JPH0616523B2 - フィルムキャリヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体チップ等の電子部品を配線板に実装する
のに適したリード部をもつフィルムキャリヤ及びその製
造方法に関するものである。

〔発明の背景〕

一般にＩＣやＬＳＩ等の半導体チップは数ミリ角、厚さ
１００ミクロン程度の小片なので、このままでは配線板
に装着しにくい。そのため通常ＩＣ又はＬＳＩ用パッケ
ージと呼ばれている一種の容器に収納されている。

このＩＣ、ＬＳＩ用パッケージの基本形は、半導体チッ
プが放熱用金属板であるヒートシンク上に装着され、ボ
ンディングワイヤーにより前記チップの電極端子と外部
回路接続用リード線とが接合されている構造を有してい
る。

前記リード線はパッケージ外にムカデの足のように突出
しており、ピンとも呼ばれている。

このようなＩＣ、ＬＳＩ用パッケージはピンが垂直下方
向に両側から２列に突き出ているデュアルインラインパ
ッケージ（ＤＩＰ）方式とピンが四辺の平面方向に突き
出ているフラットパッケージ（ＦＰ）方式が今のところ
主流となっている。

前記ＦＰ方式はリード数（ピン数）をＤＩＰ方式よりも
比較的多くできるので配線板上の実装密度をやや高める
ことができるという利点がある。

しかしながら最近ではＬＳＩの高集積化が進み、それに
比例してピン数も急速に増加する傾向にあるので、前記
のようなＦＰ方式やＤＩＰ方式では間に合わず、多ピン
化に対応できる新しいパッケージ方式が求められてい
た。

このような中でフィルムキャリヤ（テープキャリヤある
いはタブとも言う）と呼ばれるパッケージ方式が開発さ
れた。

このフィルムキャリヤ方式は第１図に示すようにスプロ
ケットホイール１のついた長尺のテープ２からなり、こ
のテープ２の基材にはポリイミド、ポリエステル、ポリ
エーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリパラバニック酸（Ｐ
ＰＡ）などの樹脂を使用し、その上に銅箔を貼り、これ
をさらにフォトエッチングにより銅製のインナーリード
（チップボンディング用フィンガー）３及び銅製のアウ
ターリード（外部接続用フィンガー）４を形成したもの
である。

なお、明細書中においてはインナーリード３及びアウタ
ーリード４等の微少パターンを総称してリード部とす
る。

一般的に行われているこの工程をもう少し詳しく説明す
ると、長尺テープ状のポリイミド等の樹脂にデバイス孔
を打抜き加工後、回路を形成する金属として３５ミクロ
ン程度の厚みの銅箔をラミネートし、次に前記銅箔にレ
ジスト塗布、パターンの焼付け、露光、現像、エッチン
グ処理し、前記レジストの剥離除去後、必要に応じてさ
らにめっきという工程を経て第１図に示すようなリード
部をもつ微細なパターンを形成するものである。

この第１図に示す様に、半導体チップ等を搭載するため
のベースフィルムの中央部を打抜いたデバイス孔に、銅
箔から形成されたリード部が部分的に突出するように高
密度に配列されている。このリード部の線巾は場合によ
っては数十ミクロンという狭いものになることもある。

一方、半導体チップの電極には、通常フィルムキャリヤ
上のインナーリードに結合するためのバンプが形成され
ている。そして全ての端子を同時に接合するギャングボ
ンディング法により、前記半導体チップの電極（バン
プ）とフィルムキャリヤ上のインナーリードとを接合す
る。そしてリード部を配線板に搭載するときはフィルム
キャリヤから銅箔製のアウターリードを半導体素子とと
もに切離し、しかる後（打ち抜きにより）配線板に実装
する。

このように形成されるテープキャリヤは テープ状（長尺）のまま扱うことができ、スプロケ
ットホールを利用して位置決めができる。

ワイヤボンディング方式に比べて、ボンディング時
にインナーリードのつぶれが殆んどないので、端子ピッ
チを著しく詰めることができる（８０ミクロン程度ま
で）。

ギャングボンディング方式であるため、ボンディン
グ工数は一度で済み端子数に無関係である。

キャリアにつけたままでチップのバーンインテスト
ができる。

キャリアが薄く、柔軟性を有するので薄型、フレキ
シブル型の実装ができる。

実装後のチップ取り替えが容易である。

などの多くの利点があり、得に多ピン化を必要とする高
密度実装タイプのＬＳＩ用に適するものである。

〔従来技術及び問題点〕

ところで、上記のようなフィルムキャリヤ方式に使用さ
れる金属導体（リード部）には、高い電気伝導性が要求
されるため、従来は２０〜５０βｍ厚のタフピッチ銅箔
が使用されていた。しかし、このようなタフピッチ銅
（純銅系）箔では、下記に示すような多くの欠点があ
り、満足できるものではなかった。すなわち、微細なリ
ード部を高密度に形成するためにはエッチング精度を上
げる必要があり、そのためには銅箔の厚さをできるだけ
薄くすることが必要とされる。ところが上記のような２
０〜５０μｍ程度の銅箔のフォトエッチングにより形成
された銅製の微細なリード部は、製造工程中の熱により
軟化したり、エッチング加工におけるレジストの剥離の
際やめっき液流の変動あるいはフィルムキャリヤや移動
させるときのロールの接触などによっても変形するとい
う問題を生じ、このようにしてフィンガー部が変形する
と端子の短絡を生じたり、ボンディングの不良を生じた
りするおそれがあった。

また、銅箔を接着剤により樹脂へ接着する場合、Curing
温度を高くし、高温用接着剤を用いると銅箔と樹脂との
密着性が良くなり、信頼性が向上するが、Curing時間が
比較的長時間（通常数時間）であるため、上記のような
従来の純銅系銅箔では容易に軟化してしまうという問題
があった。

さらにリード部を形成する従来の圧延銅箔では、縦方向
（圧延方向）と横方向（圧延方向に直角な方向）とで引
張り強度や伸びに著しい差異がある。すなわち、機械的
特性に異方性があるという欠点があった。

〔発明の構成〕

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、リー
ド部の強度と耐熱性を向上させ、これによってリード部
の薄肉化を可能にするとともに機械的特性の異方性をな
くし、エッチング精度を向上させ、高密度多ピン化に対
応できるフィルムキャリヤ及びその製造方法を提供する
ものである。

すなわち本発明は、半導体チップ等の電子部品を搭載す
るフィルムキャリヤのリード部が、下記の銅合金組成か
らなる圧延銅合金箔より形成されていることを特徴とす
るフィルムキャリヤ Ｐ０．００５〜0.05重量％、Ｂ０．００５〜0.05重量
％、 Ａｌ0.01〜0.5重量％、Ａｓ0.01〜0.5重量％、 Ｃｄ0.01〜0.5重量％、Ｃｏ0.01〜0.5重量％、 Ｆｅ0.01〜0.5重量％、Ｉｎ0.01〜0.5重量％、 Ｍｇ0.01〜0.5重量％、Ｍｎ0.01〜0.5重量％、 Ｎｉ0.01〜0.5重量％、Ｓｉ0.01〜0.5重量％、 Ｓｎ0.01〜0.5重量％、Ｔｅ0.01〜0.5重量％、 Ａｇ0.01〜１重量％、Ｃｒ0.01〜１重量％、 Ｈｆ0.01〜１重量％、Ｚｎ0.01〜１重量％、 Ｚｒ0.01〜１重量％ の群から選択された１種又は２種以上の成分を０．００
５〜１．５重量％含有し、かつ酸素含有量が５０ｐｐｍ
以下、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金 及び半導体チップ等の電子部品を搭載するフィルムキャ
リヤのリード部を、下記の銅合金組成からなる圧延銅合
金箔を最終冷間圧延後歪取り焼鈍し、これをさらに樹脂
製のベースフィルムにラミネートした後、エッチングに
より形成することを特徴とするフィルムキャリヤの製造
方法 Ｐ０．００５〜0.05重量％、Ｂ０．００５〜0.05重量
％、 Ａｌ0.01〜0.5重量％、Ａｓ0.01〜0.5重量％、 Ｃｄ0.01〜0.5重量％、Ｃｏ0.01〜0.5重量％、 Ｆｅ0.01〜0.5重量％、Ｉｎ0.01〜0.5重量％、 Ｍｇ0.01〜0.5重量％、Ｍｎ0.01〜0.5重量％、 Ｎｉ0.01〜0.5重量％、Ｓｉ0.01〜0.5重量％、 Ｓｎ0.01〜0.5重量％、Ｔｅ0.01〜0.5重量％、 Ａｇ0.01〜１重量％、Ｃｒ0.01〜１重量％、 Ｈｆ0.01〜１重量％、Ｚｎ0.01〜１重量％、 Ｚｒ0.01〜１重量％ の群から選択された１種又は２種以上の成分を０．００
５〜１．５重量％含有し、かつ酸素含有量が５０ｐｐｍ
以下、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金 に関する。

〔発明の具体的説明〕

本発明を構成する圧延銅箔の合金成分のＰ、Ｂ、Ａｌ、
Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓ
ｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｚｒは強
度、耐熱性を向上させるとともに銅の再結晶集合組織で
ある（１００）方位が発達することを防ぎ異方性を改善
する。

しかし、銅に添加されるこれらの合金成分にはそれぞれ
上限及び下限がある。それについて以下に説明する。

Ｐ、Ｂについては０．００５重量％未満、Ａｌ、Ａｓ、
Ｃｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓ
ｎ、Ｔｅ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｚｒについては
０．０１重量％未満では期待する効果が得られず、逆
に、Ｐ、Ｂについては０．０５重量％、Ａｌ、Ａｓ、Ｃ
ｄ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓ
ｎ、Ｔｅについては０．５重量％、Ａｇ、Ｃｒ、Ｈｆ、
Ｚｎ、Ｚｒについては１重量％を超えると導電性が著し
く低下するため好ましくない。又、これら群から選択さ
れた１種又は２種以上の成分の範囲を０．００５〜１．
５重量％とした理由は、下限値については１種添加の下
限値として０．００５重量％とし、上限値については２
種以上の添加により１重量％を超えても金属間化合物の
生成等で必ずしも著しい導電性の低下がないが、１．５
重量％を超えると著しく低下するためである。

リード部を形成する上記箔の合金組織でＩｎ又はＳｎを
添加したものは導電率が高く、半軟化温度が２００〜３
００℃で制御可能であること（なお、この半軟化温度は
ＩＣチップとのボンディング時（温度３２０℃）及び基
板との接続時（温度２７０℃）に銅材が軟化することが
望ましいとされている温度である。）、通常使用されて
いるエッチング溶液、塩化第２鉄(FeCl₃)、塩化銅(CuCl
₂)で容易にエッチングができる点でより優れた材料であ
る。

また、酸素含有量を５０ｐｐｍ以下とする理由は耐熱性
をさらに向上させるものであるが、上記添加元素を添加
しても酸含有量が５０ｐｐｍを超えて多量に存在してい
ると、耐熱性がさほど向上せず、逆に酸素含有量が５０
ｐｐｍ以下では、微量の元素添加で著しい耐熱性の向上
が得られるためである。これは酸素含有量が高いと添加
した合金元素が酸化物となり耐熱性に寄与しなくなるた
めと考えられる。好ましくは酸素含有量が２０ｐｐｍ以
下が望まれる。

また、最終冷間圧延後、歪取り焼鈍をする理由は、冷間
圧延上りの状態では材料内部に残留応力が多量に蓄積さ
れているため、フィルムキャリヤ製造工程中に受ける熱
（樹脂との接着時の熱あるいはエッチングパターン焼付
け時の熱等）により残留応力が開放され、銅合金箔の収
縮が生じ、結果的に変形してしまうおそれがあるから
で、従って、最終冷間圧延後に歪取り焼鈍をすることに
より、この銅合金箔から形成されるリード部の変形をさ
らに防止しようとするものである。なお、歪取り焼鈍の
方法については特に限定されるものではなく、適宜の焼
鈍法を用いることができる。

次に本発明に使用する銅合金箔及び従来のタフピッチ銅
箔の抗張力及び伸びの代表例を第２図に基づいて説明す
る。本発明に使用する銅合金箔はＳｎ入り（0.15％Ｓ
ｎ）銅合金箔8a,8b,9a,9bで、比較列として示すものは
従来のタフピッチ銅からなるブライト箔6a,6b,7a,7bで
ある。第２図から明らかなようにＳｎ入り銅合金箔8a,8
bは焼鈍温度（１５分）が３００℃を超えてもなおかつ
高い抗張力を維持しているのが分かる。

これに対し、タフピッチ銅箔の抗張力6a,6bは１２０℃
程度から急激に降下し、耐熱強度が著しく低いことが分
かる。これから明らかなように熱影響のある従来のタフ
ピッチ圧延銅箔により形成されたリード部をもつフィル
ムキャリヤは信頼性に著しく欠けているのである。ま
た、圧延の縦方向（圧延方向）と横方向とでは、第２図
の従来のタフピッチ圧延銅箔で分かるように、抗張力
（縦方向6a、横方向6b）及び伸び（縦方向7a、横方向7
b）とも大きな差異がある。特に熱を受ける１６０〜２
００℃の範囲ではその差異が大きく、このような異方性
に伴う位置づれや変形のために素子との接続の不確実性
が増加する。

これに対して、代表例として示す本願発明に用いるＳｎ
入り銅箔では前記のような高耐熱性を備えさらに前記の
ような縦方向と横方向との抗張力（縦方向8a、横方向8
b）と伸び（縦方向9a、横方向9b）の異方性は殆ど認め
られない。これは、高密度かつ微細リード部をもつフィ
ルムキャリヤとして信頼性の向上に大きく寄与するもの
である。

この耐熱強度は他の本発明のリード部に用いられる合金
の組成についても同様であった。

以下に本発明材料を実施例をもって説明する。

〔実施例〕

第１表に示される本発明のフィルムキャリヤのリード部
の合金に係る各種成分組成のインゴットを高周波溶解炉
で溶解鋳造した。酸素含有量を５０ｐｐｍ以下とするに
は銅原料として無酸素銅あるいは低酸素銅という酸素含
有量が５０ｐｐｍ以下のものを用い、これが酸化しない
よう還元性あるいは不活性雰囲気で溶解鋳造するといっ
た方策を行う。次にこれを９００℃で熱間圧延して厚さ
８mmの板とした後、冷間圧延で厚さ１mmとした。これを
５００℃にて１時間焼鈍したのち冷間圧延で厚さ０．２
mmとし、さらに５００℃にて１時間焼鈍したのち冷間圧
延で厚さ０．０２５mmとした。

このようして調整された試料の評価として、強度を引張
試験により圧延平行方向と直角方向で測定し、耐熱性を
加熱時間１時間における軟化温度により、導電性を銅電
率（％ＩＡＣＳ）によって示した。また、ポリイミドフ
ィルムを用いた３層のテープキャリヤを作製し、リード
部の変形の有無を調査した。第１表に示す如く本発明の
合金は優かれた強度、耐熱性、導電性を有し、異方性も
少なく、フィルムキャリヤにした時の変形がないことは
明白であり、フィルムとして優れた特性を有している。
次に歪取り焼鈍を施した例を第２表に示す。この第２表
に示すものは、同一合金組成のリード部材について歪取
り焼鈍を実施した場合（試料No.１，No.２）と実施しな
い場合（試料No.３，No.４）とで想定される熱影響下
（２００℃×１０分）での縮み量を測定したものであ
る。この第２表から明らかなように、歪取り焼鈍を実施
したものは、実施しないものに比べ収縮率は1/10以下に
減少している。本発明のフィルムキャリヤに用いられる
他の銅合金組成についても同様の傾向が得られた。この
リード部材の縮みはフィルムキャリヤの変形を必ず引起
すというものではないが、同変形を誘発したり、助長す
るという因子となるので、好ましくは歪取り焼鈍を実施
するのが望ましい。

［発明の効果］ ＩＣ又はＬＳＩ等の高集積化とともに急速な多ピン化の
傾向にあるリード部に要求されるより実装密度を高める
ことのできるフィルムキャリヤの開発が進められている
が、リード部の配列、形状がより狭小となることによっ
て起る変形や短絡、異方性等の問題は極めて重要であ
る。本発明はこれらの問題を全て解決したもので、技術
の進展と優良なフィルムキャリヤ及びその製造に寄与す
ることが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィルムキャリヤ方式の一例を示す概略説明図
である。 第２図は本発明に使用する銅合金箔とタフピッチ銅箔の
各種焼鈍温度における抗張力と伸びを示すグラフであ
る。 １：スプロケットホイール ２：樹脂フィルム ３：インナーリード（チンプボンディング用フィンガ
ー） ４：アウターリード（外部接続用フィンガー） ５：テスト用パット 6a：タフピッチ銅箔縦方向の抗張力 6b：タフピッチ銅箔横方向の抗張力 7a：タフピッチ銅箔縦方向の伸び 7b：タフピッチ銅箔横方向の伸び 8a：Ｓｎ入り銅合金箔縦方向の抗張力 8b：Ｓｎ入り銅合金箔横方向の抗張力 9a：Ｓｎ入り銅合金箔縦方向の伸び 9b：Ｓｎ入り銅合金箔横方向の伸び

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップ等の電子部品を搭載するフィ
   ルムキャリヤのリード部が、下記の銅合金組成からなる
   圧延銅合金箔より形成されていることを特徴とするフィ
   ルムキャリヤ Ｐ0.005〜0.05重量％、Ｂ0.005〜0.05重量％、 Ａｌ0.01〜0.5重量％、Ａｓ0.01〜0.5重量％、 Ｃｄ0.01〜0.5重量％、Ｃｏ0.01〜0.5重量％、 Ｆｅ0.01〜0.5重量％、Ｉｎ0.01〜0.5重量％、 Ｍｇ0.01〜0.5重量％、Ｍｎ0.01〜0.5重量％、 Ｎｉ0.01〜0.5重量％、Ｓｉ0.01〜0.5重量％、 Ｓｎ0.01〜0.5重量％、Ｔｅ0.01〜0.5重量％、 Ａｇ0.01〜１重量％、Ｃｒ0.01〜１重量％、 Ｈｆ0.01〜１重量％、Ｚｎ0.01〜１重量％、 Ｚｒ0.01〜１重量％ の群から選択された１種又は２種以上の成分を０．００
   ５〜１．５重量％含有し、かつ酸素含有量が５０ｐｐｍ
   以下、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金。
2. 【請求項２】半導体チップ等の電子部品を搭載するフィ
   ルムキャリヤのリード部を、下記の銅合金組成からなる
   圧延銅合金箔を最終冷間圧延後歪取り焼鈍し、これをさ
   らに樹脂製のベースフィルムにラミネートした後、エッ
   チングにより形成することを特徴とするフィルムキャリ
   ヤの製造方法 Ｐ0.005〜0.05重量％、Ｂ0.005〜0.05重量％、 Ａｌ0.01〜0.5重量％、Ａｓ0.01〜0.5重量％、 Ｃｄ0.01〜0.5重量％、Ｃｏ0.01〜0.5重量％、 Ｆｅ0.01〜0.5重量％、Ｉｎ0.01〜0.5重量％、 Ｍｇ0.01〜0.5重量％、Ｍｎ0.01〜0.5重量％、 Ｎｉ0.01〜0.5重量％、Ｓｉ0.01〜0.5重量％、 Ｓｎ0.01〜0.5重量％、Ｔｅ0.01〜0.5重量％、 Ａｇ0.01〜１重量％、Ｃｒ0.01〜１重量％、 Ｈｆ0.01〜１重量％、Ｚｎ0.01〜１重量％、 Ｚｒ0.01〜１重量％ の群から選択された１種又は２種以上の成分を０．００
   ５〜１．５重量％含有し、かつ酸素含有量が５０ｐｐｍ
   以下、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金。