JP2005093502A

JP2005093502A - 半導体装置用テープキャリア

Info

Publication number: JP2005093502A
Application number: JP2003321174A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Yonemoto; 隆治米本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】吸湿防止効果に優れ、吸湿による寸法変化のない半導体装置用テープキャリアを提供すること。
【解決手段】ポリイミドフィルム１の両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜６として、Ｓｉの酸化物、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃単体又はこれらの複合化合物あるいは積層膜を形成し、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜６上にＣｕ層４を形成し、該Ｃｕ層を所定の配線パターンに形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置用テープキャリア、とくにＣＯＦ用として適したテープキャリアに関するものである。

従来、ＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）テープキャリアとしては、銅箔、接着剤、ベースフィルムの３層からなる３層ＴＡＢテープキャリアと、銅箔とベースフィルムのみからなる無接着剤型の２層ＴＡＢテープキャリアとの２つがある。このうち、２層ＴＡＢテープキャリアは接着剤がないため、テープキャリアがしなやかであること、微細配線の形成が容易なこと等の特長があり、高密度ＬＳＩパッケージ用途に向くため、今後の伸長が期待されている。最近では、ベースフィルム上に所望の配線パターンを形成し、めっき後絶縁テープを介してチップと接合するＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）と称されるパッケージに適用されている。

ここで、注意すべきことは、一般に導体層の数を表わす「２層配線ＴＡＢテープキャリア」、「３層配線ＴＡＢテープキャリア」等を混同してはならないということである。「３層ＴＡＢテープキャリア」の「３層」とは、導体と接着剤と絶縁体の３層により１配線層を持つ構造を構築することを意味し、「２層ＴＡＢテープキャリア」の「２層」とは、前記「３層」から接着剤を除いた２層により１配線層を持つ構造を構築することを意味する。従って、３層ＴＡＢテープキャリアも２層ＴＡＢテープキャリアも、共に「１層配線ＴＡＢテープ又は片面銅貼り１層ＣＣＬ（ＣｏｐｐｅｒＣｌａｄＬａｍｉｎａｔｅ）テープ」と称される。これに対し、高周波特性を改善する接地を目的として他方の片面にも銅箔層を設けたもの、すなわちベースフィルムの両面に配線層の存するタイプは２層配線ＴＡＢテープキャリア（両面銅貼り２層ＣＣＬテープキャリア）と称される。

上記ＴＡＢテープキャリアを、その銅箔層の設け方を加味して分類すると、次のようになる。

（１）図４（ａ）に示すように、接着剤３を塗布したポリイミドフィルム１にＣｕ箔２をラミネートした構造の１層配線ＴＡＢテープキャリア（接着剤使用の片面銅貼り１層ＣＣＬテープ）。

（２）図４（ｂ）に示すように、Ｃｕ箔２にポリイミドワニスをキャスティングし、キュアにより硬化させる方法（キャスティング法）により、ポリイミドフィルム１を設けた構造の１層配線ＴＡＢテープキャリア（接着剤レス片面銅箔１層ＣＣＬテープ）。代表的なものとして新日鉄化学製の商品名エスパネックスがある。

（３）図４（ｃ）に示すように、ポリイミドフィルム１に第一層のＣｕやニッケル合金をスパッタリングしてシード層とし、さらに第二層のＣｕ層を電気めっきする方法（メタライジング法）で、ポリイミドフィルム１にＣｕ層４を形成した構造の１層配線ＴＡＢテープキャリア（接着剤レス片面銅箔１層ＣＣＬテープ）。代表的なものに住友金属鉱山製のエスパーフレックス、東洋メタライジング製のメタロイヤルの３種類がある。

テープ基材であるポリイミドフィルムは、周囲環境の湿度により吸湿膨張を起こし、リードピッチの寸法変化を起こすことが知られており、湿度条件によっては累積ピッチの精度が規定の値を外れる場合がある。この対策として、従来、キャリアを温度３０℃以上、相対湿度（ＲＨ）３０〜７０％の環境条件に保持する方法（特開平９−２０５１１８号公報：特許文献１参照）や、吸湿そのものを無くす方法として、絶縁基材たるポリイミドフィルムの裏面側に、パターニングされた金属層から成る裏面パターンを設けることが知られている（特開２００３−６８８０４号公報：特許文献２参照）。

一方、２層ＴＡＢテープキャリア（接着剤レス片面銅箔１層ＣＣＬテープ）の場合には、テープキャリアがしなやかで微細配線の形成が容易である等の特長がある反面、接着剤がないことから、金属層がポリイミドフィルムから剥離するという独特の問題がある。そこで、高温時における接着力の低下を防止して、金属層がポリイミドフィルムから剥離する問題を解決する手段として、ポリイミドフィルムの主面上に下地金属の薄膜と銅の薄膜を順次形成する一方で、当該ポリイミドフィルムのもう一方の主面上に酸素透過率の少ない薄膜を形成することが提案されている（特許文献３参照）。
特開平９−２０５１１８号公報特開２００３−６８８０４号公報特開平６−２９６３４号公報

しかしながら、特許文献１の方法は吸湿が生じてしまった基板を所定の環境下に保持するものであり、一定の時間の経過を必要とする。また、特許文献２のテープキャリアでは、絶縁基材たるポリイミドフィルムの裏面側にのみ、パターニングされた金属層から成る裏面パターンを設けているにすぎない。

上記した２層ＴＡＢテープキャリア（接着剤レス片面銅箔１層ＣＣＬテープ）を材料として配線を形成する場合には、そのＣｕ層をエッチングで除去して所定の配線パターンを形成する。その場合当然のことながら、配線のない部分はポリイミドフィルムが露出することになる。

上記のようにして配線パターンを形成した配線テープは、実使用環境に置かれた場合、大気中の水分を裏面側からポリイミドフィルムが吸収するだけでなく、配線パターンの形成された表面側からも、露出した部分からポリイミドフィルムが吸収する。その結果、吸湿によってポリイミドフィルムの膨張が起こり、配線パターンの寸法変化、配線テープの形状変化（伸縮）が発生する。このような寸法、形状の変化は特に、配線パターンのピッチが３０μｍピッチ以下の場合に部品搭載時の障害となる。従って、吸湿による寸法変化のない配線テープの提供が望まれている。

よって、上記吸湿防止という観点からは、特許文献２のように２層ＴＡＢテープキャリアの裏面側だけに、吸湿防止効果のある膜を設けるだけでは不十分である。

また、特許文献３では、高温時における接着力の低下を防止することを目的としているため、片面のみ（Ｃｕ層のない面）に酸素透過率の少ない薄膜を形成しておくだけで目的を達成できるが、吸湿防止という観点からは、かかる膜を片面に設けるだけでは十分な効果が得れない。

要するに、従来技術の配線テープは、いずれも吸湿防止効果の観点からは効果が十分に検討されていないものであり、より吸湿防止効果に優れ、従って吸湿による寸法変化のない半導体装置用テープキャリアの提供が望まれている。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、吸湿防止効果に優れ、吸湿による寸法変化のない半導体装置用テープキャリアを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。

請求項１の発明に係る半導体装置用テープキャリアは、ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜としてＳｉの酸化物の膜を被覆し、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層の配線パターンを形成したことを特徴とする。

ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜として、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃単体又はこれらの複合化合物の膜を被覆し、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層を形成し、該Ｃｕ層を所定の配線パターンに形成したことを特徴とする。

請求項２の発明に係る半導体装置用テープキャリアは、ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜として、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃単体又はこれらの複合化合物の膜を被覆し、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層の配線パターンを形成したことを特徴とする。

請求項３の発明に係る半導体装置用テープキャリアは、ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜として、Ｓｉの酸化物、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃又はこれらの複合化合物から成る膜を２以上組み合わせて成る積層膜を設け、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層の配線パターンを形成したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置用テープキャリアにおいて、上記電気絶縁性の無機化合物膜の厚さを５０nm〜１０００nmとしたことを特徴とする。

＜発明の要点＞
本発明によれば、ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜として、Ｓｉの酸化物、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃単体又はこれらの複合化合物あるいは積層膜を形成し、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層を形成し、該Ｃｕ層を所定の配線パターンに形成したので、ポリイミドフィルムの裏面側（配線パターンの存しない側）からだけでなく、表面側（配線パターンの存する側）からの吸湿をも有効に防止することができる。従って、吸湿による配線パターンの寸法変化（伸縮）を従来よりも減少させ、部品搭載時の障害をなくすことができる。

また、ポリイミドフィルム中に吸湿された水分が、はんだリフロー時の加熱によって急激に蒸発、膨張して、Ｃｕ配線やソルダーレジストとポリイミドフィルム間に剥離を生じさせる現象を防止することも出来る。

以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。

本発明によれば、ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜として、Ｓｉの酸化物、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃単体又はこれらの複合化合物あるいは積層膜を形成し、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層を形成し、該Ｃｕ層を所定の配線パターンに形成したので、ポリイミドフィルムの裏面側（配線パターンの存しない側）からだけでなく、表面側（配線パターンの存する側）からの吸湿をも有効に防止することができる。従って、吸湿による配線パターンの寸法変化（伸縮）を減少させ、部品搭載時の障害をなくすことができる。例えば、ＩＣドライバーをＣＯＦテープに接合する際のピッチズレによる接合不良を大幅に低減できる。

また、ポリイミドフィルム中に吸湿された水分が、はんだリフロー時の加熱によって急激に蒸発、膨張してＣｕ配線やソルダーレジストとポリイミドフィルム間に剥離を生じさせる現象を防止することも出来る。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。

図１において、１は絶縁性ベース基材としてのポリイミドフィルムであり、このポリイミドフィルム１の両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜６を被覆し、その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上に、スパッタリングによってＮｉ−Ｃｒ合金層５を下地のシード層として形成した上で、めっきによってＣｕ層４を形成している。

このＣｕ層をエッチングにより除去して、高密度ピッチ間隔の微細インナーリード等を含む所定の配線パターン８（図３参照）を形成し、ＣＯＦ用ＴＡＢ配線テープ（半導体装置用テープキャリア）を構成する。

このＣＯＦ用ＴＡＢテープは、デバイスホールやフライングリードがなく、銅箔による銅リード及びインナーリードを含む微細配線（配線パターン）はポリイミドテープに接合された状態で形成される。従って、インナーリードの変形は無く、また銅箔は薄いので４０μｍピッチ以下の超微細配線が可能になる。なお、銅リードの表面の一部を残してソルダーレジストにより被覆し、これに被覆されずに露出しているインナーリードに錫めっきを施した構造とする。この錫めっきはＩＣチップ及び液晶ガラスとの接続の為に施され、またソルダーレジストは絶縁と機械的強度向上の為に設けられる。

このように構成されたＣＯＦ用テープキャリアは、例えば液晶用及びＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）用ＴＡＢテープとして、又はプリンタ用あるいはＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ：液晶表示装置）用ＴＡＢテープとして、使用するのに適する。

上記のようにポリイミドフィルム１の両面に電気絶縁性の無機化合物膜６をコーティングするのは、これにより水分がポリイミドフィルム内に浸入することを防止するためである。この目的を達成し得る電気絶縁性の無機化合物膜６としては、Ｓｉの酸化物（たとえばＳｉＯ₂、ＳｉＯ）や、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃の単体の化合物や、これらの複合化合物や、これらを積層した薄膜が適している。

その理由として、これらの化合物は、電気絶縁性、透明性に優れ、且つ水分の浸入を防止するバリア特性に優れている。またポリイミドフィルム１上への薄膜形成が、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤといった手段によって、容易に実現しうるからである。

上記電気絶縁性の無機化合物膜６の薄膜の厚さとしては、５０nm〜１０００nmが必要であり、特に１００nm〜１０００nmが最適である。５０nm未満では薄膜の構造が不完全で微小なピンホールが存在するため、水分の浸入の防止効果が不充分であり、安全には１００nm以上を確保するのが良い。また、厚さが１０００nm以上では薄膜の剛性が大きくなり、フィルムのフレキシビリティーが損なわれ、また曲げ加工の際に薄膜部にクラックが発生し、防湿効果が損なわれる。

上記電気絶縁性の無機化合物膜６の薄膜をポリイミドフィルム１の表面に形成する方法としては、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤなど、いずれの方法も適用することができる。またポリイミドフィルム１とこれら膜６の密着性を高めるために、ポリイミドフィルム１の表面に対し、プラズマ処理、コロナ処理、イオン照射などの処理を施すことは有効である。

＜実施例１＞
宇部興産製の厚さ２５μｍのユーピレックスＳの両面に、スパッタリングによってＳｉＯ₂薄膜（無機化合物膜６）を作成した。試作例として、薄膜の厚さを表１に示すように、０nmとしたもの（従来例）、５〜２０００nmと変化させたもの（実施例）を作成した。それらの片側の表面に、Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｃｒ合金層５を厚さ１０nmスパッタリングで形成し、さらにＣｕ層を２μｍスパッタリングで形成し、その上にさらに電気めっきによって６μｍのＣｕ層４を作成した。このＣｕ層付きポリイミドフィルムの構造を図１に示す。

このＣｕ層付きポリイミドフィルム（図２（ａ））のＣｕ層を、通常のフォトレジスト塗布、露光、現像、エッチングによって配線パターン８を形成し、フレキシブル配線基板を作成した。製造工程を図２に、また完成品の図３に示す。

すなわち、図１のＣｕ層付きポリイミドフィルムを用意し（図２（ａ））、そのＣｕ層４の上にフォトレジスト７を塗布し（図２（ｂ））、露光、現像し（図２（ｃ））、エッチングし（図２（ｄ））、フォトレジスト７を剥離すること（図２（ｅ））によって、微細リード９を含む配線パターン８を形成し、図３に断面構造を示すＣＯＦ用ＴＡＢテープを作成した。

この試作品の基板（ＣＯＦ用ＴＡＢテープ）を、温度２５℃、相対湿度８０％の恒温恒湿槽に入れて吸湿させた。吸湿後の重量変化および寸法変化を測定した。その結果を表１に示す。

また１２０時間吸湿後の重量変化および寸法変化とＳｉＯ₂膜厚さの関係を表２に示す。

表１及び表２から、本実施例によれば、吸湿量が著しく減少し、それに伴って寸法変化が押さえられていることが判る。

詳述するに、ＳｉＯ₂薄膜（無機化合物膜６）が設けられていない従来例（膜厚が０nm）の場合には、１２０時間吸湿後の重量変化が１．２８（ｗｔ％）、寸法変化が０．１１７（％）であるのに対し、本発明に従い、ＳｉＯ₂薄膜を設けた場合には、これを僅か５nmの厚さで設けただけで、１２０時間吸湿後の重量変化は０．６（ｗｔ％）、寸法変化が０．０２９（％）と激減する。また、この重量変化の低減効果は１００nmまでは、ＳｉＯ₂薄膜を厚くするほど有効であるが、１００nmでほぼ飽和状態となり、それより厚くしても低減効果に変化はない。

また、寸法変化の低減効果は５０nmまでは、ＳｉＯ₂薄膜を厚くするほど有効であり、５０nmで寸法変化がゼロとなり、それより厚くしても低減効果に変化はない。

従って、ＳｉＯ₂薄膜の厚さは５０nm以上とすれば寸法変化をゼロとすることができ、また、１００nm以上とすればそれ以上の厚さで設けたのと同じ重量変化低減効果（重量変化０．０１（ｗｔ％））を得ることができる。

上記表２中に、上記試料を１８０°密着曲げ（「はぜ折り」と称する）を１回行った後、上記と同じ条件で吸湿試験を行い、重量変化、寸法変化を測定した結果を示す。

ＳｉＯ₂薄膜（無機化合物膜６）が設けられていない従来例（膜厚が０nm）の場合には、はぜ折りした１２０時間吸湿後の重量変化が１．３１（ｗｔ％）であるのに対し、本発明に従い、ＳｉＯ₂薄膜を設けた場合には、これを僅か５nmの厚さで設けただけで、はぜ折りした１２０時間吸湿後の重量変化は０．６（ｗｔ％）と激減する。また、この重量変化の低減効果は１００nmまでは、ＳｉＯ₂薄膜を厚くするほど有効であるが、１００nmでほぼ飽和状態となり、８００nmより再び増加傾向を示し、１０００nmでは０．０２nmに留まっているが、２０００nm以上では０．７（ｗｔ％）と大きな値になる。

これはＳｉＯ₂厚さが１０００nmを超えると、はぜ折りの際に曲げ変形によってＳｉＯ₂層にクラックが発生するため、吸湿量が増加し、寸法変化も増加するためである。

よって、はぜ折りの場合を加味すると、ＳｉＯ₂薄膜（無機化合物膜６）の厚さは、５０nm〜１０００nmが好ましく、特には１００nm〜１０００nmが好ましい。

このＳｉＯ₂薄膜（無機化合物膜６）の厚さが５０nm〜１０００nmという条件の下で、本実施例によって作成されたＣｕ層付きポリイミドフィルムを用いて製作した最小配線ピッチ２０μｍのＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）用配線テープは、そのドライバーＩＣとの接合部の寸法変化率が０．０１％であり、従来のＣｕ層付きポリイミドフィルム（エスパーフレックス）を使用したものが０．０５％であるのに比べて、非常に小さい。これはＩＣドライバーをＣＯＦテープに接合する際のピッチズレによる接合不良を大幅に低減できることを意味する。

＜他の実施例、変形例＞
（１）上記実施例では無機化合物としてＳｉＯ₂を選択したが、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮあるいはこれらの複合化合物、積層膜でも同様の効果が得られる。

（２）上記実施例では片面配線基板について示したが、本発明はポリイミドフィルムの両面に導体層の存する２層配線ＴＡＢテープキャリア（両面銅貼り２層ＣＣＬテープキャリア）についても適用することができる。この場合も、無機化合物はポリイミドフィルムの両面に形成されるので、上記同様の吸湿防止効果が得られる。

（３）ポリイミドフィルムの両面にＣｕ層を形成したＣｕ層付きポリイミドフィルムについて実施したが、ポリイミドフィルムの両面に無機化合物層を形成したフィルムを使用し、接着材をラミネート、Ｃｕ箔をラミネートするＴＡＢテープにも適用可能である。この場合にも同様に無機化合物層がポリイミドフィルムの吸湿を防止するため、吸湿が少なく、寸法変化の少ないＴＡＢテープを得ることが可能である。

本発明の半導体装置用テープキャリアの材料となるＣｕ層付きポリイミドフィルムの断面構造を示した図である。本発明の半導体装置用テープキャリアの製造工程を示した図である。本発明の半導体装置用テープキャリアの断面構造を示した図である。Ｃｕ層付きポリイミドフィルムの構造を示したもので、（ａ）は接着材を使用しＣｕ箔をラミネートした３層構造を、（ｂ）はキャスティング法による２層構造を、（ｃ）はメタライジング法による２層構造を示した図である。

符号の説明

１ポリイミドフィルム
２Ｃｕ箔
３接着剤
４Ｃｕ層
５合金層
６無機化合物膜
７フォトレジスト
８配線パターン
９リード

Claims

ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜としてＳｉの酸化物の膜を被覆し、
その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層の配線パターンを形成したことを特徴とする半導体装置用テープキャリア。
ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜として、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃単体又はこれらの複合化合物の膜を被覆し、
その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層の配線パターンを形成したことを特徴とする半導体装置用テープキャリア。
ポリイミドフィルムの両側の表面に、電気絶縁性の無機化合物膜として、Ｓｉの酸化物、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃又はこれらの複合化合物から成る膜を２以上組み合わせて成る積層膜を設け、
その少なくとも片面側の上記無機化合物膜上にＣｕ層の配線パターンを形成したことを特徴とする半導体装置用テープキャリア。
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置用テープキャリアにおいて、
上記電気絶縁性の無機化合物膜の厚さを５０nm〜１０００nmとしたことを特徴とする半導体装置用テープキャリア。