JPH10303231A - 半導体素子搭載用テープキャリアおよびそのテープキャリアを使用した半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波併用熱圧着法に基づくワイヤボンディ
ング法によってインナーリードと搭載された半導体素子
を接続することができる半導体素子搭載用テープキャリ
アおよびそのテープキャリアを使用した半導体装置を提
供する。 【解決手段】 ポリイミドテープ１の上に形成された銅
リード２（インナーリード２ａ）にニッケル合金、パラ
ジウム、パラジウム合金の下地めっき層３と金めっき層
４を形成した構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子搭載用テ
ープキャリアおよびそのテープキャリアを使用した半導
体装置に関し、特に、金ワイヤによって半導体素子をイ
ンナーリードに接続できるようにした半導体素子搭載用
テープキャリアおよびそのテープキャリアを使用した半
導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅箔をポリイミド等の耐熱性テープに接
着した張り合わせ材によって作製した半導体素子搭載用
テープキャリアは、大量生産に優れ、可撓性があり、薄
く、軽量であるため、液晶画面の駆動用ＩＣや小型計算
機の論理ＬＳＩをはじめ、最近ではＣＰＵ、ＡＳＩＣな
どの大型論理回路用の半導体素子を搭載する用途にまで
適用が拡大している。

【０００３】半導体素子をテープキャリアのインナーリ
ードと接続するとき、半導体素子のアルミパッド上に金
バンプと称する金の突起を形成し、これらの金バンプと
全てのインナーリードを正確にアライメントした後、ダ
イヤモンド等の硬質ツールで一括熱圧着する。この接続
方法をテープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）
法と呼ぶ。この接続方法は接続時間が短く、テープキャ
リアのまま作業ができるため、大量生産に適している
が、接続パッド数が数百個にもなったり、パッドとリー
ドのピッチが狭くなると、パッドとリードの全数の正確
なアライメントが難しくなるのが欠点である。また、接
続の際はテープキャリアや接続ツールの平坦性も接続に
大きく影響する。

【０００４】半導体素子のアルミパッド上に金バンプを
形成するときは、ＬＳＩウェハをダイシングによって切
断する前に、配線を描画したＬＳＩウェハにフォトレジ
ストを厚塗りし、露光、現像、電気金めっき、レジスト
剥離、金焼鈍などの１０工程以上の工程を必要とする。
従って、ＴＡＢ法はワイヤボンディング法に比較して特
殊用途に限られている。

【０００５】テープキャリアは、前述したように、大量
生産に優れ、可撓性があり、薄く、軽量であるという利
点を有するので、これを金属リードフレームやガラスエ
ポキシ基板の代わりに用いることができれば好都合であ
る。

【０００６】この場合、半導体素子とテープキャリアの
インナーリードの接続は、ＴＡＢ法のように金バンプを
必要としないワイヤボンディング法で行えれば好都合で
ある。

【０００７】ワイヤボンディング法は、金属リードフレ
ームを用いたＩＣの組立法では一般的な方法てある。熱
圧着が中心であった頃は金属リードフレームは３００℃
以上に加熱されたが、現在はヒートダメージを低減させ
るために、超音波併用熱圧着法が採用されている。この
ため、加熱温度は２００℃程度である。超音波併用熱圧
着法は、超音波エネルギーを吸収しない剛性の高い金属
リードフレームに適している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
素子搭載用テープキャリアによると、絶縁性テープに銅
箔を接着した構成により可撓性があるので、超音波併用
熱圧着法によって金ワイヤをインナーリードに圧着しよ
うとしても超音波エネルギーが吸収されて圧着ができな
いという不都合がある。即ち、テープキャリアのインナ
ーリードにＴＡＢ法で使用されている金／ニッケルめっ
きを電解法で施し、２００℃の接続温度でワイヤボンダ
ーにより金ワイヤを接続しようとしたが、金ワイヤがは
じかれて不圧着となることが多かった。一方、接続温度
を２５０℃以上にすると、銅箔を接着している接着剤が
流動化してテープキャリアが柔らかくなり、ボンディン
グ性を悪化させ、また、超音波エネルギーを大にする
と、金ワイヤの変形が大きくなってネック切れを起こす
とうい不都合が生じる。

【０００９】従って、本発明の目的は超音波併用熱圧着
法に基づくワイヤボンディング法によってインナーリー
ドと搭載された半導体素子を接続することができる半導
体素子搭載用テープキャリアおよびそのテープキャリア
を使用した半導体装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、半導体素子の電極と接続される接続面を有
するインナーリードおよび前記インナーリードに連設さ
れて外部配線と接続される接続面を有するアウターリー
ドを含むリードパターンを、可撓性絶縁フィルム上に形
成した半導体素子搭載用テープキャリアにおいて、前記
インナーリードは、超音波接続に要求される所定の硬
さ、及び熱圧着接続に要求される所定の熱拡散抵抗を有
する下地めっき層と、前記下地めっき層の上に形成され
た金めっき層を、少なくとも前記接続面に有する半導体
素子搭載用テープキャリアを提供するものである。

【００１１】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、半導体素子の電極と接続される接続面を有するイン
ナーリードおよび前記インナーリードに連設されて外部
配線と接続される接続面を有するアウターリードを含む
リードパターンを、可撓性絶縁フィルム上に形成した半
導体素子搭載用テープキャリアに、前記半導体素子を搭
載して前記電極と前記インナーリードの前記接続面を接
続し、前記アウターリードの前記接続面を除いて所定の
部分をモールド樹脂でパッケージした半導体装置におい
て、前記インナーリードは、超音波接続に要求される所
定の硬さ、及び熱圧着接続に要求される所定の熱拡散抵
抗を有する下地めっき層と、前記下地めっき層の上に形
成された金めっき層を、少なくとも前記接続面に有し、
前記インナーリードは、前記接続面に超音波併用熱圧着
法で接続された金ワイヤを介して前記半導体素子の前記
電極と接続された構成を有する半導体装置を提供するも
のである。

【００１２】本発明の実施の形態によると、テープキャ
リアのインナーリードの少なくとも接続面の下地めっき
層は、ニッケル−リン、ニッケル−ホウ素、パラジウム
−ニッケル、ニッケル−コバルト−リン、パラジウム、
或いはパラジウム−リンが好ましく、インナーリードか
らの熱拡散性を防止し、且つ、超音波エネルギーの吸収
を防ぐために要求される硬さを付与する。下地めっき層
の好ましい厚さは、ニッケル合金では、１〜２μｍであ
り、パラジウムあるいはその合金では、０．０５〜０．
２μｍである。一方、下地めっき層の上に形成される金
めっき層は耐酸化性を付与し、好ましい厚さは、０．０
０５〜０．０５μｍである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体素子搭載用
テープキャリアおよびそのテープキャリアを使用した半
導体装置を添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の半導体素子搭載用テープキ
ャリアの実施の形態を示し、ポリイミドテープ１はアウ
ターリードホール５および素子搭載部６を有する。ポリ
イミドテープ１上には耐熱性接着剤７を介してインナー
リード２ａおよびアウターリード２ｂを有するリード２
が接着されており、リード２は、例えば、ニッケル−リ
ンの下地めっき層３と金めっき層４によって被覆されて
いる。これらのめっき層はインナーリード２ａのボンデ
ィングワイヤとの接続面にのみ設けられても良い。

【００１５】図２は本発明の半導体装置の実施の形態を
示し、図１の半導体素子搭載用テープキャリアを使用し
て構成されている。従って、図１と共通する部分は共通
の引用数字で示されている。この半導体装置は素子搭載
部６に半導体素子８を耐熱性接着剤９によって接着し、
金ワイヤ１０によって半導体素子８のアルミパッド（図
示せず）とインナーリード２ａを金めっき層４および下
地めっき層３を介して接続することによって構成されて
いる。実際には、半導体素子８、金ワイヤ１０、および
リード２の所定の部分をモールド樹脂で封止するが、図
示上省略している。また、アウターリードホール５の部
分で切断されるが、それも省略している。アウターリー
ド２ｂは外部配線基板の配線パターンに、直接、あるい
は金属リードフレームを介して接続される。

【００１６】以下、本発明の半導体素子搭載用テープキ
ャリアおよびそれを使用した半導体装置の実施例を詳細
に説明する。

【００１７】

【実施例１】ポリイミドテープに銅箔を耐熱性接着剤を
用いて貼合わせたテープキャリア用テープ材を用意し
た。このテープ材の銅箔面に感光性レジストを薄く均一
に塗布した後、露光、現像、エッチング、レジスト剥膜
等の工程を経て、所望の形状の微細パターンを形成し
た。一般に、テープキャリアに半導体素子を搭載すると
きは、前述したように、半導体素子のアルミパッド上に
設けられた金バンプとテープキャリアのインナーリード
をＴＡＢ法によって一括ボンディングする。そのため、
従来のテープキャリアは、ポリイミドテープに予めチッ
プサイズより大きなデバイスホールを開け、インナーリ
ードの先端をデバイスホール内に突出させた構造を有す
る。一方、図１の半導体素子搭載用テープキャリアで
は、デバイスホールを設けずに、インナーリード２ａは
すべてポリイミドテープ１の上に設けられている。

【００１８】図１、および図２において、テープキャリ
アのめっき不要部に耐薬品性のレジストをスクリーン印
刷法で塗布し、その後、露出しているリード２を脱脂お
よび酸洗により清浄化した。次に、電気めっきでニッケ
ル−リンの下地めっき層３を約２μｍ析出させた。めっ
き液の組成は、ＮｉＳＯ₄ ・６Ｈ₂ Ｏ：１６０ｇ／１，
ＮｉＣｌ₂ ・６Ｈ₂ Ｏ：４０ｇ／１，Ｈ₃ ＰＯ₃ ：８ｇ
／１である。このめっき液から析出させためっき膜の組
成は、ニッケル約９２％、リン約８％であった。その上
に電気めっきで金めっき層４を約０．０５μｍ析出させ
た。

【００１９】このようにして作製したテープキャリアの
素子搭載部６に、半導体素子８を耐熱性ポリイミド接着
剤９で固定した後、半導体素子９のアルミパッドとテー
プキャリアのインナーリード２ａの先端を、超音波併用
熱圧着法により、外径２５μｍの金ワイヤ１０でボンデ
ィングした。ボンディング条件は荷重約９０ｇｆ、ステ
ージ温度２００℃、超音波出力０．５Ｗとした。この条
件は、剛性の高い金属リードフレームであっても、比較
的接続しにくい臨界条件である。この条件で、第１回お
よび第２回のボンディング試験において５００本の接続
を行った。どちらか一方でも接続しなかった場合を不良
モードとして、金ワイヤ１０の不圧着率を求めた。その
結果、不圧着率は０％であった。

【００２０】

【実施例２】実施例１と同様のテープキャリアのリード
２のうち、めっきする部分のみを露出させた後、この部
分を清浄化した。次に、ニッケル−リンの下地めっき層
３を約２μｍ、その上に金めっき層４を０．０５μｍ、
いずれも無電解めっき法で析出させた。ニッケル−リン
の無電解めっきは次亜リン酸を還元剤に用いた。下地め
っき層３の合金組成はニッケル約９２％、リン約８％で
あった。

【００２１】このテープキャリアの素子搭載部６に半導
体素子８を搭載し、半導体素子８のアルミパッドとテー
プキャリアのインナーリード２ａの先端を金ワイヤ１０
でボンディングした。実施例１と同様の方法で接続試験
を行った。その結果、金ワイヤ１０の不圧着率は０％で
あった。

【００２２】

【実施例３】実施例１と同様のテープキャリアのリード
２のうち、めっきする部分のみを露出させた後、この部
分を清浄化した。次に、ニッケル−ホウ素の下地めっき
層３を約２μｍ、その上に金めっき層４を０．０５μ
ｍ、いずれも無電解めっき法で析出させた。ニッケル−
ホウ素の無電解めっきはジメチルアミンボランを還元剤
に用いた。下地めっき層３の合金組成はニッケル約９９
％、ホウ素約１％であった。

【００２３】このテープキャリアに半導体素子８を搭載
し、半導体素子８のアルミパッドとテープキャリアのイ
ンナーリード２ａの先端を金ワイヤ１０でボンディング
した。実施例１と同様の方法で接続試験を行った。その
結果、金ワイヤ１０の不圧着率は０％であった。

【００２４】

【比較例】実施例１、２および３で使用したテープキャ
リアのリード２のうち、めっきする部分のみを露出させ
た後、この部分を清浄化した。次に、ニッケルの下地め
っき層３を約２μｍ、その上に金めっき層４を０．０５
μｍ、いずれも電解めっき法で析出させた。このテープ
キャリアに半導体素子８を搭載し、半導体素子８のアル
ミパッドとテープキャリアのインナーリード２ａの先端
を金ワイヤ１０でボンディングした。実施例１と同様の
方法で接続試験を行った。その結果、金ワイヤ１０の不
圧着率は２０％であった。

【００２５】以上の説明から明らかなように、実施例
１、２、および３と比較例の結果を比較すると、本発明
のニッケル合金の下地めっき層３を金めっき層４の下に
施す構造は、可撓性を有するテープキャリアに金ワイヤ
１０をボンディングするためには極めて有効な手段であ
ることが実証された。

【００２６】本発明では、ニッケル合金の下地めっき層
の厚さは、リード２からの熱拡散を防止するため、少な
くとも１μｍは必要である。しかし、このめっき層は比
較的硬いので、３μｍ以上の厚さにすると、テープキャ
リアの特徴である可撓性を損なうことがある。従って、
下地めっき層の厚さは１〜２μｍ程度が望ましい。一
方、下地めっき層をパラジウムにすると、パラジウムは
ニッケル合金よりさらに硬く、また高価であるので、薄
付けが良い。しかし、０．０５μｍより薄いと充分なボ
ンディング性が望めないことが実験から明らかになっ
た。また、０．０５μｍより薄くすると、膜厚の制御お
よび品質保証が難しくなるので、パラジウムを使用する
ときは、０．０５〜０．２μｍ程度が良い。金めっき層
はパラジウムより更に高価であるため、更に薄付けが良
いが、０．００５μｍより薄いと膜厚の制御および品質
保証が難しいことから、０．００５〜０．０５μｍ程度
が良い。

【００２７】本発明では、下地めっき層をパラジウム−
ニッケル合金とし、その上に金めっき層を形成しても良
い。この構成によると、超音波併用熱圧着法による金ワ
イヤの接続率は、金めっき／ニッケル合金めっきを使用
した構成よりも良好であり、実施例１と同様の方法で接
続試験を行ったところ、ワイヤ不圧着率は０％であっ
た。

【００２８】本発明の半導体素子搭載用テープキャリア
およびそのテープキャリアを使用した半導体装置は、ワ
イヤボンディング法によってインナーリードが半導体素
子と接続されるものとして説明したが、ＴＡＢ法によっ
て構成されることを妨げるものではない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体素子
搭載用テープキャリアおよびそのテープキャリアを使用
した半導体装置によれば、インナーリードに所定の硬さ
と所定の熱拡散抵抗を有する下地めっき層とその上に形
成される金めっき層を設けたので、可撓性テープキャリ
アのインナーリードと搭載された半導体素子を超音波併
用熱圧着法に基づくワイヤボンディング法で接続するこ
とができる。その結果、以下の効果を奏することができ
る。 (1) 半導体素子の電極上に金バンプを予め設けておく必
要がないため、高価で時間のかかるウェハバンプ製造工
程をすべて省略することができる。 (2) 従来の剛性の高い金属リードフレームに比較して、
薄くて可撓性を有するため、パッケージが薄形化でき、
狭い隙間や湾曲した搭載部、折り曲げた基板の裏側など
への搭載が可能になる。 (3) ウェハバンプ工程の省略と従来のワイヤボンダーの
使用により、組立コストの大幅な低減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体素子搭載用テープキャリアの実
施の形態を示す説明図。

【図２】本発明の半導体装置の実施の形態を示す説明
図。

【符号の説明】

１ ポリイミドテープ ２ 銅箔微細パターン（リード） ２ａ インナーリード ２ｂ アウターリード ３ 下地めっき層 ４ 金めっき層 ５ アウターリードホール ６ 素子搭載部 ７ 耐熱性接着剤 ８ 半導体素子 ９ 耐熱性接着剤 １０ 金ワイヤ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子の電極と接続される接続面を
   有するインナーリードおよび前記インナーリードに連設
   されて外部配線と接続される接続面を有するアウターリ
   ードを含むリードパターンを、可撓性絶縁フィルム上に
   形成した半導体素子搭載用テープキャリアにおいて、 前記インナーリードは、超音波接続に要求される所定の
   硬さ、及び熱圧着接続に要求される所定の熱拡散抵抗を
   有する下地めっき層と、前記下地めっき層の上に形成さ
   れた金めっき層を、少なくとも前記接続面に有すること
   を特徴とする半導体素子搭載用テープキャリア。
2. 【請求項２】 前記下地めっき層は、ニッケル−リン、
   ニッケル−ホウ素、パラジウム−ニッケル、ニッケル−
   コバルト−リン、パラジウム、或いはパラジウム−リン
   のめっき層である請求項１記載の半導体素子搭載用テー
   プキャリア。
3. 【請求項３】 半導体素子の電極と接続される接続面を
   有するインナーリードおよび前記インナーリードに連設
   されて外部配線と接続される接続面を有するアウターリ
   ードを含むリードパターンを、可撓性絶縁フィルム上に
   形成した半導体素子搭載用テープキャリアに、前記半導
   体素子を搭載して前記電極と前記インナーリードの前記
   接続面を接続し、前記アウターリードの前記接続面を除
   いて所定の部分をモールド樹脂でパッケージした半導体
   装置において、 前記インナーリードは、超音波接続に要求される所定の
   硬さ、及び熱圧着接続に要求される所定の熱拡散抵抗を
   有する下地めっき層と、前記下地めっき層の上に形成さ
   れた金めっき層を、少なくとも前記接続面に有し、 前記インナーリードは、前記接続面に超音波併用熱圧着
   法で接続された金ワイヤを介して前記半導体素子の前記
   電極と接続された構成を有することを特徴とする半導体
   装置。
4. 【請求項４】 前記下地めっき層は、ニッケル−リン、
   ニッケル−ホウ素、パラジウム−ニッケル、ニッケル−
   コバルト−リン、パラジウム、或いはパラジウム−リン
   のめっき層である請求項３記載の半導体装置。