JPH0536753A - フイルムキヤリア半導体装置 - Google Patents

フイルムキヤリア半導体装置

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JPH0536753A
JPH0536753A JP3188501A JP18850191A JPH0536753A JP H0536753 A JPH0536753 A JP H0536753A JP 3188501 A JP3188501 A JP 3188501A JP 18850191 A JP18850191 A JP 18850191A JP H0536753 A JPH0536753 A JP H0536753A
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bump
ilb
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semiconductor device
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ICの高集積化に伴ないバンプが600個以
上,バンプピッチが40〜60μmのICが開発されつ
つあり、バンプ間ピッチが狭ピッチになるに従ってIL
B後の隣接するバンプ及びインナーリードの接触を防
ぐ。 【構成】バンプ1の厚さよりも厚い表面絶縁膜5をバン
プ1の周辺にILB工程の前に配置する。 【効果】隣接するバンプ及びインナーリードの接触を防
止し、信頼性の低下及び製造歩留の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフィルムキャリア半導体
装置に関し、特に半導体IC上の電極とフィルムキャリ
アテープ上のインナーリードの接続及びインナーリード
ボンディング前後の表面コート膜厚に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のフィルムキャリア半導体
装置は搬送及び位置決め用のスプロケットホールと半導
体ICが入りかつ開孔部であるデバイスホールを有する
ポリイミド,ポリエステルまたはガラスエポキシ等の絶
縁フィルムをベースとし、このベースフィルム上に接着
材を介してCu等の金属箔を接着し、この金属箔をエッ
チング等により所望の形状のリードと電気的選別用のパ
ッドとを形成し、このリードとICの電極端子上に予め
設けた金属突起物であるバンプとを熱圧着法又は共晶法
によりILBを行ない、フィルムキャリアテープの状態
で電気選別やBT試験を実施し、次にリードを所望の長
さに切断する。
【0003】このとき、リードの数が多い多数ピンの場
合はリードのアウターリードボンディング部のばらけを
防止するためフィルムキャリアテープを構成しているポ
リイミド等の絶縁フィルムをアウターリードの外端に残
す方法が用いられることが多い。
【0004】ついで、例えばプリント基板や一般リード
フレーム上のボンディングパットにアウターリードボン
ディングを行なう。
【0005】上記のようなフィルムキャリア半導体装置
はボンディングがリードの数と無関係に一度で、同時に
可能であるためボンディングスピードが速いこと、また
ボンディング等の組立と電気的選別作業の自動化が容易
で、量産性が優れている等の利点を有している。
【0006】上記のような半導体ICのバンプ電極とフ
ィルムキャリアテープ上のインナーリードのボンディン
グ接続(つまりILBの方法)について説明する。
【0007】図3(a),(b)は従来のフィルムキャ
リアテープの一例の正面図及びA−A線断面図である。
図において10は半導体IC,20は金属突起であるバ
ンプ,30はフィルムキャリアテープ上のインナーリー
ド,40は熱圧着治具であり、半導体IC上のバンプ2
0とインナーリード30がそれぞれ位置合せされてか
ら、熱と荷重を負荷された熱圧着治具40による一度の
熱圧着によって同時に接続される。
【0008】ところが、このようなフィルムキャリア半
導体装置の製造方法は、バンプの数と無関係に一度で同
時に行なうため、熱と荷重を負荷される熱圧着治具は熱
分布の均一性と荷重を均一に負荷するためにインナーリ
ード部に接触する面は均一な面、つまり平坦度が要求さ
れ、IC上のバンプはその高さのバラツキを小さくする
こと、またフィルムキャリアテープのインナーリード部
もその厚さのバラツキを小さくすること等が要求され
る。
【0009】一方でICは高集積化,高機能化が進んで
ICの外形サイズが大型化されており、これに伴ないI
Cの電極数も例えば300〜600個にのぼるものが開
発されつつある。
【0010】このようなICのフィルムキャリア半導体
装置を従来のILB方法で行なう場合には、多数のバン
プとインナーリードの接続もこの接続数にかかわらず一
度で同時に行なう方法であるため、1電極(1接続点)
当りの接続に必要な印加荷重はほとんど同じため多数ピ
ン化に比例して熱圧着治具に必要な荷重は大きくなって
しまい、例えば1接続当り0.1kgとすると600ピ
ンのICでは60kgも必要となる。
【0011】また接続に必要な熱圧着治具の熱分布は、
ICの外形サイズが10〜15mm□(すなわち一辺が
10〜15mmの平方形)と大型化になっても均一であ
ることが必要とされその精度は±5〜7℃である。
【0012】したがってICの大型化・多ピン化に伴な
う熱圧着時の荷重の増大、熱圧着治具の熱分布の均一性
向上、熱圧着治具の平坦度向上等が必要となるため、以
下の欠点が顕著化してくる。
【0013】すなわち、IC上のバンプの製造上の精
度、特に厚さのバラツキおよび熱圧着治具やILB装置
の精度、特に傾き又は平坦度,平行度などの不備からI
LB時に数個から数10個のバンプのみに瞬間的に荷重
や熱が集中して強大なストレスを受けてバンプが隣りの
バンプとショートをおこしたり、バンプがシリコン基板
または絶縁膜とバンプ界面からの剥離(ハガレ)をおこ
し接続強度の低下やICそのものを破壊する。
【0014】また一方では、ILB時の荷重や熱が不足
し、バンプとインナーリードの界面からの剥離が発生
し、これは接続強度の低下となる。この傾向はICの大
型化,多ピン化に伴なって顕著化して、その信頼性を著
しく低下させることになる。
【0015】このように従来の製造方法ではバンプとリ
ードの接続を一度で同時に行なう方法であるがために、
その接続信頼性を低下させる問題があり、バンプおよび
リードの特に厚さ方向の精度向上や熱圧着治具およびI
LB装置の特に平行度等に対する精度向上の対策はIC
の大型化,多ピン化と共に非常に困難となっている。
【0016】この問題に対してIC上に配設された複数
個の電極つまりバンプとこのバンプのそれぞれと一対に
対応する複数個のフィルムキャリアテープのインナーリ
ードとの接続を複数回に分割して熱圧着する方法が開発
されている。
【0017】上記のようなICのバンプ電極とフィルム
キャリアテープ上のインナーリードの接続、つまりシン
グルポイントILBの方法について説明する。図4
(a),(b)は従来のフィルムキャリアテープの他の
例の正面図及びB−B線断面図である。10は半導体I
C、20はバンプ、30はフィルムキャリアテープ上の
インナーリード、41は熱圧着治具であり、半導体IC
上のバンプ20とインナーリード30がそれぞれ位置合
せされてから、熱と荷重を負荷された熱圧着治具41に
より、各バンプと各インナーリードの一対がそれぞれ一
組ずつ順次繰り返し接続される。
【0018】このようなバンプとインナーリードの一組
ずつのILB(以下シングルポイントILB)の方法で
は、ILB装置には複雑な機械的な機構が不要で、これ
に伴ないILB装置の小型化,低価格化が可能となる上
に、熱圧着治具41に負荷される熱と荷重は、ICの外
形寸法に対して、熱圧着治具の外形寸法が非常に小さく
なり、例えばICの外形寸法が15mm□でも、熱圧着
治具の先端外形寸法は0.1mm□であるような場合、
この熱圧着治具先端部の熱分布は±1℃以内に納まり、
また熱圧着治具に負荷される荷重も数10gから数10
0gですむようになる。さらに熱圧着治具とIC上のバ
ンプとの平行度も容易に調整できることはいうまでもな
い。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフィル
ムキャリア半導体装置は、バンプとこれに対応したイン
ナーリードを同時にあるいは一組ずつ順次、繰りかえし
ILBするものであるがILBが完了したとき、隣接す
るバンプあるいはインナーリードが相互に接触しないこ
とが要求される。この隣接するバンプあるいはインナー
リードが相互に接触した場合は電気的にショート不良と
なり、このショート不良の修理は非常に困難であるから
である。
【0020】一方でICは高集積化,高機能化が進んで
ICの外形サイズが大型化されており、これに伴ないI
Cの電極数も例えば200〜600個さらには700〜
1000個にのぼるものが開発されつつある。
【0021】ここで例えばICの外形サイズを15mm
□とすれば電極数が600個のとき、この電極つまりバ
ンプのピッチは約100μmとなりバンプのサイズは約
60μm□となる。さらにICの外形サイズが15mm
□でバンプ数が1000個のとき、バンプピッチは約6
0μmとなりバンプサイズは約40μm□となる。つま
りそれぞれの場合、バンプ間のスペースは約40μmと
約20μmとなる。
【0022】従来バンプとインナーリードとの接続つま
りILBにおいて、バンプとインナーリードの材料には
数種類の組合せが可能で例えばバンプとしてはAu,C
uまたは半田等又、インナーリードの表面処理にはA
u,Sn,半田メッキ等が使用され、これらの中で最も
接続信頼性が高い組合せはバンプがAuメッキでインナ
ーリードの表面処理が同じくAuメッキである。
【0023】このAu−AuのILBには熱圧着法が適
用されるがAu−Au熱圧着接続法はバンプとインナー
リード部それぞれに熱と圧力を印加し、それぞれ塑性変
形を伴なう熱拡散を利用して接続される技術であり、従
って確実なILBを行なうとするとバンプとインナーリ
ードはそれぞれ塑性変形をさせる必要があることからバ
ンプ間のピッチが狭ピッチ(例えば40〜60μmピッ
チ)になるに従ってILB後の隣接するバンプ及びイン
ナーリードの接触が発生しやすくなり、その接続信頼性
を低下させる問題が顕著化してくる。
【0024】図5は上述の問題に対する対策の一例で図
5(b)に示すように表面絶縁膜をインナーリードボン
ディングの前に配設してあるが、電極つまりバンプ厚よ
りも表面絶縁膜dが薄いために、図5(c)に示すよう
にILB後にバンプ1とインナーリードがそれぞれ塑性
変形した場合に、少なくとも表面絶縁膜5をインナーリ
ード表面の上面にまで変形させることが困難であるた
め、隣接する相互のインナーリードの接触防止は困難で
あるという問題点があった。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明のフィルムキャリ
ア半導体装置は、IC上に配設された複数個の電極つま
りバンプと、このバンプのそれぞれと一対に対応する複
数個のフィルムキャリアテープのインナーリードとの接
続を同時あるいは複数回に分割して熱圧着し製造される
フィルムキャリア半導体装置において、電気的絶縁性を
有しIC上の突起状電極より厚い表面カバー膜をILB
前に配設し、ILB後のバンプ及びインナーリードが相
互に接触しないような構造を備えている。
【0026】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(e)は本発明の第1の実施例の部分
的な正面図、A−A及びB−B線断面図とILB後のA
−A及びB−B線断面図である。1はバンプ、2は下地
メタル、3はIC、4はILBリードおよび5は表面膜
である。
【0027】このIC上に配設されたバンプ1とそれぞ
れ一対に対応するインナーリード4をILB装置内に設
けられた機械的な位置出し機構やパターンマッチング等
の認識機構により位置合せし、熱圧着治具(図示せず)
によりバンプ1とインナーリード4とを接続する。
【0028】バンプと表面絶縁膜の構造は図1(a)〜
(c)に示すような構造で表面絶縁膜が、バンプの厚さ
よりも約5〜15μm厚い状態となっておりILB後の
バンプとインナーリードは変形してもこの表面絶縁膜中
に埋まる状態となる。
【0029】以上説明したようにIC上のバンプの厚さ
よりも表面絶縁膜を厚く形成することにより、従来の問
題点であるIC上に配設されるバンプ間のピッチが例え
ば40〜60μmという狭ピッチになったとき発生しや
すいILB後の隣接するバンプ及びインナーリードの接
触を防止し、信頼性の低下及び製造歩留の低下を防止す
ることが可能となる。
【0030】図2は本発明の第2の実施例の部分的な正
面図、C−C及びD−D線断面図とILB後のC−C及
びD−D線断面図である。ここで1はバンプ、2は下地
メタル、3はIC、4はILB後のインナーリードおよ
び5は表面絶縁膜である。バンプ1とインナーリード4
は位置合せを行ったあと熱圧着治具(図示せず)により
接続される。
【0031】図2(a)〜(c)に示す本実施例のよう
な構造をもつICつまり、バンプ周辺に配設される表面
絶縁膜がバンプの厚さよりも約5〜15μm厚く、か
つ、表面絶縁膜の開口部寸法がバンプ上面寸法よりも例
えば約15〜20μm程大きくなっている。
【0032】このような寸法にすることにより、ILB
後のバンプとインナーリードは変形してもこの表面絶縁
膜中に埋まる状態となる上にバンプとインナーリードの
位置合せ精度に余裕を持つことが可能となる。つまりバ
ンプ上面よりインナーリードが横方向に例えば5〜10
μm程度位置ズレが生じている場合でも表面絶縁膜部に
影響されずバンプ上面とインナーリード下面つまり接合
可能領域が十分に得られるからである。
【0033】これによりILBによるショート不良等の
接続信頼性低下を防止し安定したインナーリードボンデ
ィングが可能なフィルムキャリア半導体装置が得られ
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、IC上の
バンプとフィルムキャリアテープ上のインナーリードと
の接続を熱圧着法又は共晶法にて行なうフィルムキャリ
ア半導体装置において、バンプの厚さよりも厚い表面絶
縁膜をバンプ周辺に配設する構造とする。
【0035】その結果、ILB時の熱と荷重により生じ
るバンプとインナーリードの塑性変形が生じてもIC上
に配設されるバンプ間のピッチが例えば40〜60μm
という狭ピッチになったときに発生しやすいILB後の
隣接するバンプ及びインナーリードの接触を防止し接続
信頼性の低下及び製造歩留の低下を防止することができ
るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)はそれぞれ本発明の第1の実施
例の正面図,A−A線断面図,B−B線断面図,ILB
後のA−A線断面図およびB−B線断面図である。
【図2】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の第2の実施
例の正面図,C−C線断面図,D−D線断面図,および
ILB後のD−D線断面図である。
【図3】(a),(b)はそれぞれ従来のフィルムキャ
リア半導体装置の製造方法の一例を説明するための半導
体装置の正面図および断面図である。
【図4】(a),(b)はそれぞれ従来のフィルムキャ
リア半導体装置の製造方法の他の例を説明するための半
導体装置の正面図および断面図である。
【図5】(a)〜(c)は従来のフィルムキャリア半導
体装置の問題点を説明するためのそれぞれ表面絶縁膜を
除いたバンプ部断面図,表面絶縁膜を配設した場合のバ
ンプ部の断面図およびILB後のバンプとインナーリー
ド部の断面図である。
【符号の説明】
1 バンプ 2 下地メタル 3 半導体IC 4 ILBリード 5 表面絶縁膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ICに配設された複数個の電極と
    この電極のそれぞれに対応する複数個のフィルムキャリ
    アテープのインナーリードとの接続を熱圧着等により行
    なうフィルムキャリア半導体装置において、前記半導体
    ICに配設された複数個の電極の厚さよりも厚い表面絶
    縁膜を前記電極周辺に配設したことを特徴とするフィル
    ムキャリア半導体装置。
  2. 【請求項2】 複数個の電極周辺に表面絶縁膜をインナ
    ーリードボンディング工程の前に配設し、かつインナー
    リードボンディング工程後には前記表面絶縁膜の厚さが
    電極とインナーリードの厚さ以上になるべき厚さを有す
    ることを特徴とする請求項1記載のフィルムキャリア半
    導体装置。
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Effective date: 19990615