JPH0736410B2 - 電気接続用テ−プ状リ−ド - Google Patents
電気接続用テ−プ状リ−ドInfo
- Publication number
- JPH0736410B2 JPH0736410B2 JP30823086A JP30823086A JPH0736410B2 JP H0736410 B2 JPH0736410 B2 JP H0736410B2 JP 30823086 A JP30823086 A JP 30823086A JP 30823086 A JP30823086 A JP 30823086A JP H0736410 B2 JPH0736410 B2 JP H0736410B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- tape
- bumps
- alloy
- leads
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子などの外部接続用電極（パッド）と
外部回路を接続する電気接続用テープ状リードに関し、
特に高密度で信頼性の高い接続を可能にするものであ
る。
外部回路を接続する電気接続用テープ状リードに関し、
特に高密度で信頼性の高い接続を可能にするものであ
る。
IC,LSI等の半導体素子は、Siなどのチップ表面にAl配線
を形成したパッドを除いてパッシベーション層により保
護され、パッドと外部回路との接続にはAuやAl細線を用
いたワイヤーボンドが利用されている。しかるにLSIやV
LSIなどの高集積素子ではチップ当りのパッド数が数10
〜100以上となり、隣接するワイヤー間で接触混線等の
障害が起り易い。このため最近ではテープ自動ボンディ
ング（Tape Automated Bonding;TAB）を用い、テープ状
リードを一括接続する方式が採用される方向にある。
を形成したパッドを除いてパッシベーション層により保
護され、パッドと外部回路との接続にはAuやAl細線を用
いたワイヤーボンドが利用されている。しかるにLSIやV
LSIなどの高集積素子ではチップ当りのパッド数が数10
〜100以上となり、隣接するワイヤー間で接触混線等の
障害が起り易い。このため最近ではテープ自動ボンディ
ング（Tape Automated Bonding;TAB）を用い、テープ状
リードを一括接続する方式が採用される方向にある。
テープ状リードやTAB用リードについては、例えばソリ
ッドステイトテクノロジイ（Solid State Technology）
1978年３月号p.53〜58に詳しく説明されている。即ちテ
ープ状リードは厚さ70μ,35μ又はこれ以下のタフピッ
チ銅（C110），無酸素銅（C101）,Cu−2.4％Fe−0.12％
Zn−0.03％Ｐ合金（C194），電解銅等の箔条体からエッ
チングなどにより形成される。チップ外周近くに配列す
るパッドは通常50〜100μ角で100〜300μピッチに形成
されており、２層又は３層のテープ状リードはリード先
端部を除き、それぞれ片面又は両面がポリイミド膜で処
理される。
ッドステイトテクノロジイ（Solid State Technology）
1978年３月号p.53〜58に詳しく説明されている。即ちテ
ープ状リードは厚さ70μ,35μ又はこれ以下のタフピッ
チ銅（C110），無酸素銅（C101）,Cu−2.4％Fe−0.12％
Zn−0.03％Ｐ合金（C194），電解銅等の箔条体からエッ
チングなどにより形成される。チップ外周近くに配列す
るパッドは通常50〜100μ角で100〜300μピッチに形成
されており、２層又は３層のテープ状リードはリード先
端部を除き、それぞれ片面又は両面がポリイミド膜で処
理される。
素子のパッド上に形成されたAuバンプ（突起状電極）と
Auメッキされたリード先端は熱ブロック上で圧着して接
続しているが、より新しい方法としてリード側にバンプ
を形成している。この方法によればチップにバンプを形
成することによるコストや品質上の難問が回避できる。
Auメッキされたリード先端は熱ブロック上で圧着して接
続しているが、より新しい方法としてリード側にバンプ
を形成している。この方法によればチップにバンプを形
成することによるコストや品質上の難問が回避できる。
しかしながら半導体などの実用期間に亘り熱膨張差によ
り不可避的に発生する熱応力や外部機械的ストレスが素
子とリードの接合部に直接的に作用することは避けられ
ないので、これに耐え得る十分な接合強度が必要であ
る。
り不可避的に発生する熱応力や外部機械的ストレスが素
子とリードの接合部に直接的に作用することは避けられ
ないので、これに耐え得る十分な接合強度が必要であ
る。
また熱圧着における過大な荷重や温度は素子のクラック
発生の原因となるので厳しく制限される。リード上にAu
バンプを形成する場合はそれほど問題ではないがコスト
上不利である。これに替りCuバンプやAuメッキCuバンプ
では温度や荷重の制約が大きい。
発生の原因となるので厳しく制限される。リード上にAu
バンプを形成する場合はそれほど問題ではないがコスト
上不利である。これに替りCuバンプやAuメッキCuバンプ
では温度や荷重の制約が大きい。
上記問題はLSIやVLSIなどのように高集積化・微細化さ
れ、かつパッド部が多層化されるにつれてより重大とな
る。即ち可及的小荷重で圧着されることが増々重要とな
っている。
れ、かつパッド部が多層化されるにつれてより重大とな
る。即ち可及的小荷重で圧着されることが増々重要とな
っている。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、半導体の小型化・
高集積化において、ますます重要となっている小荷重で
の圧着が可能で、パッドと外部回路との高密度かつ信頼
性の高い接続が得られる電気接続用テープ状リードを開
発したもので、金属製リード上に接続用バンプを設けた
電気接続用テープ状リードにおいて、Cu又はCu合金から
なるリード上にNi又はNi合金層を介してAl,Ag,Pb又はこ
れ等の合金からなるバンプを形成したことを特徴とする
ものである。
高集積化において、ますます重要となっている小荷重で
の圧着が可能で、パッドと外部回路との高密度かつ信頼
性の高い接続が得られる電気接続用テープ状リードを開
発したもので、金属製リード上に接続用バンプを設けた
電気接続用テープ状リードにおいて、Cu又はCu合金から
なるリード上にNi又はNi合金層を介してAl,Ag,Pb又はこ
れ等の合金からなるバンプを形成したことを特徴とする
ものである。
即ち本発明はCuの他、Cu-Zr,Cu-Ag,Cu-Zn,Cu-Cr,Cu-Fe,
Cu-Sn,Cu-Ti,Cu-Ni,Cu-Ni-Sn,Cu-Cr-Zr,Cu-Mg-P等のCu
合金を圧延加工して所定の厚さに仕上げてから、エッチ
ングやプレス法により所望のリードパターンに成形す
る。通常リード厚さは18〜100μでリード巾は用途に応
じ50〜200μ位であり、バンプはリード先端の素子上の
パッドと接続可能な位置に設けられるが、本発明ではこ
のリード上にNi,Ni-Co,Ni-P,Ni-B,Ni-Pd等の薄層を形成
してからその上にバンプを形成するものである。そして
この薄層の厚さは0.1〜５μ、望ましくは0.1〜２μとす
る。
Cu-Sn,Cu-Ti,Cu-Ni,Cu-Ni-Sn,Cu-Cr-Zr,Cu-Mg-P等のCu
合金を圧延加工して所定の厚さに仕上げてから、エッチ
ングやプレス法により所望のリードパターンに成形す
る。通常リード厚さは18〜100μでリード巾は用途に応
じ50〜200μ位であり、バンプはリード先端の素子上の
パッドと接続可能な位置に設けられるが、本発明ではこ
のリード上にNi,Ni-Co,Ni-P,Ni-B,Ni-Pd等の薄層を形成
してからその上にバンプを形成するものである。そして
この薄層の厚さは0.1〜５μ、望ましくは0.1〜２μとす
る。
上記バンプは純Al,Al−0.5〜２％Si,Al−0.5〜１％Mg,A
l−0.1〜１％Pd,Al−0.5〜５％Ni,Al−0.5〜1.5％Cu等
のAl合金、純Ag、Ag−0.1〜５％Sn,Ag−0.1〜15％Au,Ag
−0.1〜30％Pd等のAg合金、純Pb、Pb−１〜40％Sn,Pb−
１〜10％Sn−１〜５％Ag,Pb−１〜３％Sb,Pb−0.05〜１
％Ca−１〜５％Sn等のPb合金からなり、高さ10〜50μの
凸状をなす。これ等のバンプは溶接，圧着，メッキ，蒸
着，機械的かしめなどにより形成される。一つの実用的
な方法としては上記組成の細線をアーク放電により溶解
して表面張力により小球状とし、これを熱圧着する。ま
たリードのバンプパターンに凹状穴を形成した基板に上
記組成の金属をマイクロキャストしたり、予めスパッタ
ーなどにより導電化してから凹状穴以外の部分をレジス
ト処理し、メッキにより凹状穴に上記組成の金属を満
し、これをリードに一括して圧着転写することもでき
る。また本発明リードは、上記合金テープ単体の所謂１
層リードの他、ポリイミド膜で補強した２層又は３層リ
ードとすることも可能であり、箔条体にポリイイドをコ
ートしてからパターンを成形するか、打抜成形したポリ
イミドテープに箔条体を積層してからパターンを成形す
る。
l−0.1〜１％Pd,Al−0.5〜５％Ni,Al−0.5〜1.5％Cu等
のAl合金、純Ag、Ag−0.1〜５％Sn,Ag−0.1〜15％Au,Ag
−0.1〜30％Pd等のAg合金、純Pb、Pb−１〜40％Sn,Pb−
１〜10％Sn−１〜５％Ag,Pb−１〜３％Sb,Pb−0.05〜１
％Ca−１〜５％Sn等のPb合金からなり、高さ10〜50μの
凸状をなす。これ等のバンプは溶接，圧着，メッキ，蒸
着，機械的かしめなどにより形成される。一つの実用的
な方法としては上記組成の細線をアーク放電により溶解
して表面張力により小球状とし、これを熱圧着する。ま
たリードのバンプパターンに凹状穴を形成した基板に上
記組成の金属をマイクロキャストしたり、予めスパッタ
ーなどにより導電化してから凹状穴以外の部分をレジス
ト処理し、メッキにより凹状穴に上記組成の金属を満
し、これをリードに一括して圧着転写することもでき
る。また本発明リードは、上記合金テープ単体の所謂１
層リードの他、ポリイミド膜で補強した２層又は３層リ
ードとすることも可能であり、箔条体にポリイイドをコ
ートしてからパターンを成形するか、打抜成形したポリ
イミドテープに箔条体を積層してからパターンを成形す
る。
本発明は上記の如く、Auより安価で、Alと拡散反応し難
く、かつCuより軟質な金属でバンプを形成するもので、
小荷重での圧着が可能となり、素子に機械的ダメージを
与えることなく、充分な接合強度を得ることができる。
また長期の実用に亘り信頼性を向上する。
く、かつCuより軟質な金属でバンプを形成するもので、
小荷重での圧着が可能となり、素子に機械的ダメージを
与えることなく、充分な接合強度を得ることができる。
また長期の実用に亘り信頼性を向上する。
即ち素子上のAlパッドとリードのバンプは300〜600℃で
熱圧着されるが、本発明リードはその精選された上記合
金組成により、より低温又は低荷重で熱圧着が可能とな
るため、素子へのダメージの危険が少ない。これは通常
の電気銅などに比べ、高温での変形能が大きいためであ
る。またAuとAlは容易に拡散反応するので、実用期間中
に脆弱で電気抵抗の高い反応層を形成し、所謂Purple P
laque現象となってしまう。これに対しAlバンプは同一
金属であり、最も望ましい。また接続部の電食などにお
いてもAlバンプが最も有利であり、Ag,Pb等もこれに継
ぐものである。
熱圧着されるが、本発明リードはその精選された上記合
金組成により、より低温又は低荷重で熱圧着が可能とな
るため、素子へのダメージの危険が少ない。これは通常
の電気銅などに比べ、高温での変形能が大きいためであ
る。またAuとAlは容易に拡散反応するので、実用期間中
に脆弱で電気抵抗の高い反応層を形成し、所謂Purple P
laque現象となってしまう。これに対しAlバンプは同一
金属であり、最も望ましい。また接続部の電食などにお
いてもAlバンプが最も有利であり、Ag,Pb等もこれに継
ぐものである。
リード材としてCu又はCu合金を用いると、機械的特性と
共に電気・熱伝導性及びリード他端の接続（Outer Lead
Bond）に常用される半田付け性において最適である。
リード部の少なくともバンプ部周辺にNi又はNi合金被膜
を形成しておくと、リードの酸化防止となり、Alバンプ
等との接続性が良好で、かつAlとCuの拡散反応や電食防
止にも有効である。
共に電気・熱伝導性及びリード他端の接続（Outer Lead
Bond）に常用される半田付け性において最適である。
リード部の少なくともバンプ部周辺にNi又はNi合金被膜
を形成しておくと、リードの酸化防止となり、Alバンプ
等との接続性が良好で、かつAlとCuの拡散反応や電食防
止にも有効である。
厚さ35μのCu箔と厚さ75μのポリイミドベースフィルム
からエッチング法により、リード数64,リード先端の巾1
00μ，ピッチ250μのテープキャリヤーを作成し、下記
によりリード先端にバンプを形成した。
からエッチング法により、リード数64,リード先端の巾1
00μ，ピッチ250μのテープキャリヤーを作成し、下記
によりリード先端にバンプを形成した。
上記テープキャリヤーのリード先端に下記メッキ浴を用
いてNi−10％Co合金を３μの厚さにメッキし、第１表中
No.1〜３に示すバンプ用細線（線径25μ）を用い、その
先端をそれぞれ超音波併用熱圧着式ボールワイヤーボン
ダーによるアーク放電により、Ar−10％H2気流中で溶解
して小球状（球径60μ）とした。これをAr−10％H2気流
中250℃に加熱した上記テープキャリヤーのリード上に
超音波（出力0.05W,時間0.05sec）で熱圧着して半円球
状とし、その頂部で細線を切断することによりバンプを
形成した。尚ボール形成部と熱圧着部のみAr−10％H2を
吹き付け、その他は特別なシールを施さない簡便な開放
型装置を用いた。
いてNi−10％Co合金を３μの厚さにメッキし、第１表中
No.1〜３に示すバンプ用細線（線径25μ）を用い、その
先端をそれぞれ超音波併用熱圧着式ボールワイヤーボン
ダーによるアーク放電により、Ar−10％H2気流中で溶解
して小球状（球径60μ）とした。これをAr−10％H2気流
中250℃に加熱した上記テープキャリヤーのリード上に
超音波（出力0.05W,時間0.05sec）で熱圧着して半円球
状とし、その頂部で細線を切断することによりバンプを
形成した。尚ボール形成部と熱圧着部のみAr−10％H2を
吹き付け、その他は特別なシールを施さない簡便な開放
型装置を用いた。
メッキ浴 NiSO4 240g/l NiCl2 30g/l H3BO3 30g/l CoSO4 15g/l ギ酸 20g/l ホルマリン 2g/l pH 3.7 浴温 60℃ 電流密度 5A/dm2 以上のテープ状リードについて、保管中の耐食性を比較
するため、湿度85％，温度85℃の恒温恒湿槽内に24時間
放置し、バンプ部及びその周辺の腐食の有無を検鏡し
た。またSi素子を模してSiウエハーにAlを１μの厚さに
蒸着し、これに上記リードのバンプ部を一括ボンディン
グした、ボンディングはN2−10％H2気流中、400℃でリ
ード当り75gの荷重をかけて３秒間加圧した。これ等に
ついてそのままの剥離強度を求めると共に150℃で500時
間エージング後の剥離強度を求めた。
するため、湿度85％，温度85℃の恒温恒湿槽内に24時間
放置し、バンプ部及びその周辺の腐食の有無を検鏡し
た。またSi素子を模してSiウエハーにAlを１μの厚さに
蒸着し、これに上記リードのバンプ部を一括ボンディン
グした、ボンディングはN2−10％H2気流中、400℃でリ
ード当り75gの荷重をかけて３秒間加圧した。これ等に
ついてそのままの剥離強度を求めると共に150℃で500時
間エージング後の剥離強度を求めた。
また比較のため上記の方法に準じてAuとCuのバンプを形
成した従来のテープ状リードについて同様の試験を行な
った。これ等の結果を第１表に併記した。
成した従来のテープ状リードについて同様の試験を行な
った。これ等の結果を第１表に併記した。
第１表から明らかなように、本発明リードNo.1〜３は何
れも十分な剥離強度を有し、特に重要な長期の実用期間
に亘る強度の維持においても十分に優れていることが判
る。これに対し従来リードNo.4、５では重要な長期の実
用期間において、何れも大きな強度低下が認められる。
尚従来リードNo.5（Cuバンプ）ではボンディング時の荷
重を２倍としたとき、剥離強度は33g、エージング後も2
9gとなるが、ボンディング時に大きな荷重を要するた
め、素子への機械的ダメージの危険性が大きい。
れも十分な剥離強度を有し、特に重要な長期の実用期間
に亘る強度の維持においても十分に優れていることが判
る。これに対し従来リードNo.4、５では重要な長期の実
用期間において、何れも大きな強度低下が認められる。
尚従来リードNo.5（Cuバンプ）ではボンディング時の荷
重を２倍としたとき、剥離強度は33g、エージング後も2
9gとなるが、ボンディング時に大きな荷重を要するた
め、素子への機械的ダメージの危険性が大きい。
また本発明リードNo.1〜３ではリードにNiメッキを施し
たので腐食が完全に抑止できた。
たので腐食が完全に抑止できた。
以上本発明はTABテープ又はフィルムキャリヤー等のテ
ープ状リードとしたが、リード以外にも回路や他の部品
搭載できる回路機構を有し、外部回路との接続を可能に
するTABリードにも同様に適用することができる。
ープ状リードとしたが、リード以外にも回路や他の部品
搭載できる回路機構を有し、外部回路との接続を可能に
するTABリードにも同様に適用することができる。
このように本発明テープ状リードはリード部にAl,Ag又
はPb系のバンプを形成したもので、小荷重での圧着によ
り従来のAuやCuバンプを形成したものと同等以上の接続
が得られ、長期の実用期間における接続強度の低下が小
さく半導体の小型化，高集積化において、増々重要とな
っている素子と外部回路との高密度で信頼性の高い接続
が得られる等工業上顕著な効果を奏するものである。
はPb系のバンプを形成したもので、小荷重での圧着によ
り従来のAuやCuバンプを形成したものと同等以上の接続
が得られ、長期の実用期間における接続強度の低下が小
さく半導体の小型化，高集積化において、増々重要とな
っている素子と外部回路との高密度で信頼性の高い接続
が得られる等工業上顕著な効果を奏するものである。
Claims (1)
- 【請求項１】金属製リード上に接続用バンプ（突起状電
極）を設けた電気接続用テープ状リードにおいて、Cu又
はCu合金からなるリード上にNi又はNi合金層を介してA
l,Ag,Pb又はこれ等の合金からなるバンプを形成したこ
とを特徴とする電気接続用テープ状リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30823086A JPH0736410B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 電気接続用テ−プ状リ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30823086A JPH0736410B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 電気接続用テ−プ状リ−ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63164224A JPS63164224A (ja) | 1988-07-07 |
| JPH0736410B2 true JPH0736410B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=17978495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30823086A Expired - Lifetime JPH0736410B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 電気接続用テ−プ状リ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736410B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8004513B2 (en) | 2002-03-06 | 2011-08-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit and method of driving the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5038195A (en) * | 1990-02-09 | 1991-08-06 | Ibm | Composition and coating to prevent current induced electrochemical dendrite formation between conductors on dielectric substrate |
| US20080136019A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-12 | Johnson Michael E | Solder Bump/Under Bump Metallurgy Structure for High Temperature Applications |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP30823086A patent/JPH0736410B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8004513B2 (en) | 2002-03-06 | 2011-08-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit and method of driving the same |
| US8373694B2 (en) | 2002-03-06 | 2013-02-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit and method of driving the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63164224A (ja) | 1988-07-07 |
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