JP4633895B2

JP4633895B2 - Manufacturing method of semiconductor device

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Publication number: JP4633895B2
Application number: JP2000243281A
Authority: JP
Inventors: 祐司大谷; 裕之山川; 剛司武内; 崇長坂; 博和今井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: JP2002057181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に電子部品が搭載され、この電子部品と基板とがボンディングワイヤにより電気的に接続されてなる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板上に電子部品を搭載し、この電子部品と基板とをボンディングワイヤにより電気的に接続してなる半導体装置では、図９のような構成になっている。この構成に基づき、従来の半導体装置の製造方法について述べる。基板２０１上に、例えばＡｇ厚膜からなる部品搭載用ランド２０２、ボンディング用ランド２０３、及び外部接続用ランド２０４を形成し、部品搭載用ランド２０２に対して導電性接着剤２０５を介して電子部品２０６を搭載する。そして、電子部品２０６とボンディング用ランド２０３とを、ボンディングワイヤ２０７により電気的に接続する。
【０００３】
その後、ボンディングワイヤ２０７を保護するために、エポキシ等の樹脂２０８で電子部品２０６とボンディングワイヤ２０７とを封止する。続いて、例えばマザーボードとなるプリント基板（図示せず）とこの基板２０１とを電気的に接続するために、外部接続用ランド２０４に対して接続端子（クリップ端子）２０９を半田２１０により電気的に接続する。そして、半田付の際に用いたフラックスを基板２０１から除去するために、基板２０１を洗浄して乾燥することで半導体装置が完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の半導体装置においては、電子部品２０６の電流量が増して電子部品２０６の発生する熱が大きくなると、樹脂２０８が変質したり、樹脂２０８内の熱分布の差が大きくなって樹脂２０８が剥がれたりする。また、電子部品２０６の数が多くなると樹脂２０８の体積が大きくなり、樹脂２０８の末端から剥がれ易くなる。そのため、樹脂２０８の代わりに軟らかいゲル材料を用いると、封止した後もゲル材料自身が変形するため、この様な問題が生じないと考えられる。
【０００５】
ここで、この様な半導体装置では、上述のように接続端子２０９を半田付した後、フラックス成分を除去するために基板２０１の洗浄を行う。そして、従来の工程では電子部品２０６及びボンディングワイヤ２０７を封止した状態で洗浄を行っている。そのため、仮に、ゲル材料で電子部品２０９を封止した後基板２０１を洗浄すると、洗浄工程においてゲル材料が水圧等により変形してしまう可能性がある。
【０００６】
また、電子部品２０６を基板２０１に搭載し、電子部品２０６をワイヤボンディングした後、接続端子２０９を接続して基板２０１の洗浄を行い、最後に電子部品２０６を封止することも考えられる。しかし、この場合ボンディングワイヤ２０７の周辺にフラックス成分が残り易くなり、ボンディングワイヤ２０７の耐湿性が低下する恐れがある。
【０００７】
以上のことから、電子部品２０６を基板２０１に搭載した後、接続端子２０９を半田付して基板２０１の洗浄を行い、ワイヤボンディングを行って、最後にゲル材料で封止することが考えられ、この様な手順とすれば、上記のゲルの水圧による変形やボンディングワイヤ２０７の耐湿性低下といった問題を解決することができる。そこで、本発明者らはこの様な手順の製造方法を採用することとした。しかし、この場合、更に以下のような問題が考えられる。
【０００８】
ボンディングワイヤ２０７として例えば直径が２５０〔μｍ〕程度の太いものを用いる場合は、ボンディング用ランド２０３とボンディングワイヤ２０７との接続面積が大きい。そのためボンディング用ランド２０３上にフラックスや洗浄液等の洗浄残渣物が存在しても、接続性能は影響を受け難い。一方、ボンディングワイヤ２０７として直径が１５０〔μｍ〕未満の細いものを用いると、ボンディング用ランド２０３とボンディングワイヤ２０７との接続面積が小さくなるため、洗浄残渣物が存在すると、接続性能が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、基板と電子部品とを細いボンディングワイヤにより電気的に接続した半導体装置の製造方法において、ボンディングワイヤの接続性能を向上させた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（３）を用意し、電子部品（９）をこの基板に搭載するとともに、半田接続部材（５）を基板に半田付して電気的に接続する工程と、その後、半田付に用いたフラックスを除去するために第１の溶剤を用いて基板を洗浄し、次に、第１の溶剤を除去するために第２の溶剤を用いて基板を洗浄する工程と、続いて、ワイヤボンディングを行うことにより基板と電子部品とを直径が１５０〔μｍ〕未満であるボンディングワイヤを介して電気的に接続する工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、フラックスとしてロジンを用い、第１の溶剤としてグリコールエーテルを用い、第２の溶剤として純水を用い、基板を洗浄する工程において、第１の溶剤を用いた基板の洗浄では、基板をグリコールエーテルに漬け、そのグリコールエーテル中に溶け込んだフラックスの濃度が０．４〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように濃度管理し、第２の溶剤を用いた基板の洗浄では、基板を純水に漬け、その純水中に溶け込んだグリコールエーテルの濃度が０．８〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように濃度管理することを特徴としている。
【００１１】
本発明では、グリコールエーテル中に溶け込んだフラックスの濃度が０．４〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように濃度管理し、また純水中に溶け込んだグリコールエーテルの濃度が０．８〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように濃度管理しているため、洗浄残渣物を非常に少なくすることができる。その結果、ボンディングワイヤの接続性能を向上させることができる。
【００１２】
この場合、請求項２に記載の発明のように、第１の溶剤を用いた基板の洗浄では、グリコールエーテル中に溶け込んだフラックスの濃度が０．３〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように濃度管理し、第２の溶剤を用いた基板の洗浄では、純水中に溶け込んだグリコールエーテルの濃度が０．３〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように濃度管理するとより好ましい。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１、２の発明において、ワイヤボンディングを行う工程の後に、電子部品とボンディングワイヤとをゲル材料よりなる封止材（１３）により封止することを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、基板に残る洗浄残渣物の量を少なくし、かつ基板を洗浄した後に電子部品とボンディングワイヤとを封止しているため、上記した様なゲル材料の洗浄時の水圧等による変形を防止し、かつボンディングワイヤの接続性能を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜３の発明において、ボンディングワイヤとして金からなるものを用いることを特徴としている。
【００１７】
一般に、ボンディングワイヤとして金を用いる場合は、基板上に形成されたＡｇ厚膜を用いる。そして、Ａｇ厚膜は表面の凹凸が大きいため、洗浄残渣物が残り易い。しかし、本発明によれば、第１の溶剤中のフラックスの濃度と第２の溶剤中の第１の溶剤の濃度を規定しているため、洗浄残渣物を低減することができる。その結果、ボンディングワイヤの接続性能を向上させることができる。
【００１８】
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ものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る半導体装置１００の全体構成を示す斜視図である。なお、図１では、セラミック基板３を覆っているカバー１７（後述の図３参照）を省略して示している。図１に示すように、プリント基板であるマザーボード１にはマイコン等の様々な電子部品２が搭載されている。
【００２０】
また、マザーボード１には、基板としてのセラミック基板３が放熱部材（支持部材）としての放熱フィン４に搭載された状態で複数個配置されている。この放熱フィン４としては例えばＡｌ（アルミニウム）からなるものを用いることができる。
【００２１】
セラミック基板３とマザーボード１とは半田接続部材としての接続端子（クリップ端子）５を介して電気的に接続されている。この接続端子５は整列板６により位置決めされている。放熱フィン４におけるセラミック基板３が搭載された側とは反対側に、コネクタ７が配置されている。図示していないがコネクタ７のリード端子がマザーボード１に半田付されて電気的に接続されている。
【００２２】
また、マザーボード１とマザーボード１上に搭載された各部材２〜７とがケース８により覆われている。ケース８には放熱フィン４の近傍において突出部８ａが形成されており、放熱フィン４には、複数個のセラミック基板３が並んでいる方向の両端部においてケース８の突出部８ａに対応する位置に突出部４ａが形成されている。
【００２３】
そして、このケース８の突出部８ａと放熱フィン４の突出部４ａとが当接して、セラミック基板３上に搭載された電子部品（図示せず）からの発熱を、放熱フィン４を介してケース８に伝え、放熱を行うようになっている。
【００２４】
次に、この放熱フィン４及びセラミック基板３の近傍の構成について説明する。図示例では、１つの放熱フィン４に対して３個のセラミック基板３が接合されている。図２は、複数個のセラミック基板３のうちの１つセラミック基板３を図１中の矢印Ａ方向から見た図であり、図３は、セラミック基板３の厚み方向の概略断面図である。なお、図３では、マザーボード１、コネクタ７及びケース８を省略している。
【００２５】
図２、３に示すように、セラミック基板３にはベアチップやモールドＩＣなどの半導体チップである複数個の電子部品９が搭載されている。これらのセラミック基板３は、例えばセラミック基板３毎に１つの電気的な機能を有するようになっている。
【００２６】
セラミック基板３上には部品搭載用のランド（図示せず）とワイヤボンディング用ランド（図示せず）が形成されている。これらのランドとしては例えばＡｇ（銀）厚膜を用いることができる。部品搭載用のランドに対しては導電性接着剤１０を介して電子部品９が接合されている。この導電性接着剤１０としては、例えばエポキシ樹脂にＡｇフィラーを添加したものを用いることができる。
【００２７】
また、電子部品９上のランド（図示せず）とセラミック基板３上のワイヤボンディング用ランドとが、ボンディングワイヤ１１により電気的に接続されている。このボンディングワイヤ１１としては細いワイヤを用いており、例えば直径が１５０〔μｍ〕未満のワイヤを用いている。本例では、ボンディングワイヤ１１としてＡｕ（金）を用いている。
【００２８】
各々のセラミック基板３において、搭載された電子部品９とボンディングワイヤ１１の配置領域を囲う囲み部材１２が設けられている。この囲み部材１２はセラミック基板３における外周の一回り内側において、シリコーン系の接着剤１４によってセラミック基板３に接着されている。
【００２９】
また、セラミック基板３のうち囲み部材１２で囲まれた領域は封止材としてのシリコーンゲル１３で充填され、電子部品９とボンディングワイヤ１１とがシリコーンゲル１３によって覆われて封止されている。この囲み部材１２はシリコーンゲル１３の形状を維持するためのものであり、本実施形態ではシリコーンゴムからなるものを用いている。
【００３０】
また、囲み部材１２の表面には、囲み部材１２の内外を連通する開口部１２ｂ、１２ｃがある。この開口部１２ｂ、１２ｃは、シリコーンゲル１３を注入するためのものであり、本例では３つある。この３つの開口部１２ｂ、１２ｃのうち両端の開口部１２ｂはシリコーンゲル１３の注入口であり、中央の開口部１２ｃはシリコーンゲル１３を注入する際の空気抜き用である。
【００３１】
ここで用いられるシリコーンゲル１３としては、硬すぎるものや軟らかすぎるものは望ましくない。シリコーンゲル１３が硬すぎる場合、半導体装置１００の冷熱サイクルによりシリコーンゲル１３が歪んだ際に、シリコーンゲル１３がボンディングワイヤ１１の周囲を流れるように変形することができないため、ボンディングワイヤ１１も歪んでしまう。また、電子部品９にも応力が加わり電子部品９の接続信頼性も低下してしまう。一方、シリコーンゲル１３が軟らかすぎる場合、半導体装置１００が振動してシリコーンゲル１３に振動が加わった際にシリコーンゲル１３の振幅が大きくなり、この振動によりボンディングワイヤ１１が断線してしまう。
【００３２】
そこで、本発明者らはシリコーンゲル１３の硬さを様々に変化させて、ボンディングワイヤ１１の耐振性と冷熱サイクル時の寿命とを調査した。その結果、シリコーンゲル１３を、シリコーンゲル１３の硬さを示す指標である針入度が４０〜１７０〔ｍｍ／１０〕（ＪＩＳＫ２２２０参照）であるものとすれば好適であることを見出した。
【００３３】
セラミック基板３における囲み部材１２の外側にはランド２２が形成され、ランド２２上に接続端子５の一端が配置されている。この接続端子５は半田１５によりランド２２に電気的に接続されている。この様にして構成された各々のセラミック基板３が、シリコーン系の接着剤１６により放熱フィン４に接合されている。
【００３４】
また、複数個のセラミック基板３と各セラミック基板３に搭載された電子部品９とが一括してカバー１７により覆われている。このカバー１７はＰＢＴ等の硬い部材からなり、電子部品９を保護するためのものである。このカバー１７は放熱フィン４のうちセラミック基板３が搭載された面の外縁部において、シリコーン系の接着剤１８により放熱フィン４に固定されており、接続端子５とセラミック基板３との接続部付近まで覆っている。
【００３５】
この様にして、放熱フィン４に搭載されたセラミック基板３は、図１に示すように、マザーボード１とセラミック基板３とが略垂直の位置関係になるようにマザーボード１に対して搭載されている。この際、複数個の接続端子５は整列板６に固定された状態で、マザーボード１に対して半田付されて電気的に接続されている。具体的には、整列板６に形成された複数個の穴に接続端子５を通すことにより接続端子５の位置を固定し、マザーボード１に対して搭載している。
【００３６】
次に、上記構成の半導体装置１００のうち、電子部品９をセラミック基板３に搭載し、セラミック基板３を放熱フィン４に搭載する方法について図に示す工程順に説明する。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、セラミック基板３を用意し、一般的な厚膜スクリーン印刷手法により回路（図示せず）を形成し、部品搭載用のランド（図示せず）とワイヤボンディング用ランド（図示せず）を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、例えば７０〔μｍ〕のメタルマスクを用いて、スクリーン印刷法により、部品搭載用のランド上に導電性接着剤１０を塗布する。そして、図４（ｃ）に示すように、各電子部品９を搭載して、例えば１５０〔℃〕の温度で導電性接着剤１０を硬化させる。
【００３８】
その後、接続端子（図４では図示せず）をセラミック基板３に配置してディスペンサを用いて接続端子の接続部に半田ペーストを供給する。この半田ペーストは、フラックスである重合ロジン系の材料に半田粉を分散させてなる。そして、例えば２３０〔℃〕のＩＲリフロー炉を用いて熱処理することにより、半田ペーストが硬化して半田となり、接続端子がセラミック基板３に半田付される。
【００３９】
この際、フラックスがボンディング用ランド等のセラミック基板３上に付着する。そこで、図４（ｄ）に示すように、セラミック基板３全体を洗浄液１９に浸けてセラミック基板３上に付着したフラックスを清浄する。この洗浄は、まず、セラミック基板３を第１の溶剤としてのグリコールエーテル（洗浄液）に漬ける。この場合に、例えば、グリコールエーテルの温度を６５〔℃〕にして、２０〔分〕間セラミック基板３を漬けるとよい。これにより、セラミック基板３上のフラックスが洗浄され除去される。
【００４０】
次に、セラミック基板３上に付着したグリコールエーテルを洗浄（除去）するために、セラミック基板３を第２の溶剤としての純水に漬ける。この場合に、例えば、純水の温度を２５〔℃〕にして、２０〔分〕間セラミック基板３を漬けるとよい。そして、セラミック基板３を純水から取り出し、例えば１３０〔℃〕の温度で６０〔分〕間乾燥させることにより、セラミック基板３の洗浄が完了する。
【００４１】
このセラミック基板３の洗浄では、洗浄が進むに従い、グリコールエーテル中に溶け込んだフラックス濃度と、純水中に溶け込んだグリコールエーテル濃度が大きくなる。そして、これらの濃度が大きくなる程、洗浄後にセラミック基板３上に残るフラックスとグリコールエーテルの量が多くなってしまう。これらセラミック基板３上に残ったフラックスとグリコールエーテルは、洗浄残渣物としてボンディングワイヤ１１の接続性能を低下させる。
【００４２】
従って、グリコールエーテル中のフラックス濃度と、純水中のグリコールエーテル濃度を制御する必要がある。以下に、本発明者らがこれらの濃度について行った検討について示す。
【００４３】
まず、試験試料として、表面にＡｇ厚膜が形成されたセラミック基板を複数個用意した。また、ロジン系のフラックスをフロン系の溶剤によって希釈した第１の溶液と、グリコールエーテルを純水によって希釈した第２の溶液を用意した。そして、第１の溶液においてはフラックス濃度を変化させ、第２の溶液においてはグリコールエーテル濃度を変化させて種々の溶液を用意した。
【００４４】
そして、各々のセラミック基板を各々の溶液に浸し、取り出して十分に乾燥させた後、Ａｇ厚膜上にＡｕワイヤを用いてボンディングを行った。その後、各々のセラミック基板において、ＡｕワイヤがＡｇ厚膜から剥がれる強度としてせん断強度を測定した。
【００４５】
図５にこの結果を示す。（ａ）は第１の溶液におけるフラックス濃度とせん断強度との関係であり、（ｂ）は第２の溶液におけるグリコールエーテル（洗浄液）濃度とせん断強度との関係である。図５に示すように、フラックス濃度もグリコールエーテル濃度も増加するにつれてせん断強度が低下し、ワイヤボンディングの接続性能が低下することが分かった。
【００４６】
一般に、電子部品をＡｕワイヤを用いて接続する場合、３４３〔ｍＮ〕（３５〔ｇｆ〕）以上のせん断強度が必要であるといわれるが、この場合、図５の結果から、第１の溶液におけるフラックス濃度が０．４〔ｗｔ％〕以下であり、第２の溶液におけるグリコールエーテル濃度が０．８〔ｗｔ％〕以下であることが必要である。また、より確実にボンディングワイヤの接続性能を確保するために、せん断強度が７８４〔ｍＮ〕（８０〔ｇｆ〕）の場合の各々の濃度を考えると、フラックス濃度が０．３〔ｗｔ％〕以下であり、グリコールエーテル濃度が０．３〔ｗｔ％〕以下となる。
【００４７】
従って、本実施形態では、セラミック基板３を洗浄する際に、グリコールエーテル中のフラックス濃度が０．３〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように、グリコールエーテルを管理している。また、純水中のグリコールエーテル濃度は、０．３〔ｗｔ％〕以下の状態を維持するように管理している。これらの濃度は、例えば屈折率計を用いることにより管理することができる。
【００４８】
なお、フラックスの洗浄はグリコールエーテルにより行っているため、実際はフラックスがグリコールエーテル中に存在するが、グリコールエーテル自身もボンディングワイヤの接続性能に影響を与える。そこで、上記検討では、フラックスのみの影響を調べるために、フラックスはフロン系の溶剤により希釈した。
【００４９】
この様に、セラミック基板３の洗浄を行った後、図４（ｅ）に示すように、電子部品９上のランドとセラミック基板３上のワイヤボンディング用ランドとをボンディングワイヤ１１により接続する。
【００５０】
次に、図６（ａ）に示すように、ディスペンサによりシリコーン系の接着剤１４をセラミック基板３上に塗布する。その後、図６（ｂ）に示すように、囲み部材１２を接着剤１４上に搭載し、例えば１５０〔℃〕に加熱して接着剤１４を硬化させ、囲み部材１２をセラミック基板３に固定する。
【００５１】
続いて、図６（ｃ）に示すように、ディスペンサ２０によって囲み部材１２の注入口１２ｂ、つまり、囲み部材１２の上面に設けられた３つの開口部１２ｂ、１２ｃのうちの両側の開口部１２ｂからシリコーンゲル１３を同時に注入する。その結果、図６（ｄ）に示す状態にする。
【００５２】
この時、囲み部材１２の気体抜け口１２ｃから、注入されたシリコーンゲル１３によって押し出されるように、囲み部材１２の内側の気体が囲み部材１２の外部に排出される。また、図示していないが、図６（ｄ）に示す状態では、シリコーンゲル１３中の電子部品９の周囲等に気体が存在している。
【００５３】
そこで、図７（ａ）に示すように、セラミック基板３全体を脱泡槽２３に入れて、減圧環境にすることによりシリコーンゲル１３中の気泡２１を取り除く。そして、シリコーンゲル１３を硬化させるために、例えば１４５〔℃〕に加熱して、高温時に図７（ｂ）に示す状態になる。そして、室温時に熱収縮して、図７（ｃ）に示す状態になる。次に、図７（ｄ）に示すように、セラミック基板３をシリコーン系の接着剤１６によって放熱フィン４に接合する。
【００５４】
最後に、図８に示すように、カバー１７で複数個のセラミック基板３を覆い、セラミック基板３の放熱フィン４への搭載が完了する。なお、図４、６〜８の工程図は、１つのセラミック基板３における概略断面図にて示している。
【００５５】
本実施形態によれば、グリコールエーテル（洗浄液）中のフラックスの濃度を０．３〔ｗｔ％〕以下（又は０．４〔ｗｔ％〕以下）にしており、純水中のグリコールエーテル濃度を０．３〔ｗｔ％〕以下（又は０．８〔ｗｔ％〕以下）にしている。そのため、セラミック基板３を洗浄した後に、ボンディング性能に悪影響を与えるフラックスやグリコールエーテル等の洗浄残渣物を非常に少なくすることができる。その結果、ボンディングワイヤの接続性能を向上させることができる。
【００５６】
封止材としてシリコーンゲル１３を用いるときは、電子部品９とボンディングワイヤ１１とを封止した後にセラミック基板３を洗浄すると、シリコーンゲル１３が洗浄時の水圧等により変形してしまう可能性がある。そのため、電子部品９等を封止する前にセラミック基板３を洗浄したい。
【００５７】
更に、ワイヤボンドした後にセラミック基板を洗浄すると、ボンディングワイヤ１１に洗浄残渣物が付着し、ボンディングワイヤ１１の耐湿性が低下するため、ワイヤボンドする前にセラミック基板を洗浄したい。ただし、セラミック基板上のワイヤボンド用ランドに残る洗浄残渣物が多いと、ボンディングワイヤの接続性能が低下してしまう。
【００５８】
しかし、本実施形態では、セラミック基板３の洗浄の後にシリコーンゲル１３による封止を行っているため、シリコーンゲル１３の洗浄時の水圧等による変形を防ぐことができると同時に、セラミック基板３を洗浄する際の、フラックス濃度とグリコールエーテル濃度を上述のように制御しているため、洗浄残渣物の付着を低減して、ボンディングワイヤの接続性能を向上させることができる。
【００５９】
また、ボンディングワイヤ１１として直径が１５０〔μｍ〕未満の細いものを用いると、ボンディングワイヤ１１の接続面積が小さいため、洗浄残渣物の影響を受け易い。また、特に、ボンディングワイヤ１１としてＡｕを用いると、以下のような問題がある。
【００６０】
ボンディングワイヤ２０７としてＡｕからなるものを用いる場合は、金属の種類に応じた接合性から、ボンディング用ランド２０３としてＡｇ厚膜を用いる。このＡｇ厚膜は凹凸が大きいため、ボンディング用ランド２０３上に洗浄残渣物が残り易い。それに対して、ボンディングワイヤ２０７としてＡｌ（アルミニウム）からなるものを用いる場合は、ボンディング用ランド２０３として表面がＮｉめっきされたものを用いる。このＮｉめっきされたボンディング用ランド２０３は表面が滑らかであるため、洗浄残渣物がボンディング用ランド上２０３に残り難く、ボンディング性能の問題は少ない。
【００６１】
また、多少洗浄残渣物があっても強いボンディング条件でワイヤボンドすることにより、ボンディングの際にその洗浄残渣物を除去することができる。しかし、Ａｌと比較してＡｕは軟らかいため、強いボンディング条件を用いることが難しく、ボンディング時に洗浄残渣物を除去することは難しい。
【００６２】
従って、ボンディングワイヤ１１としてＡｕを用いると、特に洗浄残渣物を低減する必要があるが、本実施形態の製造方法により好適に洗浄残渣物を低減することができる。
【００６３】
また、近年、脱Ｐｂ化を行うため、電子部品９は導電性接着剤によりセラミック基板３と接合するようになってきている。導電性接着剤は硬化温度が１５０〔℃〕程度であるため、電子部品９の接合性を維持するために、ワイヤボンドを低温で行う必要がある。また、電子部品の保護のためにも、ワイヤボンドは低温で行う方が望ましい。ただし、高温でボンディングを行えばボンディングランド上の洗浄残渣物が除去されるが、低温でボンディングを行うと洗浄残渣物がボンディング時に除去され難い。
【００６４】
しかし、本実施形態のように、セラミック基板３を洗浄する際のグリコールエーテル中のフラックス濃度と、純水中のグリコールエーテル濃度とを管理することにより、洗浄残渣物を低減することができ、ボンディングワイヤの接続性能を向上させることができる。
【００６５】
なお、本実施形態以外にも、回路基板上に電子部品を搭載し、回路基板と電子部品とを細いボンディングワイヤで電気的に接続し、回路基板を洗浄する必要のある半導体装置に対して、本発明を適用することができる。
【００６６】
また、ボンディングワイヤ１１として、Ａｌからなる細いワイヤを用いる場合も、本発明のような製造工程を行うと好ましい。また、半田接続部材として、本実施形態では接続端子５を用いているが、その他、電子部品等の半田により接続する部材を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る半導体装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る１つのセラミック基板の概略図である。
【図３】本実施形態に係るセラミック基板の厚み方向の概略断面図である。
【図４】電子部品をセラミック基板に搭載し、セラミック基板を放熱フィンに搭載する方法を断面にて示す工程図である。
【図５】フラックス濃度及びグリコールエーテル濃度とボンディングワイヤのせん断強度との関係を示すグラフである。
【図６】図４に続く工程図である。
【図７】図６に続く工程図である。
【図８】図７に続く工程図である。
【図９】従来の半導体装置の概略断面図である。
【符号の説明】
３…セラミック基板、５…接続端子（半田接続部材）、９…電子部品、
１１…ボンディングワイヤ、１３…シリコーンゲル（封止材）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which an electronic component is mounted on a substrate and the electronic component and the substrate are electrically connected by a bonding wire.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a semiconductor device in which an electronic component is mounted on a substrate and the electronic component and the substrate are electrically connected by a bonding wire has a configuration as shown in FIG. Based on this configuration, a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described. A component mounting land 202 made of, for example, an Ag thick film, a bonding land 203, and an external connection land 204 are formed on the substrate 201, and an electronic component is connected to the component mounting land 202 via a conductive adhesive 205. 206 is mounted. Then, the electronic component 206 and the bonding land 203 are electrically connected by the bonding wire 207.
[0003]
Thereafter, in order to protect the bonding wire 207, the electronic component 206 and the bonding wire 207 are sealed with a resin 208 such as epoxy. Subsequently, in order to electrically connect, for example, a printed circuit board (not shown) serving as a mother board and the circuit board 201, a connection terminal (clip terminal) 209 is electrically connected to the external connection land 204 by solder 210. Connecting. Then, in order to remove the flux used for soldering from the substrate 201, the substrate 201 is washed and dried to complete the semiconductor device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the semiconductor device described above, when the current amount of the electronic component 206 increases and the heat generated by the electronic component 206 increases, the resin 208 changes in quality, or the difference in the heat distribution within the resin 208 increases. May come off. Further, as the number of electronic components 206 increases, the volume of the resin 208 increases and the resin 208 is easily peeled off from the end. Therefore, when a soft gel material is used instead of the resin 208, it is considered that such a problem does not occur because the gel material itself is deformed even after sealing.
[0005]
Here, in such a semiconductor device, after the connection terminal 209 is soldered as described above, the substrate 201 is cleaned in order to remove the flux component. In the conventional process, cleaning is performed with the electronic component 206 and the bonding wire 207 sealed. For this reason, if the substrate 201 is cleaned after the electronic component 209 is sealed with the gel material, the gel material may be deformed by water pressure or the like in the cleaning process.
[0006]
It is also conceivable to mount the electronic component 206 on the substrate 201, wire bond the electronic component 206, connect the connection terminal 209, clean the substrate 201, and finally seal the electronic component 206. However, in this case, the flux component tends to remain around the bonding wire 207, which may reduce the moisture resistance of the bonding wire 207.
[0007]
From the above, after mounting the electronic component 206 on the substrate 201, it is conceivable that the connection terminal 209 is soldered, the substrate 201 is cleaned, wire bonding is performed, and finally the gel material is sealed, With such a procedure, problems such as deformation of the gel due to water pressure and a decrease in moisture resistance of the bonding wire 207 can be solved. Therefore, the present inventors decided to adopt a manufacturing method of such a procedure. However, in this case, the following problems can be considered.
[0008]
For example, when a bonding wire 207 having a diameter of about 250 [μm] is used, the connection area between the bonding land 203 and the bonding wire 207 is large. Therefore, even if a cleaning residue such as flux or cleaning liquid exists on the bonding land 203, the connection performance is hardly affected. On the other hand, when a thin bonding wire 207 having a diameter of less than 150 [μm] is used, the connection area between the bonding land 203 and the bonding wire 207 becomes small. End up.
[0009]
In view of the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device in which the bonding performance of the bonding wire is improved in the method for manufacturing a semiconductor device in which a substrate and an electronic component are electrically connected by a thin bonding wire. With the goal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a substrate (3) is prepared, an electronic component (9) is mounted on the substrate, and a solder connection member (5) is soldered to the substrate. A step of electrically connecting, and then cleaning the substrate with a first solvent to remove the flux used for soldering, and then using a second solvent to remove the first solvent. And a step of electrically connecting the substrate and the electronic component via a bonding wire having a diameter of less than 150 μm by performing wire bonding. A method of manufacturing a semiconductor device , Using rosin as the flux, using glycol ether as the first solvent, using pure water as the second solvent, Process for cleaning the substrate In the cleaning of the substrate using the first solvent, the substrate is immersed in glycol ether, and the glycol ether Concentration of flux dissolved in 0.4% (wt%) or less Concentration management to maintain the state of , In cleaning the substrate using the second solvent, the substrate is immersed in pure water, and the pure water Melted in Glycol ether So as to maintain a concentration of 0.8 wt% or less Concentration management It is characterized by that.
[0011]
In the present invention, Dissolved in glycol ether Flux concentration But 0.4 [wt%] or less Concentration management to maintain the state of , Glycol ether dissolved in pure water Concentration of 0.8 [wt%] or less Concentration management to maintain the state of Therefore, the cleaning residue can be reduced very much. As a result, the bonding performance of the bonding wire can be improved.
[0012]
In this case, as in the invention according to claim 2, In cleaning the substrate using the first solvent , Glycol ether Concentration of flux dissolved in the interior is 0.3 [wt%] or less Concentration management to maintain the state of , In cleaning the substrate using the second solvent, pure water Melted in Glycol ether So as to maintain a concentration of 0.3 wt% or less Concentration management And more preferred.
[0014]
Claims 3 In the invention described in claim 1, 2 In this invention, after the step of wire bonding, the electronic component and the bonding wire are sealed with a sealing material (13) made of a gel material.
[0015]
According to the present invention, the amount of cleaning residue remaining on the substrate is reduced, and the electronic component and the bonding wire are sealed after the substrate is cleaned. It is possible to prevent deformation due to the above and improve the bonding performance of the bonding wire.
[0016]
Claims 4 In the invention described in claim 1, 3 In the present invention, a bonding wire made of gold is used.
[0017]
In general, when gold is used as a bonding wire, an Ag thick film formed on a substrate is used. And since the Ag thick film has large unevenness on the surface, cleaning residues are likely to remain. However, according to the present invention, since the concentration of the flux in the first solvent and the concentration of the first solvent in the second solvent are defined, the cleaning residue can be reduced. As a result, the bonding performance of the bonding wire can be improved.
[0018]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments shown in the drawings will be described. FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a semiconductor device 100 according to the present embodiment. In FIG. 1, the cover 17 (see FIG. 3 described later) covering the ceramic substrate 3 is omitted. As shown in FIG. 1, various electronic components 2 such as a microcomputer are mounted on a mother board 1 that is a printed circuit board.
[0020]
A plurality of ceramic substrates 3 serving as substrates are arranged on the mother board 1 in a state of being mounted on heat radiation fins 4 serving as heat radiation members (support members). As the heat radiating fins 4, for example, those made of Al (aluminum) can be used.
[0021]
The ceramic substrate 3 and the mother board 1 are electrically connected via a connection terminal (clip terminal) 5 as a solder connection member. The connection terminal 5 is positioned by the alignment plate 6. A connector 7 is disposed on the side of the radiating fin 4 opposite to the side on which the ceramic substrate 3 is mounted. Although not shown, the lead terminal of the connector 7 is soldered and electrically connected to the mother board 1.
[0022]
Further, the motherboard 1 and the members 2 to 7 mounted on the motherboard 1 are covered with a case 8. Protrusions 8 a are formed in the case 8 in the vicinity of the radiating fins 4, and the radiating fins 4 have positions corresponding to the protruding parts 8 a of the case 8 at both ends in the direction in which the plurality of ceramic substrates 3 are arranged. A protrusion 4a is formed on the surface.
[0023]
Then, the protruding portion 8a of the case 8 and the protruding portion 4a of the radiating fin 4 come into contact with each other to generate heat from an electronic component (not shown) mounted on the ceramic substrate 3 via the radiating fin 4. 8 to dissipate heat.
[0024]
Next, the configuration in the vicinity of the radiating fins 4 and the ceramic substrate 3 will be described. In the illustrated example, three ceramic substrates 3 are bonded to one radiating fin 4. 2 is a view of one of the plurality of ceramic substrates 3 as viewed from the direction of arrow A in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the ceramic substrate 3 in the thickness direction. In FIG. 3, the mother board 1, the connector 7, and the case 8 are omitted.
[0025]
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of electronic components 9 which are semiconductor chips such as bare chips and mold ICs are mounted on the ceramic substrate 3. These ceramic substrates 3 have, for example, one electrical function for each ceramic substrate 3.
[0026]
A component mounting land (not shown) and a wire bonding land (not shown) are formed on the ceramic substrate 3. As these lands, for example, an Ag (silver) thick film can be used. An electronic component 9 is bonded to the component mounting land via a conductive adhesive 10. As this conductive adhesive 10, for example, an epoxy resin added with an Ag filler can be used.
[0027]
A land (not shown) on the electronic component 9 and a wire bonding land on the ceramic substrate 3 are electrically connected by a bonding wire 11. As the bonding wire 11, a thin wire is used, for example, a wire having a diameter of less than 150 [μm]. In this example, Au (gold) is used as the bonding wire 11.
[0028]
Each ceramic substrate 3 is provided with a surrounding member 12 that surrounds a region where the mounted electronic component 9 and the bonding wire 11 are arranged. The enclosing member 12 is bonded to the ceramic substrate 3 with a silicone-based adhesive 14 on the inner side of the outer periphery of the ceramic substrate 3.
[0029]
The region surrounded by the surrounding member 12 in the ceramic substrate 3 is filled with a silicone gel 13 as a sealing material, and the electronic component 9 and the bonding wire 11 are covered and sealed with the silicone gel 13. The surrounding member 12 is for maintaining the shape of the silicone gel 13, and in the present embodiment, one made of silicone rubber is used.
[0030]
In addition, on the surface of the surrounding member 12, there are openings 12 b and 12 c communicating with the inside and outside of the surrounding member 12. The openings 12b and 12c are for injecting the silicone gel 13, and there are three in this example. Of these three openings 12b and 12c, the openings 12b at both ends are injection holes for the silicone gel 13, and the opening 12c at the center is for venting the silicone gel 13.
[0031]
As the silicone gel 13 used here, one that is too hard or too soft is not desirable. When the silicone gel 13 is too hard, when the silicone gel 13 is distorted by the cooling / heating cycle of the semiconductor device 100, the silicone gel 13 cannot be deformed so as to flow around the bonding wire 11, so that the bonding wire 11 is also distorted. End up. Further, stress is applied to the electronic component 9 and the connection reliability of the electronic component 9 is also lowered. On the other hand, when the silicone gel 13 is too soft, when the semiconductor device 100 vibrates and vibration is applied to the silicone gel 13, the amplitude of the silicone gel 13 increases, and the bonding wire 11 is disconnected by this vibration.
[0032]
Therefore, the present inventors investigated the vibration resistance of the bonding wire 11 and the lifetime during the cooling / heating cycle by changing the hardness of the silicone gel 13 in various ways. As a result, it has been found that it is preferable that the silicone gel 13 has a penetration of 40 to 170 [mm / 10] (see JIS K 2220), which is an index indicating the hardness of the silicone gel 13. .
[0033]
A land 22 is formed outside the enclosing member 12 in the ceramic substrate 3, and one end of the connection terminal 5 is arranged on the land 22. The connection terminal 5 is electrically connected to the land 22 by solder 15. Each ceramic substrate 3 configured in this manner is bonded to the heat radiating fins 4 with a silicone-based adhesive 16.
[0034]
The plurality of ceramic substrates 3 and the electronic components 9 mounted on each ceramic substrate 3 are collectively covered with a cover 17. The cover 17 is made of a hard member such as PBT and protects the electronic component 9. The cover 17 is fixed to the heat radiating fin 4 with a silicone-based adhesive 18 at the outer edge of the surface of the heat radiating fin 4 on which the ceramic substrate 3 is mounted, and in the vicinity of the connecting portion between the connection terminal 5 and the ceramic substrate 3. Covered.
[0035]
In this way, the ceramic substrate 3 mounted on the radiation fin 4 is mounted on the motherboard 1 so that the motherboard 1 and the ceramic substrate 3 are in a substantially vertical positional relationship as shown in FIG. . At this time, the plurality of connection terminals 5 are soldered and electrically connected to the mother board 1 while being fixed to the alignment plate 6. Specifically, the position of the connection terminal 5 is fixed by passing the connection terminal 5 through a plurality of holes formed in the alignment plate 6 and mounted on the mother board 1.
[0036]
Next, a method of mounting the electronic component 9 on the ceramic substrate 3 and mounting the ceramic substrate 3 on the radiation fin 4 in the semiconductor device 100 having the above configuration will be described in the order of steps shown in the drawing.
[0037]
First, as shown in FIG. 4A, a ceramic substrate 3 is prepared, a circuit (not shown) is formed by a general thick film screen printing technique, a component mounting land (not shown) and a wire are formed. Bonding lands (not shown) are formed. Next, as shown in FIG. 4B, the conductive adhesive 10 is applied onto the component mounting lands by a screen printing method using, for example, a 70 [μm] metal mask. And as shown in FIG.4 (c), each electronic component 9 is mounted and the conductive adhesive 10 is hardened at the temperature of 150 [degreeC], for example.
[0038]
Thereafter, connecting terminals (not shown in FIG. 4) are arranged on the ceramic substrate 3 and a solder paste is supplied to the connecting portions of the connecting terminals using a dispenser. This solder paste is obtained by dispersing solder powder in a polymerized rosin-based material that is a flux. Then, by performing heat treatment using, for example, an IR reflow furnace at 230 ° C., the solder paste is cured to become solder, and the connection terminals are soldered to the ceramic substrate 3.
[0039]
At this time, the flux adheres to the ceramic substrate 3 such as a bonding land. Therefore, as shown in FIG. 4D, the entire ceramic substrate 3 is immersed in the cleaning liquid 19 to clean the flux adhering to the ceramic substrate 3. In this cleaning, first, the ceramic substrate 3 is dipped in glycol ether (cleaning liquid) as a first solvent. In this case, for example, the temperature of the glycol ether may be set to 65 [° C.] and the ceramic substrate 3 may be immersed for 20 minutes. Thereby, the flux on the ceramic substrate 3 is cleaned and removed.
[0040]
Next, in order to wash (remove) the glycol ether adhering to the ceramic substrate 3, the ceramic substrate 3 is immersed in pure water as a second solvent. In this case, for example, the temperature of pure water may be 25 [° C.] and the ceramic substrate 3 may be immersed for 20 minutes. Then, the ceramic substrate 3 is taken out from the pure water and dried at a temperature of 130 [° C.] for 60 minutes, for example, thereby completing the cleaning of the ceramic substrate 3.
[0041]
In the cleaning of the ceramic substrate 3, as the cleaning progresses, the concentration of flux dissolved in glycol ether and the concentration of glycol ether dissolved in pure water increase. As these concentrations increase, the amount of flux and glycol ether remaining on the ceramic substrate 3 after cleaning increases. The flux and glycol ether remaining on the ceramic substrate 3 deteriorate the connection performance of the bonding wire 11 as a cleaning residue.
[0042]
Therefore, it is necessary to control the flux concentration in glycol ether and the glycol ether concentration in pure water. In the following, studies conducted by the present inventors on these concentrations are shown.
[0043]
First, a plurality of ceramic substrates having a thick Ag film formed on the surface were prepared as test samples. In addition, a first solution in which a rosin flux was diluted with a chlorofluorocarbon solvent and a second solution in which glycol ether was diluted with pure water were prepared. Various solutions were prepared by changing the flux concentration in the first solution and changing the glycol ether concentration in the second solution.
[0044]
Then, each ceramic substrate was dipped in each solution, taken out and sufficiently dried, and then bonding was performed using an Au wire on the Ag thick film. Thereafter, in each ceramic substrate, the shear strength was measured as the strength at which the Au wire peels from the Ag thick film.
[0045]
FIG. 5 shows the result. (A) is the relationship between the flux concentration and shear strength in the first solution, and (b) is the relationship between the glycol ether (cleaning solution) concentration and shear strength in the second solution. As shown in FIG. 5, it was found that as the flux concentration and glycol ether concentration increased, the shear strength decreased and the wire bonding connection performance decreased.
[0046]
In general, when electronic parts are connected using Au wires, it is said that a shear strength of 343 [mN] (35 [gf]) or higher is necessary. In this case, from the result of FIG. It is necessary that the flux concentration is 0.4 [wt%] or less and the glycol ether concentration in the second solution is 0.8 [wt%] or less. Further, in order to ensure the bonding wire connection performance more reliably, considering the respective concentrations when the shear strength is 784 [mN] (80 [gf]), the flux concentration is 0.3 [wt%] or less. The glycol ether concentration is 0.3 [wt%] or less.
[0047]
Therefore, in this embodiment, when the ceramic substrate 3 is cleaned, the glycol ether is managed so that the flux concentration in the glycol ether is maintained at 0.3 [wt%] or less. The glycol ether concentration in the pure water is managed so as to maintain a state of 0.3 [wt%] or less. These concentrations can be managed, for example, by using a refractometer.
[0048]
Since flux cleaning is performed with glycol ether, the flux actually exists in glycol ether, but glycol ether itself also affects the bonding wire connection performance. Therefore, in the above examination, in order to examine the influence of the flux alone, the flux was diluted with a fluorocarbon solvent.
[0049]
After the ceramic substrate 3 is cleaned in this way, the land on the electronic component 9 and the wire bonding land on the ceramic substrate 3 are connected by the bonding wire 11 as shown in FIG.
[0050]
Next, as shown in FIG. 6A, a silicone adhesive 14 is applied onto the ceramic substrate 3 by a dispenser. After that, as shown in FIG. 6B, the surrounding member 12 is mounted on the adhesive 14 and heated to, for example, 150 [° C.] to cure the adhesive 14, thereby fixing the surrounding member 12 to the ceramic substrate 3. .
[0051]
Subsequently, as shown in FIG. 6C, the inlet 12 b of the surrounding member 12 by the dispenser 20, that is, the openings 12 b on both sides of the three openings 12 b and 12 c provided on the upper surface of the surrounding member 12. The silicone gel 13 is injected simultaneously. As a result, the state shown in FIG.
[0052]
At this time, the gas inside the surrounding member 12 is discharged to the outside of the surrounding member 12 so as to be pushed out from the gas outlet 12 c of the surrounding member 12 by the injected silicone gel 13. Further, although not shown, in the state shown in FIG. 6D, gas exists around the electronic component 9 in the silicone gel 13 or the like.
[0053]
Therefore, as shown in FIG. 7A, the entire ceramic substrate 3 is put in a defoaming tank 23, and the bubbles 21 in the silicone gel 13 are removed by creating a reduced pressure environment. And in order to harden the silicone gel 13, it heats to 145 [degreeC], for example, and will be in the state shown in FIG.7 (b) at high temperature. And it heat-shrinks at room temperature, and will be in the state shown in FIG.7 (c). Next, as shown in FIG. 7 (d), the ceramic substrate 3 is bonded to the radiation fins 4 with a silicone-based adhesive 16.
[0054]
Finally, as shown in FIG. 8, a plurality of ceramic substrates 3 are covered with a cover 17, and mounting of the ceramic substrates 3 on the heat radiation fins 4 is completed. 4 and 6 to 8 are schematic sectional views of one ceramic substrate 3.
[0055]
According to this embodiment, the concentration of the flux in the glycol ether (cleaning liquid) is 0.3 wt% or less (or 0.4 wt% or less), and the glycol ether concentration in pure water is 0. .3 [wt%] or less (or 0.8 [wt%] or less). Therefore, after cleaning the ceramic substrate 3, cleaning residues such as flux and glycol ether that adversely affect the bonding performance can be greatly reduced. As a result, the bonding performance of the bonding wire can be improved.
[0056]
When the silicone gel 13 is used as the sealing material, if the ceramic substrate 3 is washed after the electronic component 9 and the bonding wire 11 are sealed, the silicone gel 13 may be deformed due to water pressure or the like at the time of washing. . Therefore, it is desired to clean the ceramic substrate 3 before sealing the electronic component 9 and the like.
[0057]
Further, if the ceramic substrate is cleaned after wire bonding, cleaning residues adhere to the bonding wire 11 and the moisture resistance of the bonding wire 11 is reduced. Therefore, it is desired to clean the ceramic substrate before wire bonding. However, if there is a large amount of cleaning residue remaining on the wire bonding lands on the ceramic substrate, the bonding performance of the bonding wires is degraded.
[0058]
However, in this embodiment, since the sealing with the silicone gel 13 is performed after the cleaning of the ceramic substrate 3, the deformation of the silicone gel 13 due to water pressure or the like during the cleaning can be prevented, and at the same time, the ceramic substrate 3 is cleaned. Since the flux concentration and the glycol ether concentration are controlled as described above, adhesion of the cleaning residue can be reduced, and the bonding wire connection performance can be improved.
[0059]
Further, when a thin bonding wire 11 having a diameter of less than 150 [μm] is used, the bonding area of the bonding wire 11 is small, so that it is easily affected by cleaning residues. In particular, when Au is used as the bonding wire 11, there are the following problems.
[0060]
When a wire made of Au is used as the bonding wire 207, an Ag thick film is used as the bonding land 203 because of bondability according to the type of metal. Since this Ag thick film has large irregularities, cleaning residues are likely to remain on the bonding lands 203. On the other hand, when the bonding wire 207 made of Al (aluminum) is used, the bonding land 203 having a surface plated with Ni is used. Since the Ni-plated bonding land 203 has a smooth surface, the cleaning residue hardly remains on the bonding land 203, and there are few problems in bonding performance.
[0061]
Further, even if there is some cleaning residue, the cleaning residue can be removed during bonding by wire bonding under strong bonding conditions. However, since Au is softer than Al, it is difficult to use strong bonding conditions, and it is difficult to remove cleaning residues during bonding.
[0062]
Therefore, when Au is used as the bonding wire 11, it is necessary to reduce the cleaning residue, but the cleaning residue can be suitably reduced by the manufacturing method of the present embodiment.
[0063]
In recent years, in order to remove Pb, the electronic component 9 has been joined to the ceramic substrate 3 with a conductive adhesive. Since the conductive adhesive has a curing temperature of about 150 [° C.], it is necessary to perform wire bonding at a low temperature in order to maintain the bondability of the electronic component 9. In addition, it is desirable to perform wire bonding at a low temperature in order to protect electronic components. However, if bonding is performed at a high temperature, the cleaning residue on the bonding land is removed. However, if bonding is performed at a low temperature, the cleaning residue is difficult to be removed during bonding.
[0064]
However, as in this embodiment, by managing the flux concentration in glycol ether and the concentration of glycol ether in pure water when cleaning the ceramic substrate 3, cleaning residues can be reduced, and bonding Wire connection performance can be improved.
[0065]
In addition to this embodiment, for a semiconductor device in which an electronic component is mounted on a circuit board, the circuit board and the electronic component are electrically connected with a thin bonding wire, and the circuit board needs to be cleaned. The present invention can be applied.
[0066]
Further, when a thin wire made of Al is used as the bonding wire 11, it is preferable to perform the manufacturing process as in the present invention. As the solder connection member, the connection terminal 5 is used in the present embodiment, but other members connected by solder such as electronic components can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a semiconductor device according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic view of one ceramic substrate according to the present embodiment.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in the thickness direction of the ceramic substrate according to the present embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional process diagram illustrating a method of mounting an electronic component on a ceramic substrate and mounting the ceramic substrate on a heat dissipating fin.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the flux concentration and glycol ether concentration and the shear strength of the bonding wire.
FIG. 6 is a process drawing following FIG. 4;
FIG. 7 is a process drawing following FIG. 6;
FIG. 8 is a process drawing following FIG. 7;
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
3 ... Ceramic substrate, 5 ... Connection terminal (solder connection member), 9 ... Electronic component,
11 ... bonding wire, 13 ... silicone gel (sealing material).

Claims

Preparing a substrate (3), mounting the electronic component (9) on the substrate, and soldering and electrically connecting a solder connection member (5) to the substrate;
Thereafter, the substrate is washed with a first solvent to remove the flux used for the soldering, and then the substrate with a second solvent to remove the first solvent. Cleaning the
Subsequently, a method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of electrically connecting the substrate and the electronic component via the bonding wire having a diameter of less than 150 [μm] by performing wire bonding. ,
Using rosin as the flux, using glycol ether as the first solvent, using pure water as the second solvent,
In the step of cleaning the substrate, in the cleaning of the substrate using the first solvent, the substrate is immersed in the glycol ether , and the concentration of the flux dissolved in the glycol ether is 0.4 [wt%]. concentration manages to maintain the following condition, wherein in the cleaning of the second of said substrate using a solvent, dipping the substrate in the pure water, the concentration of the glycol ether that dissolved during the pure water 0. 8. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the concentration is controlled so as to maintain a state of 8 wt% or less.

In the cleaning of the substrate using the first solvent, the concentration is controlled so that the concentration of the flux dissolved in the glycol ether is maintained at 0.3 wt% or less , and the second solvent is used. in the washing of the substrate with the claim 1, characterized in that the concentration of the glycol ether that dissolved in said pure water is managed concentration to maintain the state of more than 0.3 [wt%] Semiconductor device manufacturing method.

3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the wire bonding step, the electronic component and the bonding wire are sealed with a sealing material (13) made of a gel material. .

Method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that use those made of gold as a bonding wire.