JPH11102939A - 半導体素子搭載用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テープキャリアのインナーリードと半導体素
子のアルミパッドとを金バンプ無しに直接ボンディング
でき、しかも加熱処理を加えても接合部の元素拡散が起
きず、長期に渡って接合部の高信頼性を有する半導体素
子搭載用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置
を提供する。 【解決手段】 このテープキャリア１は、耐熱性を有す
る絶縁テープ２上に、半導体素子の電極と接合されるイ
ンナーリード３０を含む配線リード３をパターン形成し
たものである。インナーリード３０は、銅箔３ａの上
に、ニッケルめっき３ｂ、パラジウムめっき３ｃ、金め
っき３ｄがこの順で施され、半導体素子の電極に金バン
プを形成せずに直接電極と接合される。パラジウムめっ
き３ｃが、ニッケルの接合面への拡散を防ぐので、接合
部の高信頼性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを搭
載する半導体素子搭載用テープキャリアおよびこれを用
いた半導体装置に関し、特に、半導体チップの電極（ア
ルミパッド）とインナーリードとを金バンプ無しに直接
接合可能とした半導体素子搭載用テープキャリアおよび
これを用いた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップ搭載用テープキャリアは、
銅箔とポリイミド等の耐熱性テープとを貼り合わせたテ
ープ材から成形し作製される。このテープキャリアは、
大量生産に優れ、可撓性があり、薄くて軽量であるた
め、液晶画面の駆動用ＩＣや小型計算機の論理ＬＳＩは
もとより、最近ではＣＰＵ，ＡＳＩＣ等の大型論理回路
の半導体チップやメモリチップの搭載用にまで適用範囲
が拡大している。一方、テープキャリアは、薄型、大量
生産向きであるため、これを硬質のリードフレームやガ
ラスエポキシ樹脂からなる基板の代替に用いることが検
討されている。

【０００３】テープキャリアに設けられたインナーリー
ドと半導体チップの電極（アルミパッド）との接続方法
には、従来より次のものが知られている。 (1) ＴＡＢ（テープオートメーテッドボンディング）法 (2) 金ワイヤボンディング法 (3) シングルポイントボンディング法

【０００４】(1) のＴＡＢ法は、一般には、まず半導体
チップ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、次いでこのバンプとインナーリードの全てとを
正確にアライメントした後、ダイヤモンド等の硬質のツ
ールで一括熱圧着させる方法である。このＴＡＢ法によ
れば、テープ材の形態のまま作業ができるため、テープ
キャリアに適用することができ、また接続時間が短く、
大量生産に適している。テープキャリアをＴＡＢ法によ
り接続する場合は、インナーリードにすずめっき、ある
いは金／ニッケルの２層めっきを施す。スズめっきの場
合は、チップのアルミパッド上の金バンプと金−スズ共
晶合金を形成して接合する。また、金／ニッケルめっき
の場合は、金−金接合となり、高信頼性を有する接合が
可能となる。下地のニッケルめっきは、素材の銅と最表
面の金めっきとの熱拡散防止バリアの役割を持つ。

【０００５】(2) の金ワイヤボンディング法は、リード
フレームを用いたＩＣの組立法では、ごく一般的な方法
である。熱圧着が中心であった頃は、フレーム材が３０
０℃以上に熱せられたが、現在はヒートダメージを低減
する目的から超音波併用熱圧着法が用いられ、加熱温度
を２００℃程度にしている。そのため、剛性の高いフレ
ーム材は、この方法に適しているといえる。一方、テー
プキャリアは、軟質のテープ材と銅箔とを貼り合わせた
もので、可撓性を有しているため、フレーム材と比較し
て柔らかく、超音波併用の金ワイヤボンディング法には
適していない。この方法を用いるには、比較的硬質なめ
っき膜を、テープの可撓性を損なわない範囲で施すこと
がポイントとなってくる。

【０００６】(3) のシングルポイントボンディング法
は、テープキャリアのインナーリードと半導体チップの
アルミパッドとを接続する方法として、近年用いられる
ようになったものであり、アルミパッド上に金バンプを
施した後、テープキャリアのインナーリードと金バンプ
を正確にアライメントし、次にインナーリードを１本ず
つツールで叩き、インナーリードとアルミパッドとを接
続させる方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のテープ
キャリアによれば、半導体チップのアルミパッドとテー
プキャリアのインナーリードとを接続する方法としてＴ
ＡＢ法を用いた場合は、半導体チップのアルミパッド上
に金バンプを形成しなければならず、この金バンプは、
一般に、ダイシングによって切断する前の配線を描画し
たＬＳＩウェハにフォトレジストを厚塗りし、露光、現
像、電解金めっき、レジスト剥膜、金焼鈍等１０工程以
上の長い工程を経て作製するもので、コストと製造時間
を費やすことになる。金ワイヤボンディング法と比較し
てＴＡＢ法が特殊用途に限られるのは、金バンプの製造
の困難さが大きな原因と考えられる。また、アルミパッ
ド数が１００個にもなると、あるいはパッドおよびリー
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最大の欠点である。ま
た、接続の際は、テープ材や接続ツールの平坦性も接続
に大きく影響する。

【０００８】また、金ワイヤボンディング法を用いた場
合は、一般には、リードフレームのような剛性の高い基
体上で行う方法であるため、軟質のテープキャリア上に
金ワイヤを接続することは、荷重や超音波出力が吸収さ
れ易いため、比較的難しい。

【０００９】また、シングルポイントボンディング法を
用いた場合は、ＴＡＢ法と同様に、基本的には、アルミ
パッドに金バンプが必要であるため、金バンプの作製に
費用と時間がかかり、コスト増を招く。銅箔からなるイ
ンナーリードにニッケルおよび金をめっきしたＴＡＢ用
のテープキャリアでも、ボンディング条件の適正化を図
ることにより、アルミパッドに直接シングルポイントボ
ンディングすることは可能であるが、ボンディング後に
エージング試験を行った結果、薄い金を通して下地のニ
ッケルが拡散し、アルミとの接合部が汚染され、リード
の接合力が小さくなることが確認された。

【００１０】従って、本発明の目的は、テープキャリア
のインナーリードと半導体素子のアルミパッドとを金バ
ンプ無しに直接ボンディングでき、しかも加熱処理を加
えても接合部の元素拡散が起きず、長期に渡って接合部
の高信頼性を有する半導体素子搭載用テープキャリアお
よびこれを用いた半導体装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、可撓性を有する絶縁フィルム上に、半導体
素子の電極と接合されるインナーリードを含む配線層を
パターン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、前記電極との接合面がニ
ッケルめっきを施され、その上にパラジウムめっきを施
されたことを特徴とする半導体素子搭載用テープキャリ
アを提供する。

【００１２】本発明は、上記目的を達成するため、アル
ミニウム電極を有する半導体素子と、可撓性を有する絶
縁フィルム上にインナーリードを含む配線層をパターン
形成した半導体素子搭載用テープキャリアとを備え、前
記インナーリードは、前記アルミニウム電極との接合面
がニッケルめっきを施され、その上にパラジウムめっき
を施され、前記インナーリードの前記接合面は、前記ア
ルミニウム電極に金バンプを形成せずに直接前記アルミ
ニウム電極と接合されたことを特徴とする半導体装置を
提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る半導体素子搭載用テープキャリアを示す。この
テープキャリア１は、ポリイミド等の耐熱性を有する絶
縁テープ２と、この絶縁テープ２に耐熱接着剤で貼り合
わされた銅箔３ａからなる配線リード３とを備える。

【００１４】絶縁テープ２には、半導体チップが収容さ
れる部分に、チップサイズよりやや大きなデバイスホー
ル２ａと、アウターリードホール２ｂとが設けられてい
る。

【００１５】配線リード３は、半導体チップのアルミパ
ッドと接合されるインナーリード３０、およびインナー
リード３０に連設された外部配線基板（図示せず）と接
合されるアウターリード３１がパターン形成されてい
る。インナーリード３０は、その先端がデバイスホール
２ａ内に突出する構造になっており、銅箔３ａの上に、
ニッケルめっき３ｂ、パラジウムめっき３ｃ、金めっき
３ｄがこの順で施される。第１層のニッケルめっき３ｂ
の厚さは、１〜２μｍ程度、第２層のパラジウムめっき
３ｃの厚さは、０．０５〜０．２μｍ程度、第３層の金
めっき３ｄの厚さは、０．００５〜０．１μｍ程度とす
る。

【００１６】第１層のニッケルめっき３ｂの厚さは、銅
箔３ａからの銅の熱拡散を防止するためには、少なくと
も１μｍは必要であるが、比較的硬いめっき膜であるの
で、３μｍ以上めっきすると、テープキャリアの特長で
ある可撓性を損なうことがある。従って、ニッケルめっ
き膜の厚さは、上記１〜２μｍ程度が好ましい。第２層
のパラジウムめっき３ｃは、ニッケルめっき３ｂよりさ
らに硬いめっき膜であり、また高価なので薄付けが良い
が、０．０５μｍより薄いと十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、膜厚の制
御および品質保証が難しいことから、上記０．０５〜
０．２μｍ程度が好ましい。第３層の金めっき３ｄは、
パラジウムよりさらに高価であるため、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、上記０．００５〜０．１μｍ程度
が好ましい。

【００１７】次に、第１の実施の形態に係るテープキャ
リア１の一製造方法を説明する。

【００１８】(1) テープ材の準備 まず、ポリイミドからなる絶縁テープ２に耐熱接着剤を
用いて銅箔３ａを貼り合わせたテープキャリア用テープ
材を準備する。

【００１９】(2) パターン形成 このテープ材の銅箔３ａ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
形成等の工程を経て、所望の形状の微細パターンを形成
する。絶縁テープ２には、半導体チップを収容するため
のチップサイズよりやや大きなデバイスホール２ａおよ
びアウターリードホール２ｂを予め開けておく。

【００２０】(3) 脱脂，酸洗，清浄 テープキャリア１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た後、露出している銅リー
ド（リード幅５０μｍ、ピッチ９０μｍ）を脱脂および
酸洗により清浄化する。

【００２１】(4) めっき膜形成 電気めっきで無光沢のニッケルめっき３０ａの膜を約２
μｍ析出させ、その上に電気めっきでパラジウムめっき
３０ｂの膜を約２μｍ析出させ、さらにその上に電気め
っきで金めっき３０ｃの膜を約０．０５μｍ析出させて
図１に示すインナーリード３０およびアウターリード３
１を有する配線リード３が得られる。

【００２２】(5) アルミパッドとの接合 図２は、半導体装置を示す。上記のようにして作製した
テープキャリア１を図示しないシングルポイントボンダ
（九州松下電器製ＳＢ１０Ｎ−Ｔ）にセットし、半導体
チップ４のアルミパッド５とインナーリード３０の先端
とを正確にアライメントして、インナーリード３０をシ
ングルポイントボンダのツール６によって１本ずつ叩い
て接合する。このようにして図２に示すような半導体装
置１０が製造される。なお、接合条件は、５０ｇｆ、超
音波出力０．３Ｗ、発振時間２０ｍｓとした。

【００２３】次に、第１の実施の形態と比較例における
結合強度の測定結果を説明する。 ＜第１の実施の形態＞アルミパッド５とインナーリード
３０を接合した後、その接合部をリフトオフし、接合強
度を測定した。その結果、リード３０とパッド５間の接
合強度は２０ｇｆ以上であった。次に、接続したサンプ
ルを１５０℃の恒温槽中に最長５００ｈｒ保持し、約１
００ｈｒ毎に取り出し、接合部の強度を測定した。その
結果、強度は５００ｈｒ経過後も２０ｇｆ以上を保つこ
とが確認された。

【００２４】＜比較例＞第１の実施の形態で使用したテ
ープキャリア１の銅箔パターンのうち、めっき必要部の
みを露出させた後、この部分を清浄化してから、まずニ
ッケルめっき膜を約２μｍ、その上に金めっき膜を０．
０５μｍ、いずれも電解めっき法で析出させて比較例の
テープキャリア１を作製した。このテープキャリア１を
シングルポイントボンダ（九州松下電器製ＳＢ１０Ｎ−
Ｔ）にセットし、半導体チップ４のアルミパッド５とイ
ンナーリード３０の先端を正確にアライメントして、リ
ード３０をシングルポイントボンダのツールによって１
本ずつ叩いて接合した。接合条件は、第１の実施の形態
と同様である。次に、接合したサンプルを１５０℃の恒
温槽中に最長５００ｈｒ保持し、約１００ｈｒ毎に取り
出し、接合部の強度を測定した。その結果、強度は最初
の１００ｈｒ経過後に既に５ｇｆ以下となった。すなわ
ち、第１の実施の形態と比較例を比較すると、第１の実
施の形態の金めっき３ｄとニッケルめっき３ｂの間にパ
ラジウムめっき３ｃを施すインナーリード構造は、アル
ミパッド５に直接テープキャリア１のインナーリード３
０をシングルポイントボンディングする際に、接続信頼
性を増大させることが明白になった。

【００２５】上記構成のテープキャリア１の効果を説明
する。 (イ) 半導体チップ４のアルミパッド５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全て省略することができる。 (ロ) 従来の剛性の高いリードフレームに比較して薄く可
撓性のあるテープ材を用いるため、パッケージが薄型化
でき、狭い隙間や湾曲した搭載部、折り曲げてた裏側の
基板等へのパッケージの搭載が可能になる。 (ハ) 金ワイヤボンディング法の場合は、接続部の耐湿性
を維持する目的から、レジンによるトランスファモール
ドが必要となるが、シングルポイントボンディング法の
場合は、より組立の簡単なポッティングレジン封止でよ
いため、コスト上大変有利である。 (ニ) シングルポイントボンディング法によりテープキャ
リア１のインナーリード３０をアルミパッド５に直接接
合する方法は、金ワイヤをボンディングする場合のよう
なワイヤのループが無いので、パッケージの薄型化に一
層の効果がある。

【００２６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体素
子搭載用テープキャリアについて説明する。このテープ
キャリア１は、第１の実施の形態とは、インナーリード
３０に施すめっきが異なり、他は第１の実施の形態と同
様に構成されている。すなわち、インナーリード３０
は、第１層をニッケルめっき３ｂ、第２層をパラジウム
めっき３ｃとし、最表層の金めっき３ｄを省略したもの
である。金めっき３ｃを省略した場合でも、半導体チッ
プ４のアルミパッド５との直接シングルポイントボンデ
ィングは可能である。そして第１の実施の形態に示した
１５０℃熱処理試験を行っても、少なくとも３００ｈｒ
までは接合強度は２０ｇｆ以上を示した。

【００２７】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
半導体素子搭載用テープキャリアを示す。この第３の実
施の形態では、めっき不要部分にソルダレジスト７を形
成し、インナーリード３０およびアウターリード３１の
めっき必要部分にめっき３ｂ，３ｃ，３ｄを施したもの
である。これにより、貴金属めっきの使用量を減らして
コスト低減を図ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、イ
ンナーリード上のニッケルめっきの上に施したパラジウ
ムめっきが、ニッケルの接合面への拡散を防ぐので、テ
ープキャリアのインナーリードと半導体素子のアルミパ
ッドとを金バンプ無しに直接ボンディングでき、しかも
加熱処理を加えても接合部の元素拡散が起きず、長期に
渡って接合部の高信頼性を有する半導体素子搭載用テー
プキャリアおよびこれを用いた半導体装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るテープキャリ
アの断面図である。

【図２】本発明に係る半導体装置の断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係るテープキャリ
アの断面図である。

【符号の説明】

１ テープキャリア ２ 絶縁テープ ２ａ デバイスホール ２ｂ アウターリードホール ３ 配線リード ３ａ 銅箔 ３ｂ ニッケルめっき ３ｃ パラジウムめっき ３ｄ 金めっき ４ 半導体チップ ５ アルミパッド ６ ツール ７ ソルダレジスト １０ 半導体装置 ３０ インナーリード ３１ アウターリード

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性を有する絶縁フィルム上に、半導体
   素子の電極と接合されるインナーリードを含む配線層を
   パターン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、前記電極との接合面がニッケル
   めっきを施され、その上にパラジウムめっきを施された
   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】前記インナーリードは、前記接合面が前記
   パラジウムめっきの上に金めっきを施された構成の請求
   項１記載の半導体素子搭載用テープキャリア。の半導体
   素子搭載用テープキャリア。
3. 【請求項３】前記半導体素子の前記電極は、アルミニウ
   ム電極であり、 前記インナーリードの前記接合面は、前記アルミニウム
   電極に金バンプを形成せずに所定のボンディング法によ
   って直接前記アルミニウム電極と接合される構成の請求
   項１記載の半導体素子搭載用テープキャリア。の半導体
   素子搭載用テープキャリア。
4. 【請求項４】アルミニウム電極を有する半導体素子と、 可撓性を有する絶縁フィルム上にインナーリードを含む
   配線層をパターン形成した半導体素子搭載用テープキャ
   リアとを備え、 前記インナーリードは、前記アルミニウム電極との接合
   面がニッケルめっきを施され、その上にパラジウムめっ
   きを施され、前記インナーリードの前記接合面は、前記
   アルミニウム電極に金バンプを形成せずに直接前記アル
   ミニウム電極と接合されたことを特徴とする半導体装
   置。
5. 【請求項５】前記インナーリードの前記接合面は、前記
   パラジウムめっきの上に金めっきが施された構成の請求
   項４記載の半導体装置。