JPH0510365Y2 - - Google Patents

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JPH0510365Y2
JPH0510365Y2 JP8910588U JP8910588U JPH0510365Y2 JP H0510365 Y2 JPH0510365 Y2 JP H0510365Y2 JP 8910588 U JP8910588 U JP 8910588U JP 8910588 U JP8910588 U JP 8910588U JP H0510365 Y2 JPH0510365 Y2 JP H0510365Y2
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lead
bumps
electrode
hardness
electrodes
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Description

【考案の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 この考案は、チツプ状態のICに対するリード
電極の接続構造に関する。
[Detailed description of the invention] (a) Industrial application field This invention relates to a structure for connecting lead electrodes to an IC in a chip state.

(b) 従来の技術 近年、電子部品の実装技術の発展によりサーマ
ルヘツドや大型液晶デイスプレイなど多ピンIC
(LSI)を多数個実装した装置が実用化されてい
るが、電子部品の実装密度の向上に伴い、ICな
どをパツケージ化しない状態で、しかもワイヤレ
スボンデイングする方向に進んでいる。
(b) Conventional technology In recent years, with the development of electronic component mounting technology, multi-pin ICs such as thermal heads and large LCD displays have become available.
Devices equipped with large numbers of LSIs have been put into practical use, but as the mounting density of electronic components increases, the trend is toward wireless bonding without packaging ICs and other components.

このように高密度多チツプ実装を行う方式とし
て、ICチツプ側にバンプを形成するTAB方式や
フリツプチツプ方式、ICチツプ側に予めビーム
リードを形成するビームリード方式あるいはバン
プやリードを用いることなく実装すべき回路基板
側の配線パターンにペデスタルを形成するペデス
タル方式などがある。
Methods for high-density multi-chip mounting include the TAB method, which forms bumps on the IC chip side, the flip-chip method, the beam lead method, which forms beam leads in advance on the IC chip side, and the mounting method, which does not use bumps or leads. There is a pedestal method in which a pedestal is formed in the wiring pattern on the circuit board side.

しかしながら、ICチツプ側にバンプやビーム
リードを形成する方式では、スライス状態で、多
層金属膜を形成する蒸着工程、感光性樹脂による
パターンを形成するフオトリソグラフイ工程、バ
ンプなどを形成するためのメツキ工程、さらに不
要の多層金属膜を除去するエツチング工程などの
各工程を経て、バンプやビームリードを形成する
ものであり、このため高額な製造設備を必要と
し、また上記種々の工程を経るためにICチツプ
の歩留りが低下するなどの問題があつた。また、
ペデスタル方式においても回路基板上の多数の配
線パターンにそれぞれエツチングやメツキなどに
よつてペデスタルを形成しなければならず、回路
基板の歩留りを向上させることが困難であつた。
However, in the method of forming bumps and beam leads on the IC chip side, in the sliced state, there is a vapor deposition process to form a multilayer metal film, a photolithography process to form a pattern with photosensitive resin, and a plating process to form the bumps. Bumps and beam leads are formed through various processes such as an etching process to remove unnecessary multilayer metal films, and this requires expensive manufacturing equipment. There were problems such as a decline in the yield of IC chips. Also,
Even in the pedestal method, pedestals must be formed on each of the numerous wiring patterns on the circuit board by etching, plating, etc., making it difficult to improve the yield of circuit boards.

このような問題を解消する技術として同出願人
はいわゆる転写リード実装技術を開発し、すでに
特許出願(特開昭63−34935号)を行つた。これ
はリード形成用基板上にリード電極とともにバン
プを形成しておき、このバンプ部分にICチツプ
を熱圧着して、ICチツプをリード形成用基板か
ら剥離することによつて、リード付ICチツプを
形成し、これを目的の回路基板上に実装するもの
である。
As a technology to solve these problems, the same applicant has developed a so-called transfer lead mounting technology and has already filed a patent application (Japanese Patent Laid-Open No. 63-34935). This is done by forming bumps together with lead electrodes on a lead forming substrate, thermo-compressing an IC chip onto the bumps, and peeling the IC chip from the lead forming substrate. It is then mounted on the target circuit board.

(c) 考案が解決しようとする課題 上記発明の転写リード実装技術によつてICチ
ツプを回路基板上に実装する際、その信頼性を確
保するために後述するように一定の条件を必要と
することが判明した。
(c) Problems to be solved by the invention When mounting an IC chip on a circuit board using the transfer lead mounting technology of the invention described above, certain conditions are required to ensure reliability, as described below. It has been found.

第1図A,Bはリード形成用基板上に形成され
たリード電極とバンプの状態を示す正面断面図お
よび側面断面図である。ここで11はリード形成
用基板であり、その表面にリード電極15が形成
され、さらにその上部の所定箇所にバンプ19が
それぞれAuの電気メツキによつて形成されてい
る。
FIGS. 1A and 1B are a front sectional view and a side sectional view showing the state of lead electrodes and bumps formed on a lead forming substrate. Here, reference numeral 11 denotes a lead forming substrate, on the surface of which a lead electrode 15 is formed, and furthermore, bumps 19 are formed at predetermined locations on the top thereof by electroplating with Au.

これらのバンプに対してICの電極を熱圧着す
ることによつてICの電極とリード電極とがバン
プを介して接続される。その状態を第5図に示
す。Aは正面断面図、B側面断面図である。ここ
で17はIC、17aはその電極である。バンプ
19とリード電極15とが同一硬度である場合、
図示の通り熱圧着の際バンプ19とともに、バン
プ19に接するリード電極15の端部も塑性変形
する。その結果ボンデイング荷重のエネルギーが
無駄となるばかりか、リード電極の肉厚が局部的
に薄くなることにより総合的破断強度が低下する
という問題があつた。
By thermocompression bonding the electrodes of the IC to these bumps, the electrodes of the IC and the lead electrodes are connected via the bumps. The state is shown in FIG. A is a front sectional view, and B is a side sectional view. Here, 17 is an IC, and 17a is its electrode. When the bump 19 and the lead electrode 15 have the same hardness,
As shown in the figure, the ends of the lead electrodes 15 in contact with the bumps 19 are also plastically deformed together with the bumps 19 during thermocompression bonding. As a result, not only is the energy of the bonding load wasted, but the thickness of the lead electrode becomes locally thinner, resulting in a lower overall breaking strength.

この考案の目的は、リード形成用基板上に形成
されているリード電極とICチツプとをバンプを
介して熱圧着する際、低荷重で必要な接合強度を
得られるようにし、また、リード電極の塑性変形
を抑えることによつてリード電極の破断強度の低
下を防止できるようにした、ICのリード接続構
造を提供することにある。
The purpose of this invention is to make it possible to obtain the necessary bonding strength with a low load when thermocompression bonding the lead electrodes formed on the lead forming substrate and the IC chip via bumps, and to An object of the present invention is to provide an IC lead connection structure that can prevent a decrease in the breaking strength of lead electrodes by suppressing plastic deformation.

(d) 課題を解決するための手段 この考案は、リード形成用基板上にリード電極
とともにバンプを形成し、このバンプ部分にIC
チツプを熱圧着して構成したICのリード接続構
造において、 前記リード電極の硬度をバンプの硬度より高く
したことを特徴としている。
(d) Means for solving the problem This idea forms bumps together with lead electrodes on a lead forming substrate, and then attaches an IC to the bump portion.
A lead connection structure for an IC constructed by thermocompression bonding of chips is characterized in that the hardness of the lead electrodes is higher than the hardness of the bumps.

(e) 作用 この考案のICのリード接続構造では、リード
形成用基板上に形成されるリード電極の硬度をバ
ンプの硬度より高くしたことにより、熱圧着時の
ボンデイング荷重のほとんどがバンプの塑性変形
に寄与し、低荷重でICの電極とリード電極とを
必要な強度で接合することができる。また、リー
ド電極の塑性変形が極めて少なくなるため、部分
的なリード電極の薄肉化がなくなり、リード電極
の破断強度が低下しない。
(e) Effect In the IC lead connection structure of this invention, the hardness of the lead electrodes formed on the lead forming substrate is made higher than the hardness of the bumps, so that most of the bonding load during thermocompression bonding is caused by the plastic deformation of the bumps. Therefore, it is possible to bond the IC electrode and the lead electrode with the necessary strength with a low load. Furthermore, since the plastic deformation of the lead electrode is extremely reduced, there is no partial thinning of the lead electrode, and the breaking strength of the lead electrode does not decrease.

(f) 実施例 この考案に係るICのリード接続構造を得る各
工程を第3図A〜Gに示す。
(f) Example The steps for obtaining the lead connection structure of an IC according to this invention are shown in FIGS. 3A to 3G.

先ず、第3図Aに示すようにガラス板13の表
面前面にわたつて、In酸化物中にSnをドーピン
グしたITOからなる透明導電膜14を蒸着し、リ
ード形成用基板11とする。ここでITO膜14の
シート抵抗は、次工程におけるメツキ層の形成を
容易化するために5Ω以下とする。
First, as shown in FIG. 3A, a transparent conductive film 14 made of ITO in which Sn is doped in In oxide is deposited over the front surface of the glass plate 13 to form the lead forming substrate 11. Here, the sheet resistance of the ITO film 14 is set to 5Ω or less in order to facilitate the formation of a plating layer in the next step.

このようなリード形成用基板11の表面にBに
示すようにフオトレジスト膜を塗布し、フオトリ
ソグラフイによりパターンニングを行い、メツキ
用マスク16を形成する。続いてCに示すように
マスクの開口部にAuを電気メツキし、厚み約
30μmのリード電極15を形成する。その際、電
流密度、メツキ槽の浴温度および攪拌速度を制御
してAuメツキ膜のビツカースかたさHv=60〜90
とする。具体的には後述するバンプメツキ工程に
おけるメツキ条件に比較して、電流密度を高く
し、浴温度を高くし、攪拌速度を上げることによ
つて、より硬いAuメツキ膜を得る。なお、Hv=
90を超えると硬すぎて、熱圧着時にクラツクが入
り易くなるため注意が必要である。
A photoresist film is applied to the surface of the lead forming substrate 11 as shown in B, and patterned by photolithography to form a plating mask 16. Next, as shown in C, the openings of the mask were electroplated with Au to a thickness of approx.
A lead electrode 15 of 30 μm is formed. At that time, the current density, the bath temperature of the plating tank, and the stirring speed were controlled to obtain a Vickers hardness of the Au plating film of Hv = 60 to 90.
shall be. Specifically, a harder Au plating film is obtained by increasing the current density, bath temperature, and stirring speed compared to the plating conditions in the bump plating step described below. In addition, Hv=
If it exceeds 90, it will be too hard and cracks will easily occur during thermocompression bonding, so care must be taken.

その後、Dに示すように表面全面にフオトレジ
スト膜を塗布し、フオトリソグラフイによりパタ
ーンニングを行い、メツキ用マスク18を、形成
する。続いてEに示すように再びAuの電気メツ
キを行い、高さ約30μmのバンプ19を形成する。
その際、電流密度、メツキ槽の浴温度および攪拌
速度を制御してバルク状態のAuと同程度の硬度、
ビツカースかたさHv=40〜50とする。
Thereafter, as shown in D, a photoresist film is applied to the entire surface and patterned by photolithography to form a plating mask 18. Subsequently, as shown in E, electroplating with Au is performed again to form bumps 19 with a height of about 30 μm.
At this time, the current density, bath temperature of the plating bath, and stirring speed are controlled to achieve a hardness similar to that of bulk Au.
Bits hardness Hv = 40 to 50.

その後、Fに示すように、レジスト膜16およ
び18を除去した後、Gに示すように、IC17
の電極がバンプ19に当接するようにリード電極
15上にIC17を載置する。さらに、これらの
両者を加熱加圧することにより、IC17の電極
にバンプ19を介してリード電極15を接続す
る。このことによりIC17はリード電極付ICと
なる。
Thereafter, as shown in F, after removing the resist films 16 and 18, as shown in G, the IC 17 is removed.
The IC 17 is placed on the lead electrode 15 so that the electrode contacts the bump 19. Further, by heating and pressurizing both of them, the lead electrode 15 is connected to the electrode of the IC 17 via the bump 19. This makes the IC 17 an IC with lead electrodes.

第3図FおよびGに示した工程におけるバンプ
形成付近の状態を第1図および第2図に示す。両
図においてAは正面断面図、Bは側面断面図であ
る。ここで11はリード形成用基板、17はIC、
17aはICの電極(ボンデイングパツド)であ
る。このようにリード電極15の硬度をバンプ1
9の硬度より高くしたことにより、IC17を加
熱加圧した際、バンプ19が主として塑性変形
し、リード電極15はほとんど変形しない。
The state near the bump formation in the steps shown in FIGS. 3F and 3G is shown in FIGS. 1 and 2. In both figures, A is a front sectional view and B is a side sectional view. Here, 11 is a lead forming substrate, 17 is an IC,
17a is an electrode (bonding pad) of the IC. In this way, the hardness of the lead electrode 15 is changed to bump 1.
By setting the hardness higher than No. 9, when the IC 17 is heated and pressurized, the bumps 19 are mainly deformed plastically, and the lead electrodes 15 are hardly deformed.

以上のようにしてリード付ICチツプを構成し
た後、リード形成用基板からICチツプとともに
リード電極を剥離させ、目的とする回路基板上に
接続する。第4図はその接続状態を示す断面図で
ある。図において12は回路基板であり、その上
面の所定箇所にCu箔からなる配線パターン20
が形成されていて、その接続箇所にはAuメツキ
膜20aが形成されている。リード電極付IC1
0のリード電極15とメツキ膜20aとは約500
℃に加熱して熱圧着を行う。
After constructing the leaded IC chip as described above, the lead electrodes are peeled together with the IC chip from the lead forming substrate and connected to a target circuit board. FIG. 4 is a sectional view showing the connection state. In the figure, 12 is a circuit board, and a wiring pattern 20 made of Cu foil is placed at a predetermined location on the top surface of the circuit board.
is formed, and an Au plating film 20a is formed at the connection location. IC1 with lead electrode
0 lead electrode 15 and plating film 20a are approximately 500 mm
Heat to ℃ and perform thermocompression bonding.

なお、実施例ではリード電極の硬度を上げるた
めにメツキ条件を制御したが、Auのリード電極
表面にNiメツキ膜を形成することによつて、リ
ード電極の硬度を上げることもできる。また、リ
ード電極全体をCuメツキ膜により形成すること
も可能である。
Although the plating conditions were controlled in the example to increase the hardness of the lead electrode, the hardness of the lead electrode can also be increased by forming a Ni plating film on the surface of the Au lead electrode. It is also possible to form the entire lead electrode with a Cu plating film.

(g) 考案の効果 以上のようにこの考案によれば、リード形成用
基板上に形成するリード電極をバンプより硬くし
たことにより、このリード電極に対するICの熱
圧着時に低荷重でバンプのみ塑性変形するため、
必要な接合強度を確実に得ることができる。ま
た、リード電極の塑性変形が極めて少ないため、
リード電極の破断強度が低下することはない。そ
の結果リード電極とICチツプ間の接続部の信頼
性が向上し、このリード電極付ICを実装する回
路基板全体の信頼性および歩留りを向上させるこ
とができる。
(g) Effects of the invention As described above, according to this invention, by making the lead electrodes formed on the lead forming substrate harder than the bumps, only the bumps are plastically deformed under a low load when an IC is thermocompression bonded to the lead electrodes. In order to
Necessary bonding strength can be reliably obtained. In addition, because the lead electrode has extremely little plastic deformation,
The breaking strength of the lead electrode does not decrease. As a result, the reliability of the connection between the lead electrode and the IC chip is improved, and the overall reliability and yield of the circuit board on which the lead electrode-equipped IC is mounted can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図A,Bはリード形成用基板上に形成され
ているリード電極およびバンプの状態を示す断面
図、第2図A,Bはこの考案の実施例に係るIC
のリード接続構造を示す断面図、第3図A〜Gは
実施例におけるICのリード接続構造を得る各工
程を示す図、第4図はリード付ICを回路基板上
に実装した状態を示す断面図である。第5図A,
Bは従来のICのリード接続構造を示す断面図で
ある。 10……リード電極付IC、11……リード形
成用基板、15……リード電極、17……IC、
17a……ICの電極、19……バンプ。
Figures 1A and B are cross-sectional views showing the state of lead electrodes and bumps formed on a lead forming substrate, and Figures 2A and B are ICs according to an embodiment of this invention.
3A to 3G are diagrams showing each step of obtaining the lead connection structure of the IC in the example, and FIG. 4 is a cross section showing the leaded IC mounted on the circuit board. It is a diagram. Figure 5A,
B is a sectional view showing a conventional IC lead connection structure. 10...IC with lead electrode, 11...Substrate for lead formation, 15...Lead electrode, 17...IC,
17a...IC electrode, 19...bump.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 リード形成用基板上にリード電極とともにバン
プを形成し、このバンプ部分にICチツプを熱圧
着して構成したICのリード接続構造において、 前記リード電極の硬度をバンプの硬度より高く
したことを特徴とするICのリード接続構造。
[Claim for Utility Model Registration] In an IC lead connection structure constructed by forming bumps together with lead electrodes on a lead forming substrate and thermocompression bonding an IC chip to the bump portions, the hardness of the lead electrodes is determined by determining the hardness of the bumps. IC lead connection structure characterized by higher hardness.
JP8910588U 1988-07-05 1988-07-05 Expired - Lifetime JPH0510365Y2 (en)

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