JP2008084928A - 半導体装置用ｔａｂテープの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＡＢテープにおけるインナーリードのクラックや形状不良等の発生を解消する。
【解決手段】この半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法は、ボンディング用窓３が穿設された絶縁性基板１の表面に銅箔４を貼り合せる工程と、銅箔４の表面にドライフィルム５を貼り合わせ、そのドライフィルム５をパターニングする工程と、パターニングされたドライフィルム５をエッチングレジストとして用いて、エッチング法により銅箔４をパターン加工して、ノッチ部を有すると共にボンディング用窓３に架け渡された形状のインナーリード８を形成する工程と、インナーリード８をノッチ部にて切断し折り曲げ加工する工程とを含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）型パッケージのような超小型・薄型化対応のＣＳＰ（chip size package）の作製に好適な半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法に関する。

実装パッケージの超小型・薄型化を実現可能な実装形態の一つとして、はんだボールを外部接続用端子として用いてプリント配線板上に実装されるＢＧＡ型パッケージ構造がある。このＢＧＡ型パッケージ構造では、基本的に一つの実装パッケージにおける平面部全面にはんだボールを配列形成することができるので、その平面部全面でプリント配線板との電気的接続が可能となる。これにより、ＢＧＡ型パッケージ構造は、例えばＱＦＰ（Quad Flat Package）等のようなアウターリードがパッケージの周囲に張り出した構造のものと比較して、端子間（リード間）ピッチを狭小化することなく多ピン化に対応することができるという、実装パッケージの超小型・薄型化に対応可能な優れた特長を有している。
このようなＢＧＡ型の実装パッケージにおいては、機械的な構造を実質的に（材料力学的に）支える基材である絶縁性基板として、適度な機械的強度および熱的強度を有しつつ薄型化が可能なＴＡＢテープが好適に用いられる。このようなＴＡＢテープを用いた実装パッケージとしては、例えばμＢＧＡ（米国テセラ社商標）パッケージなどのＣＳＰが知られている。

μＢＧＡパッケージは、いわゆるテープＢＧＡ型のＣＳＰであり、ＴＡＢテープ上にエラストマ（低弾性樹脂）を介して半導体チップを貼り付け、その半導体チップとＴＡＢテープの銅箔（配線）との間をＳ字型に折り曲げたインナーリードで接続した構造を有している。このμＢＧＡパッケージでは、エラストマを半導体チップとＴＡＢテープとの間に介在させることによって、それら両者の間での熱応力を緩和して、はんだボール接合部の応力破壊等の発生を防止することを可能としている。
このようなテープＢＧＡ型のＣＳＰでは、超小型・薄型化を達成するための一手段として、ＴＡＢテープにボンディング用窓を設けておき、その部分でインナーリードをＳ字型に折り曲げ加工して半導体チップ上の電極パッドに接続することが提案されている。

すなわち、図３に一例を示すように、半導体チップ１０はＴＡＢテープ２０にエラストマ３０を介して貼り付けられるが、そのＴＡＢテープ２０のポリイミド基板４０における、半導体チップ１０上の電極パッド５０直上となる位置に、ボンディング用窓（ボンティングウィンドウとも云う）６０を設けておき、そのボンディング用窓６０に架け渡したような状態にインナーリード７０を形成する。ここで、インナーリード７０は、銅箔８０をウェットエッチングプロセスなどによってパターン加工してなる配線パターンに連なるものである（つまり配線パターンの一部分である）ことは勿論であり、そのようなインナーリードおよび配線パターンは一般に、銅箔８０の表面に塗付された液状レジストをフォトリソグラフィ法によりパターニングしてエッチングレジストとし、それを用いたウェットエッチング法などによってパターン加工される。
そして、ボンディングツール１００を用いて、インナーリード７０を電極パッド５０の方向へと押し下げて行くことにより、インナーリード７０がノッチ部９０で切断され、Ｓ字型に曲げられて、電極パッド５０上に打ち付けられる。
なお上記のボンディング用窓６０は、接着剤付きのポリイミド基板４０に銅箔８０をラミネートする前に、金型を用いたプレス加工法などによって、ポリイミド基板４０に穿ち設けられる。その後ラミネートされた銅箔８０をサブトラクティブ法（ウェットエッチング法等）によってパターン加工し、最終工程でめっき加工を施すことで、テープＢＧＡ型のＣＳＰ構造の主要部が作製される。（特許文献１参照）

特開２００２−３５３３６１号公報

しかしながら、上記のようにして作製されたＴＡＢテープでは、実際にそれを用いてテープＢＧＡ型のＣＳＰ構造を有する半導体装置の製造を行ってみると、インナーリード７０のノッチ部９０付近にクラックや形状不良等が発生し、これが重大なきずとなって、インナーリード７０の確実なボンディングが困難になるという問題があった。また、そのようなインナーリード７０のクラックや形状不良等を発生させる主な要因についても従来の技術では把握できていなかった。

本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、例えばＢＧＡ型パッケージのような超小型・薄型化対応のＣＳＰに用いられるようなＴＡＢテープにおけるインナーリードのクラックや形状不良等の発生を解消し、延いては電極パッドへのインナーリードの確実な接続を安定的に実現することを可能とする、半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法を提供することにある。

本発明に係る第１の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法は、ボンディング用窓が穿設された絶縁性基板の表面に導体箔を貼り合せる工程と、前記導体箔の表面にドライフィルムを貼り合わせ、当該ドライフィルムをパターニングする工程と、前記パターニングされたドライフィルムをエッチングレジストとして用いて、エッチング法により前記導体箔をパターン加工して、ノッチ部を有すると共に前記ボンディング用窓に架け渡された形状のインナーリードを形成する工程と、前記インナーリードを前記ノッチ部にて切断し、折り曲げ加工する工程とを含むことを特徴としている。

また、本発明に係る第２の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法は、上記第１の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、前記ドライフィルムを、ロール硬度２０°以上７０°以下のラミネートロールを用いて、前記導体箔の表面にラミネートコーティングすることを特徴としている。

また、本発明に係る第３の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法は、上記第１または第２の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、前記導体箔の表面に前記ドライフィルムを熱圧着することを特徴としている。

また、本発明に係る第４の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法は、上記第３の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、前記熱圧着の際の温度を、前記ドライフィルムと前記導体箔とが密着する最低温度以上であって当該最低温度に４０℃を加算した温度以下の範囲内の温度とすることを特徴としている。

また、本発明に係る第５の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法は、上記第１ないし第４のうちいずれかの半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、前記ドライフィルムの厚さを、３μｍ以上２０μｍ以下とすることを特徴としている。

また、本発明に係る第６の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法は、上記第１ないし第５のうちいずれかの半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、前記導体箔をパターン加工した後、前記絶縁性基板の表面上または前記導体箔の表面上に、絶縁性弾性体を介して半導体チップを貼着する工程と、ＢＧＡ実装構造を形成する工程とを含んで、ＢＧＡ実装構造を作製するために用いられるＴＡＢテープを製造することを特徴としている。

本発明の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法によれば、ボンディング用窓が穿設された絶縁性基板上に貼り合された導体箔の表面にドライフィルムを貼り合わせ、そのドライフィルムをパターニングしてエッチングレジストとし、それを用いてエッチング法により導体箔をパターン加工して、ノッチ部を有すると共にボンディング用窓に架け渡された形状のインナーリードを形成し、そのインナーリードをノッチ部にて切断し折り曲げ加工するようにしたので、インナーリードにクラックや形状不良等を発生させることなく、半導体チップ等における電極パッドへのインナーリードの確実な接続を安定的に実現することが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法の主要な工程を示す断面図である。
この配線板の製造方法では、まず、図１（ａ）に示したように、表面に接着剤が塗布されたポリイミド樹脂フィルムからなるＴＡＢ用の絶縁性基板１を用意する。この絶縁性基板１に、図１（ｂ）に示したように、ＴＡＢ搬送用の送り孔２およびボンディング用窓３を、精密金型を用いたプレス加工によって穿ち設ける。

続いて、図１（ｃ）に示したように、絶縁性基板１の表面に配線を形成するための導体箔として銅箔４をラミネートする。この銅箔４の厚さは、このとき作製される半導体装置に要求される配線ライン／ピッチ等の仕様やエッチングプロセスで可能なパターン加工精度等との兼ね合いで適宜に設定すればよい。

そして、図１（ｄ）に示したように、銅箔４の表面に、ドライフィルム５を、ラミネートロール（図示省略）を用いて熱圧着方式によりラミネートコーティングする。
このドライフィルム５の厚さは、３μｍ以上２０μｍ以下とし、このＴＡＢテープを用いて作製される半導体装置の配線ライン／ピッチ等の仕様やエッチングプロセスで可能なパターン加工精度等との兼ね合いに基づいて、上記の厚さの範囲内で適宜に設定する。
また、このラミネートコーティング工程で用いるラミネートロールのロール硬度は、２０°以上７０°以下とする。
また、このラミネートコーティング工程での熱圧着の温度は、ドライフィルム５と銅箔４とが密着する最低温度以上であってかつその最低温度に４０℃を加算した温度以下の範囲内の温度とする。

その後、図１（ｅ）に示したように、フォトリソグラフィ法による露光現像を行ってドライフィルム５をパターニングし、ドライフィルムレジストパターン５−２を形成する。そして絶縁性基板１の裏面側には耐エッチャント樹脂６等を用いていわゆる裏止めを行う。

続いて、図１（ｆ）に示したように、ドライフィルムレジストパターン５−２を用いてウェットエッチング法により銅箔４をパターン加工して、配線パターン７およびインナーリード８等を形成する。インナーリード８は、ノッチ部（図示省略、以下同じ）を有すると共にボンディング用窓３に架け渡された形状に形成される。ウェットエッチング法によるパターン加工が終了すると、ドライフィルムレジストパターン５−２を剥離する。

そして、図１（ｇ）に示したように、後工程での半導体チップ（図示省略）とのボンディング特性を良好なものとするために、配線パターン７およびインナーリード８の表面にＡｕめっき９を施す。

その後、図示は省略するが、このＴＡＢテープの配線パターン７等が形成された面における所定の部位にエラストマを介して半導体チップを貼り付ける。そしてボンディングツール等を用いて、インナーリード８を半導体チップ上の電極パッドの方向へと押し進めて行くことにより、インナーリード８をノッチ部で切断し、Ｓ字型に曲げて、半導体チップの電極パッドに打ち付ける。そしてさらにその他の各接続部位についてもボンディングを行うことで、このＴＡＢテープを用いた半導体装置のＢＧＡ実装構造の主要部が作製される。

このような本実施の形態に係る半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法によれば、銅箔４をパターン加工してインナーリード８および配線パターン７を形成するためのエッチングプロセスで用いられるレジストとして、液状レジストではなく、より柔軟性に優れ面内膜厚均一性に優れたドライフィルム５を用いるようにしたので、エッチングプロセスによる銅箔４のパターン加工の際に、絶縁性基板１と銅箔４との間での歪み応力が解放されることに起因したインナーリード８のノッチ部およびその近傍のクラックや形状不良の発生を解消することが可能となる。

本発明の発明者らは、本発明を成すに当たり、従来の製造方法においてインナーリードにクラックや形状不良が発生する要因を解明するために、種々の実験および考察を行った結果、その主要因は液状レジストを用いていたことにある、ということを確認した。
すなわち、ＴＡＢテープの基材として用いられる銅箔ラミネート済みのポリイミドフィルムテープ基材は、一般に、接着剤付きのポリイミド製フィルムからなる絶縁性基板１にボンディング用窓３を穿設した後、その絶縁性基板１の表面にテンションを掛けて銅箔４を貼り合わせて（ラミネートして）いるので、そのラミネートの際にポリイミドフィルム（絶縁性基板１）と銅箔４との間に、不可避的に、歪み応力が潜在的に残留する。このため、エッチングプロセスで銅箔４をパターン加工すると、蝕刻されてスペースとなった部分およびその近傍で、それまで潜在していた歪み応力が解放される。そしてその解放された歪み応力は、材料力学的に弱い部分であるインナーリード８のノッチ部やその付近などに集中し、その部分の液状レジストからなるエッチングレジスト（図示省略）に裂損（クラック）や破断等の損傷を生じさせる（図示省略）。すると、そのエッチングレジストの損傷した部分からエッチング液が浸み込んで行き、本来はその部分のエッチングレジストで完全にマスクされていなければならない筈のインナーリード８のノッチ部やその付近、あるいはそれ以外にもノッチ部と同様に弱い微細な幅の配線パターン７等に、クラックや形状不良が発生する。このように、従来の一般的な製造方法では、液状レジストが解放された歪み応力に因って損傷を受けることに起因してインナーリード８等にクラックや形状不良等が発生していたということが判明した。

そこで、エッチングプロセスで上記のような歪み応力が解放されてもエッチングレジストが損傷を生じないようにするために、本実施の形態に係る半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法では、エッチングレジストとして、３μｍ以上２０μｍ以下の厚さのドライフィルム５を用いる。

そして、そのドライフィルム５を、ロール硬度２０°以上７０°以下のラミネートロールを用いて、銅箔４の表面に、熱圧着可能な最低温度以上その最低温度に４０℃を加算した温度以下の温度条件でラミネートコーティングすることにより、後のエッチングプロセスで上記の歪み応力が解放されても損傷を受けることのないようにドライフィルム５を銅箔４の表面にラミネートすることができる。

ここで、このラミネート工程では、ロール硬度２０°未満と余りにも軟らかいロールを用いると確実な熱圧着が困難となる虞があり、かつロール硬度７０°超と余りにも硬いロールを用いると熱圧着の際にボンディング用窓６およびその付近の銅箔４が変形する虞があるので、ラミネートロールのロール硬度は２０°以上７０°以下が好適である。

また、ドライフィルム５の流動性が低い条件下でラミネートすると、そのドライフィルム５の変形量を少なくすることができるので、熱圧着の際の温度条件としては、熱圧着可能な最低温度以上であってかつその最低温度に４０℃を加算した温度以下の範囲内の温度とすることが望ましい。

また、ドライフィルム５が余りにも薄いと、液状レジストの場合と同様に、解放された歪み応力に起因して損傷が生じる虞があるので、ドライフィルム５の厚さは３μｍ以上であることが望ましい。そしてまた、ドライフィルム５が余りにも厚いと、損傷が発生する虞はなくなるが、パターニングされてドライフィルムレジスト５−２としてエッチングプロセスで用いられる際にエッチング液の流動性を妨げてしまいパターン加工精度低下の要因となる虞があるので、このドライフィルム５の厚さの上限は２０μｍとすることが望ましい。

ここで、液状レジストの厚塗りを行うことによって、歪み応力に因るエッチングレジストの損傷を回避する、といった対策なども考えられるが、実際には、液状レジストはそのような厚塗りで使用するように設定されていないので、厚塗りに因る露光量の大幅な増加に起因した生産性の低下やレジスト厚のばらつきなど種々の問題が別途に生じることとなり、実用的とは云い難い。

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法によれば、インナーリード８におけるクラックや形状不良等の発生を解消することができ、延いては半導体チップ上の電極パッド等へのインナーリードの確実な接続を安定的に実現することが可能となる。

図２は、本発明に係る一実施例の製造方法によって作製された半導体装置用ＴＡＢテープと従来の製造方法によって作製された半導体装置用ＴＡＢテープとでのノッチ幅ばらつきσおよびクラック数等について比較して示した図である。
この実施例では、厚さ１５μｍのドライフィルム５を用いて、上記の実施の形態で説明した方法によって半導体装置用ＴＡＢテープを作製した。ドライフィルム５の厚さを１５μｍとしたのは、厚さ２０μｍ超ではインナーリード８のノッチ部のエッチング加工によるパターン再現性が悪くなることが判明しているからである。また、ドライフィルム５の熱圧着によるラミネートコーティングの際に用いたラミネートロールのゴムからなるロールの硬度を７０°とした。このロール硬度（実質的にはゴムロールのゴムの硬度）の測定は、新ＪＩＳ Ｋ６２５３のデュロメータタイプＡスプリング式ＪＩＳ硬度計を用いて行った。また、熱圧着時の温度条件は、銅箔４に対するドライフィルム５の熱圧着可能な最低温度最低温度＋４０℃の範囲内とした。

図２に示した各項目の評価結果の数値は、金属顕微鏡（×１００の倍率）を用いて、作製された各ＴＡＢテープにおける各評価対象項目（レジスト厚、ノッチ幅（寸法ばらつきσ）、クラック数）を観察・計測・集計し、評価した。なお、クラック数については、測定対象ユニット数を１０００とした。
従来の液状レジストを用いる製造方法によって作製された比較例１の場合には、液状レジストからなるレジスト厚を３μｍと薄くしたことが要因となってクラック数が２８０となり、クラックが多発することが確認された。
また、比較例２の場合には、液状レジストからなるレジスト厚を６μｍと厚塗りしたので、クラック数は１５となり、比較例１の場合よりもクラックの発生数を大幅に低減させることができたが、０とすることはできなかった。また、必要な露光量が６００ｍＪと極めて高くなり、生産性が著しく低下した。また、ノッチ幅の寸法ばらつきも、実施例１の約２倍の２．８σと極めて大きくなった。

他方、本発明による実施例１の場合には、上記のような条件設定でドライフィルム５を用いたので、クラック数が０となり、クラックの発生を完全に解消することができることが確認された。また、必要とされる露光量は１００ｍＪであり、極めて少量の露光量だけしか必要としないので、比較例１、比較例２よりも大幅に生産性が向上することが確認された。また、ノッチのばらつきもσ＝１．６と小さくすることができた。

本発明の実施の形態に係る半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法の主要な工程を示す断面図である。 本発明による実施例１と従来の製造方法による比較例１および比較例２とでの、ノッチ幅ばらつきσおよびクラック数等の各項目について比較して示した図である。 従来のＢＧＡ型半導体装置用ＴＡＢテープにおけるインナーリードボンディング工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 絶縁性基板
２ 送り孔
３ ボンディング用窓
４ 銅箔
５ ドライフィルム
５−２ ドライフィルムレジストパターン
７ 配線パターン
８ インナーリード
９ Ａｕめっき

Claims (6)

1. ボンディング用窓が穿設された絶縁性基板の表面に導体箔を貼り合せる工程と、
   前記導体箔の表面にドライフィルムを貼り合わせ、当該ドライフィルムをパターニングする工程と、
   前記パターニングされたドライフィルムをエッチングレジストとして用いて、エッチング法により前記導体箔をパターン加工して、ノッチ部を有すると共に前記ボンディング用窓に架け渡された形状のインナーリードを形成する工程と、
   前記インナーリードを前記ノッチ部にて切断し、折り曲げ加工する工程と
   を含むことを特徴とする半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、
   前記ドライフィルムを、ＪＩＳ Ｋ６２５３によるゴム・プラスチックのロール硬度が２０°以上７０°以下のラミネートロールを用いて、前記導体箔の表面にラミネートコーティングする
   ことを特徴とする半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法。
3. 請求項１または２記載の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、
   前記導体箔の表面に前記ドライフィルムを熱圧着する
   ことを特徴とする半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法。
4. 請求項３記載の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、
   前記熱圧着の際の温度を、前記ドライフィルムと前記導体箔とが密着する最低温度以上であって当該最低温度に４０℃を加算した温度以下の範囲内の温度とする
   ことを特徴とする半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、
   前記ドライフィルムの厚さを、３μｍ以上２０μｍ以下とする
   ことを特徴とする半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法において、
   前記導体箔をパターン加工した後、前記絶縁性基板の表面上または前記導体箔の表面上に、絶縁性弾性体を介して半導体チップを貼着する工程と、
   ＢＧＡ実装構造を形成する工程と
   を含むことを特徴とする、ＢＧＡ実装構造を備えた半導体装置用ＴＡＢテープの製造方法。