JP4033090B2

JP4033090B2 - 半導体装置用テープキャリアの製造方法

Info

Publication number: JP4033090B2
Application number: JP2003321895A
Authority: JP
Inventors: 聡珍田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP2005093544A

Description

本発明は、電子部品素子を搭載するＴＡＢ(Tape Automated Bonding)テープ、ＢＧＡ(Ball Grid Array)テープ、ＣＯＦ(Chip On Film)テープ等の半導体装置用テープキャリアの製造方法に関し、特に、安価なポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を絶縁性基材に用いることを可能とし、生産性の高い半導体装置用テープキャリアの製造方法に関する。

今日、パソコンや携帯電話などに見られるように、各種電子機器の小形化、高機能化、高速化などの性能の進歩は目覚しいものがある。これらを支えているのはＬＳＩ(Large Scale Integration)を初めとする各種半導体デバイスと実装技術の革新である。このため、パッケージ技術の果たす役割が以前にも増して一層重要となってきている。

従来、パッケージはＱＦＰ(Quad Flat Package)、ＴＳＯＰ(Thin Small Outline Package)などのプラスチックパッケージが主流であった。しかし、更なる実装密度向上の要求から、最近はＢＧＡに代表されるエリアアレイ端子形パッケージが高密度実装パッケージの中心になってきている。

ＴＡＢは、元々は規格化されたフォーマットで作られた長尺のフィルムキャリア（ＴＡＢテープ）を用いて、バンプ付きＩＣチップを連続的に組み込んでいくボンディング技術を指す言葉である。ＴＡＢテープは、これまでＬＣＤドライバーＩＣ用途を中心に発展してきたが、ＬＳＩの高集積化、多ピン化、高速化の進展に対応したＢＧＡ等のエリアアレイタイプパッケージの実用化に伴い、これらの用途においても中心的な電子部品搭載基板の―つに成長してきている。

最も一般的な従来のＴＡＢテープの製造方法は、以下の通りである。耐熱性絶縁フィルムとして、耐薬品性、機械的強度にも優れたポリイミドテープが用いられる。熱硬化性接着剤を塗布したポリイミドテープにコマ送り穴（スプロケットホール）、デバイスホール、アウターリードホール等の各穴をパンチングで開口する。次に、熱硬化性接着剤と銅箔を熱を加えながら貼り合せる（ラミネート）。この上にフォトレジストを塗布した後、露光および現像を行い、必要なパターンの形に耐薬品性のレジスト膜を形成する。これに塩化第二鉄、塩化第二銅水溶液等のエッチング液をスプレーして不要な銅箔を溶解除去し、微細銅箔パターンを形成するのである。必要に応じて絶縁性レジスト膜を塗布した後、パッケージ組立に必要なスズめっき、金めっきなどのめっき処理を施し、ＴＡＢテープが完成する。

ＴＡＢテープとＩＣの電極パッドの接合方法は、ＴＡＢテープのフライングリードとアルミニウム電極上の金バンプとの一括熱圧着によるＩＬＢ(Inner Lead Bonding)法が一般的である。このためＴＡＢテープのＩＣ搭載部には開口（デバイスホール）が開けられ、インナーリードを突出させるフライングリード構造となる。

液晶は今や携帯端末に積極的に使用されるようになってきたため、テープ材における配線微細化の要求が益々増大している。インナーリードピンピッチが狭くなると、主にリードの変形のため、フライングリードの製造が困難になってくる。そこでポリイミドテープ上のめっき処理済み銅箔配線にＩＣをフリップチップ（ＦＣ）接合するＣＯＦ(Chip On Film)が急速に広まり始めている。

ところでＩＣの電極と基材上のインナーリードの接合を、従来のＴＡＢ用インナーリードボンダの改造で行う動きが活発化している。このためには、テープ面側から電極とリードを透かしてアライメントし、ボンディングする方法が採られるため、ポリイミドテープ材は透明性が要求される。

現在、ＣＯＦ用テープ材に有効な基材は、透明なポリイミドテープにニッケル合金をスパッタリング成膜し、これを陰極として電気めっきで銅箔を成膜する方法（メタライジング法）で製造されている。

ポリイミドテープをＢＧＡ(Ball Grid Array)用基材として用いる場合には、テープの銅箔パターンとＩＣの電極パッドとの接続は、金ワイヤボンディング法が適用されることが多い。この場合、テープの銅箔配線パターン上にはニッケルめっきを下地めっき層として金めっきが施される。また、配線パターンの裏面のビアホール底部にも、はんだボール付けのためにニッケル下地の金めっきが施される。

一方、ポリイミドテープより安価なポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を用いた従来の電子部品搭載基板の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）

この従来の電子部品搭載基板の製造方法は、絶縁性基板上に印刷を繰り返して多層基板を形成する場合の絶縁性基板としてＰＥＴを用いるものであり、ＰＥＴ基板を予め全工程で加わる最も高い温度以上で加熱処理（例えば、１６０℃で５分間）することにより、その後の熱収縮を抑制することができる。
特開平１０−１１２５８６号公報

しかし、基材にポリイミドを用いた従来のＴＡＢテープによると、ポリイミドは、耐熱性、耐薬品性、機械的強度が有機材料の中では際だって高く、またフィルム状に加工しやすいため、ＴＡＢテープの基材としては最適であるが、ポリイミドテープの価格が高く、製品のコスト高を招くという問題がある。

特許文献１の従来例によると、枚葉式のＰＥＴ基板上に印刷法で絶縁性パターンと導電性パターンを形成して多層基板を作製するものであり、生産性が悪い。

従って、本発明の目的は、安価なポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を絶縁性基材に用いることを可能とし、生産性の高い半導体装置用テープキャリアの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、予め１５０〜１６０℃に加熱処理されて熱収縮率が低減されたポリエチレンテレフタラートテープからなる耐熱性絶縁材を作製し、前記耐熱性絶縁材上に接着剤を塗布して接着剤層を形成し、前記耐熱性絶縁材上に前記接着剤層を介して銅箔を貼り合わせることにより銅層を形成し、前記銅層をフォトエッチング法により加工して微細配線を形成することを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法を提供する。

本発明によれば、耐熱性絶縁材として予め加熱処理されたポリエチレンテレフタラートテープ（ＰＥＴ）を用いることにより、その後の熱処理においてＰＥＴテープの熱収縮が小さくなる。また、テープ状のＰＥＴを用いることにより、生産性が高くなる。

本発明の半導体装置用テープキャリアの製造方法によれば、耐熱性絶縁材として予め加熱処理されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）テープを用いることにより、その後の熱処理においてＰＥＴテープの熱収縮が小さくなる。従って、ポリイミドテープの１／１０以下の価格のＰＥＴテープを基材に用いることができ、これにより材料費を低減でき、低コストのフレキシブルな半導体装置用テープキャリアを提供することができる。また、テープ状のＰＥＴを用いることにより、連続的に微細配線を形成できるので、生産性が高くなる。

本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアとしてのＴＡＢテープの製造方法を説明する。まず、長尺状のＰＥＴテープを作製した後、ＰＥＴテープの熱収縮を防止するための予備加熱処理を行う。加熱条件は、全工程で加わる最高温度よりも高い温度で行う。また、加熱温度に応じた加熱時間で行う。例えば、加熱温度１５０℃の場合、加熱時間は１０〜３０分間、加熱温度１６０℃の場合、加熱時間５〜１０分間が望ましい。１５０℃を下回る温度では熱収縮を防止できるほどにＰＥＴテープは変質しない。また、１６０℃を超える温度では、ＰＥＴ自体の耐熱限界に近づくため、加熱変形を起こす場合がある。

次に、ＰＥＴテープに熱硬化性接着剤を塗布し、コマ送り穴（スプロケットホール）、デバイスホール、アウターリードホール等の各穴をパンチングで開口する。次に、熱硬化性接着剤と銅箔を熱を加えながら貼り合せる（ラミネート）。この上にフォトレジストを塗布した後、露光および現像を行い、必要なパターンの形に耐薬品性のレジスト膜を形成する。これに塩化第二鉄、塩化第二銅水溶液等のエッチング液をスプレーして不要な銅を溶解除去し、微細銅箔パターンを形成する。必要に応じて絶縁性レジスト膜を塗布した後、パッケージ組立に必要なスズめっき、金めっきなどのめっき処理を施し、ＴＡＢテープが完成する。

この実施の形態によれば、ＰＥＴテープを加熱温度１５０℃、加熱時間５分で予備加熱処理することにより、収縮率は０．０３％と小さくなるので、１５０℃程度までの組立温度であれば、ＰＥＴを用いたＴＡＢテープは加熱に耐え、パッケージ組立性に影響は及ぼさない。従って、金ワイヤボンディングに超音波を併用することにより加熱温度を１００〜１５０℃と低温度化できるので、超音波併用熱圧着の金ワイヤボンディングによりＩＣを電気的に接続するＢＧＡ用テープ基板に適用することができる。

なお、銅箔は、耐熱性絶縁材にスパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等の乾式成膜法により薄い金属層を形成した後、金属層を陰極としてめっき法により成膜してもよい。例えば、テープキャリア上に電子部品素子をフリップチップ接合するＣＯＦにおいては、現在ポリイミドテープに数ｎｍの厚さのニッケル系合金膜をスパッタリング法により成膜し、これを陰極としてめっき法で銅を数μｍの厚さに成膜させるメタライジング法によるテープ基材が用いられるが、この材料においてもポリイミドの代わりに、予め加熱処理を行ったＰＥＴテープを用いることができる。

また、銅箔は、耐熱性絶縁材にスパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等の乾式成膜法により成膜したものでもよい。

図１は、本発明の実施例に係るＢＧＡタイプのＬＳＩ搭載用ＴＡＢテープ基板の製造工程を示す。なお、同図は便宜上１つのＬＳＩ搭載部を示す。まず、幅７０ｍｍ、厚さ１００μｍ、長さ約４０ｍの長尺状のＰＥＴテープ１を作製する（工程イ）。次に、そのＰＥＴテープ１をリール状に巻回した状態で１５０℃の恒温槽に入れて３０分間加熱する（工程ロ）。次に、ＰＥＴテープ１の片面に熱硬化性接着剤（巴川製紙所；Ｘタイプ）２を厚さ１２μｍ塗布する（工程ハ）。次に、接着剤２付きのＰＥＴテープ１に金型を用いてスプロケットホールおよびはんだボール搭載用ビアホール３を開口する（工程ニ）。次に、ＰＥＴテープ１を１４０℃に加熱しながら、１８μｍ厚の銅箔（三井金属；ＦＱ−ＶｒＬＰ）４をロールラミネータを用いて加圧して貼り合せ、銅箔４／接着剤２／ＰＥＴテープ１の３層構成からなる複合材５を製造する（工程ホ）。

複合材５の銅箔４に液状のフォトレジストを塗布した後、露光および現像工程を経て、レジスト膜による微細配線パターン４ａを描画した後、塩化第二鉄水溶液をスプレーしてレジスト膜に覆われていない銅箔露出部分をエッチング除去し（工程ヘ）、次いでレジスト膜を溶剤で剥離除去する表面処理を行い、テープの長手方向に沿って複数のＬＳＩ搭載部に微細配線パターン４ａを有するテープ基板を製造する（工程ト）。最小配線ピッチは６０μｍ（配線幅３０μｍ、配線間隔３０μｍ）である。その後、テープ基板上の所望の位置にソルダーレジスト（アサヒ化学研究所；ＣＣＲ−２３２ＧＦ）をスクリーン印刷法で、厚さ３５μｍになるように塗布した後、露出しているリード上に電気めっき法でニッケルを約１μｍ成膜し、次いで金を約０．５μｍ成膜することで、ワイヤボンディング法による接合を行い、ＢＧＡタイプのＬＳＩ搭載用ＴＡＢテープが完成する。

（参考例）
図２は、本発明の参考例に係るフリップチップ接合によるＩＣ搭載用ＣＯＦテープ基板の製造工程を示す。なお、同図は便宜上１つのＩＣ搭載部を示す。まず、幅７０ｍｍ、厚さ１００μｍ、長さ約４０ｍの長尺状のＰＥＴテープ１を作製する（工程イ）。次に、そのＰＥＴテープ１をリール状に巻回した状態で１５０℃の恒温槽に入れて３０分間加熱する（工程ロ）。次に、ＰＥＴテープ１をスパッタリング装置の真空チャンバーに入れて、その片面にニッケル−２０％クロム膜を厚さ約１０ｎｍ成膜し、更にその上に連続して銅箔のシード層６をスパッタリング法で厚さ２００ｎｍ成膜する（工程ハ）。スパッタリング処理済のＰＥＴテープ１を銅めっき装置に設置し、シード層６を陰極としてめっき液中で通電し、シード層６上に銅めっき７を約８μｍの厚さで施す（工程ニ）。

銅膜付きＰＥＴテープの幅方向両端にパンチング法でスプロケットホールを開口した後、フォトエッチング法で微細配線パターン４ａを形成する（工程ホ）。次に、レジスト膜を溶剤で剥離除去する表面処理を行い、テープの長手方向に沿って複数のＩＣ搭載部に微細配線パターン４ａを有するテープ基板を製造する（工程ヘ）。ＣＯＦ用テープにはデバイスホールが開口されておらず、したがってデバイスホールからインナーリードが突出した構造ではない。ＰＥＴテープの透明性は良いことから、リードとＩＣチップの電極パッドとのアライメントは、ＰＥＴテープ側からＣＣＤカメラにより認識できる。

本発明の実施例に係るＢＧＡタイプのＬＳＩ搭載用ＴＡＢテープ基板の製造方法を示す工程図である。本発明の参考例に係るフリップチップ接合によるＩＣ搭載用ＣＯＦテープ基板の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１ＰＥＴテープ
２熱硬化性接着剤
３はんだボール搭載用ビアホール
４銅箔
４ａ微細配線パターン
５複合材
６シード層
７銅めっき

Claims

予め１５０〜１６０℃に加熱処理されて熱収縮率が低減されたポリエチレンテレフタラートテープからなる耐熱性絶縁材を作製し、
前記耐熱性絶縁材上に接着剤を塗布して接着剤層を形成し、
前記耐熱性絶縁材上に前記接着剤層を介して銅箔を貼り合わせることにより銅層を形成し、
前記銅層をフォトエッチング法により加工して微細配線を形成することを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。
前記微細配線の形成は、長尺の前記ポリエチレンテレフタラートテープの長手方向に沿って設けられた複数の電子部品素子の搭載位置に連続的に行うものであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法。