JPH08172110A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

回路基板の製造方法

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JPH08172110A JP33385794A JP33385794A JPH08172110A JP H08172110 A JPH08172110 A JP H08172110A JP 33385794 A JP33385794 A JP 33385794A JP 33385794 A JP33385794 A JP 33385794A JP H08172110 A JPH08172110 A JP H08172110A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】回路基板の製造において、簡素かつボンディン
グを確実にする製造方法を提供すること。 【構成】半田付け工程前に、ハロゲン元素を捕捉する特
定の材料を含んだ樹脂で厚膜導体1を被覆しておくと
(被覆層7)、半田付け工程では、フラックスに含まれ
るハロゲン成分が、導体表面に達する前に該被覆樹脂中
の不飽和結合、又は無機物に吸着されるため、導体表面
にハロゲン化合物は形成されない。従ってワイヤボンデ
ィングの際に導体表面の汚染が完全に除去され、接合が
完全に達成される。信頼性の高いアルミワイヤボンディ
ングが実現するので、回路基板の耐振性などの信頼性が
向上し、この回路基板を使用する装置が車載用などの悪
環境でも使用可能となった。またアルミワイヤボンディ
ングの接合不良がなくなるので、回路基板の製造歩留り
も向上する効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回路基板の製造方法に
関し、特に、回路素子を半田付けし、外部電極等を導体
にアルミワイヤでボンディングする構造を有する回路基
板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、主に半導体装置で、回路基板上の
導体にアルミワイヤを超音波圧着法でボンディングする
と、アルミ材は超音波振動により導体と互いに表面を擦
り合わせ、塑性変形を起こしつつ、表面の汚染層が除去
され、内部の清浄な金属どうしが密着し、接合する。ア
ルミワイヤは安価であるため、比較的太い径(例えば数
100 μm) の線材を用いて大きな電流容量を確保でき、
よく使用されるが、アルミは高温に加熱すると酸化が著
しく促進し、接合が困難であるため、もっぱら超音波に
より常温で接合される。
【0003】アルミ超音波ボンディングは、ボンディン
グを行う前に半導体素子等を回路基板に搭載しておく必
要性がある。素子を搭載する方法は、半田付けによる方
法や、銀(Ag)ペースト等の導電性接着剤を用いる方法が
あるが、コストや作業の容易性、微細接合性、および信
頼性の点で半田付け法が優れており、ほとんど半田付け
法で実施される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ワイヤをボンディングする前の素子を半田付けする工程
において、フラックス材に含まれるハロゲンと回路基板
上の導体が反応してしまい、ハロゲン化合物が形成され
る。このハロゲン化合物は非金属であるためにアルミと
密着せず、導体表面に形成した場合、表面汚染層とな
り、ワイヤボンディングの際の汚染層除去作用が不完全
なものとなってしまう。そのため、内部の清浄な金属が
露出せず、金属どうしの密着が不完全となり、接合が不
良となる。このアルミワイヤボンディングにおいて接合
が不完全となることにより、半導体全体の信頼性を著し
く低下させてしまうという問題がある。
【0005】これを解決するために、特開平4-346236号
公報には、この汚染をレーザ光にて除去する手法が提案
されているが、この手法では汚染除去のために大がかり
なレーザ装置を必要とし、製造コストを上げるなど適切
とは言えない。
【0006】従って本発明の目的は、回路基板の製造に
おいて、簡素かつボンディングを確実にする製造方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、回路基板上に搭載する素子を半田付
けする工程を有し、該回路基板上の導体と該回路基板外
部の端子とをアルミワイヤボンディングする工程を有す
る回路基板の製造方法において、該端子を半田付けする
工程前に、前記導体よりなるボンディング用電極を被覆
部材で覆う被覆工程を有することを特徴とする回路基板
の製造方法であって、前記被覆部材が半田ペーストのフ
ラックス材の洗浄液に溶解可能な第一樹脂を主成分と
し、第一樹脂にはんだ付け材に含まれるハロゲンを捕捉
して固定するハロゲン捕捉材が混合されていることであ
る。また関連発明の構成は、前記ハロゲン捕捉材が、少
なくともその一部構造中に不飽和結合を有する第二樹脂
より成り、その不飽和結合が樹脂一分子あたり1個以
上、5個以下であり、前記第二樹脂の添加量が2%以上
40%未満であることを特徴とする。あるいはまた別の
関連する発明の構成は、前記ハロゲン捕捉材が、半田ペ
ーストのフラックス材の洗浄液に溶解可能な樹脂と、半
田付け温度で陰イオンを吸着する性質を有する無機材料
から成ることを特徴としている。
【0008】本発明の構成はまた、さらに加えて、前記
第二樹脂が、アクリル樹脂モノマーであることを特徴と
し、あるいはまた、前記無機材料が、セラミックイオン
交換体であることを特徴とする。
【0009】
【作用】半田付け工程前に、ハロゲン元素を捕捉する特
定の材料を含んだ樹脂で導体を被覆しておくことによ
り、半田付け工程において、フラックスに含まれるハロ
ゲン成分は、導体表面に達する前に、該被覆樹脂中の不
飽和結合と反応するか、あるいは、該被覆樹脂中の無機
物に吸着されるため、いずれも導体表面にハロゲン化合
物は形成されない。
【0010】そのため、ワイヤボンディングの際には、
導体表面の汚染除去が完全に実施され、内部の清浄な金
属が露出し、従って金属どうしの密着が完全となり、接
合が完全に達成される。
【0011】
【発明の効果】信頼性の高いアルミワイヤボンディング
が実現するので、回路基板の耐振性などの信頼性が向上
し、この回路基板を使用する装置が車載用などの悪環境
でも使用可能となった。またアルミワイヤボンディング
の接合不良がなくなるので、回路基板の製造歩留りも向
上する効果がある。請求項2の構成では、ハロゲン捕捉
材として適切な量の不飽和結合を有する樹脂を含有させ
るので、導体表面に対して最適な保護を実施できる。請
求項3の構成では、はんだが溶ける際に陰イオンとなっ
ているハロゲン元素を無機材料が捕捉して、導体表面に
ハロゲン化合物を形成させないという効果がある。
【0012】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。 (第一実施例)図1(a) は、本発明の製造方法を実施す
る際の回路基板の模式的構成断面図を示す。この第一実
施例では、回路基板にセラミック回路基板3を用いてい
る。このセラミック基板3上に、厚膜導体1が形成され
ており、その横に半導体素子4が半田付けされる導体膜
5が形成される。図1に示すように、半導体素子4は導
体膜5に半田6で半田付けされる。その際、厚膜導体1
上に、分子内に不飽和結合を有する樹脂を含む樹脂材料
で被覆層7が形成されているため、半田6に含まれるフ
ラックス中のハロゲンは図1(b) に示すように不飽和結
合と反応し、厚膜導体1の表面まで達することはなく、
厚膜導体1を汚染することはない。
【0013】図2(a) は、回路基板を用いた装置を製造
する工程に本発明を実施した製造工程の一部で、図2
(b) は従来の製造工程である。用いる被覆層7の材料と
しては、図3に示したように、半田付け工程後に実施す
る洗浄工程の溶剤に可溶な樹脂(本実施例では製品名α
5002)に、不飽和結合を分子内に有する樹脂(本実施例
ではアクリレート樹脂モノマーを初めとする各種樹脂)
を使用している。
【0014】不飽和結合を分子内に有する樹脂は、分子
内部に炭素の二重結合を有して、図1(b) のような構
造をしており、陰イオン化しているハロゲン元素が接近
した際に容易に炭素の二重結合が切れてハロゲン元素と
結合し、図1(b) のようにハロゲン元素を固定化す
る。従って、不飽和結合が厚膜導体1の上にある密度で
存在することで、厚膜導体1に影響を及ぼすハロゲン元
素をすべて捕捉できる。このような不飽和結合が多密度
に存在すると、今度は被覆層7を塗布した際に厚膜導体
1の表面自身を変化させてしまうため、かえって正常な
ワイヤボンディングが形成できなくなる。
【0015】図2(a) で、まず厚膜導体が形成された回
路基板表面に半田ペースト(半田粒子とハロゲンを含む
フラックスとの混合物)を印刷し、半田付けの前処理を
行う。そして次の工程として、半田付けせずにワイヤボ
ンディングを行う厚膜導体1上に、被覆用の樹脂膜(被
覆層7)を形成する。それから半田付け領域に所定の半
導体素子4をマウントし、リフロー加熱で半田付けす
る。その後、半田付けのフラックス等の汚れを洗浄す
る。その際に、被覆した樹脂も同時に溶解させ、ボンデ
ィング用厚膜導体表面も清浄になる。その後、従来と同
様、回路基板のボンディング用厚膜導体と外部端子等を
アルミワイヤボンディングする。
【0016】従って、図2(a) に示すように、本発明の
製造方法は、従来の工程の図2(b)と比べて樹脂塗布工
程が一つ増えるだけで、樹脂除去工程は、半田付け後の
洗浄工程を兼ねるため、大きな負担とならない。なお、
樹脂塗布工程は、厚膜導体パターンの寸法や複雑さなど
により、ハケ塗り法、滴下法、マスク法など、目的に応
じた方法でよい。
【0017】この本発明の方法において、被覆樹脂に含
まれる不飽和結合を有する樹脂の不飽和結合数、含有量
を変えて、表面汚染防止およびボンディング特性を確か
めた結果を図3に示す。一分子当たりの不飽和結合数が
6以上の場合(n=6) 、ハロゲンとの反応は充分であり
(図3のNo.9のポリエステルアクリレート)、導体表面
の汚染は発生してないが、半田付け工程後の洗浄工程で
除去不可能となり、ボンディングは不可能であった。ま
た、不飽和結合数が1(n=1) の樹脂においては、添加量
が1重量%以下では、ハロゲンとの反応が不十分となり
(No.2のノニルフェノールEO変性アクリレート)、ハ
ロゲンによって導体表面に汚染を生じ、逆に40重量%以
上(No.6のノニルフェノールEO変性アクリレート、お
よび図示しないがポリエステルアクリレートの40重量
%)では、導体表面の汚染は生じないが、洗浄工程で除
去できず、ワイヤボンディングは不可能であった。
【0018】上記厚膜導体の表面の清浄性については、
図4に示す表面の拡大模写図のように電子顕微鏡により
3000倍に拡大して確かめた。図4(a) は被覆を実施しな
い従来の場合の厚膜導体の表面で、図4(b) は被覆を実
施した本発明による場合の厚膜導体の表面である。
【0019】従来の図4(a) は導体表面に無数の粒子状
のハロゲン化合物である汚染物質が確認されたが、本発
明の図4(b) の場合には明らかに汚染がなく、さらに図
5に示すボンディング条件の試験結果でも、接続性が著
しく改善されていることが確かめられた。なお図5のア
ルミボンディング条件の評価図で、各グラフの縦軸およ
び横軸は、ボンディングを実施する際の条件である。な
お、グラフ中のカーブは、ボンディングに投入するエネ
ルギー量が等しいレベルを示し、数値はその指数であ
る。
【0020】また、グラフの丸印は、そのポイントのボ
ンディング条件におけるボンディングサンプルの総数を
示し(ここでは50個)、黒で示される範囲の割合が不合
格になったパーセンテージを意味する。従って図5か
ら、本発明では不良発生が抑制されて充分効果が発揮さ
れていることが明らかで、ボンディング条件も範囲が広
がり、製造上の応用性が向上していることが明らかであ
る。
【0021】(第二実施例)被覆樹脂に含まれる不飽和
結合を持つ樹脂の代わりに、ハロゲン捕捉材として、半
田付け温度付近でハロゲンを吸着する性質を有する無機
材料を用いた場合でも、やはり同様の効果がある(ここ
では無機イオン交換体IXE-700 の粉末、東亜合成化学製
を用いた)。
【0022】この無機材料粉末は、不飽和結合をもつ樹
脂と同様に導体膜被覆保護樹脂と混合し、厚膜導体1に
必要に応じた前述のような各手法で塗布して被覆層7と
し、はんだ付け後にやはり溶剤で除去、洗浄する。
【0023】樹脂に含める無機材料粉末の含有量は、上
記の無機イオン交換体の場合、およそ30〜80重量%ぐら
い、望ましくは40〜60重量%が適量であることを確認し
た。30%以下では効果が認められず、80%以上では除去
の際に残留してしまうためにボンディングが不良であっ
た。なお、樹脂にこのような無機材料が多量に含有され
ていても、後工程の溶剤で完全に除去されてしまう上、
他の部分にショート等の弊害を生じる物質ではないの
で、なんら問題はない。
【0024】以上のように、従来なんの処置も施さなか
ったために生じていた汚染によるボンディング不良を、
大がかりな装置等を必要とせず、また従来のボンディン
グ装置を変更することなく、ほぼ完全に不良をなくすこ
とができ、製造が容易で回路基板を用いた装置の信頼性
を高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したハイブリッドICの模式的断
面図および不飽和結合がハロゲン元素(Br)を捕捉する説
明図。
【図2】本発明と従来の工程の比較図。
【図3】被覆樹脂に含まれる不飽和結合を有する樹脂の
不飽和結合数、含有量を変えて、表面汚染防止およびボ
ンディング特性を確かめた結果図。
【図4】本発明と従来の厚膜導体の表面の拡大模写図。
【図5】アルミボンディング条件の評価図
【符号の説明】
1 厚膜導体(ワイヤボンディング(W/B) 部) 2 セラミック回路基板 3 セラミック基板 4 半導体素子 5 配線導体膜 6 半田 7 被覆層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回路基板上に搭載する素子を半田付けする
    工程を有し、該回路基板上の導体と該回路基板外部の端
    子とをアルミワイヤボンディングする工程を有する回路
    基板の製造方法において、 該端子を半田付けする工程前に、前記導体よりなるボン
    ディング用電極を被覆部材で覆う被覆工程を有すること を特徴とする回路基板の製造方法であって、前記被覆部
    材が半田ペーストのフラックス材の洗浄液に溶解可能な
    第一樹脂を主成分とし、 第一樹脂にはんだ付け材に含まれるハロゲンを捕捉して
    固定するハロゲン捕捉材が混合されていることを特徴と
    する回路基板の製造方法。
  2. 【請求項2】前記ハロゲン捕捉材が、少なくともその一
    部構造中に不飽和結合を有する第二樹脂より成り、その
    不飽和結合が樹脂一分子あたり1個以上、5個以下であ
    り、 前記第二樹脂の添加量が2%以上40%未満であること
    を特徴とする請求項1記載の回路基板の製造方法。
  3. 【請求項3】前記ハロゲン捕捉材が、半田ペーストのフ
    ラックス材の洗浄液に溶解可能な樹脂と、半田付け温度
    で陰イオンを吸着する性質を有する無機材料から成るこ
    とを特徴とする請求項1記載の回路基板の製造方法。
  4. 【請求項4】前記第二樹脂が、アクリル樹脂モノマーで
    あることを特徴とする請求項1乃至3に記載の回路基板
    の製造方法。
  5. 【請求項5】前記無機材料が、セラミックイオン交換体
    であることを特徴とする請求項1乃至4に記載の回路基
    板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09293744A (ja) * 1996-02-29 1997-11-11 Denso Corp 電子部品の実装方法
JP2007266212A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Kyocera Corp 表面実装モジュールの製造方法

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JPH09293744A (ja) * 1996-02-29 1997-11-11 Denso Corp 電子部品の実装方法
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