ層という。
【００１４】また、Ａｕフラシュメッキ層を用いると、
必然的にワイヤボンディング細線の接続信頼性が低下し
てしまう。これは、０．２μｍ以下のＡｕフラシュメッ
キ層の下地のＮｉメッキ層のＮｉ成分が、Ａｕフラシュ
メッキ層の表面にまで析出してしまい、その結果、Ａｕ
フラシュメッキ層の表面に不純化合物を形成してしまう
ためである。
【００１５】本発明では、Ａｕフラシュメッキ層を形成
した後に、プラズマ雰囲気に晒してクリーニング処理を
施すことにより、Ａｕメッキ層上の不純化合物を除去し
ている。
【００１６】その結果、非常に薄いＡｕフラシュメッキ
層にＡｕワイヤボンディング細線を接合しても、非常に
強い接合強度が得られることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明のワイヤボンディン
グ細線の接合方法を図面に基づいて説明する。尚、説明
では、水晶振動子、ＩＣ素子を収納した水晶発振器を用
いる。
【００１８】図１は、水晶発振器の断面構造図である。
図１において、１は容器を構成する多層構造のセラミッ
ク基板、２は導体配線、３水晶振動子、４はＩＣ素子、
５はＡｕワイヤボンディング細線、６は金属製蓋体であ
る。
【００１９】セラミック基板１は多層構造はなってお
り、その中央部に開口形状の異なり、周囲に第１及び第
２の段差部１１、１２を有するキャビティー１０が形成
され、全体として容器形状となっている。また、各セラ
ミック層間には、内部導体配線２０が形成されている。
さらに、内部導体配線と接続し、段差部１１、１２など
の容器のが外表面には導体配線２が形成されてる。
【００２０】また、セラミック基板１のキャビティー１
０には、水晶振動子３及びＩＣ素子４が収納されてい
る。具体的には、キャビティー１０の底面にＩＣ素子４
が配置され、第１の段差部１１に形成されている導体配
線２との間にＡｕワイヤボンディング細線５が施されて
いる。また、第２の段差部１２に形成されている導体配
線２に水晶振動子３の一部が載置され、導電性接着材を
介して接合されている。
【００２１】このようなセラミック基板１の表面には、
キャビティー１０の開口を隠蔽する金属製蓋体６が被着
されている。尚、金属製蓋体６は、セラミック基板１の
表面に形成された封止用導体配線上に金属シームリング
を介してシーム溶接などによって接合される。
【００２２】次に、導体配線２の形成方法及び導体配線
２の形成後の後処理について説明する。
【００２３】導体配線２は、図２に示すように、例えば
例えば３層構造となっており、セラミック基板１側から
金属メタライズ導体膜２１、Ｎｉメッキ層２２、表面Ａ
ｕフラシュメッキ層２３とから成っている。
【００２４】金属メタライズ導体膜２１は、Ｗ系、Ｍｏ
系などの高融点金属材料、Ａｇ系、などの低抵抗金属材
料を主成分とする導体ペーストを印刷、焼成によって形
成される。尚、図１の構造では、多層構造の容器を構成
する各セラミック層となるグリーンシート上に印刷・乾
燥され、このグリーンシートを積層・焼成ずる際に、金
属メタライズ導体膜２１を同時に焼成処理する。従っ
て、容器であるセラミック基板１を焼成した状態では、
セラミック基板１に金属メタライズ導体膜２１が形成さ
れていることになる。
【００２５】このようなセラミック基板１の金属メタラ
イズ導体膜２１上に、無電解メッキによって、Ｎｉメッ
キ層２２、Ａｕフラシュメッキ層２３を順次形成する。
これによって、セラミック基板１から露出している第１
の段差部１１、第２の段差部１２の金属メタライズ導体
膜２１には、Ｎｉメッキ層２２、Ａｕフラシュメッキ層
２３が形成されることになる。
【００２６】尚、図１において、導体配線２とは、金属
メタライズ導体膜２１、Ｎｉメッキ層２２、Ａｕフラシ
ュメッキ層２３の少なくとも３層構造となっており、内
部導体配線２０とは、メッキ被膜されない金属メタライ
ズ導体膜２１のみによって構成となっている。
【００２７】Ｎｉメッキ層２２は、少なくとも２μｍ以
上の厚みを有し、Ａｕフラシュメッキ層は、０．２μｍ
以下、好ましくは０．１μｍの厚みである。
【００２８】また、導体配線２は、その表面にプラズマ
雰囲気に晒すクリーニング処理が施される。これは、Ａ
ｕフラシュメッキ層２３が０．２μｍ以下、例えば０．
１μｍと非常に薄いため、その下地のＮｉメッキ層２２
の成分がＡｕフラシュメッキ層２３を越えて、導体配線
２の表面にまで拡散し、析出され、その結果、形成され
るＮｉなどの不純化合物を除去するためである。
【００２９】具体的には、減圧した反応チャンバー内に
セラミック基板１を投入し、Ａｒガスを供給しながら、
１３．５６ＭＨｚの高周波印加して、プラズマ処理す
る。即ち、活性化されたＡｒを導体配線２のＡｕフラシ
ュメッキ層２３に衝突させて、Ｎｉ等の不純化合物を飛
散させる。その処理時間は例えば３０秒程度の処理を行
う。
【００３０】これにより、Ａｕフラシュメッキ層２３の
表面には、不純物が除去され、クリーニング処理される
ことになる。
【００３１】これによって、０．２μｍ以下という非常
に薄いＡｕフラシュメッキ層２３の表面が非常に清浄化
されて、Ａｕワイヤボンディング細線５でワイヤボンデ
ィングを行っても非常に安定して、且つ強固に接続でき
る。
【００３２】
【実施例】本発明者は、上述のクリーニング処理前と、
処理後の導体配線２の表面状態を、オジェ分析を行っ
た。尚、クリーニング処理は、Ａｒ雰囲気のプラズマ処
理内に、３０秒間晒したものである。
【００３３】図３はクリーニング処理前の導体配線２の
表面状態を示す分析結果である。図３から導体配線２の
表面に、Ｎｉ成分が析出されていることが、そのＮｉの
ピークＰｎによって理解できる。
【００３４】図４はクリーニング処理後の導体配線２の
表面状態を示す分析結果である。図４と図３とを比較し
て、上述のＮｉのピークＰｎが実質的になくなり、導体
配線２の表面に析出されたＮｉ成分が除去されているこ
とが理解できる。
【００３５】次に、導体配線２とＩＣ素子４との間にＡ
ｕワイヤボンディング細線５を施し、このＡｕワイヤボ
ンディング細線５の中心を引っ張り、Ａｕワイヤボンデ
ィング細線５が導体配線２から剥離する引っ張り力また
はＡｕワイヤボンディング細線５が途中断線する引っ張
り力を調べた。
【００３６】図５〜図７は、プラズマ処理によるクリー
ニングを施していないものであり、図５は、導体配線２
のＮｉメッキ層を２μｍ、Ａｕフラシュメッキ層２３を
０．１μｍとした場合であり、図６は、導体配線２のＮ
ｉメッキ層を４μｍ、Ａｕフラシュメッキ層２３を０．
１μｍとした場合であり、図７は、導体配線２のＮｉメ
ッキ層を６μｍ、Ａｕフラシュメッキ層２３を０．１μ
ｍとしたものである。
【００３７】図において、縦軸は試料個数であり、横軸
は剥離又は途中断線した時点の引っ張り力を示す、棒グ
ラフの白抜き部分は、導体配線２からＡｕワイヤボンデ
ィング細線５が剥離したモードを示し、網かけ部分部分
は、Ａｕワイヤボンディング細線５の途中で断線したも
のを示す。
【００３８】図５〜図７から、Ａｕフラシュメッキ層２
３（厚み０．１μｍ）を用いた場合には、Ｎｉメッキ層
２２の厚みが比較的薄い（２〜４μｍ）では、３ｇｆで
剥離が生じ、Ｎｉメッキ層２２の厚みが６μｍでは３ｇ
ｆ未満の力で剥離が生じてしまう。
【００３９】これに対して、クリーニング処理を施した
導体配線２にＡｕワイヤボンディング細線５を施した本
発明品の場合には、図８のように、導体配線２のＮｉメ
ッキ層２２を２μｍ、Ａｕフラシュメッキ層２３を０．
１μｍとした場合、図９のように、導体配線２のＮｉメ
ッキ層２２を４μｍ、Ａｕフラシュメッキ層２３を０．
１μｍとした場合には、８ｇｆの引っ張り力によってＡ
ｕワイヤボンディング細線５の途中断線によって、破損
が生じ、図１０のように、導体配線２のＮｉメッキ層２
２を６μｍ、Ａｕフラシュメッキ層２３を０．１μｍと
したものでは、７ｇｆの引っ張り力によってＡｕワイヤ
ボンディング細線５の途中断線によって、破損が生じ
る。
【００４０】図８〜図１０では、Ａｕフラシュメッキ層
２３とＡｕワイヤボンディング細線５との間の剥離は、
その他の要因によって破損が生じる以上の引っ張り力を
与えても発生せず、Ａｕフラシュメッキ層２３とＡｕワ
イヤボンディング細線５との接合強度は非常に向上した
ことを示している。
【００４１】尚、上述の実験では、Ａｕフラシュメッキ
層２３の厚みを０．２μｍ以下のああつみで、同様にそ
の他の要因によって破損が生じる以上の引っ張り力を与
えても、剥離は生じない。
【００４２】尚、上述の実施例では、ワイヤボンディン
グ細線の接合方法を水晶発振器に用いられるＩＣ素子４
と容器の内部の導体配線２との間のワイヤボンディング
細線の接合で説明したが、水晶発振器に限らず、ＩＣ素
子のみを収納した半導体装置、または、多層構造または
単板形状の回路基板にも広く用いることができ、また、
Ａｕワイヤボンディング細線５を導体配線２とＩＣ素子
４との間に施す以外に、２つの導体配線２間に施したも
のに用いてもよい。
【００４３】また、導体配線２の構成は、最も基本的な
金属メタライズ導体膜２１、Ｎｉメッキ層２２、Ａｕフ
ラシュメッキ層２３の３層構造で説明したが、金属メタ
ライズ導体膜２１の材料は任意で変更することができ、
また、Ｎｉメッキ層２２を表面のＡｕフラシュメッキ層
２３が安定的に形成できる材料に変更することもでき、
またこの部分を多層構造にしても構わない。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、０．２μｍ以下という
Ａｕフラシュメッキ層を表面に用いた導体配線にＡｕワ
イヤボンディング細線を強固且つ安定して接合できる。
【００４５】従って、Ａｕの使用量が減少させて、且つ
Ａｕワイヤボンディング細線の接合信頼性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンディング細線の接合を適用
した水晶発振器の断面図である。
【図２】本発明に係る導体配線の部分断面図である。
【図３】導体配線のクリーニング処理前の導体配線の表
面状態の分析特性図である。
【図４】導体配線のクリーニング処理後の導体配線の表
面状態の分析特性図である。
【図５】クリーニング処理を施していない状態でのＡｕ
ワイヤボンディング細線の剥離・破損状態を示す特性図
である。
【図６】クリーニング処理を施していない状態でのＡｕ
ワイヤボンディング細線の剥離・破損状態を示す特性図
である。
【図７】クリーニング処理を施していない状態でのＡｕ
ワイヤボンディング細線の剥離・破損状態を示す特性図
である。
【図８】クリーニング処理を施した状態でのＡｕワイヤ
ボンディング細線の破損状態を示す特性図である。
【図９】クリーニング処理を施した状態でのＡｕワイヤ
ボンディング細線の破損状態を示す特性図である。
【図１０】クリーニング処理を施した状態でのＡｕワイ
ヤボンディング細線の破損状態を示す特性図である。
【符号の説明】
１・・・セラミック基板 ２・・・導体配線 ２１・・・金属メタライズ導体膜 ２２・・・Ｎｉメッキ層 ２３・・・Ａｕフラシュメッキ層 ３・・・水晶振動子 ４・・・ＩＣ素子 ５・・・Ａｕワイヤボンディング細線 ６・・・・金属製蓋体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミック基板に、金属メタライズ導体
    膜、Ｎｉメッキ層、厚み０．２μｍ以下の表面Ａｕメッ
    キ層を順次積層した配線導体を形成する工程と、 前記配線導体をプラズマ雰囲気に晒して、その表面をク
    リーニング処理する工程と、 前記クリーニング処理を施した配線導体上に、Ａｕワイ
    ヤボンディング細線を接合する工程とから成るワイヤボ
    ンディング細線の接合方法。
JP8200809A 1996-07-30 1996-07-30 ワイヤボンディング細線の接合方法 Pending JPH1050751A (ja)

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