JPH03262139A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概　要〕 半導体装置に係わり、特にＴＡＢ　（Ｔａｐｅ　Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ　Ｂ　ｏｎｄｉｎｇ）接続に用いられるリ
ードの構成に関し、 ＯＬＢの際に、ＩＬＢの共晶が再溶融しないことを目的
とし、 チップと、リードと、パッケージを有し、前記チップは
、表面の周縁に金属材料からなる複数個のバンプを有す
るものであって、半導体素子からなり、前記リードは、
ＴＡＢテープのサポートリングの上に固着されているも
のであって、金属材料からなり、前記リードは、一端部
にサポートリングの内縁から突出したインナリードと、
他端部にサポートリングの外縁から突出したアウタリー
ドを有するものであり、前記パッケージは、表面に金属
材料からなる複数個の導体パターンを有するものであっ
て、絶縁材料からなり、前記リードは、インナリードに
バンプが、アウタリードに導体パターンが、それぞれ共
晶ボンディングされるものであり、前記リードは、アウ
タリードに、リードとバンプとの構成金属材料からなる
共晶が被着されているものであるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置に係わり、特にＴＡＢ（Ｔａｐｅ
　ＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎＢ、タブ）接続にお
けるＯＬＢの際に、ＩＬＢの共晶が再溶融しないリード
の構成に関する。

近年、半導体装置の高性能化、高密度化に伴い、１つの
チップから導出する端、子の数がまずまず増大する傾向
にあり、それにつれて、端子の形状の小型化も目ざまし
い。

それに伴って、ＴＡＢテープに設けられるリードも数が
増え、ピンチの微細になっている。

このような多数のしかも微細に配置されたリードは、わ
ずかに位置ずれを起こしても接続の信頼性に大きな影響
を及ぼし、如何に効率よ（かつ高い信頼性を保ちながら
ＴＡＢ接続を行うかは、半導体装置の製造プロセスにお
いて重要な課題となっている。

［従来の技術］ 半導体チップから端子を取り出すボンディング方式は、
ワイヤボンディング方式と、ワイヤを用いないワイヤレ
スボンディング方式とに大別することができる。

ワイヤボンディングの場合には、前工程としてチップを
パッケージの所定の位置に固定するグイボンディング（
マウント）工程が必要である。

それに対して、ワイヤレス方式には、バンプが設けられ
たチップをフェースダウンして直接基板に接続するフリ
ップチップ方式、ビーム状リードが設けられたチップを
フェースダウンして直接基板に接続するビームリード方
式、および送り穴付きで長尺のテープにリードが設けら
れたキャリアにチップのバンプを接続するテープキャリ
ア方式などがよく知られている。

これらの中で、テープキャリア方式は自動組み込みを目
的として開発された方式であり、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａ
ｕｔｏｍａｔｅｄ　　Ｂｏｎｄｉｎｇ、タブ）とも呼ば
れている。

第４図はＴＡＢテープの一例の斜視図である。

図中、２はリード、２ａはインナリード、２ｂはアウタ
リード、４はＴＡＢテープである。

同図において、ＴＡＢテープ４は上で述べたテープキャ
リアの別名で、キャリアテープとかフィルムキャリアと
も呼ばれる。

このＴＡＢテープ４のベースフィルム／Ｉｂは、例えば
幅が３５ｍｍのポリイミドフィルムによって構成され、
送り孔４ｃがバンチされた長尺のテープとなっており、
図示してないが、例えばリールに巻いた形態で取り扱わ
れる。

このＴＡＢテープ４のベースフィルム４ｂには、例えば
ホトエツチングとか型抜きなどによって設けられたデバ
イス孔４ｄとそれを取り囲む環状のサポートリング４ａ
があり、そのサポートリング４ａの上には、例えばホト
エツチングによって細かく細分されたＴＡＢリードとも
呼ばれる複数本のり一ド２が固着されている。

そして、リード２は、デバイス孔４ｄに突出した一端部
をインナリード２ａと呼び、サポートリング４ａの外側
に突出した他端部をアウタリード２ｂと呼んでいる。

このＴＡＢテープ４を用いてＴＡＢ接続が行われる。

ところで、このＴＡＢ接続は、テープに設けられたリー
ドとチップに設けられたバンプとを接続するインナリー
ドボンディング（以下、ＩＬＢと略称）と、テープに設
けられたリードを外部のパッケージの導体パターンなど
に接続するアウタリードボンディング（以下、ＯＬＢと
略称）との２つの工程に分けられる。

第５図はＩＬＢの一例を示す側面図、第６図は第５図は
ＩＬＢ後の斜視図、第７図はＯＬＢの一例を示す側面図
である。

図中、１はチップ、１ａはバンプ、２はリード、２ａは
インナリード、２ｂはアウタリード、３はパッケージ、
３ａは導体パターン、４はＴＡＢテープ、５はＩＬＢ治
具、６はＯＬＢ治具である。

まず、ＩＬＢについてみると、第５図〜第６図において
、チップ１の上面に設けられたバンプ１ａは、例えばＡ
ｕバンプである。

一方、ＴＡＢテープ４に設けられたインナリード２ａは
、例えばＣｕのフィンガにＳｎメツキが施された構成に
なっている。そして、インナリード２ａは、チップ１に
設けられたバンプ１ａと同じピ・ノチになるよう整形さ
れている。

ＩＬＢを行うに際しては、チップ１をひつくり返してい
わゆるフェースダウンし、バンプ１ａの」二にインナリ
ード２ａを重ねてＩＬＢ治具５によって加熱される。そ
うすると、Ａｕ−３ｎの共晶合金（共融合金）が生成さ
れて接合がなされる。

このような接合の方法は、接合する両者の共晶が生成し
て行われるので、共晶ボンディングと呼ばれる所以であ
る。

ＩＬＢが終わった後、ＴＡＢテープ４は取り除かれるが
、リード２か細くて弱々しい場合には、第６図は示した
ように、例えばＴＡＢテープ４のサポートリング４ａを
残して外枠が切断される。

つぎに、ＯＬＢについてみると、第７図において、パッ
ケージ３は、例えばＡＩＮなどのセラミックからなり、
その上に設けられた導体パターン３ａは、例えばＮｉの
下地にＡｕめっきが施された薄膜構成になっている。

そして、この導体パターン３ａは、ＴＡＢテープ４に設
けられたアウタリード２ｂと同じピッチになるよう整形
されている。

ＯＬＢを行うに際しては、アウタリード２ｂをＴＡＢテ
ープ４のサポートリング４ａから突出した状態で切断し
た後、パッケージ３の導体パターン３ａの上に重ねてＯ
ＬＢ治具６によって加熱される。

そうすると、ＩＬＢのときと同様にＡｕ−３ｎの共晶ボ
ンディングがなされる。

一方、ＴＡＢテープ４のサポートリング４ａは、ＯＬＢ
が終わった後、リード２を保持したま一封止される場合
もあるし、ＯＬＢの前に除去されたりする場合もある。

何れにしても、まず、ＩＬＢが行われた後ＯＬＥが行わ
れる。

ところで、こ−で例示したＡｕ−３ｎ共晶の場合、単体
金属のＡｕの融点が１　、０６３°（：、Ｓｎの融点が
２３２°Ｃであるのに対して、Ａｕ−３ｎ共晶の共融点
は２８０°Ｃである。

共晶の生成時間を考慮しなければ、Ａｕ−８ｎ共晶の共
融点の２８０°Ｃに加熱すれば共晶ば生成される。しか
し、ボンディング工程の生産性を考慮すると、高々３〜
４秒間でボンディングを終わらせたい。

そこで、加熱した治具を接合部分に接触させて行う共晶
ボンディングにおいては、熱伝導の効率や熱放散なども
加味して、ＴＬＢ治具５にしてもＯＬＢ治具６にしても
、例えば５００°Ｃ程度の高い温度に加熱して行われる
。

つまり、ボンディングの効率を上げるために、ＩＬＢも
ＯＬＢも、Ａｕ−３ｎ共晶の共融点２８０°Ｃよりもか
なり高い温度に加熱して行われる。

ＩＬＢに際しては、ＩＬＢ治具５からインナリード２ａ
とバンプ１ａの重なった接合部分に印加された熱は、リ
ード２を伝わって放熱されながら共晶ボンディングがな
される。

ところが、ＯＬＢに際しては、作業効率を上げるために
、熱伝導がよく熱容量も大きなパンケシ３は予熱して行
われる。

従って、ＯＬＢ治具６からアウタリード２ｂと導体パタ
ーン３ａの重なった接合部分に印加された熱は、パッケ
ージ３へ放熱するよりもむしろリード２を通ってインナ
リード２ａへ伝わり、ずでにＩ　ＬＢ接続されたインナ
リード２ａとバンプ１ａの接続部分のＡ　Ｌｌ　−Ｓ　
ｎ共晶を再溶融してしまうことが間々起こる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以」二述べたように、従来のＴＡＢ接続においては、チ
ップに設けられたバンプとインナリードとのＩＬＢや、
アウタリードとパッケージの導体パターンとのＯＬＢに
対して、例えばＡｕ−３ｎ共晶ボンデイングが行われる
と、ＯＬＢの際、Ｉ　ＬＢの加熱によってすでに接合さ
れたＡｕ−３ｎ共品の再熔融が間々起こってしまう。

その結果、バンプからインナリードが浮き上がったり、
剥離してしまったり、位置ずれを起こしたりして障害と
なる問題があった。

そこで、本発明においては、ＯＬＢに際して、ＩＬＢの
共晶が再溶融しないリードからなる半導体装置を提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕 上で述べた課題は、 チップと、リードと、パッケージを有し、前記チップは
、表面の周縁に金属材料からなる複数個のバンプを有す
るものであって、半導体素子からなり、 前記リードは、ＴＡＢテープのサポートリングの」二に
固着されているものであって、金属材料からなり、 前記リードは、一端部にサポートリングの内縁から突出
したインナリードと、他端部にサポートリングの外縁か
ら突出したアウタリードを有するものであり、 前記パッケージは、表面に金属材料からなる複数個の導
体パターンを有するものであって、絶縁材料からなり、 前記リードは、インナリードにバンプが、アウタリード
に導体パターンが、それぞれ共晶ボンデ１ イングされるものであり、 前記リードは、アウタリードに、リードとバンプとの構
成金属材料からなる共晶が被着されているものであるよ
うに構成された半導体装置によって解決される。

〔作　用〕

以上述べたように、例えばＡｕ−３ｎ共晶を用いたＴＡ
Ｂ接続においては、Ｉ　Ｌ　Ｂを行った後ＯＬＢを行う
際に、ＩＬＢの共晶が再溶融することが間々あったのに
対して、本発明においては、ＩＬＢの共晶が再溶融する
程の高い温度を印加しなくても従来と同様の作業時間で
ＯＬ　Ｂができるようにしている。

すなわち、Ａｕ−３ｎ共晶の共融点は２８０°Ｃ１Ｓｎ
の融点は２３２°Ｃなので、２８０°Ｃに加熱すれば共
晶は生成されるが、ボンディング時間を短くするために
、ＩＬＢ治具やＯＬＢ治具を５００°Ｃといった高い温
度に加熱して行われるのに対して、本発明において、ア
ウタリードにＡｕ−３ｎ共晶を２ 予め被着するようにしている。そして、ＯＬＢ治具を従
来の加熱温度よりも低い温度に設定しても、従来と同じ
時間内でＯＬＢができるようにしている。

一方、ＯＬＢ治具から印加された熱は、アウタリードか
らリードを通ってインナリードに達するまでに熱放散が
ある。従って、インナリードの温度上昇に時間遅れがあ
り、そのわずかな時間内にＯＬＢを信頼性よく終わらせ
ることができる。その結果、ＩＬＢの接合部分の共晶が
再溶融することが防止できる。

また、インナリードにも、Ａｕ−３ｎ共晶を予め被着す
るようにしている。

そうすると、ＩＬＢの際にもＩＬＢ治具を従来の加熱温
度よりも低い温度に設定できて、しかも信頼性のよいＩ
ＬＢができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図は第１図のＩ
ＬＢの斜視図、第３図は第１図のＯＩ−Ｂの斜視図であ
る。

図中、１はチップ、１ａはバンプ、２はリード、２ａは
インナリート、２ｂはアウタリード、３はパッケージ、
３ａば導体パターン、４はＴＡＢテープ、４ａはサポー
トリング、５はＩ　Ｌ　Ｂ治具、６はＯＬＢ治具、７は
ペレットである。

第１図において、ＴＡＢテープ４は第４図で詳述したの
でこ−では省略するが、複数本のり一ド２がＴＡＢテー
プ４のサポートリング４ａに支持されている。

そして、ＴＡＢテープ４のデバイス孔４ｄの周縁部から
は、図示してないチップに設けられたバンプと同じピッ
チに狭められたインナリード２ａが突出している。また
、サポートリング４ａの外周縁からは、図示してないパ
ッケージの導体パターンに合わせて扇状に広がったアウ
タリード２ｂが突出している。

実施例：１ アウタリード２ｈのＯＬＢされる面には、厚さ８μｍの
ＳｎあるいはＡｕ−３ｎからなるペレット７を載せて３
００°Ｃの炉の中で１分間加熱する。

こうして、アウタリード２ｂにＡｕ−３ｎの共晶膜７ａ
が被着される。

ます、第２図において、チップ１ば、例えば４方の周縁
部に数十個から多いものでは数百個のバンプ１ａを有す
るような半導体素子からなる。

ＩＬＢに際しては、チップ１をフェースダウンしてＴＡ
Ｂテープ４のデバイス孔４ｄに配設し、複数個のバンプ
１ａの上にザボートリング４ａに支持されたインナリー
Ｆ’２ａをそれぞれ位置合わせする。

そして、従来どおり、例えば５００°Ｃに加熱された角
筒状のＴＬＢ治具５を、例えば１木のり一ト当たり１０
０ｇの押圧で押し付けると４秒間で安定したＩ　Ｌ　Ｂ
が行われる。

次いで、第３図において、パッケージ３には、例えばＡ
ｐ２ｏ３やＡｆｆｉＮといったセラミック基板が用いら
れる。

そして、このパッケージ３の上には、例えば下地のＮｉ
導体にＡｕ薄膜が被着された導体パターン３ａが設けら
れている。

５ ＯＬＢは、千ツブ１を」−向きにして、アウタリード２
ｂをパッケージ３の導体パターン３ａの上に位置合わせ
する。

そして、例えば３６０°Ｃに加熱された角筒状のＯＬＢ
治具６を、例えば１本のリード当たり１００ｇの押圧で
押し付けると４秒間で安定したＯＬＢが行われる。

また、ＯＬＢ治具６を４２０°Ｃに加熱すると３秒間で
安定したＯＬＢが行われる。

たヌし、無闇にＯＬＢ治具６の温度を高くしても、安定
したＯＬＢが行われる時間は３秒間程度が下限である。

こうして、０ＬＢＯ際に、ＩＬＢ部分の共晶の再溶融は
皆無であった。

実施例：２ 実施例１と同様にして、インナリード２ａのＩＬＢされ
る面とアウタリード２ｂのＯＬＥされる面に、厚さ８μ
ｍのＳｎあるいはＡｕ−３ｎからなるペレット７を載せ
て３００°Ｃの炉の中で１分間加熱すると、インナリー
ド２ａとアウタリード２ｂの両方に６ Ａｕ−３ｎの共晶膜７ａが被着される。

ＩＬＢもＯＩ−Ｂも、実施例１の０１、Ｂと同一の条件
で安定したボンディングを行うことができ、ＯＬＢの際
に、ＩＴ、Ｂ部分の共晶の再溶融は皆無であった。

こ＼では、ＯＬＢやＩＬＢに共晶の薄膜を被着するのに
、ＳｎやＡｕ−３ｎのペレットをそれぞれのリードの上
に載せて加熱したが、リードが細くピッチが細かい場合
には、ＳｎやＡ　１１−３　ｎの箔を櫛歯状のインナリ
ードやアウタリードの上に被せて加熱してもよ（、加熱
条件などにも種々の変形が可能である。

また、チップはＴＡＢテープにフェースダウンボンディ
ングされるが、ＴＡＢテープのどちらの面のリードにＩ
ＬＢするかは、その後の実装形態との兼ね合いによって
決められる。

さらに、ＩＬＢやＯＬＢのボンディング条件は、リード
やバンプ、導体パターンなどの形状や寸法などによって
、種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、共晶ボンディングを用いたＩＬＢや
ＯＬＢにおいて、単体の金属同士で共晶を生成させる従
来の構成に対して、本発明によれば、インナリードやア
ウタリートに共晶の薄膜を被着することによって、従来
と変わらない作業時間内でより低い温度で安定な共晶ボ
ンディングができる。

従って、ＯＬＢの際にＩＬＢの共晶が再溶融して障害の
原因となることを防ぐことができ、本発明は、ＴＡＢテ
ープを用いた半導体装置の製造工程における歩留りの向
上と信頼性の向上に寄与するところが大である。

第６図は第５図はＴ　Ｌ　Ｂ後の斜視図、第７図はＯＬ
Ｂの一例を示す側面図、 である。

図において、 １はチップ、 ２はリード、 ２ｂはアウタリート′、 ３はパッケージ、 ４はＴＡＢテープ、 １ａばバンプ、 ２ａはインナリード、 ３ａは導体パターン、 ４ａはザボートリング、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の斜視図、 第２図は第１図のＩＬＢの斜視図、 第３図は第１図のＯＬＢの斜視図、 第４図はＴＡＢテープを説明する斜視図、第５図はＩＬ
Ｂの一例を示す側面図、 ９ ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）チップ（１）と、リード（２）と、パッケージ（３
   ）を有し、 前記チップ（１）は、表面の周縁に金属材料からなる複
   数個のバンプ（１ａ）を有するものであって、半導体素
   子からなり、 前記リード（２）は、ＴＡＢテープ（４）のサポートリ
   ング（４ａ）の上に固着されているものであって、金属
   材料からなり、 前記リード（２）は、一端部に前記サポートリング（４
   ａ）の内縁から突出したインナリード（２ａ）と、他端
   部に該サポートリング（４ａ）の外縁から突出したアウ
   タリード（２ｂ）を有するものであり、前記パッケージ
   （３）は、表面に金属材料からなる複数個の導体パター
   ン（３ａ）を有するものであって、絶縁材料からなり、 前記リード（２）は、インナリード（２ａ）に前記バン
   プ（１ａ）が、アウタリード（２ｂ）に前記導体パター
   ン（３ａ）が、それぞれ共晶ボンディングされるもので
   あり、 前記リード（２）は、前記アウタリード（２ｂ）に、該
   リード（２）と前記バンプ（１ａ）との構成金属材料か
   らなる共晶が被着されているものである ことを特徴とする半導体装置。 ２）チップ（１）と、リード（２）と、パッケージ（３
   ）を有し、 前記リード（２）は、前記インナリード（２ａ）と前記
   アウタリード（２ｂ）のそれぞれに、該リード（２）と
   前記バンプ（１ａ）との構成金属材料からなる共晶が被
   着されているものである ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。