JPH06101494B2 - テープ自動化ボンディング・デバイス用の保護下部コーティング - Google Patents

テープ自動化ボンディング・デバイス用の保護下部コーティング

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JPH06101494B2
JPH06101494B2 JP3294429A JP29442991A JPH06101494B2 JP H06101494 B2 JPH06101494 B2 JP H06101494B2 JP 3294429 A JP3294429 A JP 3294429A JP 29442991 A JP29442991 A JP 29442991A JP H06101494 B2 JPH06101494 B2 JP H06101494B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子パッケージ実装に
関するものである。詳細には、本発明は、フレキシブル
・モジュール・キャリア（テープ自動化ボンディング
（ＴＡＢ）用デバイスとも呼ばれており、半導体デバイ
スが、ポリイミドのような物質からできた２層または３
層のフレキシブル・テープ上に載る）上のパッケージ実
装用構成部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、表面実装デバイスは、プラスチッ
ク・パッケージ内に作るようになっている。即ち、機能
的な半導体チップについて、それらの端子は、ワイアボ
ンディングによってリードフレームに接続する。そし
て、それらリードフレーム及びチップは、次にある成形
用コンパウンド内にカプセル封止しそして硬化させ、こ
れにより所望の形状に形成できるリードをもった堅固な
パッケージを作るようになっている。これにより、その
ようなパッケージを、環境的損傷、機械的損傷並びに静
電的な損傷から保護するようにしている。
【０００３】このようなパッケージの密度が増すに従
い、リードピッチは、０.０５０インチ（約１.３ｍｍ）
から０.０２０インチ（約０.５１ｍｍ）以下にまで移行
してきており、従ってポリイミドでできたフレキシブル
・モジュール・キャリアが開発されている。銅のそのリ
ードフレーム回路は、フォトリソグラフィ・プロセス及
び電気メッキ・プロセスによって描くものである。薄い
クロムの接着層をもった、ポリイミド及び銅から成る２
層のテープが実用化されている。
【０００４】従来、このようなテープは、テープ製造業
者、即ちチップをテープに取付ける第１水準のパッケー
ジ業者と第２水準のパッケージ業者では、リールからリ
ールへという形式で取り扱っている。電子産業では慣習
上知られていることであるが、表面実装でかつピン・ス
ルーホール（pin through hole）の構成部品を印刷回路
基板に取付けるプロセスは、第２水準の電子パッケージ
実装（electronic packaging）と呼んでいる。この第２
水準のＴＡＢパッケージ実装では、個々のモジュールを
切除し、それらのリードを所望の形状に形成し、そして
印刷回路基板へ相互接続するようにする。その外側のリ
ードは、そのリード形成処理のおかげで、公称０.０３
０インチのスタンドオフを備えたものとなっている。
【０００５】しかし、そのテープの下側にある回路は、
露出したままである。一般に、信号回路は、ある１つの
カード上の電源バイア・ホールあるいは接地バイア・ホ
ールに対しデバイスを不注意に押圧すると、これに起因
して電気的ショートを起こし易くなる。また、腐食、エ
レクトロマイグレーション、及びポリイミドからの剥離
も、起こり得る有害な現象である。また、更に重要なこ
とは、２層テープは、物理的に剛性が小さいことであ
り、このため３層テープ構造よりもかなりフレキシブル
なものが時として用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】２層テープは、テープ
の巻き付き、波状化、カヌー形状化 (cannoeing)、捩れ
等の形態の、平坦さについての様々な度合いの不均一さ
が頻繁に生ずる。これらの非平坦度の程度は、特に、テ
ープの水分含有量、ある特定のモジュールの場所におけ
るリールの径、そしてテープ自体の履歴に依存してい
る。
【０００７】モジュール・ピックアップ器具は、真空装
置とすることができるが、その性能は、平坦さの影響に
非常に敏感なものである。
【０００８】その平坦度は、可変のものであるので、不
確定要素をデバイス・ピック／プレース機械の動作に与
えることになり、スループットに関する問題、歩留まり
損失、そしてついには組立コストの増大の原因となるも
のである。
【０００９】更に、上記のそれらＴＡＢパッケージの製
造中に用いる処理用化学薬品は、時々、腐食性元素（例
えばハロゲンイオン）またはその他の元素を微少量 テ
ープ物質内に残すことがある。このような時、その組み
立てたものを、電圧を印加ししかも周囲の温度及び湿度
以上の環境の下で動作させると、その汚染物がエレクト
ロマイグレーションや腐食を誘発し、これによって銅と
ポリイミドとの間の接着を弱めてしまう。
【００１０】これらの問題を解消する別の方法には、３
層テープの使用、上記とは全く異なったピック／プレー
ス機械の使用、そしてＴＡＢモジュールの完全なカプセ
ル封止などがある。先ず、３層テープは、その製造によ
り多くのプロセス工程が関与するため、より高価になり
やすい。同様に、ピック／プレース装置は、ＴＡＢテー
プの平坦度の不均一性を取り扱うようにすると、より複
雑で高価になる。また、上記最後のオプションでは、再
加工及び修理等の作業が複雑になってしまう。このよう
に、上記のオプションは、ＴＡＢテープの巻き付き及び
それに関連した問題に対する合理的な解決を得るのに有
効である、とは考えられないものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＴＡＢデバイ
スのフレキシブル・モジュール・キャリアの露出した金
属回路側にポリイミド膜を付着させることによって、上
述の従来技術の不十分な点及び問題を克服するものであ
る。商業的に入手可能な適当な重合物質には、ポリイミ
ド、アクリル及び非充填または充填材入りのエポキシ組
成物が含まれる。切除、形成及び外部リードの基板への
ボンディング後のデバイス全体のカプセル封止について
は上記の従来技術の欄で説明したが、本発明は、ＴＡＢ
デバイス・テープのリールからリールへの処理及び内部
リードのボンディング及びチップ・カプセル封止の後の
デバイスの一方の側への保護層の塗布に関係している。
組成物３２または５０については、ポリイミド、アクリ
ルまたはエポキシ組成物の中から選択する。
【００１２】そのコーティングによって、機械的剛性が
更に加わり、また平坦度に関して寸法上の安定度を増す
ことができる。ＴＡＢモジュールの下側を重合膜で被覆
することによって、モジュールが第２水準の組立作業中
に遭遇し得るいかなる腐食性元素に対しても、機械的バ
リアを設けることができ、これによってデバイスの機能
上の特性に有害な腐食やエレクトロマイグレーション現
象を防止することができる。また、本発明の保護コーテ
ィングは、水分の侵入に対する物理的バリアとなり、こ
れによって異なる層の接着特性を向上させ、剥離を大幅
に減少させることができる。
【００１３】内部リード・ボンディング及びチップ領域
を“グロッブトップ (glob top) ”として知られている
適当なカプセル封止剤で被覆した後、そのテープの回路
側に、数千分の１インチ程度の薄膜状保護コーティング
を付着させる。２層テープの回路側に保護層を塗布する
ことにより、デバイスに適当な剛性を与え、また物質の
劣化を確実に防止するようにする。
【００１４】本発明の上述の及びその他の特徴及び利点
については、図面（全図にわたって、同じ部分を指すの
に同じ符号を用いてある）を参照しながら説明を続けて
いくにつれて、より明確となろう。
【００１５】
【実施例】図１は、ＴＡＢテープの単一のフレーム２を
示したものであり、この上には、切除及び形成処理の前
に１つのテープ・リールからフレーム２上に実装した電
子デバイス４を備えている。周知のように、ＴＡＢテー
プには、スプロケット・ホール５を設けてある。回路配
線６は、内部リードボンド（ＩＬＢ）領域８から放射状
に広がっている。
【００１６】図２は、印刷回路基板１０にボンディング
した図１のデバイス・フレーム２の断面図を示してい
る。テープ２には、そのボンド領域即ちＩＬＢ領域８に
おいてシリコン・チップ４をボンディングしてある。そ
して、そのチップ４は、シリコーンまたはエポキシのよ
うな適当なカプセル封止剤１２で被覆してある。また、
銅製の回路６が扇状に広がって、外部リード１４を形成
している。この分野ではよく理解されているように、テ
ープ２は、３５ミリ幅でリールに巻回された状態で入手
できるものであり、そして入手後、そのリールから個々
のフレームを切除し形成した後、例えば半田接合１８を
形成するホットバー・ソルダー・リフロー(hot bar sol
der reflow) 技術を用いて、基板１０上のパッド１６に
ボンディングするようにする。
【００１７】図３は、本発明を実施するための装置の概
略図である。図示のように、複数のＴＡＢデバイス２
を、リール２０からリール２２へ、支持部材２４及びコ
ーティング器具２６を備えたコーティング部を通過させ
て進めるようにする。スプロケット・ホール“Ｓ”の係
合によって割り出しを行う、在来の手段を用いてもよ
い。巻取りリール２２は、割り出しを行い、これによっ
て、リール２２は、次に続くフレーム２を、コーティン
グ剤の選択に応じた異なったタイプの投与器具又はコー
ティング器具を備えたコーティング部へ移動させるよう
にする。
【００１８】コーティング器具２６は、好ましくは、５
０ＰＳＩＧ程度の空気圧で作動し充填材入りエポキシの
ような材料を塗布するザイコン (Zycon) シリーズ１０
０００ラブ・コータ (Lab Coater) のような、商業的に
入手可能なスプレー式塗布器で構成するようにすること
ができる。また、商業的に入手可能なノードソン・セレ
クト・コート・ディスペンサ (Nordson Select Coat Di
spenser) のような器具を用いて、粘度の低いアクリル
等の材料を塗布することもできる。これらの器具はいず
れも、少なくとも起動、投与、及び停止の段階を含むそ
のプロセスの自動化を容易にするため、コンピュータ制
御装置に相互接続することができる。明らかなように、
そのようなプロセスは、特定のテープ／チップの組合せ
に適合するように設計されている。
【００１９】次に図４を参照する。好ましくは、本発明
の装置のコーティング器具部分は、重合保護組成物３２
を投与するためのプログラマブルな並進可能のノズル３
０を備えている。その組成物３２は、ポリイミド、アク
リルまたはエポキシ組成物から選んだものである。ポリ
イミドは、適切な温度でポリアミックアシドからイミド
化してイミド環閉鎖を開始し完成する、熱硬化性環状鎖
ポリマー類である。また、アクリルは、トルエン、エチ
ルベンゼン、ケトン等の有機溶剤に溶解させたポリメチ
ル・メタクリレートのような熱可塑性物質である。エポ
キシは、ビスフェノールＡ、エピクロロヒドリン及び関
連する化合物とレジン硬化剤で架橋網状組織を成した熱
硬化性ポリマーである。これらのエポキシのための充填
材は、本願と共に譲渡した継続中の米国特許出願Ｓ／Ｎ
０７／２６７，４０６（ＩＢＭドケットＥＮ９−８７
−０４６）にも記載されているように、不活性材料であ
って、重量で５０〜７０％の範囲の酸化亜鉛のような物
質を含んだものである。
【００２０】上記のノズル３０は、出口部分３４を備え
ている。また、このノズル３０は、“ａ”点から所定の
体積流量で物質３２を排出する構成としてある。その物
質流は、チップ４に至る前のある所定点で中断し、そし
てノズル３０がチップ４を超えた後直ちにその物質流を
再開して“ｂ”点まで継続し、これによって、図１の説
明のところですでに示した部分を被覆するようにする。
【００２１】このコーティング・プロセス中、テープ２
は、支持部材２４上で静止状態に保持する。その支持部
材２４は、ある所与のチップ４を収容するための凹領域
４０を備えている。この支持部材２４にも、同様に真空
口４２を設けてあり、この真空口は、コーティング・プ
ロセス中 ＴＡＢデバイス・フレーム２の平坦さを保持
するために適切に接続してある。
【００２２】図５は、図４のノズル３０の出口部分３４
を更に詳細に示したものである。このノズル出口３４の
全幅は、Ｃとする。コーティング剤は、チップ４に至る
までノズルの各セグメント全部を通過し、そしてそのチ
ップに至ったときには、セグメントＷを通過するコーテ
ィング剤の流れを中断させる。そして、ノズルがそのチ
ップを通り過ぎてしまえば、そのセグメントＷを通過す
る流れを再開させる。
【００２３】本発明のある特定の応用例では、そのノズ
ルの全移動距離は３５ミリで、２０ミリ幅のスパンを有
しており、また１センチ×１センチのチップ４は、フレ
ーム２の表面から最大２ミリ突出したグロッブトップ(g
lob top) コーティング１２を施してある。エポキシ、
アクリル及びポリイミドのような物質は、発見したこと
であるが、放射線または加熱手段を用いて硬化させるよ
うにすることができる。コーティングの厚さは、約０.
００１インチ（約０.０３ｍｍ）から約０.００３インチ
（約０.０８ｍｍ）までの範囲がほとんどの応用に対し
て適当であることが分かった。このエポキシ物質は、約
１２０℃の温度に約３０分間さらすことによって硬化さ
せることができる。
【００２４】次に、本発明の別の実施例の横断面図を示
す図６を参照する。この実施例では、コーティング剤
は、スクリーン５２を介してＴＡＢフレーム２の下側に
塗布する。図７に平面図で示したそのスクリーン５２
は、チップ４に相当した領域並びに外部リードボンド
(ＯＬＢ)及びスプロケット・ホール“Ｓ”（図１）を分
離する設計としてある。スクリーン５２の斑点部分は、
コーティング剤５０を通すが、クロスハッチング部分５
４及び５５はその通過を妨げる部分である。
【００２５】充填材入りエポキシのような材料５０を塗
り付けるためには、在来設計のスキージ５６を利用す
る。スクリーン５２のメッシュ・サイズは、コーティン
グ剤５０の母材中のその充填材の粒子サイズの関数とし
て選択してある。Ａ３２５サイズのメッシュは、約１ミ
クロンから約１０ミクロンまでの粒子サイズ分布で、か
つ約６５００ＣＰＳから約２２５００ＣＰＳの範囲の粘
度のエポキシ母材に対して適切である。
【００２６】スキージ５６がスクリーン５２を通り過ぎ
た後、スクリーン５２を持ち上げ、そしてフレーム２を
矢印５８の方向に移動させ、これにより次にスクリーニ
ングすべきフレームを、コーティング器具２６と支持部
材２４（図３）との間にある上記スクリーンの下に配置
するようにする。そして、そのようなコーティングの硬
化は、約１２０℃の温度で約３０分間行なうのが適当で
ある。
【００２７】
【発明の効果】上述の２つの塗布方法を開示した２つの
実施例では、ＴＡＢデバイスの回路側に保護コーティン
グを施すことにより、テープの巻き付きの問題を除去
し、しかも印刷回路基板の第２水準の組立の間の融剤や
半田スパッタに関係した問題を最小限にすると共に、同
時にそのデバイスの機械的剛性を高めることができる。
【００２８】図８は、ＴＡＢデバイスを切除し形成しそ
して印刷回路基板にボンディングした後、本発明に従っ
てコーティングしたそのＴＡＢデバイスの概略横断面図
を示すものである。それの保護コーティング６０は、水
分がポリイミドへ侵入する可能性を最小限にしてテープ
剥離の潜在的な可能性を低くすることにより、銅回路の
ポリイミドへの接着を強化する、ということが判った。
【００２９】更に、本発明に従って施したその保護コー
ティングによって、コーティング後の出荷も含めて、Ｔ
ＡＢデバイスのリールからリールへというモードでの取
り扱いをより容易くすることができる。
【００３０】以上、特定の実施例を参照しながら本発明
について説明したが、当業者には理解されるように、特
許を請求する本発明の精神から逸脱することなく、形状
及び細部に関する上述の変更及びその他の変更が可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＡＢデバイスの１つのリールの内の１フレー
ム部分を示す図。
【図２】組み立て後の従来技術のＴＡＢデバイスの略横
断面図。
【図３】本発明に従ってコーティングを施す装置を示す
概略図。
【図４】本発明を実施する装置の拡大詳細図。
【図５】図４のノズル３０の拡大概略図。
【図６】本発明に従ってコーティング剤をスクリーニン
グする装置の横断面図。
【図７】図６のスクリーン５２の平面図。
【図８】コーティングを施したＴＡＢデバイスの組み立
て後の概略横断面図。
【符号の説明】
２： ＴＡＢデバイス・フレーム ４： 電子デバイス ５： スプロケット・ホール ６： 回路配線 ８： 内部リードボンド（ＩＬＢ） １０： 印刷回路基板 １２： カプセル封止剤 １４： 外部リード １６： パッド １８： 半田接合 ２０： リール ２２： 巻取りリール ２４： 支持部材 ２６： コーティング器具 ３０： ノズル ３２： 重合保護組成物 ３４： 出口部分 ４０： 凹領域 ４２： 真空口 ５０： コーティング剤 ５２： スクリーン ５４，５５： クロスハッチング部分 ５６： スキージ ６０： 保護コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スリニ・ヴァラダラジャン・ヴァサン アメリカ合衆国78753、テキサス州 オー スチン、ノース・オークス・ドライブ 12001番地

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子デバイスを担持したフレキシブルな
    回路付きキャリアに対し、機械的剛性と環境的保護を与
    える方法であって、前記回路付きキャリアの選択した部
    分の上に、約０.００１インチから約０.００３インチの
    厚さで電気的に非伝導性のコーティングを塗布する塗布
    ステップ、から成る方法。
  2. 【請求項２】 請求項１の方法であって、前記電気的に
    非伝導性のコーティングは、エポキシ、アクリル及びポ
    リイミドの中から選択した有機重合物であること、を特
    徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１の方法であって、前記塗布ステ
    ップは、プログラマブルでかつ並進可能なノズルから噴
    霧することから成ること、を特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１の方法であって、前記塗布ステ
    ップは、前記回路付きキャリアの前記選択した部分を露
    出させるのに適合したパターンを有するマスクを介し
    て、スクリーニングすること、を特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 各テープ・フレーム上に各々ある一連の
    ＴＡＢデバイス上の露出した回路に対し、保護用重合物
    コーティングを施す装置であって、 イ） １つのＴＡＢフレームをコーティング中 保持す
    るための支持部材を有したコーティング・ステーション
    と、 ロ） 前記コーティングを付着させるための付着手段
    と、及び ハ） ＴＡＢテープを、前記コーティング・ステーショ
    ンの前後に対し割り出しを行うための前送り手段と、を
    備えている装置。
  6. 【請求項６】 請求項５の装置であって、前記付着手段
    は、プログラマブルでかつ並進可能なノズルを含んでお
    り、該ノズルは、コーティング剤供給部を備えていて、
    横方向に移動し、かつ前記露出した回路にのみコーティ
    ング剤を噴霧するための選択的動作を行うように適合し
    ていること、を特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項５の装置であって、前記付着手段
    は、 イ） 前記露出した回路に対応する領域において前記保
    護コーティングを通すスクリーニング用マスクと、及び ロ） 該マスクに対して相対的に横方向に移動するよう
    になった、前記保護コーティングを前記マスクを通して
    塗布するためのスキージ手段と、を備えていること、を
    特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項６の装置であって、前記保護重合
    コーティングは、ポリイミド、アクリル熱可塑性物質、
    及びエポキシ熱硬化性重合物から成る群の中から選択す
    ること、を特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 請求項７の装置であって、前記保護重合
    コーティングは、約１ミクロンから約１０ミクロンまで
    の粒子サイズと約６５００ＣＰＳから約２２５００ＣＰ
    Ｓまでの粘度とを有するものから成る群の中から選択す
    ること、を特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 電子デバイスを担持したフレキシブル
    な回路付きキャリアの選択した部分の上に、約０.００
    １インチから約０.００３インチまでの厚さの電気的に
    非伝導性のコーティングを塗布することによって製作し
    た製造物。
  11. 【請求項１１】 請求項１０の製造物であって、前記コ
    ーティングは、エポキシ、アクリル及びポリイミドから
    成る群の中から選択したこと、を特徴とする製造物。
JP3294429A 1991-02-14 1991-11-11 テープ自動化ボンディング・デバイス用の保護下部コーティング Expired - Lifetime JPH06101494B2 (ja)

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JPH04277640A JPH04277640A (ja) 1992-10-02
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