JP4134512B2 - 半導体装置用テープキャリア - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子搭載用配線テープとそれを用いた半導体装置、特にはんだボール取り付け用パッドを有する半導体装置用テープキャリアに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近のパソコン、コンピュータ、高速デジタル・データ処理機器に使用される半導体素子搭載用配線テープとそれを用いた半導体装置においては、小型化、薄型化、多ピン化が進んでいる。
【0003】
従来の半導体装置用テープキャリアの構成は、絶縁材料よりなるポリイミドテープの片面に、銅箔によって形成された配線パターンを有しており、その配線パターンは一端部に半導体接続用のボンディングパッドが形成されているとともに、他端部にはんだボール取り付け用パッドが形成されている。さらに、はんだボール取り付け用パッドの領域の配線パターンの面上に、絶縁皮膜を有し、ボンディングパッドとはんだボール取り付け用パッドにはNi/Auめっきが施されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置によると、ボンディングワイヤのピール強度及びはんだボールのシェア強度にばらつきがあり、信頼性に欠けるという問題があった。
【0005】
それ故、本発明の目的は、はんだボール接合強度の信頼性が高く、しかもワイヤボンディング性に優れた半導体装置用テープキャリアを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、絶縁材料よりなるテープと、前記テープの片面のみに銅箔によって形成された配線回路と、前記片面のみに形成された前記配線回路の一部に形成された半導体接続用のボンディングパッドと、前記片面のみに形成された前記配線回路の他の部分に形成されたはんだボール取り付け用パッドと、前記ボンディングパッド及び前記はんだボール取り付け用パッドの所定の領域を除いて前記配線回路上に形成された絶縁皮膜と、前記ボンディングパッド及び前記はんだボール取り付け用パッドの前記所定の領域上のみに施されたNi/Auめっきとを備え、前記Ni/Auめっきは、Auめっきの厚みが0.20μm〜1.5μmに形成されていることを特徴とする半導体装置用テープキャリアを提供する。
【0007】
更に、本発明に係る半導体装置用テープキャリアは、上記目的を達成するために、前記配線回路は、前記ボンディングパッドと前記はんだボール取り付け用パッドの所定の領域を除いて絶縁皮膜によって絶縁されていることを特徴としてもよく、前記Ni/Auめっきは、Niめっきの厚みが1μm〜5μmに形成されていることを特徴としてもよい。
【0008】
【発明の実施の形態】
(テープキャリアの実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態による半導体装置用テープキャリアを示しており、(イ)はテープキャリアの断面説明図、(ロ)はA部詳細図である。
【0009】
図1(イ)のテープキャリアは、絶縁材料よりなるポリイミドテープ1と、ポリイミドテープ1の片面に銅箔によって形成された配線回路としての銅箔パターン6と、銅箔パターン6の一部に形成された半導体接続用のボンディングパッド4と、銅箔パターン6の他の部分に形成されたはんだボール取り付け用パッド3と、ボンディングパッド4およびはんだボール取り付け用パッド3に施されたNi/Auめっきを備えている。配線回路は、ボンディングパッド4とはんだボール取り付け用パッド3の所定の領域を除いて銅箔パターン6の面上に形成された絶縁皮膜2により絶縁されている。
【0010】
図1(ロ)は、Niめっき12と、Auめっき13の詳細を示し、ポリイミドテープ1の片面に銅箔によって形成された銅箔パターンの他の部分に、はんだボール取り付け用パッド3を有し、さらに、はんだボール取り付け用パッド3の所定の領域を除いて銅箔パターンの面上に形成された絶縁皮膜2を有する。Niめっき12とAuめっき13は、ボンディングパッド(4)および直径0.63mmのはんだボール取り付け用パッド3上に施されており、Ni/Auめっきのうち、Auめっきの厚みは0.4μmに形成されている。
なお、本発明においては、Ni/AuめっきのNiめっきは、Auめっきの下地めっきであり、はんだボールを搭載しリフロー処理する際に、銅箔のCuがAuめっきに拡散しないようにするために、通常1μm〜5μm施される。これは、1μm未満では、銅箔のCuがAuめっきに拡散することを制御する効果が低下してしまうためである。
【0011】
つぎに、図2〜図4により、本発明の実施の形態によるBGA型半導体装置として、それぞれ異なるタイプのwBGA型半導体装置、FBGA型半導体装置、TBGA型導体装置について説明する。
【0012】
(wBGA型の実施の形態)
図2は、本発明の実施の形態によるwBGA型半導体装置を示している。このwBGA型用のテープキャリアは、絶縁材料よりなるポリイミドテープ1と、ポリイミドテープ1の片面に銅箔によって形成された配線回路としての銅箔パターン6と、銅箔パターン6の一部に形成された半導体接続用のボンディングパッド4と、銅箔パターン6の他の部分に形成されたはんだボール取り付け用パッド3と、ボンディングパッド4および直径0.3mmのはんだボール取り付け用パッド3に施されたNiめっきと、めっき厚0.2μmのAuめっき(図示省略)を有する。また、配線回路は、はんだボール取り付け用パッド3とボンディングパッド4の所定の領域を除いて銅箔パターン6の面上に形成された絶縁皮膜2により絶縁されている。
【0013】
ワイドな半導体素子7は、接着剤5(ソルダーレジスト)を介してテープキャリアのポリイミドテープ1に搭載され、半導体素子7の電極(符号省略)とボンディングパッド4は金ワイヤ9により接続されている。
はんだボール取り付け用パッド3のNi/Auめっき(図示省略)には、はんだボール8が搭載されている。はんだボール8を搭載する際のはんだは、はんだ中に占めるAuの重量濃度[Auの重量/(Auの重量+はんだの重量)]が0.2%以下になるように構成されている。直径0.35mmのはんだボールを搭載すると、Auの重量濃度は0.143wt%となる。
【0014】
さらに、半導体素子7、ボンディングパッド4、および半導体素子7の電極とボンディングパッド4を接続する金ワイヤ9の全体を封止する封止樹脂10を備えてwBGA型半導体装置が構成されている。
【0015】
(TBGA型の実施の形態)
図3は、本発明の実施の形態によるTBGA型半導体装置を示している。このTBGA型用のテープキャリアは、絶縁材料よりなるポリイミドテープ1と、ポリイミドテープ1の片面に銅箔によって形成された配線回路としての銅箔パターン6と、銅箔パターン6の一部に形成された半導体接続用のボンディングパッド4と、銅箔パターン6の他の部分に形成されたはんだボール取り付け用パッド3と、ボンディングパッド4および直径0.63mmのはんだボール取り付け用パッド3に施されたNiめっきと、めっき厚0.4μmのAuめっき(Ni/Auめっきは図示省略)を有する。また、配線回路は、はんだボール取り付け用パッド3とボンディングパッド4の所定の領域を除いて銅箔パターン6の面上に形成された絶縁皮膜2により絶縁されている。
【0016】
小型な半導体素子7は、接着剤5(ソルダーレジスト)を介してテープキャリアのポリイミドテープ1に搭載されるとともに、半導体素子7から発生する熱を放散する放熱板11を有し、半導体素子7の電極(図示省略)とボンディングパッド4は金ワイヤ9により接続されている。
【0017】
はんだボール取り付け用パッド3のNi/Auめっきには、はんだボール8が搭載されている。はんだボール8を搭載する際のはんだは、はんだ中に占めるAuの重量濃度[Auの重量/(Auの重量+はんだの重量)]が0.2%以下になるように構成されている。直径0.76mmのはんだボールを搭載すると、Auの重量濃度は0.123wt%となる。
【0018】
さらに、半導体素子7、ボンディングパッド4、および半導体素子7の電極とボンディングパッド4を接続する金ワイヤ9の全体を封止する封止樹脂10を備えてTBGA型半導体装置が構成されている。
【0019】
図4は、本発明の実施の形態によるAuめっき厚とワイヤボンディング性の関係を示す特性図である。
図4によると、ボンディングパッドのNiめっきの上に施されるAuめっきは、Auめっきの所定の厚さとして、Auめっきの厚みが0.18μm以下であると、Auワイヤのボンディング性であるピール強度(gf)が低下していることが分かる。しかし、Auめっきの厚みが0.20μmを超えて、0.20μm〜1.5μmの厚みに形成されていると、Auワイヤのピール強度(gf)が安定した特性を示していることが分かる。
【0020】
図5は、本発明の実施の形態による信頼性試験後のAuめっき厚とはんだボール接合性の関係を示す特性図である。
図5においては、はんだボールのシェア強度(gf/mm2)として、つぎの2つの場合の特性値が示されている。
(1)はんだボール取り付け用パッドランド径0.30mm、ボール径0.35mm
(2)はんだボール取り付け用パッドランド径0.63mm、ボール径0.76mm
【0021】
図5によると、はんだボールを搭載する際のはんだは、はんだの所定のAu重量濃度として、はんだ中に占めるAuの重量濃度[Auの重量/(Auの重量+はんだの重量)]を0.2%以下にすると、特に0.05%〜0.2%の範囲において、はんだボールシェア強度(gf/mm2)が高い数値を示すことが分かる。しかし、Auの重量濃度が0.2%を超えると、0.5%位まではんだボールシェア強度(gf/mm2 )が低下し、0.5%を超えると低下が止まり数値が一定になることが分かる。
【0022】
このように本発明の実施の形態の半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置の構成によると、半導体装置に構成した場合にテープキャリアの優れたワイヤボンディング性が確保されるとともに、はんだボール接合強度も信頼性の高いものを確保することができる。
【0023】
本発明の実施の形態において、ボンディングパッドおよびはんだボール取り付け用パッドのNiめっきの上に施されるAuめっきは、Auめっきの所定の厚さとして、Auめっきの厚みが0.2μm以上、好ましくは0.20μm〜1.5μmの厚みに形成されていること(図4参照)が、半導体装置用テープキャリアにおけるAuワイヤ接続時のピール強度(gf)を所望の値に維持するのに適切である。
【0024】
本発明の実施の形態において、はんだボールを搭載する際のはんだは、はんだの所定のAu重量濃度として、はんだ中に占めるAuの重量濃度[Auの重量/(Auの重量+はんだの重量)]が0.2%以下、好ましくは0.05%〜0.2%以下になるように構成されていること(図5参照)が、はんだボール搭載時の半導体装置のはんだボールシェア強度(gf/mm2)を所望の値に維持するのに適切である。
【0025】
(FBGA型の参考形態)
図6は、本発明の参考形態によるFBGA型半導体装置を示している。このFBGA型用のテープキャリアは、絶縁材料よりなるポリイミドテープ1と、ポリイミドテープ1の片面に銅箔によって形成された配線回路としての銅箔パターン6と、銅箔パターン6の一部に形成された半導体接続用のボンディングパッド4と、銅箔パターン6の他の部分に形成されたはんだボール取り付け用パッド3と、ボンディングパッド4および直径0.45mmのはんだボール取り付け用パッド3に施されたNiめっきと、めっき厚0.3μmのAuめっき(Ni/Auめっきは図示省略)を有する。
【0026】
薄型な半導体素子7は、接着剤5(ソルダーレジスト)を介してテープキャリアのポリイミドテープ1に搭載され、半導体素子7の電極(図示省略)とボンディングパッド4は金ワイヤ9により接続されている。
はんだボール取り付け用パッド3のNi/Auめっきには、はんだボール8が搭載されている。はんだボール8を搭載する際のはんだは、はんだ中に占めるAuの重量濃度[Auの重量/(Auの重量+はんだの重量)]が0.2%以下になるように構成されている。直径0.5mmのはんだボールを搭載すると、Auの重量濃度は0.165wt%となる。
【0027】
さらに、半導体素子7、ボンディングパッド4、および半導体素子7の電極とボンディングパッド4を接続する金ワイヤ9の全体を封止する封止樹脂10を備えてFBGA型半導体装置が構成されている。
【0028】
【発明の効果】
本発明の半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置によると、半導体素子を搭載するテープキャリアは、はんだボール取り付け用パッド、およびボンディングパッド上に設けるNi/Auめっきとして、Auめっきの厚みを0.2μm以上に形成し、且つ、はんだボール搭載の際のはんだ中に占めるAuの重量濃度[Auの重量/(Auの重量+はんだの重量)]を0.2%以下とすることにより、はんだボール接合強度の信頼性が高く、しかもワイヤボンディング性に優れたBGA型半導体装置を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態による半導体装置用テープキャリアを示し、(イ)はテープキャリアの断面説明図、(ロ)はA部詳細図である。
【図2】 本発明の実施の形態によるwBGA型半導体装置の断面を示す説明図である。
【図3】 本発明の実施の形態によるTBGA型半導体装置の断面を示す説明図である。
【図4】 本発明の実施の形態によるAuめっき厚とワイヤボンディング性の関係を示す特性図である。
【図5】 本発明の実施の形態による信頼性試験後のAuめっき厚とはんだボール接合性の関係を示す特性図である。
【図6】 本発明の参考形態によるFBGA型半導体装置の断面を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ポリイミドテープ
2 絶縁皮膜
3 はんだボール取り付けパッド
4 ボンディングパッド
5 接着剤
6 銅箔パターン
7 半導体素子
8 はんだボール
9 金ワイヤ
10 封止樹脂
11 放熱板
12 Niめっき
13 Auめっき
Claims (2)
- 絶縁材料よりなるテープと、
前記テープの片面のみに銅箔によって形成された配線回路と、
前記片面のみに形成された前記配線回路の一部に形成された半導体接続用のボンディングパッドと、
前記片面のみに形成された前記配線回路の他の部分に形成されたはんだボール取り付け用パッドと、
前記ボンディングパッド及び前記はんだボール取り付け用パッドの所定の領域を除いて前記配線回路上に形成された絶縁皮膜と、
前記ボンディングパッド及び前記はんだボール取り付け用パッドの前記所定の領域上のみに施されたNi/Auめっきとを備え、
前記Ni/Auめっきは、Auめっきの厚みが0.20μm〜1.5μmに形成されていることを特徴とする半導体装置用テープキャリア。 - 前記Ni/Auめっきは、Niめっきの厚みが1μm〜5μmに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置用テープキャリア。
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