JP3695303B2 - TAB tape and semiconductor device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はTABテープおよびそれを用いた半導体装置に関し、特に、微細配線形成時の寸法安定性、耐熱性に優れ、かつ、既存設備を利用して製造することのできるTABテープおよびそれを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体装置において、金細線を用いずに半導体チップとリード電極とを電気的に接続するワイヤレスボンディング方式が知られている。このワイヤレスボンディング方式において、絶縁性フィルムを用いたTAB(Tape Automated Bonding)テープに基づくTAB接続が知られており、近年における半導体装置の小型化、高集積化を実現し、かつ、放熱性や耐熱性ついても優れた特性を有することが知られている。
【0003】
図8は、従来のTABテープを用いた半導体装置を示し、絶縁性フィルム31に接着剤32を介して貼付けられた銅配線パターン33を有するTABテープと30、TABテープ30のインナーリード34に形成されたバンプ35と、アウターリード36を保護するソルダーレジスト37と、インナーリード34にバンプ接合される半導体チップ38と、インナーリードおよび半導体チップ38を封止するポッティング樹脂39によって形成されている。
【0004】
絶縁性フィルム31は、厚さ50μmから125μm、幅35mm、48mm、あるいは70mm等のサイズを有する有機ポリイミドテープ、ガラスエポキシテープ等(吸水率1.4%以下)によって形成されており、厚さ8μmから24μmの接着剤32を介して圧延銅箔あるいは電解銅箔等の銅箔よりなる厚さ18μmから35μmの銅配線パターン33を貼り合わせている。また、銅配線パターン33の表面にはSnの無電解めっき40が施されている。
【0005】
図9は、TABテープ30と半導体チップ38をTAB接合するボンダーを示し、半導体チップ38を搭載するステージ13と、ステージ13の上方に配置されるボンディングツール14と、ボンディングツール14に近接して設けられるCCDカメラ15を有する。
【0006】
上記したボンダーによるTABテープ30と半導体チップ38との接合は、半導体チップ38をステージ13上に搭載し、その上にTABテープ30を配置してCCDカメラ15によりTABテープ30を透過して認識される半導体チップ38が所定の位置にあることを確認した後、ボンディングツール14でTABテープ30を半導体チップ38に加熱加圧することによってバンプ接合する。バンプ接合後、ポッティング樹脂(図示せず)で半導体チップ38の周囲を封止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体装置によると、絶縁性フィルムの透明性が低いとボンディング時にTABテープと半導体チップの位置合わせが困難になるため、位置合わせを行うためのボンダーの改造、変更等が必要となって製造コストを増大させるという問題がある。また、透明性を得るため絶縁性フィルムを薄くすると耐熱性の低下による反りやめっき剥離を生じやすくなり、歩留と生産性が低下するという問題がある。
【0008】
従って、本発明の目的は、既存の設備を改造、変更等することなく利用でき、歩留と生産性を低下させることなく製造時の寸法安定性に優れるTABテープおよびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を実現するため、透明性を示すL値が35より大である第1の絶縁性フィルムと、
前記第1の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が0.2%から2.7%の範囲でガラス転移温度が180℃より大である接着剤と、
前記第1の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すL値が35より大で熱膨張係数が4×10 −6 /℃のアラミドテープからなる第2の絶縁性フィルムを有するTABテープを提供する。
【0011】
また、本発明は、上記目的を実現するため、透明性を示すL値が35より大である第1の絶縁性フィルムと、
前記第1の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が0.2%から2.7%の範囲でガラス転移温度が180℃より大である接着剤と、
前記第1の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すL値が35より大で熱膨張係数が4×10 −6 /℃のアラミドテープからなる第2の絶縁性フィルムを有するTABテープを用いて半導体チップと接合した半導体装置を提供する。
【0012】
本発明によると、厚さの変化によって透明性が変化しにくい絶縁性フィルムを用いることで、ボンディング時に絶縁性フィルムと半導体チップの配置に関係なく両者の位置合わせを正確に行うことができる。
【0013】
接着剤の吸水率は、0.8%(23℃で水中に24時間浸漬時)から2.7%の範囲にあることが好ましい。0.2%未満では、接着剤層でダイボンディング剤とトランスファーモールド樹脂の吸湿したものが通過しにくくなる問題を有する。一方、接着剤が2.7%以上であると、リフロー加熱時(温度約240℃)に接着剤層のみで吸湿の水分を接着剤層から放出しきれずにクラック(層間剥離)が発生する恐れがある。
【0014】
接着剤のガラス転移温度Tgは、フリップチップ接合における約200℃で4秒程度の加熱に耐えうる特性を有するために180℃以上であることが好ましい。
【0015】
接着剤付き絶縁性フィルムは、光の透過性の指標であるL値は35以上であることが好ましい。これは、TABテープ用のILBボンダにおいて、半導体チップの位置合わせを行う際に絶縁性フィルムの光の透過性が必要で、その指標としてL値=35以上が必要であることに基づく。
【0016】
銅箔層は、厚さ3μmから25μmの範囲のものを用いることでエッチング精度を良くするためである。また、厚さ3μm以上とするのは銅箔層の粗化面最大粗さRz=2.5μmにおいても接着剤との良好な密着強度を確保するためである。
【0017】
第1および第2の絶縁性フィルムは、反り防止として熱膨張係数4×10-6/℃の絶縁性フィルムを貼り合わせる。これにより、膨張率の異なる絶縁性フィルムの反り特性を利用して打ち消すことで接着剤付き絶縁性フィルムの変形を防止する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のTABテープおよびそれを用いた半導体装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0019】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る実施例としてのTABテープ11の断面を示し、図1(a)に示すように厚さ38μmで幅35μmの絶縁性フィルム(カプトンEN:東洋メタライジング製)1と、吸水率1.2%で厚さ8μmの接着剤2と、厚さ9μmで幅35mmのアラミドテープ3と、吸水率1.2%で厚さ8μmの接着剤4と、厚さ9μmで粗化面最大粗さが1.5μmの電解銅箔5を積層して構成されている。図1(b)は、上記したTABテープ11にフォトレジストおよびエッチングプロセスに基づくリードピッチ34μm又は50μmの銅配線パターン5Aを形成し、表面に無電解めっきまたは電気めっきによってSnめっき6を施した状態を示している。絶縁性フィルム1は、吸水率が1.7%で透明性を示すL値が54であり、アラミドテープ3は、L値が50で熱膨張係数が4×10-6/℃のものを用いる。
【0020】
図2は、比較例として形成したTABテープ21の断面を示し、図2(a)に示すように厚さ38μmで幅35μmの絶縁性フィルム(カプトンEN:東洋メタライジング製)6と、厚さ9μmで幅35mmのアラミドテープ7と、吸水率1.2%で厚さ8μmの接着剤8と、絶縁性フィルム6にスパッタ後にCuめっきによって形成した厚さ8μmのCuめっき層を積層して構成されている。図2(b)は、上記したTABテープ21にフォトレジストおよびエッチングプロセスに基づくリードピッチ34μm又は50μmの銅配線パターン9Aを形成し、表面に無電解めっきまたは電気めっきによってSnめっき10を施した状態を示している。絶縁性フィルム6は、吸水率が1.7%でL値が54であり、アラミドテープ3は、L値が50で熱膨張係数が4×10-6/℃のものを用いる。
【0021】
図3は、L値を測定するカラーメーターの概略構成を示し、TABテープ11および21の透明性をカラーメーターを用いた色測定の原理に基づいて測定する。このカラーメーターは、測定光Lを照射するタングステンランプ等の光源16と、TABテープ11および21で反射された反射光LRを分光するハーフミラー17Aおよび17Bと、分光された光の色温度変換を行う色温度変換フィルタ18A,18D,18Gと、三刺激値を取り出すための三刺激値フィルタ18B,18E,18Hと、と、受光器入射前にスペクトル感度補正を行う感度補正フィルタ18C,18F,18Iと、各フィルタを通過した光を受光する受光器19R,19G,19Bを有する。同図においては、分光された光が色温度変換フィルタ、三刺激値フィルタ、および感度補正フィルタ(以下、この組み合わせを受光器フィルタという)を通過してRGBの3原色に対応した受光器に入射する。
【0022】
図4は、カラーメーターにおけるL値の算出方法を示し、図4(a)は、受光器19Rの光路に設けられる受光器フィルタの複合スペクトル感度であり、図4(b)は、その受光値(三刺激値)Xを示す。受光器は、この三刺激値Xについて斜線で示す面積に応じた電流値を図示しない測定器に出力する。図4(c)は、受光器19Gの光路に設けられる受光器フィルタの複合スペクトル感度であり、図4(d)は、その受光値(三刺激値)Yを示す。図4(e)は、受光器19Bの光路に設けられる受光器フィルタの複合スペクトル感度であり、図4(f)は、その受光値(三刺激値)Zを示す。
【0023】
RGBについての三刺激値XYZは、光源のエネルギー分布Pλ、物体の反射率ρλ、スペクトル三刺激値xλ,yλ,zλに基づいて式(1)から(3)によって求められ、式(2)で算出したYに基づいて式(4)からL値を算出する。
【0024】
図5は、TABテープと半導体チップのボンディング工程(TAB方式)を示し、(a)に示すように、銅配線パターン5A,9Aを下にしてTABテープ11,21をボンダーに供給する。また、(b)および(c)に示すように、半導体チップ12の電極部分にハンダ、金等によってバンプ12Aを形成し、約500℃に加熱した後に(d)に示すようにバンプ形成面を上にしてボンダーのステージ13に固定する。固定後、CCDカメラ15で半導体チップ12の接合位置が所定の位置にあることをTABテープ11,21を透過して確認し、100℃に加熱したボンディングツール14を降下させてTABテープ11,21と半導体チップ12を約3秒加圧して接合した。
【0025】
本実施例のTABテープ11によると、良好な透明性を有し、かつ、リードピッチ34μmおよび50μmのいずれについてもテープの反りを生じることなく優れたボンディング性が得られた。また、絶縁抵抗性、耐マイグレーション特性に優れ、リードピッチが50μm以下の微細配線に適用することができる。一方、比較例のTABテープ21は、銅配線パターン9Aの形成後にSnめっきを施すとSnの染み込みによって配線パターンの浮き上がりによる剥離が生じた。特に、リードピッチ34μmでは全面剥離が生じてTABテープの品質が得られないことが確認された。
【0026】
図6は、Flip Chip-ILBボンダーによるボンディング工程(フリップチップ方式)を示し、(a)に示すように、銅配線パターン5Aを上にしてTABテープ11をボンダーのステージ13に固定する。また、(b)および(c)に示すように、半導体チップ12の電極部分にハンダ、金等によってバンプ12Aを形成し、(d)に示すようにバンプ形成面を下にしてボンダーのボンディングツール14に固定する。固定後、CCDカメラ15Aおよび15Bで半導体チップ12とTABテープ11の位置合わせを行った後にボンディングツール14を降下させてTABテープ11と半導体チップ12を加圧し、ハンダリフローによって接合した。
【0027】
上記したように、本実施例のTABテープ11によると、TABテープの透明性を必要としないFlip Chip-ILBボンダーでもテープの反りを生じることなく優れたボンディング性を得ることができる。
【0028】
図7は、本発明の第2の実施の形態に係るTABテープの断面を示し、銅配線パターン5Aにソルダーレジスト20を塗布している。その他の構成については第1の実施の形態で説明したTABテープと同じである。また、ソルダーレジストの他にフォトレジストを塗布することも可能である。
【0029】
上記したTABテープは、COF(Chip On Film)用のTABテープとして、片面のポッティングあるいはトランスファモールド・タイプで絶縁抵抗性、耐マイグレーション特性に優れることから、リードピッチ80μm以下のCSP(Chip Scale Package)、Tape BGA(Ball Grid Array)のフリップチップタイプ、およびワイヤボンディングタイプのCSPに応用することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のTABテープおよびそれを用いた半導体装置によると、所定の機械的強度、および平坦性を有し、一面から他面を透視できる所定の透明度を有した絶縁性フィルムの一面にリードパターンを形成するようにしたため、既存の設備を改造、変更等することなく利用でき、歩留と生産性を低下させることなく製造時の寸法安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るTABテープの断面図
【図2】本発明の比較例として形成したTABテープの断面図
【図3】L値を測定するカラーメーターの概略構成図
【図4】(a)から(f)は、カラーメーターにおけるL値の算出方法を示す説明図
【図5】本発明の第1の実施の形態に係るTABテープと半導体チップのボンディング工程を示す動作図
【図6】本発明の第1の実施の形態に係るFlip Chip-ILBボンダーによるTABテープと半導体チップのボンディング工程を示す動作図
【図7】本発明の第2の実施の形態におけるTABテープの断面図
【図8】従来のTABテープを用いた半導体装置の断面図
【図9】TABテープと半導体チップを接合するボンダーの側面図
【符号の説明】
1,絶縁性フィルム 2,接着剤 3, アラミドテープ 4, 接着剤
5, 電解銅箔 5A, 銅配線パターン 6, 絶縁性フィルム 7,アラミドテープ
8, 接着剤 9A, 銅配線パターン 11, テープ 12A, バンプ
12, 半導体チップ 13, ステージ 14, ボンディングツール
5A,9A, 配線パターン 15, CCDカメラ
15A,15B, CCDカメラ 16, 光源 17A, ハーフミラー
18A, 色温度変換フィルタ 18B, 三刺激値フィルタ
18C, 感度補正フィルタ 19R, 受光器 19G, 受光器 19B, 受光器
20 ソルダーレジスト 21, テープ 30, テープ 31, 絶縁性フィルム
11,21, テープ 32, 接着剤 33, 配線パターン
34, インナーリード 35,バンプ 36, アウターリード
37, ソルダーレジスト 38, 半導体チップ 39, ポッティング樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a TAB tape and a semiconductor device using the TAB tape, and in particular, a TAB tape that is excellent in dimensional stability and heat resistance when forming fine wiring and can be manufactured using existing equipment, and the same. The present invention relates to a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
In a conventional semiconductor device, a wireless bonding method is known in which a semiconductor chip and a lead electrode are electrically connected without using a gold wire. In this wireless bonding method, TAB connection based on a TAB (Tape Automated Bonding) tape using an insulating film is known. In recent years, semiconductor devices have been miniaturized and highly integrated, and also have heat dissipation and heat resistance. It is known that even if it has sex, it has excellent characteristics.
[0003]
FIG. 8 shows a semiconductor device using a conventional TAB tape, which is formed on a
[0004]
The
[0005]
FIG. 9 shows a bonder for TAB-bonding the
[0006]
The bonding of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional semiconductor device, if the transparency of the insulating film is low, it becomes difficult to align the TAB tape and the semiconductor chip at the time of bonding, so it is necessary to modify or change the bonder for the alignment. This increases the manufacturing cost. Further, if the insulating film is made thin in order to obtain transparency, there is a problem that warpage or plating peeling is likely to occur due to a decrease in heat resistance, resulting in a decrease in yield and productivity.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a TAB tape that can be used without modifying or changing existing equipment, and has excellent dimensional stability during production without reducing yield and productivity, and a semiconductor device using the TAB tape. It is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a first insulating film having an L value indicating transparency of greater than 35,
Adhering a copper foil layer forming a copper wiring pattern to the first insulating film, an adhesive having a glass transition temperature greater than 180 ° C. in a range of water absorption of 0.2% to 2.7%;
A second insulating film made of an aramid tape , which is adhered to the first insulating film with the adhesive and has an L value of 35 greater than 35 and a thermal expansion coefficient of 4 × 10 −6 / ° C. Provide TAB tape.
[0011]
Moreover, in order to achieve the above object, the present invention provides a first insulating film having an L value indicating transparency greater than 35, and
Adhering a copper foil layer forming a copper wiring pattern to the first insulating film, an adhesive having a glass transition temperature greater than 180 ° C. in a range of water absorption of 0.2% to 2.7%;
A second insulating film made of an aramid tape , which is adhered to the first insulating film with the adhesive and has an L value of 35 greater than 35 and a thermal expansion coefficient of 4 × 10 −6 / ° C. A semiconductor device bonded to a semiconductor chip using a TAB tape is provided.
[0012]
According to the present invention, by using an insulating film whose transparency does not easily change due to a change in thickness, it is possible to accurately align the two regardless of the arrangement of the insulating film and the semiconductor chip during bonding.
[0013]
The water absorption rate of the adhesive is preferably in the range of 0.8% (when immersed in water at 23 ° C. for 24 hours) to 2.7%. If it is less than 0.2%, there is a problem that it becomes difficult for the adhesive layer to absorb moisture of the die bonding agent and the transfer mold resin. On the other hand, if the adhesive is 2.7% or more, during reflow heating (temperature of about 240 ° C.), moisture may not be released from the adhesive layer only by the adhesive layer and cracks (delamination) may occur. There is.
[0014]
The glass transition temperature Tg of the adhesive is preferably 180 ° C. or higher in order to have characteristics that can withstand heating at about 200 ° C. for about 4 seconds in flip chip bonding.
[0015]
The insulating film with adhesive preferably has an L value of 35 or more, which is an index of light transmission. This is based on the fact that the ILB bonder for the TAB tape requires the light transmittance of the insulating film when aligning the semiconductor chip, and the L value = 35 or more is necessary as an index thereof.
[0016]
This is because the copper foil layer has a thickness in the range of 3 μm to 25 μm to improve etching accuracy. The reason why the thickness is 3 μm or more is to ensure good adhesion strength with the adhesive even at the roughened surface maximum roughness Rz = 2.5 μm of the copper foil layer.
[0017]
The first and second insulating films are laminated with an insulating film having a thermal expansion coefficient of 4 × 10 −6 / ° C. as a warp prevention. Thereby, the deformation | transformation of the insulating film with an adhesive agent is prevented by canceling using the curvature characteristic of the insulating film from which an expansion coefficient differs.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a TAB tape of the present invention and a semiconductor device using the TAB tape will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 shows a cross section of a
[0020]
FIG. 2 shows a cross section of a
[0021]
FIG. 3 shows a schematic configuration of a color meter for measuring the L value, and the transparency of the
[0022]
FIG. 4 shows a method for calculating the L value in the color meter, FIG. 4 (a) shows the composite spectral sensitivity of the receiver filter provided in the optical path of the
[0023]
The tristimulus values XYZ for RGB are obtained by equations (1) to (3) based on the energy distribution Pλ of the light source, the reflectance ρλ of the object, and the spectral tristimulus values xλ, yλ, zλ, Based on the calculated Y, the L value is calculated from Equation (4).
[0024]
FIG. 5 shows a bonding process (TAB method) between the TAB tape and the semiconductor chip. As shown in FIG. 5A, the
[0025]
According to the
[0026]
FIG. 6 shows a bonding process (flip chip method) using a Flip Chip-ILB bonder. As shown in FIG. 6A, the
[0027]
As described above, according to the
[0028]
FIG. 7 shows a cross section of a TAB tape according to the second embodiment of the present invention, in which a solder resist 20 is applied to the
[0029]
The above-mentioned TAB tape is a COF (Chip On Film) TAB tape, which is a single-side potting or transfer mold type, and has excellent insulation resistance and migration resistance characteristics. It can be applied to Tape BGA (Ball Grid Array) flip chip type and wire bonding type CSPs.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the TAB tape of the present invention and the semiconductor device using the TAB tape, the insulating film having a predetermined mechanical strength and flatness and having a predetermined transparency that can be seen through from one surface to the other surface. Since the lead pattern is formed on one surface, the existing equipment can be used without modification, change, etc., and the dimensional stability during production can be improved without reducing the yield and productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a TAB tape according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a TAB tape formed as a comparative example of the present invention. [FIG. 4] (a) to (f) are explanatory views showing a method of calculating an L value in a color meter. [FIG. 5] A bonding process of a TAB tape and a semiconductor chip according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is an operation diagram showing a bonding process of a TAB tape and a semiconductor chip by a Flip Chip-ILB bonder according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device using a TAB tape. FIG. 9 is a side view of a bonder that joins the TAB tape and a semiconductor chip.
1, insulating
Claims (2)
前記第1の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が0.2%から2.7%の範囲でガラス転移温度が180℃より大である接着剤と、
前記第1の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すL値が35より大で熱膨張係数が4×10 −6 /℃のアラミドテープからなる第2の絶縁性フィルムを有することを特徴とするTABテープ。A first insulating film having an L value indicating transparency greater than 35;
Adhering a copper foil layer forming a copper wiring pattern to the first insulating film, an adhesive having a glass transition temperature greater than 180 ° C. in a range of water absorption of 0.2% to 2.7%;
A second insulating film made of an aramid tape , which is adhered to the first insulating film with the adhesive and has an L value of 35 greater than 35 and a thermal expansion coefficient of 4 × 10 −6 / ° C. TAB tape characterized by this.
前記第1の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が0.2%から2.7%の範囲でガラス転移温度が180℃より大である接着剤と、
前記第1の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すL値が35より大で熱膨張係数が4×10 −6 /℃のアラミドテープからなる第2の絶縁性フィルムを有するTABテープを用いて半導体チップと接合したことを特徴とする半導体装置。A first insulating film having an L value indicating transparency greater than 35;
Adhering a copper foil layer forming a copper wiring pattern to the first insulating film, an adhesive having a glass transition temperature greater than 180 ° C. in a range of water absorption of 0.2% to 2.7%;
A second insulating film made of an aramid tape , which is adhered to the first insulating film with the adhesive and has an L value of 35 greater than 35 and a thermal expansion coefficient of 4 × 10 −6 / ° C. A semiconductor device which is bonded to a semiconductor chip using a TAB tape.
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