JP2953125B2 - フィルムキャリア半導体装置 - Google Patents

フィルムキャリア半導体装置

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JP2953125B2
JP2953125B2 JP3188501A JP18850191A JP2953125B2 JP 2953125 B2 JP2953125 B2 JP 2953125B2 JP 3188501 A JP3188501 A JP 3188501A JP 18850191 A JP18850191 A JP 18850191A JP 2953125 B2 JP2953125 B2 JP 2953125B2
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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフィルムキャリア半導体
装置に関し、特に半導体IC上の電極とフィルムキャリ
アテープ上のインナーリードの接続及びインナーリード
ボンディング前後の表面コート膜厚に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のフィルムキャリア半導体
装置は搬送及び位置決め用のスプロケットホールと半導
体ICが入りかつ開孔部であるデバイスホールを有する
ポリイミド,ポリエステルまたはガラスエポキシ等の絶
縁フィルムをベースとし、このベースフィルム上に接着
材を介してCu等の金属箔を接着し、この金属箔をエッ
チング等により所望の形状のリードと電気的選別用のパ
ッドとを形成し、このリードとICの電極端子上に予め
設けた金属突起物であるバンプとを熱圧着法又は共晶法
によりILBを行ない、フィルムキャリアテープの状態
で電気選別やBT試験を実施し、次にリードを所望の長
さに切断する。
【0003】このとき、リードの数が多い多数ピンの場
合はリードのアウターリードボンディング部のばらけを
防止するためフィルムキャリアテープを構成しているポ
リイミド等の絶縁フィルムをアウターリードの外端に残
す方法が用いられることが多い。
【0004】ついで、例えばプリント基板や一般リード
フレーム上のボンディングパットにアウターリードボン
ディングを行なう。
【0005】上記のようなフィルムキャリア半導体装置
はボンディングがリードの数と無関係に一度で、同時に
可能であるためボンディングスピードが速いこと、また
ボンディング等の組立と電気的選別作業の自動化が容易
で、量産性が優れている等の利点を有している。
【0006】上記のような半導体ICのバンプ電極とフ
ィルムキャリアテープ上のインナーリードのボンディン
グ接続(つまりILBの方法)について説明する。
【0007】図3(a),(b)は従来のフィルムキャ
リアテープの一例の正面図及びA−A線断面図である。
図において10は半導体IC,20は金属突起であるバ
ンプ,30はフィルムキャリアテープ上のインナーリー
ド,40は熱圧着治具であり、半導体IC上のバンプ2
0とインナーリード30がそれぞれ位置合せされてか
ら、熱と荷重を負荷された熱圧着治具40による一度の
熱圧着によって同時に接続される。
【0008】ところが、このようなフィルムキャリア半
導体装置の製造方法は、バンプの数と無関係に一度で同
時に行なうため、熱と荷重を負荷される熱圧着治具は熱
分布の均一性と荷重を均一に負荷するためにインナーリ
ード部に接触する面は均一な面、つまり平坦度が要求さ
れ、IC上のバンプはその高さのバラツキを小さくする
こと、またフィルムキャリアテープのインナーリード部
もその厚さのバラツキを小さくすること等が要求され
る。
【0009】一方でICは高集積化,高機能化が進んで
ICの外形サイズが大型化されており、これに伴ないI
Cの電極数も例えば300〜600個にのぼるものが開
発されつつある。
【0010】このようなICのフィルムキャリア半導体
装置を従来のILB方法で行なう場合には、多数のバン
プとインナーリードの接続もこの接続数にかかわらず一
度で同時に行なう方法であるため、1電極(1接続点)
当りの接続に必要な印加荷重はほとんど同じため多数ピ
ン化に比例して熱圧着治具に必要な荷重は大きくなって
しまい、例えば1接続当り0.1kgとすると600ピ
ンのICでは60kgも必要となる。
【0011】また接続に必要な熱圧着治具の熱分布は、
ICの外形サイズが10〜15mm□(すなわち一辺が
10〜15mmの平方形)と大型化になっても均一であ
ることが必要とされその精度は±5〜7℃である。
【0012】したがってICの大型化・多ピン化に伴な
う熱圧着時の荷重の増大、熱圧着治具の熱分布の均一性
向上、熱圧着治具の平坦度向上等が必要となるため、以
下の欠点が顕著化してくる。
【0013】すなわち、IC上のバンプの製造上の精
度、特に厚さのバラツキおよび熱圧着治具やILB装置
の精度、特に傾き又は平坦度,平行度などの不備からI
LB時に数個から数10個のバンプのみに瞬間的に荷重
や熱が集中して強大なストレスを受けてバンプが隣りの
バンプとショートをおこしたり、バンプがシリコン基板
または絶縁膜とバンプ界面からの剥離(ハガレ)をおこ
し接続強度の低下やICそのものを破壊する。
【0014】また一方では、ILB時の荷重や熱が不足
し、バンプとインナーリードの界面からの剥離が発生
し、これは接続強度の低下となる。この傾向はICの大
型化,多ピン化に伴なって顕著化して、その信頼性を著
しく低下させることになる。
【0015】このように従来の製造方法ではバンプとリ
ードの接続を一度で同時に行なう方法であるがために、
その接続信頼性を低下させる問題があり、バンプおよび
リードの特に厚さ方向の精度向上や熱圧着治具およびI
LB装置の特に平行度等に対する精度向上の対策はIC
の大型化,多ピン化と共に非常に困難となっている。
【0016】この問題に対してIC上に配設された複数
個の電極つまりバンプとこのバンプのそれぞれと一対に
対応する複数個のフィルムキャリアテープのインナーリ
ードとの接続を複数回に分割して熱圧着する方法が開発
されている。
【0017】上記のようなICのバンプ電極とフィルム
キャリアテープ上のインナーリードの接続、つまりシン
グルポイントILBの方法について説明する。図4
(a),(b)は従来のフィルムキャリアテープの他の
例の正面図及びB−B線断面図である。10は半導体I
C、20はバンプ、30はフィルムキャリアテープ上の
インナーリード、41は熱圧着治具であり、半導体IC
上のバンプ20とインナーリード30がそれぞれ位置合
せされてから、熱と荷重を負荷された熱圧着治具41に
より、各バンプと各インナーリードの一対がそれぞれ一
組ずつ順次繰り返し接続される。
【0018】このようなバンプとインナーリードの一組
ずつのILB(以下シングルポイントILB)の方法で
は、ILB装置には複雑な機械的な機構が不要で、これ
に伴ないILB装置の小型化,低価格化が可能となる上
に、熱圧着治具41に負荷される熱と荷重は、ICの外
形寸法に対して、熱圧着治具の外形寸法が非常に小さく
なり、例えばICの外形寸法が15mm□でも、熱圧着
治具の先端外形寸法は0.1mm□であるような場合、
この熱圧着治具先端部の熱分布は±1℃以内に納まり、
また熱圧着治具に負荷される荷重も数10gから数10
0gですむようになる。さらに熱圧着治具とIC上のバ
ンプとの平行度も容易に調整できることはいうまでもな
い。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフィル
ムキャリア半導体装置は、バンプとこれに対応したイン
ナーリードを同時にあるいは一組ずつ順次、繰りかえし
ILBするものであるがILBが完了したとき、隣接す
るバンプあるいはインナーリードが相互に接触しないこ
とが要求される。この隣接するバンプあるいはインナー
リードが相互に接触した場合は電気的にショート不良と
なり、このショート不良の修理は非常に困難であるから
である。
【0020】一方でICは高集積化,高機能化が進んで
ICの外形サイズが大型化されており、これに伴ないI
Cの電極数も例えば200〜600個さらには700〜
1000個にのぼるものが開発されつつある。
【0021】ここで例えばICの外形サイズを15mm
□とすれば電極数が600個のとき、この電極つまりバ
ンプのピッチは約100μmとなりバンプのサイズは約
60μm□となる。さらにICの外形サイズが15mm
□でバンプ数が1000個のとき、バンプピッチは約6
0μmとなりバンプサイズは約40μm□となる。つま
りそれぞれの場合、バンプ間のスペースは約40μmと
約20μmとなる。
【0022】従来バンプとインナーリードとの接続つま
りILBにおいて、バンプとインナーリードの材料には
数種類の組合せが可能で例えばバンプとしてはAu,C
uまたは半田等又、インナーリードの表面処理にはA
u,Sn,半田メッキ等が使用され、これらの中で最も
接続信頼性が高い組合せはバンプがAuメッキでインナ
ーリードの表面処理が同じくAuメッキである。
【0023】このAu−AuのILBには熱圧着法が適
用されるがAu−Au熱圧着接続法はバンプとインナー
リード部それぞれに熱と圧力を印加し、それぞれ塑性変
形を伴なう熱拡散を利用して接続される技術であり、従
って確実なILBを行なうとするとバンプとインナーリ
ードはそれぞれ塑性変形をさせる必要があることからバ
ンプ間のピッチが狭ピッチ(例えば40〜60μmピッ
チ)になるに従ってILB後の隣接するバンプ及びイン
ナーリードの接触が発生しやすくなり、その接続信頼性
を低下させる問題が顕著化してくる。
【0024】図5は上述の問題に対する対策の一例で図
5(b)に示すように表面絶縁膜をインナーリードボン
ディングの前に配設してあるが、電極つまりバンプ厚よ
りも表面絶縁膜dが薄いために、図5(c)に示すよう
にILB後にバンプ1とインナーリードがそれぞれ塑性
変形した場合に、少なくとも表面絶縁膜5をインナーリ
ード表面の上面にまで変形させることが困難であるた
め、隣接する相互のインナーリードの接触防止は困難で
あるという問題点があった。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明のフィルムキャリ
ア半導体装置は、IC上に配設された複数個の電極つま
りバンプと、このバンプのそれぞれと一対に対応する複
数個のフィルムキャリアテープのインナーリードとの接
続を同時あるいは複数回に分割して熱圧着し製造される
フィルムキャリア半導体装置において、電気的絶縁性を
有しIC上の突起状電極と前記突起状電極に接続される
インナーリードの接続後の厚さ以上になる厚さで、前記
複数個の各突起状電極上に前記突起状電極寸法と同じか
または大きい寸法の前記インナーリードを接続するため
の開口部を設けた表面カバー膜を配設し、または電気的
絶縁性を有しIC上の突起状電極より厚い表面カバー膜
前記突起状電極周辺にILB前に配設し、かつILB
後には前記表面カバー膜の厚さが前記突起状電極とイン
ナーリードの厚さ以上になるべき厚さを有し、ILB後
のバンプ及びインナーリードが相互に接触しないような
構造を備えている。
【0026】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(e)は本発明の第1の実施例の部分
的な正面図、A−A及びB−B線断面図とILB後のA
−A及びB−B線断面図である。1はバンプ、2は下地
メタル、3はIC、4はILBリード(以下、インナー
リードという)および5は表面絶縁膜である。
【0027】このIC上に配設されたバンプ1とそれぞ
れ一対に対応するインナーリード4をILB装置内に設
けられた機械的な位置出し機構やパターンマッチング等
の認識機構により位置合せし、熱圧着治具(図示せず)
によりバンプ1とインナーリード4とを接続する。
【0028】バンプと表面絶縁膜の構造は図1(a)〜
(c)に示すような構造で表面絶縁膜がバンプの厚さ
よりも約5〜15μm厚く、かつ、表面絶縁膜の各バン
プ上の開口部寸法がバンプ上面寸法と同じになってお
、図1(d),(e)に示すようにILB後のバンプ
とインナーリードは変形しても、接続されたバンプとイ
ンナーリードの厚さ以上である表面絶縁膜中に埋まる状
態となる。
【0029】以上説明したようにIC上の接続されたバ
ンプとインナーリードの厚さ以上になる厚さで、複数個
の各バンプ上にバンプ寸法と同じ寸法のインナーリード
を接続するための開口部を設けた表面絶縁膜を形成する
ことにより、従来の問題点であるIC上に配設されるバ
ンプ間のピッチが例えば40〜60μmという狭ピッチ
になったとき発生しやすいILB後の隣接するバンプ及
びインナーリードの接触を防止し、信頼性の低下及び製
造歩留の低下を防止することが可能となる。
【0030】図2は本発明の第2の実施例の部分的な正
面図、C−C及びD−D線断面図とILB後のC−C及
びD−D線断面図である。ここで1はバンプ、2は下地
メタル、3はIC、4はILB後のインナーリードおよ
び5は表面絶縁膜である。バンプ1とインナーリード4
は位置合せを行ったあと熱圧着治具(図示せず)により
接続される。
【0031】図2(a)〜(c)に示す本実施例のよう
な構造をもつICつまり、バンプ周辺に配設される表面
絶縁膜がバンプの厚さよりも約5〜15μm厚く、か
つ、表面絶縁膜の各バンプ上の開口部寸法がバンプ上面
寸法よりも例えば約15〜20μm程大きくなってい
る。
【0032】このような寸法にすることにより、ILB
後のバンプとインナーリードは変形してもこの表面絶縁
膜中に埋まる状態となる上にバンプとインナーリードの
位置合せ精度に余裕を持つことが可能となる。つまり
2(d)に示すようにバンプ上面よりインナーリードが
横方向に例えば5〜10μm程度位置ズレが生じている
場合でも表面絶縁膜部に影響されずバンプ上面とインナ
ーリード下面つまり接合可能領域が十分に得られるから
である。
【0033】これによりILBによるショート不良等の
接続信頼性低下を防止し安定したインナーリードボンデ
ィングが可能なフィルムキャリア半導体装置が得られ
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、IC上の
バンプとフィルムキャリアテープ上のインナーリードと
の接続を熱圧着法又は共晶法にて行なうフィルムキャリ
ア半導体装置において、接続されたバンプとインナーリ
ードの厚さ以上になる厚さで、各バンプ上にバンプ寸法
と同じかまたは大きい寸法の開口部を設けた表面絶縁膜
をバンプ周辺に配設する構造とする。
【0035】その結果、ILB時の熱と荷重により生じ
るバンプとインナーリードの塑性変形が生じてもIC上
に配設されるバンプ間のピッチが例えば40〜60μm
という狭ピッチになったときに発生しやすいILB後の
隣接するバンプ及びインナーリードの接触を防止し接続
信頼性の低下及び製造歩留の低下を防止することができ
るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)はそれぞれ本発明の第1の実施
例の正面図,A−A線断面図,B−B線断面図,ILB
後のA−A線断面図およびB−B線断面図である。
【図2】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の第2の実施
例の正面図,C−C線断面図,D−D線断面図,および
ILB後のD−D線断面図である。
【図3】(a),(b)はそれぞれ従来のフィルムキャ
リア半導体装置の製造方法の一例を説明するための半導
体装置の正面図および断面図である。
【図4】(a),(b)はそれぞれ従来のフィルムキャ
リア半導体装置の製造方法の他の例を説明するための半
導体装置の正面図および断面図である。
【図5】(a)〜(c)は従来のフィルムキャリア半導
体装置の問題点を説明するためのそれぞれ表面絶縁膜を
除いたバンプ部断面図,表面絶縁膜を配設した場合のバ
ンプ部の断面図およびILB後のバンプとインナーリー
ド部の断面図である。
【符号の説明】
1 バンプ 2 下地メタル 3 半導体IC 4 ILBリード 5 表面絶縁膜

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ICに配設された複数個の電極と
    この電極のそれぞれに対応する複数個のフィルムキャリ
    アテープのインナーリードとの接続を熱圧着等により行
    なうフィルムキャリア半導体装置において、前記半導体
    ICに配設された電極と前記電極に接続されるインナー
    リードの接続後の厚さ以上になる厚さで、前記複数個の
    各電極上に前記電極寸法と同じかまたは大きい寸法の前
    記インナーリードを接続するための開口部を設けた表面
    絶縁膜を前記電極周辺に配設したことを特徴とするフィ
    ルムキャリア半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体ICに配設された複数個の電極と
    この電極のそれぞれに対応する複数個のフィルムキャリ
    アテープのインナーリードとの接続を熱圧着等により行
    なうフィルムキャリア半導体装置において、前記半導体
    ICに配設された複数個の電極の厚さよりも厚い表面絶
    縁膜を前記電極周辺にインナーリードボンディング工程
    の前に配設し、かつインナーリードボンディング工程後
    には前記表面絶縁膜の厚さが前記電極とインナーリード
    の厚さ以上になるべき厚さを有することを特徴とするフ
    ィルムキャリア半導体装置。
JP3188501A 1991-07-29 1991-07-29 フィルムキャリア半導体装置 Expired - Lifetime JP2953125B2 (ja)

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