JP3634665B2 - バンプ付きテープキャリアおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ付きテープキャリアおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、軽量化、高速化、高機能化等の要求に答えるため、半導体パッケージには、種々の形態のものが開発されている。このような半導体パッケージ技術として、特に、半導体チップの高集積化による多ピン化の要請と、装置の小型化を両立させるため、絶縁フィルム上に形成した金属パターンに、半田バンプを介して半導体チップを接合する、いわゆるテープキャリア方式によるパッケージ技術が知られている。
【０００３】
そのようなテープキャリア方式によるパッケージ技術の一例として、特開平８−６４６３６号公報に開示されているものがある。このパッケージ技術では、図１０に示すように、ポリイミドテープ１上に金属層２が形成され、この金属層２に、半田バンプ３が形成されている。この半田バンプ３と、半田バンプ３に対応して電子デバイス（半導体チップ）４の一主面に形成された金属パッド６とが熱的に接合される。このようにして電子デバイス４を実装したテープキャリアは、その後、個々に切り出される。
【０００４】
このテープキャリア方式では、薄く透明なポリイミドテープを用いているため、熱サイクルにおいても半田接合部に加わる応力が緩和され、また裏面から半田バンプを観察出来るという利点がある。
【０００５】
しかし、半田バンプは、一般にクリーム半田印刷や半田ボールを転写する方法により形成されるが、このような方法では、図１０に示すように、半田バンプ３は球状にならざるを得ない。球状の半田バンプでは、半田バンプ同士のピッチが小さくなり、半田バンプ間の距離が短くなると、半導体チップを搭載した際に、半田ブリッジが形成されてしまうという問題がある。また、アンダーフィル樹脂の充填が困難となるという問題も生ずる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、半導体チップを搭載する際に、半田バンブのピッチが小さくなっても、半田バンプ間にブリッジが形成されることのない、バンプ付きテープキャリアを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、そのようなバンプ付きテープキャリアの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付きテープキャリアであって、絶縁フィルムと、この絶縁フィルム上に形成された導体パターンと、この導体パターン上に形成された半導体チップ接続用金属バンプとを備え、前記金属バンプが、前記導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体からなることを特徴とするバンプ付きテープキャリアを提供する。
【０００９】
このようなバンプ付きテープキャリアにおいて、前記導体パターンは、回路基板と接続するためのターミナルを有しており、前記ターミナルの下側の絶縁フィルムには、導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成することが出来る。この孔内に露出する金属箔上に、メッキにより金属層を形成し、接合用電極とする。この接合用電極を介して、テープキャリアと回路基板との接続を行うことが出来る。金属層としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等を用いることが出来る。
【００１０】
前記金属バンプを構成する材料としては、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等が挙げられるが、特に半田が好ましい。
【００１１】
金属バンプおよび接合用金属層は、いずれも多層構造を有するものとすることが出来る。この場合、金属バンプおよび接合用金属層は、半田からなる最上層と、半田よりも高い融点を有する金属、例えばＣｕ、Ｎｉからなる下層とを含むものとすることが出来る。
【００１２】
以上のように構成される本発明のバンプ付きテープキャリアでは、金属バンプが、導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体により構成されているため、従来の球状の半田バンプのように、半導体チップを搭載した際に半田ブリッジが形成されるようなことがなく、また、アンダーフィル樹脂の充填も容易に行うことが出来る。
【００１３】
また、本発明は、絶縁フィルムと金属箔とからなる積層体の金属箔上に第１の感光性樹脂層を形成する工程、前記第１の感光性樹脂層をパターニングして、回路形成用の第１の樹脂パターンを形成する工程、第１の電気メッキを施し、前記第１の樹脂パターンから露出する前記金属箔上に金属パターンを形成する工程、前記第１の樹脂パターンを除去し、前記金属パターンを含む全面に第２の感光性樹脂層を形成する工程、前記第２の感光性樹脂層をパターニングして、金属バンプ形成用の第２の樹脂パターンを形成する工程、第２の電気メッキを施し、前記第２の樹脂パターンから露出する前記金属パターン上に金属バンプを形成する工程、前記第２の樹脂パターンを除去する工程、および前記金属パターンをマスクとして用いて、前記金属箔を選択的に除去して、金属箔パターンを形成する工程を具備する第１のバンプ付きテープキャリアの製造方法を提供する。
【００１４】
このような第１のバンプ付きテープキャリアの製造方法において、前記第１の感光性樹脂層を形成する工程の前に、前記絶縁フィルムに、前記導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成することが出来る。この場合、第１の電気メッキにより、前記孔内に露出する前記金属箔上に第１の金属層が形成され、第２の電気メッキにより、前記孔内の前記第１の金属層上に第２の金属層が形成される。この第１の金属層および第２の金属層からなる積層構造の金属層が、接合用電極を構成する。
【００１５】
この場合、金属パターンおよび第１の金属層として、Ｎｉ、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等を、金属バンプおよび第２の金属層として、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等を用いることが出来る。なお、金属パターンおよび第１の金属層を形成する金属の融点は、金属バンプおよび第２の金属層の融点よりも高いことが望ましい。
【００１６】
また、前記孔は、前記金属パターンを形成する工程の後で、かつ前記金属バンプを形成する工程の前に形成することも可能である。この場合、第２の電気メッキにより、前記孔内に露出する前記金属箔上に接合用電極のための金属層が形成される。この場合の金属層は、金属バンプを構成する材料、即ち、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等が用いられる。
【００１７】
なお、絶縁フィルムへの孔の形成は、例えばレーザーにより行うことが出来る。
【００１８】
また、絶縁フィルムに形成される孔は、金属箔側（導体パターンのターミナル）とは反対側に向かって広がるように、１５°以上、好ましくは４５°以上のテーパ角の内壁を有することが望ましい。このようなテーパ角の内壁を有する孔は、絶縁フィルムに小エネルギーの炭酸ガスレーザを、多いパルス数で照射することにより、または絶縁フィルムに、炭酸ガスレーザをディフォーカスして照射することにより、形成することが可能である。
【００１９】
炭酸ガスレーザによる孔あけのエネルギー密度は、絶縁フィルムの材質、厚み、孔のサイズによって異なることから、適宜設定することが出来る。
【００２０】
更に、本発明は、絶縁フィルムと金属箔とからなる積層体の金属箔上に第１の感光性樹脂層を形成する工程、この第１の感光性樹脂層をパターニングして、金属バンプ形成用の第１の樹脂パターンを形成する工程、電気メッキを施し、前記第１の樹脂パターンから露出する前記金属箔上に金属バンプを形成する工程、前記第１の樹脂パターンを除去し、前記金属バンプを含む全面に電着法により、第２の感光性樹脂層を形成する工程、前記第２の感光性樹脂層をパターニングして、回路形成用の第２の樹脂パターンを形成する工程、前記第２の樹脂パターンをマスクとして用いて、前記金属箔を選択的に除去して金属箔パターンを形成する工程を具備する第２のバンプ付きテープキャリアの製造方法を提供する。
【００２１】
このような第２のバンプ付きテープキャリアの製造方法において、前記第１の感光性樹脂層を形成する工程の前に、前記絶縁フィルムに、前記導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成することが出来る。この場合、前記電気メッキにより、金属バンプ形成と同時に前記孔内に露出する前記金属箔上に接合用電極を構成する金属層が形成される。この場合の金属層は、金属バンプを構成する材料、即ち、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等により構成される。
【００２２】
また、前記電気メッキを２回以上に分けて施すことにより、多層構造の金属バンプおよび金属層を形成することができる。この場合の最上層は、溶融接合に適する半田、Ｓｎ等により構成し、下層は最上層の金属より融点の高い金属（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、半田等）により構成する。
【００２３】
以上挙げた２つのバンプ付きテープキャリアの製造方法によると、従来の方法のようにソルダーレジストを用いないため、金属バンプを高く形成する必要がなく、従って金属バンプの形成が容易であり、かつ形成のための時間が短時間ですみ、その結果、製造コストを低減することが可能である。また、既に完成した基板にバンプを形成することは、非常に困難であるが、本発明の方法によると、基板の製造工程中にバンプを形成するので、バンプの形成を容易に行うことが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るバンプ付きテープキャリアについて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアを示す断面図である。図１において、絶縁フィルム１１上に銅パターン１２が形成されており、この銅パターン１２上に半田、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｎ合金等からなる金属バンプ１３が形成されている。絶縁フィルム１１には、回路基板と接続する部分に、銅パターン１２（図１１のターミナル５１）より小さい径の孔が形成されていて、この孔に埋め込まれた金属が接合用電極１４を形成している。この接合用電極１４は、銅、ニッケル、半田等のメッキによって形成され、接合用電極上に供給された半田ボールやクリーム半田を介して回路基板の導体と接続される。
【００２６】
テープキャリアの斜視図を図１１に示す。図１１の上部に表側から見た図を、下部に裏側から見た図をそれぞれ示す。図１１において、銅パターン１２は、回路基板の導体と垂直方向において電気的に接続する箇所にターミナル５１を有しており、これらターミナル５１の下の絶縁フィルム１１には、ターミナル５１よりも径の小さい孔が形成されている。この孔に形成した半田、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｎ合金等が接合用電極１４を形成する。接合用電極１４上には、半田ボール（図示せず）が形成されていて、この半田ボールを介して回路基板の導体と接続される。
【００２７】
このように構成される金属バンプ付きテープキャリアでは、金属バンプ１３は、側面がストレートの円柱状である。なお、円柱に限らず、断面が多角形の角柱状でもよい。このように、金属バンプ１３が、側面がストレートの柱状形状を有しているため、図１０に示す従来のテープキャリアの球状の金属バンプとは異なり、金属バンプ同士のピッチが小さくなり、金属バンプ間の距離が短くなったとしても、ブリッジが形成されるようなことはなく、また、アンダーフィル樹脂の充填が困難となることもない。
【００２８】
また、金属バンプのブリッジを防ぐソルダーレジストを設けずに銅パターン上に直接金属バンプを形成しているので、金属バンプを高く形成する必要がないため、金属バンプの形成が容易であり、かつ形成のための時間が短時間ですむという利点がある。
【００２９】
更に、銅パターンを構成するＣｕ箔の厚さは１０〜１８μｍと薄く、このように薄い銅パターンに半田を接続した構造では、銅パターンに応力が加わり、銅パターンが破断してしまうが、絶縁フィルム１１の回路基板と接続する部分に銅パターン１２（図１１のターミナル５１）より小さい径の孔を形成し、この孔にＣｕ、Ｎｉ等のめっきによる金属層を形成した構造では、この金属層が補強となって、銅パターンの破断が防止される。
【００３０】
また、一般に、ＢＧＡ用ターミナル部には、実装用外部端子としての半田ボールが接続される。この半田ボールは、ターミナル部にフラックスを塗布し、その上に半田ボールを載置した後、半田ボールを加熱溶融することにより形成される。
【００３１】
しかし、ターミナルは、絶縁フィルムに形成された孔の底部に存在するため、上述のように半田ボールをターミナル部に形成する際、半田ボールとターミナルとが接触不良となるオープン不良が生じたり、孔内の空気が溶融した半田中にボイドとして残存するという問題が生ずる。
【００３２】
これに対し、絶縁フィルム１１の孔内に接合用電極１４を形成した構造では、半田ボールは、接合用電極１４と確実に接触し、接続されるため、オープン不良が生じることはない。また、絶縁フィルム１１の孔内には既に接合用電極１４が充填されているので、孔内の空気が溶融した半田中にボイドとして残存するという問題が生じることはない。
【００３３】
次に、絶縁フィルム１１に形成される孔は、銅パターン１２とは反対側に向かって広がるように、１５°以上、好ましくは４５°以上のテーパ角の内壁を有するものとすることが出来る。このように、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成し、この孔に接合用電極１４を埋め込み、更にこの接合用電極１４上に半田ボール６１を形成することにより、次のような効果が得られる。
【００３４】
図１２（ａ）に、絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する孔を形成した場合を、図１２（ｂ）に、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成した場合をそれぞれ示す。図１２（ｂ）に示すように、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成した場合には、はんだボール６１とテープキャリアの接合部の孔の開口径が、図１２（ａ）に示すように絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する孔を形成した場合と同一であっても、ターミナル５１の側の径を小さくすることが出来る。
【００３５】
従って、ターミナル５１のピッチが同一である場合、ターミナル５１間の配線を増やすことが出来、そのため、テープキャリア上に配線スペースが足りないためにターミナル５１を配置することが出来ず、無駄になっていたスペースを有効に利用することが出来る。
【００３６】
即ち、厚さ４０μｍの絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する０．２５ｍｍφの孔を形成した場合には、図１３（ａ）に示すように、０．５ｍｍのターミナル５１のピッチから、０．３５ｍｍのターミナル部の寸法を除くと、配線スペースは０．１５ｍｍしかなく、Ｌ／Ｓ＝３０／３０μｍでは２本の配線７１しか形成することが出来ない。
【００３７】
これに対し、絶縁フィルム１１にテーパ角４５°の内壁を有する孔を形成した場合では、ターミナル部の寸法を０．２９ｍｍに出来るため、配線スペースは０．２１ｍｍとなり、従って３本の配線８１を形成することが出来る。
【００３８】
また、図１２（ａ）に示すように、絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する孔を形成した場合には、半田ボール６１は、絶縁フィルム１１の孔内に充填された接合用電極１４との接合部においてくびれが生じ、このくびれ部分に応力歪みが集中し、その結果、クラックの発生を招く可能性がある。
【００３９】
これに対し、図１２（ｂ）に示すように、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成した場合には、半田ボール６１と接合用電極１４との接合部にくびれが生じることがないため、その部分における応力歪みの集中が緩和され、接合強度が良好な、信頼性の高いはんだ接合部を得ることが出来る。
【００４０】
以上説明したテープキャリアに対し、半導体チップ（図示せず）が接合され、半導体パッケージが得られる。これは、接合用電極１４を介して回路基板（図示せず）上に実装される。その結果得られた実装構造では、回路基板の熱膨脹による応力がテープキャリアの変形により緩和され、その結果、回路基板と半導体チップとの接続を、高い信頼性および低コストで実現することが出来た。
【００４１】
次に、以上説明した金属バンプ付きテープキャリアの製造方法について説明する。最初に、半田マスク法による第１の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法並びにそれを用いた半導体パッケージの製造方法について、図２〜図５を参照して、工程順に説明する。
【００４２】
まず、図２（ａ）に示すように、厚さ１８μｍの銅箔２１の片面に、厚さ４０μｍのポリイミド層２２を有する材料を用意する。次いで、図２（ｂ）に示すように、接合用電極を形成する部分に、炭酸ガスレーザを用いて、銅箔面に達する３００μｍ径の孔２３をポリイミド層２２に形成した。炭酸ガスレーザによる穴明け時に孔２３およびその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００４３】
なお、孔２３は、テーパ状の内壁を有することが望ましい。そのようなテーパ状の内壁を有する孔２３は、小エネルギの炭酸ガスレーザを多パルス数、照射することにより形成することが出来る。或いは、炭酸ガスレーザをディフォーカスして照射することにより形成することが出来る。
【００４４】
なお、炭酸ガスレーザのエネルギ、パルス数、ディフォーカスの程度を適宜調整することにより、任意のテーパ角の内壁を有する孔を形成することが可能であある。
【００４５】
次に、図２（ｃ）に示すように、銅箔面上に厚さ２５μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム２４をラミネートした後、図２（ｄ）に示すように、導体回路がポジパターンとなるマスク２５を通して感光性ドライフィルム２４を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は８０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００４６】
次に、図３（ａ）に示すように、感光性ドライフィルム２４を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いて現像し、パターンメッキレジスト２４を形成した。
【００４７】
そして、図３（ｂ）に示すように、錫９鉛１の組成の半田を電気メッキし、銅箔２１の両面に、それぞれ厚さ４μｍの半田パターン２６ａ，半田金属層２６ｂを形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００４８】
そして、図３（ｃ）に示すように、感光性ドライフィルム２４を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。その後、図３（ｄ）に示すように、半田パターン２６ａ上に厚さ５０μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム２７をラミネートした。
【００４９】
その後、図４（ａ）に示すように、半導体の電極パッドと接続するための金属バンプ２９ａを電気メッキ法で形成するため、金属バンプ部がポジパターンとなるマスク２８を通して感光性ドライフィルム２７を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１６０ｍＪ／ｃｍ２とした。そして、図４（ｂ）に示すように、感光性ドライフィルム２７を現像した。現像液としては、液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いた。
【００５０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いて錫６鉛４の組成の半田を電気メッキして、厚さ５０μｍの半田バンプ２９ａと厚さ４０μｍの半田金属層２９ｂを形成した。その後、図４（ｄ）に示すように、感光性ドライフィルム２７を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。そして、図５（ａ）に示すように、半田パターン２６ａをエッチングレジストとして銅箔２１をアルカリエッチングし、所望のテープキャリアが得られた。
【００５１】
そして、図５（ｂ）に示すように、別途準備した半導体チップ３０を、以上説明した図５（ａ）に示すテープキャリアに搭載した。半導体チップ３０は、周辺部にアルミニウムパッドを有し、このアルミニウムパッドの表面は、無電界Ｎｉ／Ａｕメッキが施されている。
【００５２】
また、半導体チップ３０とテープキャリアとの間隙に熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂３１を充填し、テープキャリアと半導体チップ３０との接続構造を得た。
【００５３】
以上の製造工程では、銅パターンの側には半田バンプ２９ａを形成したテープキャリアを用い、アルミニウムパッドの表面に半田バンプと合金化するＮｉ／Ａｕを形成している半導体チップを、位置合わせ／半導体チップの搭載／リフロー加熱といった一連の工程により、一括して実装することが可能である。
【００５４】
なお、半導体チップを実装したテープキャリアは、その後、個々に切り出される。
【００５５】
以上説明した、半田マスク法による第１の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法によると、導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体からなる金属バンプを備えた金属バンプ付きテープキャリアを、容易に得ることが可能である。また、既に完成した基板上にではなく、基板の製造過程中にバンプを形成しているので、金属バンプの形成を容易に行うことが出来る。
【００５６】
以上、半田マスク法により形成された金属バンプ付きテープキャリアを用いた例について説明したが、次に、電着フォトレジスト法による第２の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法について、図６〜図９を参照して示す。
【００５７】
まず、図６（ａ）に示すように、厚さ１８μｍの銅箔４１の片面に、厚さ４０μｍのポリイミド層４２を有する材料を用意する。そして、接合用電極を形成する部分に、炭酸ガスレーザを用いて、銅箔面に達する３００μｍ径の孔４３をポリイミド層４２に形成した。炭酸ガスレーザによる穴明け時に孔４３およびその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００５８】
次に、図６（ｂ）に示すように、銅箔面上に厚さ５０μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム４４をラミネートした後、図６（ｃ）に示すように、金属バンプ部がポジパターンとなるマスク４５を通して感光性ドライフィルム４４を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１６０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００５９】
次に、図６（ｄ）に示すように、感光性ドライフィルム４４を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いて現像し、パターンメッキレジスト４４を形成した。
【００６０】
そして、図７（ａ）に示すように、錫６鉛４の組成の半田を電気メッキし、高さ５０μｍの半田金属バンプ４６ａと厚さ４０μｍの半田金属層４６ｂを形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００６１】
そして、図７（ｂ）に示すように、感光性ドライフィルム４４を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。その後、図７（ｃ）に示すように、銅箔４１に回路を形成するために、電着フォトレジスト（プライムコートＡＮ−３００：関西ペイント社製）４７を電着塗工し、８０℃で１０分間の乾燥を行った。
【００６２】
その後、図７（ｄ）に示すように、導体回路がネガパターンとなるマスク４８を通して電着フォトレジスト４７を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００６３】
そして、電着フォトレジスト４７を現像し、図８（ａ）に示すように、電着フォトレジストパターンを形成した。現像液としては、液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いた。次いで、図８（ｂ）に示すように、電着フォトレジストパターンをマスクとして用いて、露出した銅箔４１の部分をアルカリエッチング溶液によりエッチングし、回路パターンを形成した。
【００６４】
その後、電着フォトレジストパターンを液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液剥離液により剥離して、図８（ｃ）に示すように、金属バンプ付きテープキャリアが得られた。
【００６５】
なお、図６〜図８の工程において、図７（ａ）の工程における電気メッキを２回に分けて、最初にＣｕメッキをしたのち半田メッキをして、下層がＣｕ、上層が半田からなる金属バンプおよび金属層を形成した以外は、全く同じ方法で作成したバンプ付きテープキャリアの例を図９に示した。図９において、４６ａ−１および４６ｂ−１はＣｕからなり、４６ａ−２および４６ｂ−２は鉛６０錫４０の半田からなる。
【００６６】
以上のような電着フォトレジスト法によるバンプ付きテープキャリアの製造方法によると、導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体からなる金属バンプを備えた金属バンプ付きテープキャリアを、上述の半田マスク法による金属バンプ付きテープキャリアの製造方法よりも、更に簡略化された製造工程で得ることが出来る。
【００６７】
【発明の効果】
本発明のバンプ付きテープキャリアおよびその製造方法によると、以下のような優れた効果を奏する。
【００６８】
既に説明したように、金属バンプにおいてバンプ形状が球状の場合、バンプ部の導体パッド幅よりもバンプ径は大きくなる。従って、バンプ同士のピッチが小さくなった場合、バンプ同士がブリッジを形成する恐れがある。また、バンプ同士の間隔が小さくなると、アンダーフィルの充填性が悪くなり、歩留まりの低下、コスト増を招いてしまう。
【００６９】
これに対し、本発明のテープキャリアでは、金属バンプが柱状体であるため、バンプ自体が幅方向に広がらないことから、上述のような問題は発生せず、バンプピッチを小さくすることが出来る。
【００７０】
また、接合電極部は、ヒートサイクル試験時において回路基板と半導体装置との線膨脹係数の相違に起因する応力が作用し、最終的には破断してしまう。
【００７１】
これに対し、本発明のテープキャリアにおいて、特に金属バンプと接合電極部の金属層を多層構造とし、最上層を半田とし、その下層を半田よりも高い融点を有する金属により構成する場合、下層は回路基板上に半導体装置を回路接続する際の熱で溶融することがないため、接合電極部の厚さが厚くなり、それによって機械的な強度を改善することが出来る。その結果、接合電極部の破断に至る寿命を延ばすことが出来る。
【００７２】
また、金属バンプ部においても、最上層を半導体チップとの接合用半田により構成し、その下層を半田接続時の熱によって溶融しない金属により構成する場合には、この高融点金属層がスペーサ効果をなし、半導体チップと導体パターン間の間隙を確保することが出来る。これにより、アンダーフィル樹脂の充填性が改善されて、バンプ接合部の信頼性を確保することが出来る。
【００７３】
更に、本発明のバンプ付きテープキャリアの製造方法では、電気メッキ法を用いることにより、金属バンプと接合電極上の金属層とが同一構成のものを、同時に形成することが出来る。
【００７４】
また、本発明のバンプ付きテープキャリアの製造方法では、エッチングにより導体パターンを形成する前に金属バンプを形成することを特徴とする。
【００７５】
既に導体パターンが形成されたテープキャリアに金属バンプを形成する方法としては、電気メッキ用給電パターンを形成しておき、バンプを電気メッキ法で形成した後、給電パターンを切断する方法がある。この方法では、導体パターンの形状によっては給電パターンを形成することが困難な場合がある。また、後に給電パターンを切断するための工程が必要となる。
【００７６】
また、他の方法として、クリーム半田や半田ボールを導体パターンのバンプ形成位置に載置し、これをロウ付けする方法もある。しかし、この方法の場合、導体パターン上に半田が濡れ広がってしまうことを防止するため、ソルダーレジスト層を形成しなければならない。また、この方法で形成された半田バンプは、球状をなし、上述のように、金属バンプ同士を小さい間隔で形成することが困難となる。
【００７７】
これに対し、本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法では、エッチングにより導体パターンを形成する前に金属バンプを形成するので、電気メッキ用給電パターンを設ける必要がない。また、ロウ付け等によらず、電気メッキ法により金属バンプを形成することから、導体パターン上への半田バンプの濡れ広がりを防止するためのソルダーレジスト層を形成する必要がなく、製造工程を簡略化出来るとともに、柱状体の金属バンプを容易に形成することが出来る。
【００７８】
また、特に絶縁フィルムにテーパ状の内壁を有する孔を形成し、そこに接合用電極を埋め込むことにより、接合用電極と半田バンプとの接合強度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアを示す断面図。
【図２】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図３】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図４】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図５】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアを示す断面図。
【図１０】従来のテープキャリアを用いた半導体パッケージを示す断面図。
【図１１】本発明のテープキャリアの斜視図。
【図１２】本発明の金属バンプ付きテープキャリアにおける、絶縁フィルムに形成された孔の形状を示す断面図。
【図１３】本発明の金属バンプ付きテープキャリアにおける、絶縁フィルムに形成された孔のテーパの有無による、配置し得る配線数を示す断面図。
【符号の説明】
１…ポリイミドテープ
２…金属層
３，２９ａ，４６ａ…金属バンプ
４…電子デバイス
６…金属パッド
１１…絶縁フィルム
１２…銅パターン
１３…金属バンプ
１４…接合用電極
２１，４１…銅箔
２２，４２…ポリイミド層
２３， ４３…孔
２４，２７，４４…感光性ドライフィルム
２５，２８，４５，４８…マスク
２６ａ…半田パターン
２６ｂ，２９ｂ，４６ｂ…金属層
３０…半導体チップ
３１…アンダーフィル樹脂（エポキシ樹脂）
４７…電着フォトレジスト
５１…ターミナル
６１…半田バンプ
７１，８１…配線
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ付きテープキャリアおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、軽量化、高速化、高機能化等の要求に答えるため、半導体パッケージには、種々の形態のものが開発されている。このような半導体パッケージ技術として、特に、半導体チップの高集積化による多ピン化の要請と、装置の小型化を両立させるため、絶縁フィルム上に形成した金属パターンに、半田バンプを介して半導体チップを接合する、いわゆるテープキャリア方式によるパッケージ技術が知られている。
【０００３】
そのようなテープキャリア方式によるパッケージ技術の一例として、特開平８−６４６３６号公報に開示されているものがある。このパッケージ技術では、図１０に示すように、ポリイミドテープ１上に金属層２が形成され、この金属層２に、半田バンプ３が形成されている。この半田バンプ３と、半田バンプ３に対応して電子デバイス（半導体チップ）４の一主面に形成された金属パッド６とが熱的に接合される。このようにして電子デバイス４を実装したテープキャリアは、その後、個々に切り出される。
【０００４】
このテープキャリア方式では、薄く透明なポリイミドテープを用いているため、熱サイクルにおいても半田接合部に加わる応力が緩和され、また裏面から半田バンプを観察出来るという利点がある。
【０００５】
しかし、半田バンプは、一般にクリーム半田印刷や半田ボールを転写する方法により形成されるが、このような方法では、図１０に示すように、半田バンプ３は球状にならざるを得ない。球状の半田バンプでは、半田バンプ同士のピッチが小さくなり、半田バンプ間の距離が短くなると、半導体チップを搭載した際に、半田ブリッジが形成されてしまうという問題がある。また、アンダーフィル樹脂の充填が困難となるという問題も生ずる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、半導体チップを搭載する際に、半田バンブのピッチが小さくなっても、半田バンプ間にブリッジが形成されることのない、バンプ付きテープキャリアを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、そのようなバンプ付きテープキャリアの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付きテープキャリアであって、絶縁フィルムと、この絶縁フィルム上に形成された導体パターンと、この導体パターン上に形成された半導体チップ接続用金属バンプとを備え、前記金属バンプが、前記導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体からなることを特徴とするバンプ付きテープキャリアを提供する。
【０００９】
このようなバンプ付きテープキャリアにおいて、前記導体パターンは、回路基板と接続するためのターミナルを有しており、前記ターミナルの下側の絶縁フィルムには、導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成することが出来る。この孔内に露出する金属箔上に、メッキにより金属層を形成し、接合用電極とする。この接合用電極を介して、テープキャリアと回路基板との接続を行うことが出来る。金属層としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等を用いることが出来る。
【００１０】
前記金属バンプを構成する材料としては、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等が挙げられるが、特に半田が好ましい。
【００１１】
金属バンプおよび接合用金属層は、いずれも多層構造を有するものとすることが出来る。この場合、金属バンプおよび接合用金属層は、半田からなる最上層と、半田よりも高い融点を有する金属、例えばＣｕ、Ｎｉからなる下層とを含むものとすることが出来る。
【００１２】
以上のように構成される本発明のバンプ付きテープキャリアでは、金属バンプが、導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体により構成されているため、従来の球状の半田バンプのように、半導体チップを搭載した際に半田ブリッジが形成されるようなことがなく、また、アンダーフィル樹脂の充填も容易に行うことが出来る。
【００１３】
また、本発明は、絶縁フィルムと金属箔とからなる積層体の金属箔上に第１の感光性樹脂層を形成する工程、前記第１の感光性樹脂層をパターニングして、回路形成用の第１の樹脂パターンを形成する工程、第１の電気メッキを施し、前記第１の樹脂パターンから露出する前記金属箔上に金属パターンを形成する工程、前記第１の樹脂パターンを除去し、前記金属パターンを含む全面に第２の感光性樹脂層を形成する工程、前記第２の感光性樹脂層をパターニングして、金属バンプ形成用の第２の樹脂パターンを形成する工程、第２の電気メッキを施し、前記第２の樹脂パターンから露出する前記金属パターン上に金属バンプを形成する工程、前記第２の樹脂パターンを除去する工程、および前記金属パターンをマスクとして用いて、前記金属箔を選択的に除去して、金属箔パターンを形成する工程を具備する第１のバンプ付きテープキャリアの製造方法を提供する。
【００１４】
このような第１のバンプ付きテープキャリアの製造方法において、前記第１の感光性樹脂層を形成する工程の前に、前記絶縁フィルムに、前記導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成することが出来る。この場合、第１の電気メッキにより、前記孔内に露出する前記金属箔上に第１の金属層が形成され、第２の電気メッキにより、前記孔内の前記第１の金属層上に第２の金属層が形成される。この第１の金属層および第２の金属層からなる積層構造の金属層が、接合用電極を構成する。
【００１５】
この場合、金属パターンおよび第１の金属層として、Ｎｉ、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等を、金属バンプおよび第２の金属層として、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等を用いることが出来る。なお、金属パターンおよび第１の金属層を形成する金属の融点は、金属バンプおよび第２の金属層の融点よりも高いことが望ましい。
【００１６】
また、前記孔は、前記金属パターンを形成する工程の後で、かつ前記金属バンプを形成する工程の前に形成することも可能である。この場合、第２の電気メッキにより、前記孔内に露出する前記金属箔上に接合用電極のための金属層が形成される。この場合の金属層は、金属バンプを構成する材料、即ち、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等が用いられる。
【００１７】
なお、絶縁フィルムへの孔の形成は、例えばレーザーにより行うことが出来る。
【００１８】
また、絶縁フィルムに形成される孔は、金属箔側（導体パターンのターミナル）とは反対側に向かって広がるように、１５°以上、好ましくは４５°以上のテーパ角の内壁を有することが望ましい。このようなテーパ角の内壁を有する孔は、絶縁フィルムに小エネルギーの炭酸ガスレーザを、多いパルス数で照射することにより、または絶縁フィルムに、炭酸ガスレーザをディフォーカスして照射することにより、形成することが可能である。
【００１９】
炭酸ガスレーザによる孔あけのエネルギー密度は、絶縁フィルムの材質、厚み、孔のサイズによって異なることから、適宜設定することが出来る。
【００２０】
更に、本発明は、絶縁フィルムと金属箔とからなる積層体の金属箔上に第１の感光性樹脂層を形成する工程、この第１の感光性樹脂層をパターニングして、金属バンプ形成用の第１の樹脂パターンを形成する工程、電気メッキを施し、前記第１の樹脂パターンから露出する前記金属箔上に金属バンプを形成する工程、前記第１の樹脂パターンを除去し、前記金属バンプを含む全面に電着法により、第２の感光性樹脂層を形成する工程、前記第２の感光性樹脂層をパターニングして、回路形成用の第２の樹脂パターンを形成する工程、前記第２の樹脂パターンをマスクとして用いて、前記金属箔を選択的に除去して金属箔パターンを形成する工程を具備する第２のバンプ付きテープキャリアの製造方法を提供する。
【００２１】
このような第２のバンプ付きテープキャリアの製造方法において、前記第１の感光性樹脂層を形成する工程の前に、前記絶縁フィルムに、前記導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成することが出来る。この場合、前記電気メッキにより、金属バンプ形成と同時に前記孔内に露出する前記金属箔上に接合用電極を構成する金属層が形成される。この場合の金属層は、金属バンプを構成する材料、即ち、Ｓｎ、半田（Ｓｎ合金等）等により構成される。
【００２２】
また、前記電気メッキを２回以上に分けて施すことにより、多層構造の金属バンプおよび金属層を形成することができる。この場合の最上層は、溶融接合に適する半田、Ｓｎ等により構成し、下層は最上層の金属より融点の高い金属（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、半田等）により構成する。
【００２３】
以上挙げた２つのバンプ付きテープキャリアの製造方法によると、従来の方法のようにソルダーレジストを用いないため、金属バンプを高く形成する必要がなく、従って金属バンプの形成が容易であり、かつ形成のための時間が短時間ですみ、その結果、製造コストを低減することが可能である。また、既に完成した基板にバンプを形成することは、非常に困難であるが、本発明の方法によると、基板の製造工程中にバンプを形成するので、バンプの形成を容易に行うことが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るバンプ付きテープキャリアについて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアを示す断面図である。図１において、絶縁フィルム１１上に銅パターン１２が形成されており、この銅パターン１２上に半田、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｎ合金等からなる金属バンプ１３が形成されている。絶縁フィルム１１には、回路基板と接続する部分に、銅パターン１２（図１１のターミナル５１）より小さい径の孔が形成されていて、この孔に埋め込まれた金属が接合用電極１４を形成している。この接合用電極１４は、銅、ニッケル、半田等のメッキによって形成され、接合用電極上に供給された半田ボールやクリーム半田を介して回路基板の導体と接続される。
【００２６】
テープキャリアの斜視図を図１１に示す。図１１の上部に表側から見た図を、下部に裏側から見た図をそれぞれ示す。図１１において、銅パターン１２は、回路基板の導体と垂直方向において電気的に接続する箇所にターミナル５１を有しており、これらターミナル５１の下の絶縁フィルム１１には、ターミナル５１よりも径の小さい孔が形成されている。この孔に形成した半田、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｎ合金等が接合用電極１４を形成する。接合用電極１４上には、半田ボール（図示せず）が形成されていて、この半田ボールを介して回路基板の導体と接続される。
【００２７】
このように構成される金属バンプ付きテープキャリアでは、金属バンプ１３は、側面がストレートの円柱状である。なお、円柱に限らず、断面が多角形の角柱状でもよい。このように、金属バンプ１３が、側面がストレートの柱状形状を有しているため、図１０に示す従来のテープキャリアの球状の金属バンプとは異なり、金属バンプ同士のピッチが小さくなり、金属バンプ間の距離が短くなったとしても、ブリッジが形成されるようなことはなく、また、アンダーフィル樹脂の充填が困難となることもない。
【００２８】
また、金属バンプのブリッジを防ぐソルダーレジストを設けずに銅パターン上に直接金属バンプを形成しているので、金属バンプを高く形成する必要がないため、金属バンプの形成が容易であり、かつ形成のための時間が短時間ですむという利点がある。
【００２９】
更に、銅パターンを構成するＣｕ箔の厚さは１０〜１８μｍと薄く、このように薄い銅パターンに半田を接続した構造では、銅パターンに応力が加わり、銅パターンが破断してしまうが、絶縁フィルム１１の回路基板と接続する部分に銅パターン１２（図１１のターミナル５１）より小さい径の孔を形成し、この孔にＣｕ、Ｎｉ等のめっきによる金属層を形成した構造では、この金属層が補強となって、銅パターンの破断が防止される。
【００３０】
また、一般に、ＢＧＡ用ターミナル部には、実装用外部端子としての半田ボールが接続される。この半田ボールは、ターミナル部にフラックスを塗布し、その上に半田ボールを載置した後、半田ボールを加熱溶融することにより形成される。
【００３１】
しかし、ターミナルは、絶縁フィルムに形成された孔の底部に存在するため、上述のように半田ボールをターミナル部に形成する際、半田ボールとターミナルとが接触不良となるオープン不良が生じたり、孔内の空気が溶融した半田中にボイドとして残存するという問題が生ずる。
【００３２】
これに対し、絶縁フィルム１１の孔内に接合用電極１４を形成した構造では、半田ボールは、接合用電極１４と確実に接触し、接続されるため、オープン不良が生じることはない。また、絶縁フィルム１１の孔内には既に接合用電極１４が充填されているので、孔内の空気が溶融した半田中にボイドとして残存するという問題が生じることはない。
【００３３】
次に、絶縁フィルム１１に形成される孔は、銅パターン１２とは反対側に向かって広がるように、１５°以上、好ましくは４５°以上のテーパ角の内壁を有するものとすることが出来る。このように、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成し、この孔に接合用電極１４を埋め込み、更にこの接合用電極１４上に半田ボール６１を形成することにより、次のような効果が得られる。
【００３４】
図１２（ａ）に、絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する孔を形成した場合を、図１２（ｂ）に、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成した場合をそれぞれ示す。図１２（ｂ）に示すように、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成した場合には、はんだボール６１とテープキャリアの接合部の孔の開口径が、図１２（ａ）に示すように絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する孔を形成した場合と同一であっても、ターミナル５１の側の径を小さくすることが出来る。
【００３５】
従って、ターミナル５１のピッチが同一である場合、ターミナル５１間の配線を増やすことが出来、そのため、テープキャリア上に配線スペースが足りないためにターミナル５１を配置することが出来ず、無駄になっていたスペースを有効に利用することが出来る。
【００３６】
即ち、厚さ４０μｍの絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する０．２５ｍｍφの孔を形成した場合には、図１３（ａ）に示すように、０．５ｍｍのターミナル５１のピッチから、０．３５ｍｍのターミナル部の寸法を除くと、配線スペースは０．１５ｍｍしかなく、Ｌ／Ｓ＝３０／３０μｍでは２本の配線７１しか形成することが出来ない。
【００３７】
これに対し、絶縁フィルム１１にテーパ角４５°の内壁を有する孔を形成した場合では、ターミナル部の寸法を０．２９ｍｍに出来るため、配線スペースは０．２１ｍｍとなり、従って３本の配線８１を形成することが出来る。
【００３８】
また、図１２（ａ）に示すように、絶縁フィルム１１に垂直な内壁を有する孔を形成した場合には、半田ボール６１は、絶縁フィルム１１の孔内に充填された接合用電極１４との接合部においてくびれが生じ、このくびれ部分に応力歪みが集中し、その結果、クラックの発生を招く可能性がある。
【００３９】
これに対し、図１２（ｂ）に示すように、絶縁フィルム１１にテーパ状の内壁を有する孔を形成した場合には、半田ボール６１と接合用電極１４との接合部にくびれが生じることがないため、その部分における応力歪みの集中が緩和され、接合強度が良好な、信頼性の高いはんだ接合部を得ることが出来る。
【００４０】
以上説明したテープキャリアに対し、半導体チップ（図示せず）が接合され、半導体パッケージが得られる。これは、接合用電極１４を介して回路基板（図示せず）上に実装される。その結果得られた実装構造では、回路基板の熱膨脹による応力がテープキャリアの変形により緩和され、その結果、回路基板と半導体チップとの接続を、高い信頼性および低コストで実現することが出来た。
【００４１】
次に、以上説明した金属バンプ付きテープキャリアの製造方法について説明する。最初に、半田マスク法による第１の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法並びにそれを用いた半導体パッケージの製造方法について、図２〜図５を参照して、工程順に説明する。
【００４２】
まず、図２（ａ）に示すように、厚さ１８μｍの銅箔２１の片面に、厚さ４０μｍのポリイミド層２２を有する材料を用意する。次いで、図２（ｂ）に示すように、接合用電極を形成する部分に、炭酸ガスレーザを用いて、銅箔面に達する３００μｍ径の孔２３をポリイミド層２２に形成した。炭酸ガスレーザによる穴明け時に孔２３およびその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００４３】
なお、孔２３は、テーパ状の内壁を有することが望ましい。そのようなテーパ状の内壁を有する孔２３は、小エネルギの炭酸ガスレーザを多パルス数、照射することにより形成することが出来る。或いは、炭酸ガスレーザをディフォーカスして照射することにより形成することが出来る。
【００４４】
なお、炭酸ガスレーザのエネルギ、パルス数、ディフォーカスの程度を適宜調整することにより、任意のテーパ角の内壁を有する孔を形成することが可能であある。
【００４５】
次に、図２（ｃ）に示すように、銅箔面上に厚さ２５μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム２４をラミネートした後、図２（ｄ）に示すように、導体回路がポジパターンとなるマスク２５を通して感光性ドライフィルム２４を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は８０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００４６】
次に、図３（ａ）に示すように、感光性ドライフィルム２４を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いて現像し、パターンメッキレジスト２４を形成した。
【００４７】
そして、図３（ｂ）に示すように、錫９鉛１の組成の半田を電気メッキし、銅箔２１の両面に、それぞれ厚さ４μｍの半田パターン２６ａ，半田金属層２６ｂを形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００４８】
そして、図３（ｃ）に示すように、感光性ドライフィルム２４を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。その後、図３（ｄ）に示すように、半田パターン２６ａ上に厚さ５０μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム２７をラミネートした。
【００４９】
その後、図４（ａ）に示すように、半導体の電極パッドと接続するための金属バンプ２９ａを電気メッキ法で形成するため、金属バンプ部がポジパターンとなるマスク２８を通して感光性ドライフィルム２７を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１６０ｍＪ／ｃｍ２とした。そして、図４（ｂ）に示すように、感光性ドライフィルム２７を現像した。現像液としては、液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いた。
【００５０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いて錫６鉛４の組成の半田を電気メッキして、厚さ５０μｍの半田バンプ２９ａと厚さ４０μｍの半田金属層２９ｂを形成した。その後、図４（ｄ）に示すように、感光性ドライフィルム２７を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。そして、図５（ａ）に示すように、半田パターン２６ａをエッチングレジストとして銅箔２１をアルカリエッチングし、所望のテープキャリアが得られた。
【００５１】
そして、図５（ｂ）に示すように、別途準備した半導体チップ３０を、以上説明した図５（ａ）に示すテープキャリアに搭載した。半導体チップ３０は、周辺部にアルミニウムパッドを有し、このアルミニウムパッドの表面は、無電界Ｎｉ／Ａｕメッキが施されている。
【００５２】
また、半導体チップ３０とテープキャリアとの間隙に熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂３１を充填し、テープキャリアと半導体チップ３０との接続構造を得た。
【００５３】
以上の製造工程では、銅パターンの側には半田バンプ２９ａを形成したテープキャリアを用い、アルミニウムパッドの表面に半田バンプと合金化するＮｉ／Ａｕを形成している半導体チップを、位置合わせ／半導体チップの搭載／リフロー加熱といった一連の工程により、一括して実装することが可能である。
【００５４】
なお、半導体チップを実装したテープキャリアは、その後、個々に切り出される。
【００５５】
以上説明した、半田マスク法による第１の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法によると、導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体からなる金属バンプを備えた金属バンプ付きテープキャリアを、容易に得ることが可能である。また、既に完成した基板上にではなく、基板の製造過程中にバンプを形成しているので、金属バンプの形成を容易に行うことが出来る。
【００５６】
以上、半田マスク法により形成された金属バンプ付きテープキャリアを用いた例について説明したが、次に、電着フォトレジスト法による第２の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法について、図６〜図９を参照して示す。
【００５７】
まず、図６（ａ）に示すように、厚さ１８μｍの銅箔４１の片面に、厚さ４０μｍのポリイミド層４２を有する材料を用意する。そして、接合用電極を形成する部分に、炭酸ガスレーザを用いて、銅箔面に達する３００μｍ径の孔４３をポリイミド層４２に形成した。炭酸ガスレーザによる穴明け時に孔４３およびその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００５８】
次に、図６（ｂ）に示すように、銅箔面上に厚さ５０μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム４４をラミネートした後、図６（ｃ）に示すように、金属バンプ部がポジパターンとなるマスク４５を通して感光性ドライフィルム４４を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１６０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００５９】
次に、図６（ｄ）に示すように、感光性ドライフィルム４４を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いて現像し、パターンメッキレジスト４４を形成した。
【００６０】
そして、図７（ａ）に示すように、錫６鉛４の組成の半田を電気メッキし、高さ５０μｍの半田金属バンプ４６ａと厚さ４０μｍの半田金属層４６ｂを形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００６１】
そして、図７（ｂ）に示すように、感光性ドライフィルム４４を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。その後、図７（ｃ）に示すように、銅箔４１に回路を形成するために、電着フォトレジスト（プライムコートＡＮ−３００：関西ペイント社製）４７を電着塗工し、８０℃で１０分間の乾燥を行った。
【００６２】
その後、図７（ｄ）に示すように、導体回路がネガパターンとなるマスク４８を通して電着フォトレジスト４７を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００６３】
そして、電着フォトレジスト４７を現像し、図８（ａ）に示すように、電着フォトレジストパターンを形成した。現像液としては、液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いた。次いで、図８（ｂ）に示すように、電着フォトレジストパターンをマスクとして用いて、露出した銅箔４１の部分をアルカリエッチング溶液によりエッチングし、回路パターンを形成した。
【００６４】
その後、電着フォトレジストパターンを液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液剥離液により剥離して、図８（ｃ）に示すように、金属バンプ付きテープキャリアが得られた。
【００６５】
なお、図６〜図８の工程において、図７（ａ）の工程における電気メッキを２回に分けて、最初にＣｕメッキをしたのち半田メッキをして、下層がＣｕ、上層が半田からなる金属バンプおよび金属層を形成した以外は、全く同じ方法で作成したバンプ付きテープキャリアの例を図９に示した。図９において、４６ａ−１および４６ｂ−１はＣｕからなり、４６ａ−２および４６ｂ−２は鉛６０錫４０の半田からなる。
【００６６】
以上のような電着フォトレジスト法によるバンプ付きテープキャリアの製造方法によると、導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体からなる金属バンプを備えた金属バンプ付きテープキャリアを、上述の半田マスク法による金属バンプ付きテープキャリアの製造方法よりも、更に簡略化された製造工程で得ることが出来る。
【００６７】
【発明の効果】
本発明のバンプ付きテープキャリアおよびその製造方法によると、以下のような優れた効果を奏する。
【００６８】
既に説明したように、金属バンプにおいてバンプ形状が球状の場合、バンプ部の導体パッド幅よりもバンプ径は大きくなる。従って、バンプ同士のピッチが小さくなった場合、バンプ同士がブリッジを形成する恐れがある。また、バンプ同士の間隔が小さくなると、アンダーフィルの充填性が悪くなり、歩留まりの低下、コスト増を招いてしまう。
【００６９】
これに対し、本発明のテープキャリアでは、金属バンプが柱状体であるため、バンプ自体が幅方向に広がらないことから、上述のような問題は発生せず、バンプピッチを小さくすることが出来る。
【００７０】
また、接合電極部は、ヒートサイクル試験時において回路基板と半導体装置との線膨脹係数の相違に起因する応力が作用し、最終的には破断してしまう。
【００７１】
これに対し、本発明のテープキャリアにおいて、特に金属バンプと接合電極部の金属層を多層構造とし、最上層を半田とし、その下層を半田よりも高い融点を有する金属により構成する場合、下層は回路基板上に半導体装置を回路接続する際の熱で溶融することがないため、接合電極部の厚さが厚くなり、それによって機械的な強度を改善することが出来る。その結果、接合電極部の破断に至る寿命を延ばすことが出来る。
【００７２】
また、金属バンプ部においても、最上層を半導体チップとの接合用半田により構成し、その下層を半田接続時の熱によって溶融しない金属により構成する場合には、この高融点金属層がスペーサ効果をなし、半導体チップと導体パターン間の間隙を確保することが出来る。これにより、アンダーフィル樹脂の充填性が改善されて、バンプ接合部の信頼性を確保することが出来る。
【００７３】
更に、本発明のバンプ付きテープキャリアの製造方法では、電気メッキ法を用いることにより、金属バンプと接合電極上の金属層とが同一構成のものを、同時に形成することが出来る。
【００７４】
また、本発明のバンプ付きテープキャリアの製造方法では、エッチングにより導体パターンを形成する前に金属バンプを形成することを特徴とする。
【００７５】
既に導体パターンが形成されたテープキャリアに金属バンプを形成する方法としては、電気メッキ用給電パターンを形成しておき、バンプを電気メッキ法で形成した後、給電パターンを切断する方法がある。この方法では、導体パターンの形状によっては給電パターンを形成することが困難な場合がある。また、後に給電パターンを切断するための工程が必要となる。
【００７６】
また、他の方法として、クリーム半田や半田ボールを導体パターンのバンプ形成位置に載置し、これをロウ付けする方法もある。しかし、この方法の場合、導体パターン上に半田が濡れ広がってしまうことを防止するため、ソルダーレジスト層を形成しなければならない。また、この方法で形成された半田バンプは、球状をなし、上述のように、金属バンプ同士を小さい間隔で形成することが困難となる。
【００７７】
これに対し、本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造方法では、エッチングにより導体パターンを形成する前に金属バンプを形成するので、電気メッキ用給電パターンを設ける必要がない。また、ロウ付け等によらず、電気メッキ法により金属バンプを形成することから、導体パターン上への半田バンプの濡れ広がりを防止するためのソルダーレジスト層を形成する必要がなく、製造工程を簡略化出来るとともに、柱状体の金属バンプを容易に形成することが出来る。
【００７８】
また、特に絶縁フィルムにテーパ状の内壁を有する孔を形成し、そこに接合用電極を埋め込むことにより、接合用電極と半田バンプとの接合強度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアを示す断面図。
【図２】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図３】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図４】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図５】本発明の金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアの製造プロセスを工程順に示す断面図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る金属バンプ付きテープキャリアを示す断面図。
【図１０】従来のテープキャリアを用いた半導体パッケージを示す断面図。
【図１１】本発明のテープキャリアの斜視図。
【図１２】本発明の金属バンプ付きテープキャリアにおける、絶縁フィルムに形成された孔の形状を示す断面図。
【図１３】本発明の金属バンプ付きテープキャリアにおける、絶縁フィルムに形成された孔のテーパの有無による、配置し得る配線数を示す断面図。
【符号の説明】
１…ポリイミドテープ
２…金属層
３，２９ａ，４６ａ…金属バンプ
４…電子デバイス
６…金属パッド
１１…絶縁フィルム
１２…銅パターン
１３…金属バンプ
１４…接合用電極
２１，４１…銅箔
２２，４２…ポリイミド層
２３， ４３…孔
２４，２７，４４…感光性ドライフィルム
２５，２８，４５，４８…マスク
２６ａ…半田パターン
２６ｂ，２９ｂ，４６ｂ…金属層
３０…半導体チップ
３１…アンダーフィル樹脂（エポキシ樹脂）
４７…電着フォトレジスト
５１…ターミナル
６１…半田バンプ
７１，８１…配線
Claims (9)
- 半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付きテープキャリアであって、絶縁フィルムと、この絶縁フィルム上に形成され、回路基板と接続するためのターミナルを有する導体パターンと、この導体パターン上に形成された半導体チップ接続用金属バンプとを備え、前記金属バンプが、前記導体パターン面に対し実質的に垂直な側面を有する柱状体からなり、前記ターミナルの下側の前記絶縁フィルムに、前記ターミナル側とは反対側に向かって広がるように、４５°以上のテーパ角の内壁を有する孔が設けられ、この孔に接合用電極が形成されており、この接合用電極を介して、前記導体パターンと回路基板とが接続されていることを特徴とするバンプ付きテープキャリア。
- 前記金属バンプは、半田からなることを特徴とする請求項１に記載のバンプ付きテープキャリア。
- 前記金属バンプおよび前記接合用電極は、いずれも多層構造を有することを特徴とする請求項１に記載のバンプ付きテープキャリア。
- 前記金属バンプは、半田からなる最上層と、半田よりも高い融点を有する金属からなる下層とを含むことを特徴とする請求項３に記載のバンプ付きテープキャリア。
- 絶縁フィルムと、この絶縁フィルム上に形成された導体パターンと、この導体パターン上に形成された半導体チップ接続用金属バンプとを備えたバンプ付きテープキャリアの製造方法であって、
絶縁フィルムと金属箔とからなる積層体の金属箔上に第１の感光性樹脂層を形成する工程、
前記第１の感光性樹脂層をパターニングして、回路形成用の第１の樹脂パターンを形成する工程、
第１の電気メッキを施し、前記第１の樹脂パターンから露出する前記金属箔上に金属パターンを形成する工程、
前記第１の樹脂パターンを除去し、前記金属パターンを含む全面に第２の感光性樹脂層を形成する工程、
前記第２の感光性樹脂層をパターニングして、金属バンプ形成部のみが露出するように第２の樹脂パターンを形成する工程、
第２の電気メッキを施し、前記第２の樹脂パターンから露出する前記金属パターン上に金属バンプを形成する工程、
前記第２の樹脂パターンを除去する工程、および
前記金属パターンをマスクとして用いて、前記金属箔を選択的に除去して、金属箔パターンを形成し、金属パターンと金属箔パターンが積層された導体パターンを設ける工程
を具備し、前記第１の感光性樹脂層を形成する工程の前に、或いは前記金属パターンを形成する工程の後で、かつ前記金属バンプを形成する工程の前のいずれかの時に、前記絶縁フィルムの所定位置に、前記導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成する工程を更に具備し、前記絶縁フィルムの孔は、前記絶縁フィルムの金属箔側とは反対側に向かって広がるように、４５°以上のテーパ角の内壁を有するように形成することを特徴とするバンプ付きテープキャリアの製造方法。 - 前記第１の電気メッキにより、前記孔内に露出する前記金属箔上に第１の金属層が形成され、前記第２の電気メッキにより、前記孔内の前記第１の金属層上に第２の金属層が形成されることを特徴とする請求項５に記載のバンプ付きテープキャリアの製造方法。
- 前記金属バンプは、半田からなることを特徴とする請求項５に記載のバンプ付きテープキャリアの製造方法。
- 絶縁フィルムと、この絶縁フィルム上に形成された導体パターンと、この導体パターン上に形成された半導体チップ接続用金属バンプとを備えたバンプ付きテープキャリアの製造方法であって、
絶縁フィルムと金属箔とからなる積層体の絶縁フィルムの所定の位置に、前記導体パターンのターミナルよりも小さい径の孔を形成する工程、
前記積層体の金属箔上に第１の感光性樹脂層を形成する工程、
この第１の感光性樹脂層をパターニングして、金属バンプ形成部のみが露出するように第１の樹脂パターンを形成する工程、
電気メッキを施し、前記第１の樹脂パターンから露出する前記金属箔上に金属バンプを形成する工程、
前記第１の樹脂パターンを除去し、前記金属バンプを含む全面に電着法により、第２の感光性樹脂層を形成する工程、
前記第２の感光性樹脂層をパターニングして、回路形成用の第２の樹脂パターンを形成する工程、
前記第２の樹脂パターンをマスクとして用いて、前記金属箔を選択的に除去して金属箔パターンを形成する工程
を具備し、
前記絶縁フィルムの孔は、前記絶縁フィルムの金属箔側とは反対側に向かって広がるように、４５°以上のテーパ角の内壁を有するように形成することを特徴とするバンプ付きテープキャリアの製造方法。 - 前記金属バンプは、半田からなることを特徴とする請求項８に記載のバンプ付きテープキャリアの製造方法。
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