JP2553265B2 - Tab用テープキャリア - Google Patents

Tab用テープキャリア

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JP2553265B2
JP2553265B2 JP3212582A JP21258291A JP2553265B2 JP 2553265 B2 JP2553265 B2 JP 2553265B2 JP 3212582 A JP3212582 A JP 3212582A JP 21258291 A JP21258291 A JP 21258291A JP 2553265 B2 JP2553265 B2 JP 2553265B2
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tape carrier
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田 護 御
巻 孝 服
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  • Computer Hardware Design (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSI等が組みこまれ
るTAB用テープキャリアに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の実装技術においては、一定
水準以上の性能を持つ製品を高速で量産するために自動
化が図られている。
【0003】この自動化を目的として開発された半導体
素子の実装技術の一つに、長尺のテープキャリアにワイ
ヤレスボンディングにより半導体素子を組込んでいくT
AB(Tape Automated Bonding)方式がある。
【0004】このTABでは、半導体素子の各電極端子
にバンプを設け、このバンプと対応するテープキャリア
のインナーリードとをボンディングツールにより熱圧着
した後、絶縁性の流動レジンにより樹脂封止され、さら
に表面保護コートが施されるという操作が連続的に行な
われる。
【0005】最近前記TAB用テープキャリアによるI
Cパッケージは、従来の時計用等の民生機からパソコ
ン、高品質液晶テレビ等にも応用が広がり、いわゆる高
級民生機から営業用の分野にも実用化が急速に進んでい
る。
【0006】ここで問題となっているのが、高信頼性化
であるが、TAB特有の大きな問題がクローズアップさ
れてきた。
【0007】それは、温度サイクル試験を行なうと、銅
箔パターンリードのインナーリードが破断するという問
題である。
【0008】この問題点について、図7に、従来のTA
B用テープキャリアを用い、実装にいたるまでの構成例
を示す。
【0009】同図に示すように、従来のTAB用テープ
キャリアは、銅箔パターンリード11の表面に表面処理
層12を形成し、さらに半導体素子14の電極のバンプ
15を介して表面処理層12と接合し、封止用樹脂7で
半導体素子14および表面処理済みの銅箔パターンリー
ド11を封止し、その上に保護層が施され組み立てられ
ていた。
【0010】しかし、銅箔パターンリード11のインナ
ーリード部と樹脂との熱膨張の差は大きいため、温度サ
イクル試験のような温度の変化によってインナーリード
が樹脂の大きな熱膨張に耐えきれず、破断するといった
恐れが生じていた。
【0011】このため、高級機器への切替えがなかなか
進まない状況にある。この破断の原因は表面処理層12
が通常SnまたはSn−Pb合金めっきなのでSnとC
uの反応により金属間化合物層が、表面にでき(5〜6
μmt)この表面層が硬いために破断寿命を著しく短縮
していることも原因となっている。
【0012】この対策としては、銅箔の強度アップ目的
に合金銅箔等の構想もあるが、まだ実現されていない。
【0013】別の方策としては、低熱膨張係数の封止用
樹脂の採用や、銅箔パターンリードへの表面処理等も考
えられているが同様に実現されていない。それは、これ
らの手法が必然的にコストアップにつながるからであ
り、他の簡単な耐温度サイクル性能を持つTAB用テー
プキャリアの開発が待たれていた。
【0014】9は基板(プリント板)、10はポリイミ
ドフィルムである。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の中で解決す
べき問題点を挙げると下記のようになる。 (1)SnまたはSn−Pb合金めっき中のSnとCu
との反応によりCu−Snの金属間化合物が形成され
て、Cu箔パターンリードが硬くなり曲げ実装部等で破
断がおこる(図8のアウターリード曲げ加工部32a参
照)。 (2)(1)と同様の原因により曲げ実装部でなくても
インナーリード部が封止樹脂との熱膨張差に基づく温度
サイクルストレスに耐えられなくなり、インナーリード
が破断しやすくなる。 (3)Cu−Snの金属間化合物とは、ε相Cu3
n、η相Cu6 Su5 等であり、SnとCuの接合面に
おいて加熱時の相互拡散により化合物層が形成される。
この層は加熱時間に比例して成長するので、薄い銅箔パ
ターンリードを持つTAB用テープキャリアでは銅箔パ
ターンリードの厚み全体が金属間化合物層となってしま
う場合があり、危険である。 (4)LSIを組み込んだTABパッケージ(TCP=
Tape Carrier Packageとも言う)については、120〜
150℃の高温保持試験や−50〜150℃の温度サイ
クル試験等がある。これは車載用等で90〜100℃に
もなる実負荷温度を想定しているものである。TCP技
術は、まだ新しいが、Cu−Snの反応によるCu箔パ
ターンリードの破断、折れ、クラック等が懸念されてお
り、実際に上記の耐久試験に十分耐えられないことが大
きな問題となっている。 (5)また、上層のSnめっきまたは半田めっき等が、
LSIバンプとの接続前にTAB用テープキャリア製造
工程中でCu−Snの金属間化合物を形成してしまう
と、LSIバンプとの接続が困難になるという問題が生
じている。実際の接続に必要な上層のめっき厚さが減じ
るためである。この金属間化合物ばかりでなく単なる拡
散層は常温でも6か月間で0.3μm程度進行するので
問題となっている。即ち、拡散層でも上層のめっき層の
めっき厚さを減じさせるからである。 (6)Cu−Snの反応バリア的考え方に基づきNiめ
っきを施して、NiがCuともSnとも拡散しにくい原
理を応用することを試みたが、Niめっきはそれ自身が
硬いため曲げると折れやすく、またNiめっきはマイグ
レーションをおこしやすくバイヤス電圧負荷時の危険が
高いことが判明して採用を断念した。下地のニッケルめ
っきでも上層のめっきの薄い部分や欠陥部よりマイグレ
ーションをおこることがその理由である。
【0016】本発明の目的は、前記問題を解決し、Cu
−Sn金属間化合物の形成を抑止してインナーリードの
破断を防止したTAB用テープキャリアを提供すること
にある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、半導体素子取付用デバイスホールを
有し、その表面に貼り付けられたデバイスホール開口部
に向って伸びる銅箔パターンリードを有し、前記半導体
素子の電極と銅箔パターンリードのインナーリードとを
前記インナーリードの先端部で接合した後、樹脂封止し
て実装する際に用いられるTAB用テープキャリアにお
いて、前記銅箔パターンリードの少なくともインナーリ
ードを除く部分の表面にZnを含有するSnまたはSn
−Pbめっきを有することを特徴とするTAB用テープ
キャリアが提供される。
【0018】ここで、前記SnまたはSn−Pbめっき
中のZnの含有量は、1〜30%の範囲であるのが好ま
しい。
【0019】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0020】本発明のTAB用テープキャリアは、可撓
性の絶縁フィルムにデバイス孔、スプロケット孔等の必
要な貫通孔を開け、このフィルムに導体箔を貼着し、こ
の導体箔をエッチング加工にて加工し、半導体素子と電
気的に接続されるインナーリードと、アウターリードを
有するリードパターンを形成したものである。
【0021】本発明のTAB用テープキャリアは、構造
上接着剤無しに絶縁フィルムを導体箔にコーティングし
た2層テープキャリアおよび接着剤を用いた3層テープ
キャリアのいずれでもよい。
【0022】前記導体箔としては、銅箔が用いられる。
【0023】この銅箔パターンリードを用い、インナー
リードと半導体素子の電極とを接合し、樹脂で封止す
る。
【0024】以下、本発明のTAB用テープキャリアに
ついて添付図面に示す好適実施例に基づいて説明する。
【0025】図1は、TAB用テープキャリア1の部分
平面図である。 同図に示すように、TAB用テープキ
ャリア1は、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
エステル樹脂、可撓性エポキシ樹脂等の樹脂類や、紙類
等の可撓性、絶縁性を有する材料で構成されるフィルム
2上に、所望のパターンの銅箔を貼着したリード3が接
着剤等により貼着されている。
【0026】前記銅箔を貼着したリード3(以下、銅箔
パターンリード11という)の銅箔は圧延銅箔または電
解銅箔とするのがよい。 このリード3は、先端のイン
ナーリード31と外部面を接続するためのアウターリー
ド32とを有している。
【0027】アウターリード32は、実装時にフィルム
から切断、あるいは接着剤を溶解等により剥離し、外部
端子と半田付等によって接続される。
【0028】前記銅箔パターンリード11は、その少な
くともインナーリードを除く部分の表面にZnを含有す
るSnまたはSn−Pbめっき層30が形成されている
(図2参照)。
【0029】このようにZnを含有するSnまたはSn
−Pbめっきを施すことにより、CuとSnとの反応に
よって生ずる硬い金属間化合物の形成を防止することが
でき、インナーリードの破断が防止できる。
【0030】前記Znを含有するSnまたはSn−Pb
めっき層30は、めっきまたは蒸着等によって被覆する
ことができる。このめっき層30の厚さは、0.3〜
1.0μmとするのがよい。これは、素子との接合性を
良くするためである。
【0031】前記SnまたはSn−Pbめっき中のZn
の含有量は、1〜30%の範囲が好ましい。Znが1%
未満では高温保持試験での耐曲げ特性の効果があまり発
揮されない。また、30%超ではZn含有効果の向上が
見られず、50%以上になるとギャングボンディング性
が低下する傾向がある。
【0032】テープキャリア1の中央部付近には半導体
素子をマウントするためのデバイスホール4が、また外
周には位置決めと送り操作を容易にするためのスプロケ
ットホール6が形成されている。
【0033】そして、このデバイスホール4内に突出し
ているインナーリード31と図2に示すように半導体素
子14の対応する各電極のバンプ15とは接合される。
【0034】そして、前記インナーリード31と、半導
体素子14とを樹脂7で封止する。この封止用の樹脂7
は、エポキシ等が一般的に、用いられる。
【0035】一般にテープキャリア1は図1に示す一テ
ープキャリアが連続して存在する長尺物である。
【0036】
【実施例】以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説
明する。 (実施例1)35mm幅の200ピン、TAB用テープ
キャリアをまず製造した。フィルムベースには75μm
tのポリイミドフィルムを、接着剤にはエポキシ系の箔
20μm厚さのものを用いた。また、銅箔には25μm
厚さの電解銅箔を使用した。インナーリードのCu箔パ
ターンリードの幅は50μm、アウターリードの銅箔パ
ターンリードの幅は100μmとした。また、ピッチは
それぞれ100μm、200μmとした。
【0037】このTAB用テープキャリアの銅箔パター
ンリードの全面にZn添加の電気半田めっき浴により電
気めっきを施した。めっき液とめっき膜の組成は次の通
りである。 (2)めっき膜組成 70%Sn−20%Pb−10%Zn (3)めっき厚さ (2)の合金組成で0.8μm 比較のためにZn無添加の80%Sn−20%Pbめっ
き浴で0.8μmの厚さを施した試料(比較例1)を同
時作成して評価を行った。試験結果を表1に示す。ま
た、高温保持後の曲げ試験を行った(図3参照)。
【0038】(実施例2)実施例1と同様のパターン形
状で接着剤なしの2層TAB用テープキャリアを製造し
評価を行なった。2層TAB用テープキャリアの製法と
しては、電解銅箔25μmにポリイミドワニスをキャス
ティング(ワニスをローラーコート法等により膜形成す
る)して、ポリイミドフィルム層を形成する方法を採用
した。
【0039】デバイスホールはホトレジスト膜を形成し
て、アルカリ−ヒドラジン液でポリイミドを溶解除去後
マスクとしてのホトレジスト膜を剥膜する方法を採用し
た。比較試験は実施例1と同様にZn無添加の試料で行
った(比較例2)。試験結果を表1に示す。曲げ試験は
銅箔膜が同じなので実施を省略した。
【0040】(実施例3〜6)実施例1および比較例1
ならびにZn、SnおよびPbの比率を下表のようにし
た試料(実施例3〜6)を常温で保管して、保管期間と
ギャングボンディング性(LSIのバンプとインナーリ
ードをヒートツールにより加熱圧接する方法)との関係
を調査し、その結果をインナーリードの引き剥し強度試
験(各試験数20)により評価した(図4参照)。ま
た、高温保持後の曲げ試験を行った(図5参照)。
【0041】<試験方法>温度サイクル試験は、EIA
J1C−121により、下記の条件で高温低温域を、一
定時間ずつ交互に保持し、この環境変化によって生じる
リード切れ個数を求めた。
【0042】 高温側150℃、低温側−50℃ 高温側保持時間: 30分 低温側保持時間: 30分 常温(中間温度25℃): 30分 雰囲気: 空気中
【0043】サイクル数100〜500後のインナーリ
ード破断発生のパッケージ数を破断率とした。試験パッ
ケージ数は各20個とし、破断は軟X線透過法により観
察した。封止レジンはエポキシ系(熱膨張係数6.3×
10-5/deg)を用いた。
【0044】高温保持後曲げ試験は、120℃で500
時間まで大気中に保持したのち、手曲げにより0.1R
曲げ試験(図6に示すように試料40を垂直位置から
右、左に曲げ角度90度でA→B→C→Dの順序に曲
げ、これを曲げ回数4として破断にいたるまでの回数で
示した。
【0045】
【0046】以上のように、本発明のリードは、従来の
ものと比べ、かなり耐久性の優れたものであることがわ
かる。
【0047】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、Cu−Sn金属間化合物の形成を抑止してイ
ンナーリードの破断および腐食環境下での腐食断線を防
ぐことができるようになった。このため、高級精密機器
を作る際も、TAB用テープキャリアを用いて量産する
ことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のTAB用テープキャリアの部分平面図
である。
【図2】本発明の銅箔パターンリードを用いて基板実装
したときの概略断面図である。
【図3】実施例1について、高温保持後曲げ試験時の加
熱時間と破断までの曲げ回数との関係を示すグラフであ
る。
【図4】保管期間とリード1本当りの引き剥し強度との
関係を示すグラフである。
【図5】実施例3〜6について、高温保持後曲げ試験時
の加熱時間と破断までの曲げ回数との関係を示すグラフ
である。
【図6】高温保持後曲げ試験における曲げ回数の説明図
である。
【図7】従来のインナーリードボンディングの概略断面
図である。
【図8】アウターリード曲げ加工部の説明図である。
【符号の説明】
1 TAB用テープキャリア 11 銅箔パターンリード 12 表面処理層 13 保護層、 14 半導体素子 15 バンプ 2 フィルム 3 リード 31 インナーリード 32 アウターリード 32a アウターリード曲げ加工部 4 デバイスホール 6 スプロケットホール 7 封止用樹脂 9 基板(プリント板) 10 ポリイミドフィルム 30 SnまたはSn−Pbめっき層 40 試料
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−64939(JP,A) 特開 平3−276654(JP,A) 特開 平3−276738(JP,A) 特開 平2−213495(JP,A) 特開 平3−276739(JP,A) 特開 平4−357847(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子取付用デバイスホールを有し、
    その表面に貼り付けられたデバイスホール開口部に向っ
    て伸びる銅箔パターンリードを有し、 前記半導体素子の電極と銅箔パターンリードのインナー
    リードとを前記インナーリードの先端部で接合した後、
    樹脂封止して実装する際に用いられるTAB用テープキ
    ャリアにおいて、 前記銅箔パターンリードの少なくともインナーリードを
    除く部分の表面にZnを含有するSnまたはSn−Pb
    めっきを有することを特徴とするTAB用テープキャリ
    ア。
  2. 【請求項2】前記SnまたはSn−Pbめっき中のZn
    の含有量は、1〜30%の範囲である請求項1に記載の
    TAB用テープキャリア。
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