JPH10294394A - Semiconductor package and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor package and manufacture thereof

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JPH10294394A
JPH10294394A JP10003097A JP10003097A JPH10294394A JP H10294394 A JPH10294394 A JP H10294394A JP 10003097 A JP10003097 A JP 10003097A JP 10003097 A JP10003097 A JP 10003097A JP H10294394 A JPH10294394 A JP H10294394A
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JP
Japan
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solder
plating
pad
bonding
lead
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Withdrawn
Application number
JP10003097A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Kajiwara
良一 梶原
Kazuya Takahashi
和弥 高橋
Masahiro Koizumi
正博 小泉
Toshiaki Morita
俊章 守田
Ryosuke Kimoto
良輔 木本
Yukiharu Akiyama
雪治 秋山
Asao Nishimura
朝雄 西村
Masakuni Shibamoto
正訓 柴本
Tomoaki Shimoishi
智明 下石
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a fragile interface between compounds or a compound layer from being formed on a joint interface, by a method wherein Cu contained in a lead and solder contained in a solder bump are bonded together through the intermediary of a Cu-Sn-Au alloy layer. SOLUTION: An inner lead 7 composed of a Cu core lead 11 and an Au plating film 12 deposited as thick as 1.5 μm on the lead 11 and an Al pad 2 are bonded directly together by pressure through a hot ultrasonic bonding method, whereby the Al pad 2 and the Cu core lead 11 are metallically bonded together. A soldering pad 6 is arranged on the base of an opening bored in a polyimide film 4, and the surface of Cu bonded to the polyimide film 4 is plated with Au. At a soldered joint, solder is bonded directly to the surface of a Cu land. Furthermore, a package is subjected to an aging process which is carried out at temperature of 125 deg.C for 48 hours after it is assembled, and Au that is melted and diffused once into solder coheres at a joint interface again, whereby a stable alloy layer 14 of Cu-Sn-Au is formed on the joint interface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップと有
機プリント基板あるい有機テープ基板と半田ボールバン
プから構成されるBGAタイプの半導体パッケージに係
り、特に、BGA基板のインナーボンディング部と半田
バンプ形成用パッドのめっき仕様及び、高温信頼性や温
度サイクル寿命に優れた半田ボール接合部の接合界面構
造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a BGA type semiconductor package comprising a semiconductor chip, an organic printed circuit board or an organic tape substrate and solder ball bumps, and more particularly, to an inner bonding portion of a BGA substrate and formation of solder bumps. The present invention relates to a plating specification for a solder pad and a bonding interface structure of a solder ball bonding portion excellent in high-temperature reliability and temperature cycle life.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において、有機プリント基板にチッ
プをフェイスアップ状態で接着し、チップのAlパッド
と基板のボンディングパッド間をワイヤボンディングで
結線し、チップとワイヤ部をモールドレジンで封止し、
基板の他方の面のパッドに半田ボールをリフローして搭
載したBGAパッケージが知られている。このパッケー
ジの基板上パッドの構造は、配線Cuランド/Niめっ
き/Auめっきの構造であり、ワイヤボンディング性の
観点からNiめっき厚さ:5〜20μm,Auめっき厚
さ:0.5〜1.5μmが採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a chip is bonded to an organic printed board in a face-up state, an Al pad of the chip and a bonding pad of the board are connected by wire bonding, and the chip and a wire portion are sealed with a mold resin.
There is known a BGA package in which solder balls are reflowed and mounted on pads on the other surface of a substrate. The structure of the pad on the substrate of this package is a structure of wiring Cu land / Ni plating / Au plating, and from the viewpoint of wire bonding property, Ni plating thickness: 5 to 20 μm, Au plating thickness: 0.5 to 1.5. 5 μm is employed.

【0003】また、有機テープ基板の配線リードとチッ
プのAlパッドあるいはAuバンプパッドを熱圧着ある
いは超音波熱圧着し、リード周辺をレジンで封止し、基
板上パッドに半田ボールをリフローして搭載したテープ
BGAパッケージも知られている。このパッケージのリ
ード及び基板上パッドの構造は、CuリードあるいはC
uランドの上にNi下地めっきを施した後、最表面にA
uめっきを施している。Niめっき厚さ:0.5〜1.0
μmで、Auめっき厚さ:0.5〜2.0μmが採用され
ている。
[0003] The wiring leads of the organic tape substrate and the Al pad or the Au bump pad of the chip are thermocompression-bonded or ultrasonic thermocompression-bonded, the periphery of the lead is sealed with a resin, and solder balls are reflowed and mounted on the pads on the substrate. A known tape BGA package is also known. The structure of the lead of this package and the pad on the substrate is Cu lead or C lead.
After applying a Ni base plating on the u land, A
u plating is applied. Ni plating thickness: 0.5 to 1.0
μm, and an Au plating thickness of 0.5 to 2.0 μm is employed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】半導体パッケージは、
コストをいかに低く抑えて生産できるかが市場で優位に
立つ基本条件となるため、信号伝送の高速性やパッケー
ジ寸法の小型化といった性能・特性が優れるBGAパッ
ケージと言えども、低コスト化がパッケージ開発の必須
条件となる。同時に、パッケージの長期信頼性もまた製
品として成り立つための絶対条件であり、低コストと高
信頼性を同時に満足することが必要である。
SUMMARY OF THE INVENTION A semiconductor package comprises:
How to keep costs low can be a key requirement in the market, so BGA packages have excellent performance and characteristics, such as high-speed signal transmission and miniaturization of package dimensions. Is a necessary condition. At the same time, the long-term reliability of the package is also an absolute condition for realizing a product, and it is necessary to simultaneously satisfy low cost and high reliability.

【0005】従来のテープBGAパッケージにおいて
は、チップのパッドとテープ基板のインナーリードと
を、Auバンプを介した熱圧着方式のギャングボンディ
ングあるいは超音波熱圧着によるシングルポイントリー
ドボンディングによって接合している。テープのめっき
仕様は、Cuパターンの上に下地Niめっきを施し最表
面にAuめっきを施している。最表面のAuめっき厚さ
は、テープ基板製造の熱工程とボンディング工程前まで
のパッケージ組立ての熱工程による下地材の表面拡散が
インナーリードボンディング性を劣化させない十分な厚
さを採用している。具体的には、AuバンプあるいはA
lパッドへのボンディングで安定した接合強度が得られ
る0.5μm以上、平均的には1.0μmが採用されてい
る。
In a conventional tape BGA package, the pads of the chip and the inner leads of the tape substrate are joined by gang bonding of a thermocompression bonding method via Au bumps or single point lead bonding by ultrasonic thermocompression bonding. The plating specification of the tape is such that a base Ni plating is applied on the Cu pattern and an Au plating is applied on the outermost surface. As the Au plating thickness on the outermost surface, a thickness sufficient to prevent the surface diffusion of the base material from deteriorating the inner lead bonding property due to the heat process of manufacturing the tape substrate and the heat process of assembling the package before the bonding process is adopted. Specifically, Au bump or A bump
A thickness of at least 0.5 μm, at which stable bonding strength can be obtained by bonding to the l pad, is used, and the average is 1.0 μm.

【0006】従来のBGAパッケージにおいては、パッ
ドピッチが1.0mm であり、半田ボールを搭載するパッ
ドの直径は0.6mm がサンプルとして提供されている。
Auめっき厚さが0.5μm〜5μm のパッド面に半田
ボールを接合した場合、初期の半田接合強度は剪断強度
で47±5MPa程度の値となり、十分な強度が得られ
る。しかし、このパッケージを120℃以上の高温でエ
ージング処理を行うと、最大で初期強度の1/2(23
±2MPa)までの強度低下が生じ、破断形態も部分的
に延性破断を呈する状態から完全な脆性破断に変わり、
強度信頼性が著しく低下する。上記パッド寸法では、初
期強度1300gfでエージング後でも650gfの強
度を有するため、パッケージをマザー基板に実装した場
合の熱衝撃試験や温度サイクル試験における熱応力で短
時間に破損することがなく、パッケージとして要求され
る信頼性:−55〜125℃の温度サイクルにおいて10
00サイクル以上の寿命を持つことができる。しかし、半
田バンプの狭ピッチ化により0.8〜0.5mmピッチにな
った場合、パッド径は0.4〜0.2mm、半田ボール径は
0.5〜0.25mmとなり、接合強度は初期で590〜1
50gf、エージング後で250〜70gfまで低下
し、同時に半田高さが低くなったことにより半田接合部
に発生する熱応力も増加するため、温度サイクル寿命が
著しく低下し、パッケージの信頼性として必要な温度サ
イクル寿命:500サイクル以上を確保することが難し
くなるという問題がある。
In a conventional BGA package, a pad pitch is 1.0 mm and a pad for mounting a solder ball has a diameter of 0.6 mm as a sample.
When a solder ball is bonded to a pad surface having an Au plating thickness of 0.5 μm to 5 μm, the initial solder bonding strength is about 47 ± 5 MPa in shear strength, and sufficient strength can be obtained. However, when this package is subjected to an aging treatment at a high temperature of 120 ° C. or more, at most 1 / of the initial strength (23
The strength decreases to ± 2 MPa), and the fracture mode changes from partially ductile fracture to complete brittle fracture.
Strength reliability is significantly reduced. With the above pad dimensions, since the initial strength is 1300 gf and the strength is 650 gf even after aging, the package is not damaged in a short time by thermal stress in a thermal shock test or a temperature cycle test when the package is mounted on a motherboard, and as a package. Required reliability: 10 at -55-125 ° C temperature cycle
It can have a life of more than 00 cycles. However, when the pitch of the solder bumps becomes 0.8 to 0.5 mm due to the narrow pitch, the pad diameter becomes 0.4 to 0.2 mm, the solder ball diameter becomes 0.5 to 0.25 mm, and the bonding strength becomes initial. 590-1
50 gf, it decreases to 250 to 70 gf after aging, and at the same time, the thermal stress generated in the solder joint increases due to the decrease in solder height. Temperature cycle life: There is a problem that it is difficult to secure 500 cycles or more.

【0007】半田ボール接合部の高温劣化を防ぐために
は、Auめっき厚さを0.3〜0.1μm以下にすれば良
いが、下地材の表面析出によりインナーリードボンディ
ング性が低下してボンディング不良を発生するという問
題があり、同時に柔らかいAuのバッファが薄くなるた
め、チップのパッド下にクラック等のダメージが発生し
易くなるという問題がある。半田ボール用のパッドとイ
ンナーリードのAuめっき厚さを変えれば上記問題は解
決されるが、テープ基板の製造コストが高くなるという
問題がある。
In order to prevent the solder ball joint from being deteriorated at high temperatures, the thickness of the Au plating may be set to 0.3 to 0.1 μm or less. At the same time, the thickness of the soft Au buffer becomes thinner, so that damages such as cracks tend to occur easily under the pads of the chip. The above problem can be solved by changing the Au plating thickness of the pad for the solder ball and the inner lead, but there is a problem that the manufacturing cost of the tape substrate increases.

【0008】また、従来の有機プリント基板を用いた片
面モールド型BGAパッケージでは、Auワイヤや半田
ボールを接合するパッドの構造としてAuめっき(最表
面)/Ni下地めっき/Cuパターン(基板側)の構造が
知られている。ボンディングパッドのAuめっき下地に
Niめっきがある場合でも、Auめっき厚さが0.3μ
m以下であると、180℃ー60分の加熱条件において
下地のNiがAu表面に拡散析出してくるため、ワイヤ
ボンディング性が大幅に低下する。このため、量産製品
においてはAuめっき厚さを0.5μm 以上とし、平均
的には約1μm程度の基板を使用しているのが実状であ
る。従来のBGAパッケージの半田バンプピッチは、
1.27mmあるいは1mmであり、パッド開口径は0.6mm
が採用されている。このタイプのパッケージにおいて
も、多ピン化や高速化に伴うパッケージの小型化が進
み、パッドピッチが0.8〜0.5mmの製品が要求される
状況になると、上記と同様に半田接合部の高温劣化が生
じた時の強度が小さくなり、温度サイクル時に発生する
熱応力によって接合界面が破断され、温度サイクル寿命
が著しく低下するという問題を有している。さらに、こ
のタイプ固有の問題としては、有機基板上のパッドにワ
イヤボンディングした場合、柔らかい有機基板のために
ワイヤで押された部分のパッドがへこみ、ワイヤと反対
側のキャピラリ先端がパッドに接触する状態となってボ
ンディング強度不足が生じボンド剥がれ不良を発生する
という問題があるため、Niめっき厚さはへこみを防ぐ
のに十分な厚さ:最低5μm以上、平均的には約10μ
mが採用されている。この場合、Niの剛性が高くかつ
半田との熱膨張差が大きいため、実装基板とパッケージ
間の熱歪と合わせてNiと半田の熱歪が半田接合部に加
わるため、半田接合部の強度劣化は、温度サイクル寿命
にとってよりいっそう深刻な問題となる。
In a conventional single-sided molded BGA package using an organic printed circuit board, a structure of a pad for joining an Au wire or a solder ball is formed of Au plating (top surface) / Ni base plating / Cu pattern (substrate side). The structure is known. Even if there is Ni plating on the Au plating base of the bonding pad, the Au plating thickness is 0.3μ.
If it is less than m, the Ni underlayer is diffused and deposited on the Au surface under the heating condition of 180 ° C. for 60 minutes, so that the wire bonding property is greatly reduced. For this reason, in mass-produced products, the Au plating thickness is set to 0.5 μm or more, and a substrate having an average thickness of about 1 μm is actually used. The solder bump pitch of the conventional BGA package is
1.27mm or 1mm, pad opening diameter is 0.6mm
Has been adopted. In this type of package, as the number of pins increases and the size of the package increases due to the increase in speed, and when a product with a pad pitch of 0.8 to 0.5 mm is required, the solder joints are formed in the same manner as described above. There is a problem that the strength at the time of high-temperature deterioration is reduced, the joint interface is broken by thermal stress generated at the time of temperature cycling, and the temperature cycle life is significantly reduced. Further, as a problem inherent in this type, when wire bonding to a pad on an organic substrate, the pad of the portion pressed by the wire is dented due to the soft organic substrate, and the tip of the capillary opposite to the wire contacts the pad. Since there is a problem that the bonding state becomes insufficient and bond peeling failure occurs due to the state, the Ni plating thickness is a thickness sufficient to prevent dents: at least 5 μm or more, and about 10 μm on average.
m is adopted. In this case, since the rigidity of Ni is high and the thermal expansion difference between the solder and the solder is large, the thermal strain of the Ni and the solder is applied to the solder joint together with the thermal strain between the mounting board and the package, so that the strength of the solder joint deteriorates. Is an even more serious problem for temperature cycle life.

【0009】これらの問題を解決するためには、半田ボ
ール接合部の高温劣化を防ぐ目的で、Auめっき厚さを
0.3〜0.1μm以下にすれば良いが、チップの接着や
その接着剤の硬化処理の加熱によってAu表面に下地材
が拡散析出して酸化膜を形成しワイヤボンディング性が
著しく低下してボンディング不良を発生するという問題
がある。別の解決策として、半田ボール用のパッドとワ
イヤボンディング用のパッドのAuめっき厚さを変えて
基板を製作すれば上記問題はなくなるが、基板の製造コ
ストが高くなり、パッケージコストが高くなるという問
題が生じる。
In order to solve these problems, the thickness of the Au plating may be reduced to 0.3 to 0.1 μm or less in order to prevent the solder ball joint from being deteriorated at high temperatures. There is a problem that the base material diffuses and deposits on the Au surface due to the heating of the hardening treatment of the agent to form an oxide film, thereby significantly reducing wire bonding properties and causing bonding failure. As another solution, if the substrate is manufactured by changing the Au plating thickness of the pad for the solder ball and the pad for the wire bonding, the above problem is eliminated, but the manufacturing cost of the substrate increases and the package cost increases. Problems arise.

【0010】本発明は上記問題を考慮してなされたもの
であり、本発明の具体的な目的は次の通りである。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and specific objects of the present invention are as follows.

【0011】本発明の目的は、テープBGAパッケージ
において、インナーリードボンディング性を損なわない
十分な厚さのAuめっきをリードと半田パッドに施した
テープ基板を用いてパッケージを組立てた場合でも、半
田ボールバンプ接合部の高温保持による強度低下を防ぐ
ことが可能な、テープBGA基板のめっき仕様と半田接
合部の構造を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a tape BGA package in which even if a package is assembled using a tape substrate having a lead and a solder pad plated with Au having a sufficient thickness so as not to impair the inner lead bonding property, An object of the present invention is to provide a plating specification of a tape BGA substrate and a structure of a solder joint, which can prevent a decrease in strength due to a high temperature of the bump joint.

【0012】また、本発明の他の目的は、BGAパッケ
ージにおいて、外部接続端子の半田ボールバンプサイズ
が小さくなった場合でも、半田接合部の高温劣化を防止
して温度サイクル寿命を高くすると同時に、低コストか
つ高信頼性のテープBGA型半導体パッケージを提供す
ることである。
Another object of the present invention is to provide a BGA package that, even when the solder ball bump size of the external connection terminal is reduced, prevents the solder joint from deteriorating at high temperatures and increases the temperature cycle life. An object of the present invention is to provide a low-cost and highly reliable tape BGA type semiconductor package.

【0013】また、本発明のさらに他の目的は、有機プ
リント基板を用いワイヤボンディング方式で組立てられ
るBGAパッケージにおいて、パッドと半田の熱膨張差
を低減し、かつワイヤボンディング性の低下と半田接合
部の高温劣化を防止できるワイヤボンディング用パッド
と半田用パッドが同一のめっき仕様を提供し、低コスト
かつ高信頼性のワイヤボンディング構造のBGA型半導
体パッケージを提供することである。
Still another object of the present invention is to reduce the difference in thermal expansion between a pad and a solder in a BGA package assembled by a wire bonding method using an organic printed circuit board, to reduce the wire bonding property and to reduce the solder joint. It is an object of the present invention to provide a low cost and highly reliable BGA type semiconductor package having a wire bonding structure in which a wire bonding pad and a solder pad which can prevent high-temperature deterioration of the semiconductor package have the same plating specifications.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、Auめっきの下地としてのNiめっきを十
分薄くするかあるいは排除するとともに、Auめっき厚
さを0.3μm 〜5μmとし、チップ上の電極と接続さ
れるボンディングパッドあるいはインナーリード部及び
半田バンプ用パッドのめっき仕様を同一として1回のめ
っき処理工程で基板を製作可能とし、半導体パッケージ
組立ての最終段階で半田ボールを搭載した後にエージン
グ処理を行い、半田バンプとパッドの接合界面にSn−
Cu−Auの3元からなる合金層を形成する。
According to the present invention, in order to achieve the above object, Ni plating as a base for Au plating is made sufficiently thin or eliminated, and the thickness of Au plating is set to 0.3 μm to 5 μm. With the same plating specifications for the bonding pads or inner leads and the pads for solder bumps connected to the electrodes on the chip, the board can be manufactured in a single plating process, and solder balls are mounted at the final stage of semiconductor package assembly Later, aging treatment is performed, and Sn-
An ternary alloy layer of Cu-Au is formed.

【0015】上記手段の基となる、本発明者による半田
接合部高温劣化に関する検討について述べる。
A study on the high-temperature deterioration of the soldered joint by the present inventors, which is the basis of the above means, will be described.

【0016】図10は、テープBGAパッケージで下地
Niめっきを0.5μm 形成した場合の、125℃高温
放置後の接合部剪断強度とAuめっき厚の関係を示す。
図から分かるようにAuめっき厚さが0.5mm 以上で
は、高温放置による大幅な強度低下を引き起こし、最大
低下時には初期強度の1/2まで低下している。強度低
下を防ぐには、Au厚さを0.3〜0.2μm以下にする
ことが必要である。
FIG. 10 shows the relationship between the shear strength of the joint after leaving at 125 ° C. and high temperature and the thickness of the Au plating when the underlying Ni plating is formed to 0.5 μm in the tape BGA package.
As can be seen from the figure, when the thickness of the Au plating is 0.5 mm or more, a significant decrease in strength is caused by leaving it at high temperature, and at the time of the maximum decrease, it is reduced to half of the initial strength. In order to prevent the strength from decreasing, it is necessary to make the Au thickness 0.3 to 0.2 μm or less.

【0017】図11は、Ni下地ありの半田接合部破断
面のX線回折測定結果である。Au膜厚1.5μm のサ
ンプルである。半田ボール側の破断面からはAuSn4
の化合物、基板パッド側の破断面からはNi3Sn4の化
合物が検出される。同じ破断面の元素分析によると、半
田ボール側からはAu,Snが強く検出され、基板パッ
ド側からはNi,Sn,Cuが検出される。基板パッド
側のCuはNi下CuパターンのCuが検出されるもの
である。これらのことから、高温劣化の原因は、接合界
面にAu−SnとNi−Snの2層の化合物が形成さ
れ、両者の界面強度が弱いために界面剥離して強度が低
下するものと推定される。すなわち、Niをなくするか
Niの厚さに見合った熱処理を加えて両者の界面が形成
されない工夫をすれば、高温放置による半田ボール接合
部の強度低下を防止できると考察される。
FIG. 11 shows the results of X-ray diffraction measurement of the fracture surface of the solder joint at the Ni base. This is a sample having an Au film thickness of 1.5 μm. From the fracture surface on the solder ball side, AuSn 4
And the compound of Ni 3 Sn 4 is detected from the fracture surface on the substrate pad side. According to the elemental analysis of the same fracture surface, Au and Sn are strongly detected from the solder ball side, and Ni, Sn and Cu are detected from the substrate pad side. As for Cu on the substrate pad side, Cu in the Cu pattern under Ni is detected. From these facts, it is presumed that the cause of the high-temperature deterioration is that a two-layered compound of Au-Sn and Ni-Sn is formed at the bonding interface, and the interface strength between the two is weak, so that the interface is separated and the strength is reduced. You. In other words, it is considered that if Ni is eliminated or a heat treatment corresponding to the thickness of Ni is applied to prevent the interface from being formed, a decrease in the strength of the solder ball joint due to leaving at high temperature can be prevented.

【0018】図12は、上記の考察に基づき、下地のN
iをなくして、Cuパターンの上に直接Auめっきを施
した場合の半田接合部の高温放置後の強度を示す。高温
放置温度は125℃である。図から、下地Niめっきが
ない場合、Au厚さが2.5μmと厚くても、高温放置
による強度の低下は生じないことが分かる。
FIG. 12 is a graph based on the above considerations.
This shows the strength of a solder joint after leaving at high temperature when Au plating is applied directly on a Cu pattern without i. The high temperature standing temperature is 125 ° C. From the figure, it can be seen that when there is no underlying Ni plating, even if the Au thickness is as thick as 2.5 μm, the strength does not decrease due to high temperature storage.

【0019】図13は、Auめっき厚1.5μm で下地
Niめっき有りと無しのものについての高温放置温度と
剪断強度の関係を示す。放置時間は500h一定であ
る。温度を変えた場合でも、Niレスでは強度の低下は
ほとんどないことが分かる。
FIG. 13 shows the relationship between the high-temperature storage temperature and the shear strength for the Au plating with a thickness of 1.5 μm and with and without the underlying Ni plating. The standing time is constant for 500 hours. It can be seen that even when the temperature is changed, there is almost no decrease in strength with Ni-less.

【0020】本発明者の検討によれば、接合界面におい
ては、上記Niレスの場合、半田側にCu−Sn−Au
の3元の合金層と、Cu側にCu−Snの2元の合金層
の2種類が形成される。温度の低い条件あるいは時間が
短い条件では、最初にCu−Sn−Auの3元の層が形
成されること、Cu−Sn(Cu3Sn)の化合物層の中
には微量のAuが存在していることが、X線マイクロア
ナライザやX線回折,2次イオン質量分析(SIMS)
の結果から確認された。すなわち、従来からCu3Sn
は硬くて脆いことが知られているが、そこにAuを添加
すれば、化合物の強度改善を図れることが、新たに発見
されたのである。また、この場合に必要なAu量は、C
3Sn を形成するより早くCu−Sn−Auを形成で
きる程度の量があれば、強度改善効果があることが分か
ったのである。
According to the study of the present inventor, at the joint interface, in the case of the above-mentioned Ni-less, Cu-Sn-Au
And a ternary alloy layer of Cu-Sn on the Cu side. At low condition or time is short condition temperature, first the ternary layers of Cu-Sn-Au is formed, the present Au traces in the compound layer of Cu-Sn (Cu 3 Sn) X-ray microanalyzer, X-ray diffraction, secondary ion mass spectrometry (SIMS)
Was confirmed from the results. That is, conventionally, Cu 3 Sn
Is known to be hard and brittle, but it has been newly discovered that adding Au thereto can improve the strength of the compound. In this case, the necessary Au amount is C
If the amount enough to form earlier than Cu-Sn-Au forms a u 3 Sn, it is was found that the strength improvement effect.

【0021】一方、Niめっきがある場合でも図13の
175℃の条件で見られるように高温放置による強度低
下が生じない場合がある。これは、接合部の組織を解析
した結果、接合界面にCu側からCu//Cu−Sn/
Sn−Au−Cu/Sn−Au−Ni//半田の各層が
形成され、Au−Sn/Ni−Snの界面が形成されて
いないためであることが分かった。すなわち、Ni下地
がある場合でもSn−Au−Cuが形成される熱処理条
件を選択すれば、必然的に界面強度が弱い組合せの化合
物層が形成されず、高温放置による強度低下を防止でき
ることが分かったのである。
On the other hand, even when there is Ni plating, there is a case where the strength does not decrease due to high temperature storage as seen under the condition of 175 ° C. in FIG. This is because, as a result of analyzing the structure of the joint, Cu // Cu-Sn /
It was found that each layer of Sn-Au-Cu / Sn-Au-Ni // solder was formed and the interface of Au-Sn / Ni-Sn was not formed. In other words, it can be seen that even if there is a Ni underlayer, if the heat treatment conditions for forming Sn-Au-Cu are selected, a combination of compound layers having a low interfacial strength is not necessarily formed, and it is possible to prevent a decrease in strength due to high temperature storage. It was.

【0022】以上の実験と考察により、テープBGAや
ワインボンディング構造のBGAにおいて、インナーボ
ディング性の観点から厚いAuめっきを必要とする場合
には、基板のめっき仕様として下地Niめっきを省いて
Cuパターンの上に直接Auめっきを施してパッケージ
組立て後に熱処理によりSn−Au−Cu層を形成する
仕様に変えるか、あるいは下地Niめっきを施したとき
には半田ボール搭載後の十分な熱処理によってSn−A
u−Cu層を形成する条件を選択することがパッケージ
の信頼性向上に有効であることが分かったのである。
According to the above experiments and considerations, in the case of a tape BGA or a BGA with a wine bonding structure, when thick Au plating is required from the viewpoint of inner boding properties, the underlying Ni plating is omitted as the plating specification of the substrate, and the Cu plating is omitted. Change the specification to form an Sn-Au-Cu layer by heat treatment after assembling the package by directly applying Au plating on the pattern, or by performing sufficient heat treatment after mounting the solder balls when applying a base Ni plating.
It has been found that selecting conditions for forming the u-Cu layer is effective for improving the reliability of the package.

【0023】図14は、有機基板型BGA(ワイヤボン
ディング接合方式)とテープBGA(インナーリードボ
ンディング方式)に対して、基板のめっき仕様をかえた
サンプルを各種試作し、パッケージの各組立てプロセス
における歩留まりや接合強度で合否を○×で判定した。
評価結果が合格ラインぎりぎりで、合否の判定が難しい
ものは△で表示した。図の結果から、下地Niめっきあ
りでは、ボンディング性と半田接合部の初期及び高温放
置後の剪断強度のすべてをクリアするめっき仕様は、有
機配線基板タイプのBGAでAu厚さ:0.3μm 、熱
履歴なしの場合と、テープBGAでNi厚さ:0.5μ
mでAu厚さ1.5μm以上、熱処理条件:175℃−
48h以上の場合である。しかし前者において、実際の
パッケージ組立てプロセスでは、チップを基板に接着し
た後、接着剤を加熱キュアして固める工程が不可欠で、
熱履歴をなくすることはできない。また後者において、
エージング処理温度に比べてかなり高い175℃−48
hの熱処理を加えることは、製品に熱的損傷を与える可
能性があり、製品への適用が難しい。従って、実プロセ
スでは、有機配線基板タイプのBGAにおいて、下地N
iめっきありでボンディング性と半田接合部の初期およ
び高温放置後の強度のすべてを満足する基板のめっき仕
様は存在しない。また、テープBGAにおいては、極薄
いNiめっきの場合に限りAu:1.5μm 以上の場合
に適正な熱処理条件と組合せることでボンディング性と
半田接合部の初期および高温放置後の強度のすべてを満
足する基板のめっき仕様が存在する。一方、Niレスの
場合にすべての項目で合格となるのは、有機配線基板タ
イプのBGAでAu:0.8μm 以上,テープBGAタ
イプでAu:0.5μm 以上の場合である。チップ接着
剤の硬化温度を下げた場合を想定すると、図でボンディ
ング性が△のものが○に変わる可能性があり、有機配線
基板タイプのBGAでAu:0.5μm 以上,テープB
GAタイプでAu:0.3μm 以上が好ましい。
FIG. 14 shows prototypes of various types of substrate plating specifications for organic substrate type BGA (wire bonding bonding system) and tape BGA (inner lead bonding system), and the yield in each package assembly process. Pass or Fail was judged by × or × by the bonding strength.
If the evaluation result was just before the passing line, and it was difficult to judge the pass / fail, it was indicated by a triangle. From the results shown in the figure, with Ni plating as the base, the plating specifications that clear all of the bonding properties and the shear strength of the solder joints at the initial stage and after standing at high temperature are as follows: organic wiring board type BGA with Au thickness: 0.3 μm, With no heat history, Ni thickness on tape BGA: 0.5μ
m, Au thickness 1.5 μm or more, heat treatment condition: 175 ° C.
This is the case for 48 hours or more. However, in the former case, in the actual package assembly process, after bonding the chip to the substrate, the step of heating and curing the adhesive is indispensable,
Heat history cannot be eliminated. In the latter,
175 ° C-48 which is considerably higher than the aging treatment temperature
The heat treatment of h may cause thermal damage to the product, and is difficult to apply to the product. Therefore, in the actual process, in the organic wiring board type BGA, the base N
There is no plating specification for a substrate that satisfies all of the bonding properties and the strength of the solder joint at the initial stage and after standing at high temperature with i-plating. In the case of the tape BGA, only in the case of extremely thin Ni plating, when the Au is 1.5 μm or more, by combining with the appropriate heat treatment conditions, the bonding property and the strength of the solder joint at the initial stage and after standing at high temperature are all improved. There are satisfactory substrate plating specifications. On the other hand, in the case of Ni-less, all the items are passed when the organic wiring board type BGA is Au: 0.8 μm or more and the tape BGA type is Au: 0.5 μm or more. Assuming that the curing temperature of the chip adhesive is lowered, the bonding property in the figure may change from △ to ○, Au: 0.5 μm or more in organic wiring board type BGA, tape B
For the GA type, Au: 0.3 μm or more is preferable.

【0024】図15は、基板の半田用パッド寸法と半田
ボール径、及びパッドのめっき仕様を各種変えたサンプ
ルを作製し、半田リフロー直後の強度と125℃−50
0hの高温放置後の強度を評価した結果を示す。Auめ
っき膜がすべて半田中に溶解した場合のAu濃度も計算
して図に示す。Au濃度が4wt%を越えると、半田中
に針状のAuSn化合物が析出して半田自身の強度が低
下し、パッケージの信頼性が低下する。下地Niありで
は、Au濃度を0.16wt% 以下にすれば初期及び高
温放置後の強度ともに問題はない。下地Niレスの場合
は、Au濃度0.08〜3.78wt%の範囲で初期及び
高温放置後ともに十分な強度が得られており、問題がな
いことが分かる。この結果から、半田中に溶解したAu
濃度を3.78wt% 以下とするのが好ましい。
FIG. 15 shows a sample in which the solder pad size and solder ball diameter of the substrate and the plating specifications of the pad were variously changed, and the strength immediately after solder reflow and the temperature of 125 ° C.-50
The result of evaluating the strength after leaving for 0 h at a high temperature is shown. The Au concentration when the Au plating film is completely dissolved in the solder is also calculated and shown in the figure. If the Au concentration exceeds 4% by weight, a needle-like AuSn compound precipitates in the solder and the strength of the solder itself is reduced, and the reliability of the package is reduced. With the base Ni, if the Au concentration is 0.16 wt% or less, there is no problem in both initial strength and strength after standing at high temperature. In the case of the undercoat Ni-less, sufficient strength was obtained both in the initial stage and after the high-temperature storage in the Au concentration range of 0.08 to 3.78 wt%, which indicates that there is no problem. From these results, it was found that Au dissolved in the solder
Preferably, the concentration is 3.78 wt% or less.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】図1は、本発明によるチップサイズのテー
プBGAパッケージの断面構造の一実施例を示す。図に
は、半田ボール接合部とインナーリードボンディング部
の拡大断面構造も示す。図において、LSIチップ1の
回路形成面に有機弾性体3を介して、テープ基板が貼り
付けられている。テープ基板は、厚さ30〜100μm
のポリイミドフィルム4とパターニングされたCu配線
5,Auめっきされた半田用パッド6,Auめっきされ
たインナーリード7から構成される。チップ上のAlパ
ッド2はチップのセンターに配置され、Alパッド2に
対応してテープ基板のインナーリードが形成されてい
る。インナーリード7はCuコアリード11に厚さ1.
5μm のAuめっき膜12が施されている。インナー
リードとAlパッドは、熱超音波ボンディング法により
直接圧着されており、Auめっき層を介してAlパッド
とCuリードが金属的に接合されている。半田用パッド
は開口したポリイミドフィルム4の底面に位置し、ポリ
イミドフィルムに接着される側のCu面にAuめっきが
施された構造である。インナーリードのボンディング面
と半田用パッド面は、Cuコアリード11の裏表の関係
にあるが、めっきは同じ工程で行われるため両者ほぼ同
程度のAuめっき厚さである。ただし、半田接合部にお
いては、半田ボールをリフローして搭載する際に、Au
めっき膜がすべて溶融半田中に溶解してしまうため、半
田ボール搭載直後の接合構造は、Cuランド表面に半田
が直接接合された構造となる。本発明の半田接合部の拡
大断面構造図は、パッケージ組立て完成後に125℃−
48hエージング処理を行った後の状態を描いている。
このエージング処理によって、一度半田中に溶解拡散し
たAuを接合界面に再度凝集させ、界面にAu−Cu−
Snの安定した合金層14を形成させている。このと
き、熱処理条件によって、この合金層とCuランドの間
にわずかにAuが入ったCu−Snの薄い化合物層13
が形成される場合もある。
FIG. 1 shows an embodiment of a sectional structure of a chip-size tape BGA package according to the present invention. The figure also shows an enlarged cross-sectional structure of the solder ball bonding portion and the inner lead bonding portion. In the figure, a tape substrate is attached to a circuit forming surface of an LSI chip 1 via an organic elastic body 3. The tape substrate is 30-100μm thick
And a patterned Cu wiring 5, an Au-plated solder pad 6, and an Au-plated inner lead 7. The Al pad 2 on the chip is arranged at the center of the chip, and the inner lead of the tape substrate is formed corresponding to the Al pad 2. The inner lead 7 has a thickness of 1.
A 5 μm Au plating film 12 is provided. The inner lead and the Al pad are directly press-bonded by a thermosonic bonding method, and the Al pad and the Cu lead are metallically joined via an Au plating layer. The solder pad is located on the bottom surface of the open polyimide film 4 and has a structure in which the Cu surface on the side to be bonded to the polyimide film is plated with Au. Although the bonding surface of the inner lead and the pad surface for soldering are in the relationship of the front and back of the Cu core lead 11, the plating is performed in the same process, and therefore the Au plating thickness is almost the same. However, when solder balls are reflowed and mounted at the solder joints, Au
Since the entire plating film is dissolved in the molten solder, the bonding structure immediately after the solder balls are mounted is a structure in which the solder is directly bonded to the Cu land surface. The enlarged cross-sectional structural view of the solder joint of the present invention is shown in FIG.
The state after performing the aging process for 48 h is depicted.
By this aging treatment, Au once dissolved and diffused in the solder is again aggregated at the bonding interface, and the Au—Cu—
An alloy layer 14 of stable Sn is formed. At this time, depending on the heat treatment conditions, a thin Cu-Sn compound layer 13 containing Au slightly between the alloy layer and the Cu land.
May be formed.

【0027】本実施例によれば、半田用パッドの構造を
Cuランド/Auめっき(1.5μm厚さ)としているた
め、パッケージ組立てプロセスにおける熱履歴(チップ
の接着・キュア,インナーリードボンディング,封止・
ベーク)によってAu表面にCuが少量析出しても、半
田ボールリフロー時には、Auめっき膜が半田中に完全
に溶解するため、Auめっき領域全域に渡って良好な半
田濡れ性を確保でき、十分な初期半田接合強度を得るこ
とが可能となるのである。同時に、高温放置によってC
u/半田接合界面に金属間化合物の脆い層が成長し強度
が低下するという問題に対しては、パッケージ製造の最
終段階でCu/半田界面にAu−Cu−Snの合金層を
形成させることによってCu3Sn の化合物の成長を鈍
化させると同時に、その層にAu−Cu−Snの層から
Auの供給が行われるという理由によってCu3Sn 化
合物の硬さと脆さが改善されるため、半田接合部の高温
劣化を低減することが可能となるのである。
According to this embodiment, since the structure of the solder pad is Cu land / Au plating (1.5 μm thickness), the heat history (adhesion / curing of the chip, inner lead bonding, sealing) in the package assembling process. Stop
Even if a small amount of Cu precipitates on the Au surface due to baking, the Au plating film completely dissolves in the solder at the time of solder ball reflow, so that good solder wettability can be ensured over the entire Au plating area, and sufficient It is possible to obtain the initial solder joint strength. At the same time, C
In order to solve the problem that the brittle layer of the intermetallic compound grows at the u / solder joint interface and the strength is reduced, an Au—Cu—Sn alloy layer is formed at the Cu / solder interface at the final stage of package production. At the same time as the growth of the Cu 3 Sn compound is slowed down, the hardness and brittleness of the Cu 3 Sn compound are improved because Au is supplied from the Au—Cu—Sn layer to that layer, so that solder bonding This makes it possible to reduce high-temperature deterioration of the part.

【0028】さらに本実施例では、半田接合部の構造と
して、Cuと半田の接合界面周辺がポリイミドフィルム
4によって固定され、界面に応力が集中しない構造とし
ている。ポリイミドフィルムと半田ボールの形状から決
まる応力集中地点と接合界面との距離は、ポリイミドフ
ィルムの厚さと同じで30〜100μmあり、半導体パ
ッケージの高温信頼性を保証する150℃−1000h
で成長する化合物の厚さは20μm以下であるため、ク
ラック開始点は必ず半田部となる。この構造の効果によ
って、温度サイクル試験において初期から接合界面にク
ラックが発生することがなくなるという効果もある。本
実施例では、形成される化合物の特性改善と形状的に化
合物が成長する接合部に応力集中が生じない構造として
いることで、半田接合部の信頼性を大幅に向上している
のである。
Further, in this embodiment, the structure of the solder joint portion is such that the periphery of the joint interface between Cu and solder is fixed by the polyimide film 4 so that stress is not concentrated on the interface. The distance between the stress concentration point determined by the shape of the polyimide film and the solder ball and the bonding interface is the same as the thickness of the polyimide film, 30 to 100 μm, and 150 ° C. to 1000 h which guarantees the high temperature reliability of the semiconductor package.
Since the thickness of the compound that grows at 20 mm is 20 μm or less, the crack starting point is always the solder portion. The effect of this structure also has the effect that cracks do not occur at the bonding interface from the beginning in the temperature cycle test. In this embodiment, the reliability of the solder joint is greatly improved by improving the characteristics of the compound to be formed and by employing a structure in which stress concentration does not occur at the joint where the compound grows in shape.

【0029】また、インナーリードボンディングにおい
ては、Auが1.5μm の厚さであるためチップの接着
・キュア工程で生じるAu表面へのCuの析出が最小限
に抑えられ、このためボンディング性が損なわれること
はなく、逆に下地の硬いNiめっきがなくなったことで
リードが柔らかくなり、Alパッド下のダメージの低減
が図れると同時に、リードが低い応力で容易に変形する
ことによって新生面が形成され易く、接合強度が向上す
るという効果が得られるのである。
In the inner lead bonding, since Au has a thickness of 1.5 μm, the deposition of Cu on the Au surface during the chip bonding / curing step is minimized, and the bonding property is impaired. On the contrary, the lead is softened due to the elimination of the hard Ni plating of the base, and the damage under the Al pad can be reduced, and at the same time, the lead is easily deformed with low stress, so that a new surface is easily formed. Thus, the effect that the joining strength is improved can be obtained.

【0030】また、テープ基板は片面配線であり、めっ
きプロセスが1回のAuめっき工程のみとなるため製造
コストが安くなり、パッケージの部材費を低減できる。
同時に、組立て歩留まり、特に前述したインナーリード
ボンディングの歩留まり向上が図れるため、両方の効果
によってパッケージのコストを大幅に低減できるのであ
る。
Further, since the tape substrate is a single-sided wiring, and the plating process is performed only by one Au plating step, the manufacturing cost is reduced, and the cost of package members can be reduced.
At the same time, the assembly yield, particularly the yield of the inner lead bonding described above, can be improved, so that the package cost can be significantly reduced by both effects.

【0031】また、組立て後のパッケージのインナーリ
ード部の温度サイクル寿命に関して、硬いNiめっきが
ある場合はリードの曲げ部のNiめっき部にクラックが
発生し、そこが疲労によるクラック進展の起点となって
寿命の大幅な低下が生じていたが、実施例ではNiめっ
きをなくしたためリード曲げ部に初期クラックが発生せ
ず、インナーリード部分の温度サイクル寿命を大幅に伸
ばすことができるのである。
Regarding the temperature cycle life of the inner lead portion of the package after assembly, when there is hard Ni plating, cracks occur in the Ni plating portion of the bent portion of the lead, which is the starting point of crack propagation due to fatigue. However, in the example, the initial plating was not generated in the bent portion of the lead due to the elimination of Ni plating, and the temperature cycle life of the inner lead portion can be greatly extended.

【0032】以上のような種々の効果によって、低コス
トでしかも信頼性に優れるチップサイズのBGA型半導
体パッケージを提供することができるのである。
By the various effects described above, it is possible to provide a chip size BGA type semiconductor package which is low in cost and excellent in reliability.

【0033】図2は、本発明によるチップサイズパッケ
ージの断面構造の他の一実施例を示す。この構造におい
ては、LSIチップ20の電極パッド21が周辺に配置
されている。図において、有機フィルム22とCu配線
26とAuめっきされたパッド23とAuめっきされた
インナーリード24とめっきレジスト25で構成される
テープ基板は、有機弾性体27を介してLSIチップ2
0の回路形成面に接着されている。リードとパッドのA
uめっき厚さは、インナーリードボンディングでパッド
ダメージを防ぐのに十分な厚さ:2μmとしている。テ
ープ基板の周囲2辺あるいは4辺から突き出されたイン
ナーリードは、Alの電極パッドに超音波熱圧着法によ
り一点ずつボンディングされている。ボンディング部と
リードおよび電極パッドは、封止樹脂29で覆われて保
護されている。半田ボールバンプ28は、Auめっきさ
れたパッドの上にフラックスを塗った半田ボールを搭載
し、約240℃に加熱して半田ボールをリフローさせて
パッドに接合し、形成している。半田ボールバンプを形
成してから最後に、125℃−48hのエージング処理
を行い、パッケージの素子特性を安定化すると同時に半
田接合部にAu−Cu−Sn合金層を形成して接合部の
高信頼化を図っている。
FIG. 2 shows another embodiment of the sectional structure of the chip size package according to the present invention. In this structure, the electrode pads 21 of the LSI chip 20 are arranged around. In the figure, a tape substrate composed of an organic film 22, Cu wiring 26, Au-plated pad 23, Au-plated inner lead 24 and plating resist 25 is connected to LSI chip 2 via organic elastic body 27.
0 is adhered to the circuit forming surface. A of lead and pad
The thickness of the u plating is set to 2 μm, which is sufficient to prevent pad damage by inner lead bonding. Inner leads protruding from two or four sides of the tape substrate are bonded to Al electrode pads one point at a time by ultrasonic thermocompression bonding. The bonding portion, the lead, and the electrode pad are covered and protected by a sealing resin 29. The solder ball bump 28 is formed by mounting a solder ball coated with flux on an Au-plated pad, heating the solder ball to about 240 ° C., reflowing the solder ball, and joining the pad to the pad. After forming the solder ball bumps, finally, aging treatment at 125 ° C.-48 h is performed to stabilize the device characteristics of the package, and at the same time, to form an Au—Cu—Sn alloy layer at the solder joint, and to achieve high reliability of the joint. It is trying to make it.

【0034】図3は、図2のパッケージの組立て部品で
あるテープ基板の断面及びパッド側から見た平面図を示
す。図において、テープ状の有機フィルム30には、リ
ール巻き取り用の開口部31とインナーリード形成用開
口部32,組立て後の切断を容易にする切断用開口部3
33が設けられている。テープにCu箔が貼り付けられ
てエッチングによりパターニングされたCuランド3
4,Cu配線35,Cuコアリード36には、Auめっ
きの不要個所にめっきレジスト39が形成されている。
Auめっき33,37は、Cuコアリードの表面とCu
ランド上のパッド形成面の2個所に施され、電気めっき
法により約2μm厚さに形成されている。2個所のAu
めっきは、1回の工程で同一条件で行っている。切断除
去されるテープ枠と有機フィルム22間は細い吊り部で
つながっており、多数個連結されたテープ基板はリール
に巻き取られた状態で取り扱われる。
FIG. 3 shows a sectional view of a tape substrate which is an assembly part of the package of FIG. 2 and a plan view seen from the pad side. In the drawing, a tape-shaped organic film 30 has an opening 31 for reel winding and an opening 32 for forming an inner lead, and a cutting opening 3 for facilitating cutting after assembly.
33 are provided. Cu land 3 in which a Cu foil is attached to a tape and patterned by etching
4, a plating resist 39 is formed on the Cu wiring 35 and the Cu core lead 36 where Au plating is unnecessary.
The Au platings 33 and 37 are formed by the Cu core lead surface and Cu plating.
It is applied to two places of the pad formation surface on the land, and is formed to a thickness of about 2 μm by electroplating. Two places of Au
Plating is performed under the same conditions in one process. The tape frame to be cut and removed and the organic film 22 are connected by a thin hanging portion, and a plurality of connected tape substrates are handled while being wound on a reel.

【0035】本実施例によれば、Auめっきの下地のN
iめっきをなくしたことで、図1と全く同様の効果が得
られる。また、図1に比べて半田ボールバンプがチップ
中心にまとめられているので、実装基板に搭載した時の
半田バンプに加わる熱応力が小さくなり、実装信頼性に
優れるという利点がある。また、テープ基板を多数連結
したテープ状態で取り扱えるため、パッケージ組立てに
おける量産性に優れ、さらにパッケージの低コスト化を
図れるという利点がある。
According to the present embodiment, the N
By eliminating the i-plating, the same effect as in FIG. 1 can be obtained. In addition, since the solder ball bumps are arranged at the center of the chip as compared with FIG. 1, there is an advantage that thermal stress applied to the solder bumps when mounted on the mounting board is reduced, and the mounting reliability is excellent. In addition, since a large number of tape substrates can be handled in a connected tape state, there is an advantage that mass productivity in package assembly is excellent and that the cost of the package can be reduced.

【0036】図4は、本発明によるファンアウトのテー
プBGAパッケージの断面構造の一実施例を示す。図に
は、半田ボール側から見た平面図も同時に示す。図にお
いて、LSIチップ40にはボンディング用のAlパッ
ド41が周辺に配置されて形成されている。テープ基板
は、ポリイミドフィルム42とパターニングされたCu
配線とCuランドにAuめっきして形成された半田用パ
ッド43とCuコアリードにAuめっきしたインナーリ
ード44とめっきレジスト45から構成されている。A
uめっきの膜厚は1.0μm である。このテープ基板
は、低弾性の有機弾性体46を介して補強板47に接着
されている。インナーリードボンディングは、Auめっ
きしたCuリードを、Alパッドの上に形成したAuバ
ンプ50に位置合わせし、超音波振動と荷重を加えるシ
ングルポイントTAB用のボンディングツールでリード
をAuバンプに押し付け、加熱しながら超音波ボンディ
ングしている。このとき使用した超音波周波数は120
kHzで、振動振幅が0.8μmとなる超音波出力条件を
採用し、荷重:50g,超音波発信時間:20ms,加
熱温度:200℃とした。補強板を接着したテープ基板
のインナーリードとAlパッドをボンディングした後、
封止樹脂49によってチップの回路面とパッドとリード
部を保護するように、樹脂をチップ表面から流し込んで
固める。このとき樹脂がチップと補強板の隙間から洩れ
出さないように粘度とチキソ性を調整した樹脂を使う。
樹脂の硬化処理条件は150℃−4hとした。その後、
Auめっきした半田用パッド23にフラックスを塗布し
たSn−Pb共晶組成の半田ボール48を搭載し、23
0℃に加熱して半田ボールを溶かしてパッドに接合す
る。最後に、製品検査と合わせた125℃−48hのエ
ージング処理を行ってパッケージを完成させている。
FIG. 4 shows an embodiment of a sectional structure of a fan-out tape BGA package according to the present invention. The figure also shows a plan view from the solder ball side. In the figure, an Al pad 41 for bonding is formed on a peripheral portion of an LSI chip 40. The tape substrate is made of polyimide film 42 and patterned Cu
It is composed of a wiring, a solder pad 43 formed by Au plating on a Cu land, an inner lead 44 plated with Au on a Cu core lead, and a plating resist 45. A
The thickness of the u plating is 1.0 μm. The tape substrate is bonded to a reinforcing plate 47 via a low elastic organic elastic body 46. Inner lead bonding is performed by aligning the Au-plated Cu lead with the Au bump 50 formed on the Al pad, pressing the lead against the Au bump with a single-point TAB bonding tool that applies ultrasonic vibration and a load, and heats. While doing ultrasonic bonding. The ultrasonic frequency used at this time is 120
Ultrasonic output conditions in which the vibration amplitude was 0.8 μm at kHz were adopted, and the load was 50 g, the ultrasonic transmission time was 20 ms, and the heating temperature was 200 ° C. After bonding the inner lead of the tape substrate to which the reinforcing plate is bonded and the Al pad,
The resin is poured from the chip surface and hardened so that the sealing resin 49 protects the circuit surface, pads and lead portions of the chip. At this time, a resin whose viscosity and thixotropy are adjusted so that the resin does not leak from the gap between the chip and the reinforcing plate is used.
The curing condition of the resin was 150 ° C. for 4 hours. afterwards,
A solder ball 48 of Sn-Pb eutectic composition coated with flux is mounted on the Au-plated solder pad 23, and
Heat to 0 ° C. to melt the solder balls and join them to the pads. Finally, the package is completed by performing aging treatment at 125 ° C.-48 h together with product inspection.

【0037】本実施例によれば、多ピン化に対応したフ
ァンアウトのテープBGAパッケージにおいて、下地N
iめっきを省略してCuの上に直接Auめっきしたテー
プ基板を採用したことによってテープ基板のコスト低減
が図れ、インナーリードボンディングに関しては硬い下
地Niめっきをなくしてリード変形を容易にしたことに
よってボンディング強度の向上が図れ、半田ボール接合
部に関して下地NiめっきをなくしたことでAuSn化
合物の形成を防止して高温劣化の防止を図れるという効
果が得られる。また、Cu/半田接合界面に成長する脆
い金属間化合物Cu3Sn の成長を、エージング処理に
よって成長させたAu−Cu−Sn合金層によって鈍化
させ、わずかにCu3Sn が成長した場合でも予め形成
した3元の合金層からAuが微量にCu3Sn 中に拡散
侵入するという工夫を行ったことで化合物の機械的性質
を改善できるため、高温信頼性が高く、その結果、半田
バンプの接合部直径が0.25mm と小さい場合でも、1
バンプ当り200g以上の接合強度を維持することがで
き、マザー基板に実装したときの温度サイクル寿命とし
て−55〜125℃/1000サイクル以上の寿命を保
証することが可能となるのである。以上の理由により、
低コストで高温あるいは温度サイクル寿命に優れた半導
体パッケージを容易に提供することが可能となるのであ
る。
According to this embodiment, in the fan-out tape BGA package corresponding to the increase in the number of pins, the base N
The tape substrate cost can be reduced by adopting a tape substrate directly plated with Au on Cu without omitting i-plating, and the inner lead bonding is eliminated by eliminating the hard underlying Ni plating and facilitating lead deformation. Strength can be improved, and the elimination of the underlying Ni plating at the solder ball joint can prevent the formation of the AuSn compound and thus prevent high temperature deterioration. In addition, the growth of the brittle intermetallic compound Cu 3 Sn growing at the Cu / solder joint interface is slowed down by the Au—Cu—Sn alloy layer grown by the aging treatment, and is formed in advance even when the Cu 3 Sn grows slightly. Since a small amount of Au diffuses into Cu 3 Sn from the ternary alloy layer and improves the mechanical properties of the compound, high-temperature reliability is high, and as a result, the solder bump bonding portion Even if the diameter is as small as 0.25 mm,
It is possible to maintain a bonding strength of 200 g or more per bump, and to assure a temperature cycle life of -55 to 125 ° C./1000 cycles or more when mounted on a motherboard. For the above reasons,
It is possible to easily provide a semiconductor package which is low in cost and has a high temperature or excellent temperature cycle life.

【0038】図5は、発熱が大きいマイコンやゲートア
レイのLSIチップを対象とした本発明のテープBGA
パッケージの断面構造の一実施例を示す。図において、
LSIチップ51は熱伝導性に優れた接着剤53によりヒ
ートシンク(兼補強板)54に接着されている。ヒート
シンクは熱伝導性の高い材質、Cu,Al系の金属材
料、あるいはそれらとWの複合材料、あるいはAlNや
SiCのセラミック材料で構成される。テープ基板は、
有機フィルム55と、両面のCu配線56,57と、両
面の配線間を繋ぐCuめっきスルホール58と、Auめ
っきされた半田用パッド59と、Auめっきされたイン
ナーリード60と、めっきレジスト61,62から構成
され、有機弾性体であるエラストマ63を介してヒート
シンクに接着されている。リードとパッドのAuめっき
厚さは2.0μm ある。インナーリードボンディング
は、Alパッド52の上にめっきあるいはボールボンデ
ィング法で形成したAuバンプ64に超音波熱圧着法に
よってシングルポイントボンディングしている。半田ボ
ールバンプ65は、半田ボールをリフローして形成して
も、半田ペーストを印刷してリフローする方法を繰り返
して形成しても、いずれでも良いが、最後にエージング
処理を行って接合界面にAu濃縮層を形成している。
FIG. 5 shows a tape BGA of the present invention for a microcomputer or a gate array LSI chip which generates a large amount of heat.
1 shows an embodiment of a cross-sectional structure of a package. In the figure,
The LSI chip 51 is bonded to a heat sink (also a reinforcing plate) 54 with an adhesive 53 having excellent thermal conductivity. The heat sink is made of a material having high thermal conductivity, a Cu or Al-based metal material, a composite material of them and W, or a ceramic material of AlN or SiC. The tape substrate is
Organic film 55, Cu wirings 56, 57 on both surfaces, Cu plating through hole 58 connecting between the wirings on both surfaces, Au-plated solder pad 59, Au-plated inner lead 60, plating resists 61, 62 And is adhered to a heat sink via an elastomer 63 which is an organic elastic body. The Au plating thickness of the lead and the pad is 2.0 μm. In the inner lead bonding, single point bonding is performed by ultrasonic thermocompression bonding on an Au bump 64 formed on the Al pad 52 by plating or ball bonding. The solder ball bump 65 may be formed by reflowing the solder ball or by repeatedly performing a method of printing and reflowing the solder paste. A concentrated layer is formed.

【0039】本実施例によれば、LSIチップを熱伝導
性の良い接着剤でヒートシンクに直接接着しているため
放熱特性に優れ、チップの発熱が大きくてもジャンクシ
ョン温度の上昇を抑えて正常に動作させることが可能と
なる。半田ボールバンプの接合部の信頼性は、界面強度
の弱いAuSn化合物の形成を防ぎ、Cu−Sn化合物
中にAuを拡散侵入させることにより、図4の場合と同
様に大幅な改善が図れる。また、インナーリードボンデ
ィング部においては、Auバンプの効果によってパッド
ダメージは問題なく、チップやテープ基板の貼り付け・
キュア工程におけるリード表面の有機汚染によってボン
ディング性の低下を招くことが懸念されるが、これに対
してはAuめっき厚さが厚いため、ボンディング直前に
スクラブを行って表面層を機械的に削ることが可能とな
り、スクラブの付加でボンディング性の改善を図ること
が可能となっているのである。
According to this embodiment, since the LSI chip is directly bonded to the heat sink with an adhesive having good heat conductivity, the heat dissipation characteristics are excellent. It can be operated. The reliability of the joint of the solder ball bumps can be greatly improved as in the case of FIG. 4 by preventing the formation of the AuSn compound having a low interface strength and diffusing Au into the Cu-Sn compound. Also, in the inner lead bonding portion, there is no problem in pad damage due to the effect of the Au bump, and the chip / tape substrate can be adhered / removed.
There is a concern that organic contamination of the lead surface during the curing process may cause a decrease in bonding properties. However, since the Au plating is thick, scrubbing should be performed immediately before bonding to mechanically scrape the surface layer. This makes it possible to improve the bonding property by adding a scrub.

【0040】以上のことから、発熱が大きく電極端子数
の多いLSIチップを、インナーリード接合部及び半田
バンプ接合部共に接続信頼性の高い状態で、小型のパッ
ケージに組立てることが可能となるのである。
From the above, it is possible to assemble an LSI chip that generates a large amount of heat and has a large number of electrode terminals into a small package with high connection reliability at both the inner lead joint and the solder bump joint. .

【0041】図6は、ワイヤボンディングでチップ基板
間を結線する方式のテープBGAパッケージ構造の本発
明の一実施例を示す。図において、テープ基板はポリイ
ミドフィルム74,75と、Cu配線76とCuランド
77上にAuめっきされた半田用パッドとAuめっきさ
れたインナーボンディングパッド78とめっきレジスト
79から構成されている。基板の各パッドのAuめっき
はCuパターンの上に直接施され、厚さは最小1.0μ
m である。LSIチップ70はポリイミドフィルムの
タブ74に接着剤で固定されている。LSIチップの電
極パッド71に対応する領域のポリイミドフィルムは除
去されており、タブ74はチップより電極パッド領域分
小さく作られている。LSIチップの電極パッドとテー
プ基板のインナーボンディングパッド間はAuワイヤ7
2をボールボンディングして電気的に結線している。テ
ープ基板のチップ搭載面側は、ワイヤボンド部とチップ
を保護する目的とテープ基板の平坦性を保つ目的で樹脂
をモールドして固めている。テープ基板の半田用パッド
には、半田ボール80がリフローにより接合搭載され、
エージング処理によって接合界面にAu−Cu−Sn合
金が形成されている。図7は、図6のパッケージを組立
てるときのワイヤボンディング方法を示す。また、LS
Iチップ70はテープ基板のポリイミドフィルムのタブ
74に接着剤で貼り付けられ、100℃−60分で仮キ
ュアされている。チップを搭載したテープ基板は、チッ
プの電極パッド下がフィルム厚さ分高くなったヒートス
テージ83に載せ、チップ裏面部分と基板のインナーボ
ンディングパッド周辺の裏面を、ヒートステージに設け
た吸引口85から排気方向86してヒートステージに真
空吸着して固定する。チップとポリイミドフィルムは独
立して固定するため、チップとテープのタブとの接着が
弱くても、ワイヤボンディング時にチップが動くことは
ない。また、チップとタブが剥がれることもない。ヒー
トステージに内蔵されたヒータ84によってステージ全
体が加熱され、チップ上の電極パッド71はチップを通
る熱伝導によって加熱され、基板のボンディングパッド
はポリイミドフィルムを通る熱伝導で加熱される。チッ
プは熱伝導が良く、ポリイミドフィルムは薄いため、1
分以内の短時間に230℃の温度に加熱することができ
る。従って、テープ基板の温度が150℃を越えてから
2分以内にワイヤボンディングを終了することができ
る。
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention having a tape BGA package structure of a type in which chip substrates are connected by wire bonding. In the figure, the tape substrate is composed of polyimide films 74 and 75, Cu wiring 76, a solder pad plated with Au on Cu land 77, an inner bonding pad 78 plated with Au, and a plating resist 79. Au plating of each pad of the substrate is applied directly on the Cu pattern and the thickness is minimum 1.0μ.
m. The LSI chip 70 is fixed to a tab 74 made of a polyimide film with an adhesive. The polyimide film in the area corresponding to the electrode pad 71 of the LSI chip has been removed, and the tab 74 is made smaller than the chip by the electrode pad area. Au wire 7 between the electrode pad of the LSI chip and the inner bonding pad of the tape substrate
2 are electrically connected by ball bonding. On the chip mounting surface side of the tape substrate, a resin is molded and solidified for the purpose of protecting the wire bond portion and the chip and for the purpose of maintaining the flatness of the tape substrate. Solder balls 80 are joined and mounted on the solder pads of the tape substrate by reflow.
An Au-Cu-Sn alloy is formed at the bonding interface by the aging process. FIG. 7 shows a wire bonding method when assembling the package of FIG. Also, LS
The I chip 70 is attached to a tab 74 of a polyimide film of a tape substrate with an adhesive, and is temporarily cured at 100 ° C. for 60 minutes. The tape substrate on which the chip is mounted is placed on a heat stage 83 in which the thickness under the electrode pad of the chip is increased by the thickness of the film, and the back surface of the chip and the back surface around the inner bonding pad of the substrate are passed through a suction port 85 provided in the heat stage. In the evacuation direction 86, it is vacuum-adsorbed and fixed on the heat stage. Since the chip and the polyimide film are fixed independently, the chip does not move during wire bonding even if the adhesion between the chip and the tab of the tape is weak. Further, the chip and the tab do not peel off. The entire stage is heated by the heater 84 built in the heat stage, the electrode pads 71 on the chip are heated by heat conduction through the chip, and the bonding pads on the substrate are heated by heat conduction through the polyimide film. Since the chip has good heat conduction and the polyimide film is thin,
It can be heated to a temperature of 230 ° C. in a short time within minutes. Therefore, wire bonding can be completed within two minutes after the temperature of the tape substrate exceeds 150 ° C.

【0042】図8は、図7のLSIチップを搭載したテ
ープ基板の平面図である。見やすくするため、めっきレ
ジストは除いた状態で、またチップ下のポリイミドフィ
ルムは透視した状態で描いている。図において、テープ
基板のポリイミドフィルムは、半田バンプを搭載する領
域75とLSIチップ70を接着するタブ74とに分け
られ、両者は4角のタブ吊り87で連結されている。チ
ップの電極パッド71下にはポリイミドフィルムはな
い。半田バンプ用のCuランド77とインナーボンディ
ングパッド78はCu配線76で結線されている。Cu
ランドの裏面のポリイミドフィルムは除去されてAuめ
っきされた半田用パッドになっており、インナーボンデ
ィングパッドの表面にも同仕様のAuめっきが施されて
いる。
FIG. 8 is a plan view of a tape substrate on which the LSI chip of FIG. 7 is mounted. To make it easier to see, the plating resist is removed and the polyimide film under the chip is drawn through. In the figure, the polyimide film of the tape substrate is divided into a region 75 for mounting solder bumps and a tab 74 for bonding the LSI chip 70, and both are connected by a square tab suspension 87. There is no polyimide film under the electrode pad 71 of the chip. The Cu land 77 for the solder bump and the inner bonding pad 78 are connected by a Cu wiring 76. Cu
The polyimide film on the back surface of the land is removed to form an Au-plated solder pad, and the surface of the inner bonding pad is also plated with Au of the same specification.

【0043】本実施例によれば、ワイヤボンディング実
装方式のテープBGAパッケージにおいて、テープ基板
のめっき工程が1回のAuめっき工程で済むため、設備
コストの低減と生産タクトの短縮によって基板コストの
低減が図れる。また、ワイヤボンディングにおいて、ポ
リイミドフィルムを介さず直接にチップの固定をヒート
ステージで行う構造としたことにより、チップの接着剤
を硬化しない状態で安定したボールボンディングを行う
ことが可能となるため、ボンディング前のテープ基板の
熱処理温度を100℃以下に下げることが可能となり、
その結果、ボンディング工程前までのAu表面への下地
めっき材の析出を防いでパッケージの組立てにおけるボ
ンディング不良を大幅に低減できるという効果がある。
また、半田接合部に関しては、Niめっきをなくしたこ
とで高温放置における脆いAuSn/NiSn化合物界面
の形成を防いで、高温劣化を防止できるという効果があ
る。さらには、半田/パッド接合界面の熱膨張差がNi
/半田の10×10-6/℃からCu/半田の7×10-6
/℃へと小さくなるため、温度サイクル試験時における
半田接合部外周のクラック発生期間が長くなり、疲労寿
命が伸びるという効果もある。
According to the present embodiment, in the tape BGA package of the wire bonding mounting type, the plating process of the tape substrate can be performed by one Au plating process, so that the equipment cost can be reduced and the production tact can be shortened to reduce the substrate cost. Can be achieved. In addition, in the wire bonding, the chip is directly fixed on the heat stage without the intervention of the polyimide film, so that stable ball bonding can be performed without curing the adhesive of the chip. It becomes possible to lower the heat treatment temperature of the previous tape substrate to 100 ° C or less,
As a result, there is an effect that deposition of a base plating material on the Au surface before the bonding step is prevented, and bonding defects in assembling the package can be significantly reduced.
In addition, the elimination of Ni plating prevents the formation of a brittle AuSn / NiSn compound interface when left at high temperatures, thereby preventing high-temperature deterioration. Furthermore, the thermal expansion difference at the solder / pad joint interface is Ni
/ 10 × 10 -6 / ° C of solder to 7 × 10 -6 of Cu / solder
/ ° C, the crack generation period at the outer periphery of the solder joint at the time of the temperature cycle test is prolonged, and the fatigue life is extended.

【0044】以上のような、いくつかの効果によってワ
イヤボンディング実装構造のテープBGAパッケージに
おいて、下地Niめっきを省いた基板での歩留まりの高
い実装組立てが可能となり、低コストで高温及び温度サ
イクル信頼性の高い半導体パッケージを提供できるので
ある。
As described above, in the tape BGA package having the wire bonding mounting structure, mounting and assembling with a high yield on a substrate without the base Ni plating can be achieved by several effects as described above. It is possible to provide a semiconductor package with high reliability.

【0045】図9は、有機プリント基板を用いたワイヤ
ボンディング構造のBGA半導体パッケージの本発明に
よる実施例の断面構造を示す。図において、BGA有機
基板は有機絶縁板92と、Cu配線93と、厚さ1.0
μm のAuめっきを施したボンディングパッド94
と、Cuめっきしたスルーホール96と、半田ボール搭
載用にボンディングパッドと同仕様のAuめっきを施し
たCuランド95と、めっきレジスト98,99から構
成される。LSIチップ90は、接着剤101によって
BGA基板に接着され、チップのAlパッド91と基板
のボンディングパッド94間はAuワイヤ100のボー
ルボンディングで結線されている。接着剤は低温硬化性
の樹脂を用い、キュア条件を150℃−60分としてい
る。半田ボール接合部には、半田ボール搭載後にエージ
ング処理を行い、Cuと半田の接合界面にAu−Cu−
Snの合金層97を形成している。Cu側には、微量の
Auを含むCuSn系の合金あるいは化合物層を形成さ
せてもよい。接合部の形状は、めっきレジストの高さを
150℃−1000hの熱処理条件で成長する化合物の
厚さ以上に厚く形成し、成長した化合物あるいは合金層
の周囲がレジストで補強される構造としている。チップ
を搭載した側は、樹脂103をモールドしてチップと接
合部の保護をしている。
FIG. 9 shows a sectional structure of a BGA semiconductor package having a wire bonding structure using an organic printed circuit board according to an embodiment of the present invention. In the figure, a BGA organic substrate has an organic insulating plate 92, a Cu wiring 93, and a thickness of 1.0.
μm Au-plated bonding pad 94
And a Cu-plated through hole 96, a Cu land 95 plated with Au for mounting a solder ball and having the same specifications as the bonding pad, and plating resists 98 and 99. The LSI chip 90 is bonded to the BGA substrate with an adhesive 101, and the Al pad 91 of the chip and the bonding pad 94 of the substrate are connected by ball bonding of Au wire 100. The adhesive is a low-temperature curable resin, and the curing condition is 150 ° C. for 60 minutes. The solder ball joint is subjected to an aging treatment after mounting the solder ball, and the Au-Cu-
An Sn alloy layer 97 is formed. On the Cu side, a CuSn-based alloy or compound layer containing a small amount of Au may be formed. The bonding portion has a structure in which the height of the plating resist is formed thicker than the thickness of the compound grown under the heat treatment condition of 150 ° C. to 1000 h, and the periphery of the grown compound or alloy layer is reinforced with the resist. On the side where the chip is mounted, resin 103 is molded to protect the chip and the joint.

【0046】本実施例によれば、Auめっきを1μm以
上に厚く形成しているため、上記ベーク処理でAu表面
にCuが多量に析出してボンディング性を低下させるこ
とがなく、半田接合部においては従来のNiめっきを除
去したことで接合界面にAuSnとNiSnの脆い界面を形
成することがなくかつCu/半田の界面にAuを含む合
金層を形成したことでCu3Sn の脆い化合物を形成す
ることがないため、高温放置による強度低下の問題がな
くなるという利点がある。また、図6の場合と同様に、
熱膨張率が半田に比べてかなり小さいNiを省いたこと
で、パッドと半田間の熱膨張差に起因する半田内で生じ
る熱疲労クラックの発生を抑制することができ、パッケ
ージを実装したときの温度サイクル寿命を大幅に長時間
側に改善することができるという利点もある。
According to the present embodiment, since the Au plating is formed to a thickness of 1 μm or more, a large amount of Cu is not deposited on the Au surface by the above-mentioned baking treatment to reduce the bonding property. Formed a brittle compound of Cu 3 Sn by forming an alloy layer containing Au at the interface of Cu / solder without forming a brittle interface of AuSn and NiSn at the joint interface by removing the conventional Ni plating Therefore, there is an advantage that the problem of strength reduction due to high temperature storage is eliminated. Also, as in the case of FIG.
By omitting Ni, whose thermal expansion coefficient is considerably smaller than that of solder, it is possible to suppress the occurrence of thermal fatigue cracks generated in the solder due to the difference in thermal expansion between the pad and the solder. There is also an advantage that the temperature cycle life can be greatly improved to a longer time side.

【0047】図16は、本発明によるチップサイズのテ
ープBGAパッケージの半田ボール接合部の部分断面構
造の一実施例を示す。図において、LSIチップ111
の回路形成面に有機弾性体115を介して、テーブ基板
が貼り付けられている。テープ基板は、厚さ30〜10
0μmのポリイミドフィルム112とパターニングされ
て表面に約1μm厚さのAuめっきが施されたCu導体
から構成される。図においてはCu導体の一部分である
Cuランド113が示されている。AuめっきされたC
uランドのポリイミドフィルム開口部分が、半田ボール
搭載パッドとなる。ただし、半田接合部においては、半
田ボールをリフローして搭載する際に、Auめっき膜が
すべて溶融半田中に溶解してしまうため、半田ボール搭
載直後の接合構造は、Cuランド表面に半田が直接接合
された構造となる。図の半田接合部の断面構造図は、パ
ッケージ組立て完成後に120℃−48hエージング処
理を行った後の状態を描いている。このエージング処理
によって、一度半田中に溶解拡散したAuを接合界面に
再度凝集させ、界面にAu−Cu−Snの安定した合金
層117を形成させている。
FIG. 16 shows an embodiment of a partial sectional structure of a solder ball joint of a chip-size tape BGA package according to the present invention. In the figure, an LSI chip 111
A tape substrate is adhered to the circuit forming surface of FIG. The tape substrate has a thickness of 30 to 10
It is composed of a 0 μm polyimide film 112 and a Cu conductor which is patterned and Au-plated to a thickness of about 1 μm on the surface. In the figure, a Cu land 113 which is a part of the Cu conductor is shown. Au plated C
The opening of the polyimide film on the u-land becomes a solder ball mounting pad. However, at the solder joints, when the solder balls are reflowed and mounted, the entire Au plating film is dissolved in the molten solder. It becomes a joined structure. The cross-sectional structure diagram of the solder joint shown in the figure depicts a state after the aging process at 120 ° C. for 48 hours after the package assembly is completed. By this aging treatment, Au once dissolved and diffused in the solder is again aggregated at the bonding interface, and a stable Au-Cu-Sn alloy layer 117 is formed at the interface.

【0048】本実施例によれば、半田用パッドの構造を
Cuランド/Auめっき(1.0μm厚さ)としているた
め、パッケージ組立てプロセスにおける熱履歴(チップ
の接着・キュア,インナーリードボンディング,封止・
ベーク)によってAu表面にCuが少量析出しても、半
田ボールリフロー時には、Auめっき膜が半田中に完全
に溶解するため、Auめっき領域全域にわたって良好な
半田濡れ性を確保でき、十分な初期半田接合強度を得る
ことが可能となる。同時に、高温放置によってCu/半
田接合界面に金属間化合物の脆い層が成長し強度が低下
するという問題に対しては、パッケージ製造の最終段階
でCu/半田界面にAu−Cu−Snの合金層を形成さ
せることによってCu3Sn の化合物の成長を鈍化させ
ると同時に、その層にAu−Cu−Snの層からAuの
供給が行われるという理由によってCu3Sn 化合物の
硬さと脆さが改善されるため、半田接合部の高温劣化を
低減することが可能となる。
According to this embodiment, the structure of the solder pad is Cu land / Au plating (1.0 μm thickness), so that the heat history (adhesion / curing of the chip, inner lead bonding, sealing) in the package assembling process. Stop
Even if a small amount of Cu precipitates on the Au surface due to baking, the Au plating film completely dissolves in the solder at the time of solder ball reflow, so that good solder wettability can be secured over the entire Au plating area, and sufficient initial soldering can be achieved. It is possible to obtain a joint strength. At the same time, the problem that the brittle layer of the intermetallic compound grows on the Cu / solder joint interface due to the high temperature storage and the strength is reduced is solved by using the Au-Cu-Sn alloy layer on the Cu / solder interface at the final stage of package production. At the same time slows the growth of the Cu 3 Sn compound, and at the same time improves the hardness and brittleness of the Cu 3 Sn compound because Au is supplied from the Au—Cu—Sn layer to that layer. Therefore, it is possible to reduce high-temperature deterioration of the solder joint.

【0049】また、テープ基板は片面配線であり、めっ
きプロセスが1回のAuめっき工程のみとなるため製造
コストが安くなり、パッケージの部材費を低減できる。
Further, since the tape substrate is a single-sided wiring, and the plating process is performed only by one Au plating step, the manufacturing cost is reduced, and the cost of package members can be reduced.

【0050】図17は、本発明によるチップサイズのテ
ープBGAパッケージの断面構造の一実施例を示す。図
には、半田ボール接合部分とインナーリードボンディン
グ部分の拡大断面構造も示す。図において、LSIチッ
プ121の回路形成面に有機弾性体123を介して、テ
ープ基板が貼り付けられている。テープ基板は、厚さ2
5〜100μmのポリイミドフィルム124とパターニ
ングされたCu導体部125,Ni/Auめっきされた
半田用パッドとなるCuランド126,Ni/Auめっ
きされたインナーリード127,めっきレジスト128
から構成される。チップ上のAlパッドはチップのセン
ターに配置され、Alパッド位置に対応してテープ基板
のインナーリードが形成されている。インナーリード1
27はCuコアリード131に厚さ0.2μmのNiめ
っき132と厚さ1.5μmのAuめっき133が施さ
れている。インナーリードとAlパッドは、熱超音波ボ
ンディング法により直接圧着されており、Auめっき層
を介してAlパッドとCuコアリードが金属的に接合さ
れている。半田用パッドは開口したポリイミドフィルム
の底面に位置し、フィルムに接着される側のCu面にN
i/Auめっきが施された構造である。インナーリード
のボンディング面と半田用パッド面は、Cu箔の裏表の
位置関係にあるが、めっきは同じ工程で行われるため両
者はほぼ同程度のAuめっき厚さである。ただし、半田
接合部においては、半田ボールをリフローして搭載する
際に、Auめっき膜がすべて溶融半田中に溶解してしま
うため、半田ボール搭載直後の接合構造は、Cuランド
/Niめっき表面に半田が直接接合された構造となる。
本発明の半田接合部の拡大断面構造図は、パッケージ組
立て完成後に150℃−48hのエージング処理を行っ
た後の状態を描いている。このエージング処理によっ
て、一度半田中に溶解拡散したAuを接合界面に再度凝
集させると同時に、Ni膜の拡散消失を促して界面にC
u−Sn/Cu−Sn−Au/Sn−Ni−Auの3層
の合金層134,135,136を形成させている。
FIG. 17 shows an embodiment of a sectional structure of a chip-size tape BGA package according to the present invention. The figure also shows an enlarged cross-sectional structure of the solder ball bonding portion and the inner lead bonding portion. In the figure, a tape substrate is attached to a circuit forming surface of an LSI chip 121 via an organic elastic body 123. The thickness of the tape substrate is 2
5-100 μm polyimide film 124 and patterned Cu conductor 125, Cu land 126 serving as Ni / Au plated solder pad, Ni / Au plated inner lead 127, plating resist 128
Consists of The Al pad on the chip is arranged at the center of the chip, and the inner lead of the tape substrate is formed corresponding to the position of the Al pad. Inner lead 1
Reference numeral 27 denotes a Cu core lead 131 on which a Ni plating 132 having a thickness of 0.2 μm and an Au plating 133 having a thickness of 1.5 μm are applied. The inner lead and the Al pad are directly press-bonded by a thermosonic bonding method, and the Al pad and the Cu core lead are metallically joined via an Au plating layer. The solder pad is located on the bottom surface of the open polyimide film.
The structure is subjected to i / Au plating. Although the bonding surface of the inner lead and the solder pad surface are in a positional relationship of the front and back of the Cu foil, the plating is performed in the same process, so that both have approximately the same Au plating thickness. However, at the solder joint portion, when the solder ball is reflowed and mounted, the entire Au plating film is dissolved in the molten solder, so the bonding structure immediately after mounting the solder ball is on the Cu land / Ni plating surface. A structure in which the solder is directly joined is obtained.
The enlarged cross-sectional structural view of the solder joint according to the present invention illustrates a state after performing aging treatment at 150 ° C. for 48 hours after package assembly is completed. By this aging treatment, the Au once dissolved and diffused in the solder is again aggregated at the bonding interface, and at the same time, the diffusion and disappearance of the Ni film are promoted and the C
Three alloy layers 134, 135, and 136 of u-Sn / Cu-Sn-Au / Sn-Ni-Au are formed.

【0051】本実施例によれば、半田用パッドの構造を
Cuランド/Niめっき(0.2μm)/Auめっき(1.
5μm厚さ)としているため、パッケージ組立てプロセ
スにおける熱履歴(チップの接着・キュア,インナーリ
ードボンディング,封止・ベーク)によってAu表面へ
のNiやCuの析出を防ぐことができ、Auめっき領域
全域にわたって良好な半田濡れ性を確保でき、十分な初
期半田接合強度を得ることが可能となる。同時に、高温
放置によってCu/Ni/半田接合界面に金属間化合物
の脆い層が成長し強度が低下するという問題に対して
は、パッケージ製造の最終段階でCu/半田界面にCu
−Sn/Cu−Sn−Au/Sn−Ni−Auの合金層
を形成させることによって脆いAuSn4 化合物の形成
を防ぐと同時にもう一つの脆いCu3Sn の層にAu−
Cu−Snの層から微量のAuの供給を促しCu3Sn
化合物の硬さと脆さを改善して半田接合部の高温劣化を
低減することが可能となる。
According to this embodiment, the structure of the solder pad is changed to Cu land / Ni plating (0.2 μm) / Au plating (1.
(5 μm thickness), it is possible to prevent the deposition of Ni and Cu on the Au surface due to the thermal history (adhesion and curing of the chip, inner lead bonding, sealing and baking) in the package assembling process. Therefore, good solder wettability can be secured, and sufficient initial solder joint strength can be obtained. At the same time, the problem that the brittle layer of the intermetallic compound grows at the Cu / Ni / solder joint interface due to the high temperature storage and the strength is reduced is solved by adding Cu to the Cu / solder interface at the final stage of package production.
-Sn / Cu-Sn-Au / Sn-Ni-Au formation of brittle AuSn 4 compounds by forming an alloy layer prevents at the same time in a layer of another brittle Cu 3 Sn in Au-
The supply of a small amount of Au from the Cu-Sn layer is promoted, and Cu 3 Sn
It is possible to improve the hardness and brittleness of the compound and reduce the high-temperature deterioration of the solder joint.

【0052】また、インナーリードボンディングにおい
ては、下地に薄いNiめっきを施したことにより厚さ
1.5μm のAuめっき表面へのチップの接着・キュア
工程で生じるCuの析出を防止することができ、そのた
めボンディング性が損なわれることがない。また、下地
の硬いNiめっきを薄くしたことでリードが柔らかくな
り、Alパッド下のダメージの低減が図れると同時に、
リードが低い応力で容易に変形することによって新生面
が形成され易く、接合強度の向上が図れる。
In the inner lead bonding, the deposition of Cu on the 1.5 μm thick Au plating surface in the step of bonding and curing the chip can be prevented by applying a thin Ni plating on the base, Therefore, the bonding property is not impaired. In addition, the lead is softened by thinning the underlying hard Ni plating, and the damage under the Al pad can be reduced.
The lead is easily deformed with low stress, so that a new surface is easily formed, and the bonding strength can be improved.

【0053】また、テープ基板は片面配慮であり、めっ
きプロセスが1回のAuめっき工程のみとなるため製造
コストが安くなり、パッケージの部材費を低減できる。
同時に、組立て歩留まり、特に前述したインナーリード
ボンディングの歩留まり向上が図れるため、両方の効果
によってパッケージのコストを大幅に低減できる。
Further, the tape substrate is one-sided and the plating process is performed only by one Au plating process, so that the manufacturing cost is reduced and the cost of package members can be reduced.
At the same time, the assembly yield, particularly the yield of the inner lead bonding described above, can be improved, so that the package cost can be significantly reduced by both effects.

【0054】以上のような種々の効果によって、低コス
トでしかも信頼性に優れるチップサイズのBGA型半導
体パッケージを提供することができる。
By the various effects as described above, it is possible to provide a chip size BGA type semiconductor package which is low in cost and excellent in reliability.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、テ
ープBGAパッケージにおいて、基板のインナーリード
ボンディング性を損なわない、すなわちパッド下のチッ
プクラックを防いでリード強度の5割以上の接合強度が
得られる十分な厚さのAuめっきをテープ基板のリード
と半田パッドに施した場合において、半田ボール接合部
のNi層をなくしてかつその界面にAu−Cu−Snの
合金層を形成したことによって、接合界面に脆弱な化合
物同士の界面あるいは化合物の層の形成を防ぐことがで
きるため、テープBGA基板のめっき仕様を1種類とし
た条件でインナーリードボンディングの品質に優れかつ
半田ボールバンプ接合部の高温劣化を生じない低コスト
の半導体パッケージを提供することができるのである。
As described above in detail, according to the present invention, in the tape BGA package, the inner lead bonding property of the substrate is not impaired, that is, the chip strength under the pad is prevented and the bonding strength of 50% or more of the lead strength is prevented. When a sufficient thickness of Au plating was applied to the leads and the solder pads of the tape substrate, the Ni layer at the solder ball joint was eliminated and an Au-Cu-Sn alloy layer was formed at the interface. As a result, it is possible to prevent the formation of an interface between compounds fragile at the bonding interface or the formation of a layer of the compound. It is possible to provide a low-cost semiconductor package that does not cause high-temperature deterioration of the semiconductor package.

【0056】また、さらには有機プリント基板を用いワ
イヤボンディング方式で組立てられるBGAパッケージ
において、パッドと半田の熱膨張差を低減し、かつワイ
ヤボンディング性の低下と半田接合部の高温劣化を防止
できるワイヤボンディング用パッドと半田用パッドが同
一のめっき仕様を提供し、低コストかつ高信頼性のワイ
ヤボンディング構造のBGA型半導体パッケージを提供
することである。
Further, in a BGA package assembled by a wire bonding method using an organic printed circuit board, a wire capable of reducing a difference in thermal expansion between a pad and solder, and preventing a decrease in wire bonding property and a high temperature deterioration of a solder joint. An object of the present invention is to provide a low cost and highly reliable BGA type semiconductor package having a wire bonding structure in which a bonding pad and a solder pad provide the same plating specifications.

【0057】また、さらにはテープ基板や有機プリント
基板を用いたBGAパッケージにおいて、外部接続端子
の半田ボールバンプサイズが小さくなった場合でも、半
田接合部の高温劣化を防止して温度サイクル寿命を高く
すると同時に、低コストかつ高信頼性のBGA半導体パ
ッケージを提供することができるのである。
Further, in a BGA package using a tape substrate or an organic printed circuit board, even when the solder ball bump size of the external connection terminal is reduced, the high temperature deterioration of the solder joint is prevented and the temperature cycle life is extended. At the same time, a low-cost and highly reliable BGA semiconductor package can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるチップサイズのテープBGAパッ
ケージの断面構造。
FIG. 1 is a cross-sectional structure of a chip-size tape BGA package according to the present invention.

【図2】本発明によるチップサイズのテープBGAパッ
ケージの他の断面構造。
FIG. 2 is another cross-sectional structure of a chip-size tape BGA package according to the present invention.

【図3】図2のパッケージ構成部品でるテープ基板の断
面及び平面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view and a plan view of a tape substrate which is a package component of FIG. 2;

【図4】本発明によるファンアウトのテープBGAパッ
ケージの断面構造。
FIG. 4 is a cross-sectional structure of a fan-out tape BGA package according to the present invention.

【図5】本発明による発熱の大きいLSIチップを対象
としたテープBGAパッケージの断面構造。
FIG. 5 is a cross-sectional structure of a tape BGA package for an LSI chip generating a large amount of heat according to the present invention.

【図6】本発明によるワイヤボンディング方式のテープ
BGAパッケージの断面構造。
FIG. 6 is a cross-sectional structure of a tape BGA package of a wire bonding type according to the present invention.

【図7】図6のパッケージを組立てるワイヤボンディン
グ方法。
FIG. 7 is a wire bonding method for assembling the package of FIG. 6;

【図8】図7のテープ基板の平面図。FIG. 8 is a plan view of the tape substrate of FIG. 7;

【図9】本発明による有機プリント基板を用いたワイヤ
ボンディング方式のBGAパッケージの断面構造。
FIG. 9 is a sectional view of a BGA package of a wire bonding type using an organic printed circuit board according to the present invention.

【図10】下地Niめっきありの場合の高温放置後の半
田接合部剪断強度とAuめっき厚さの関係を示す実験結
果。
FIG. 10 is an experimental result showing the relationship between the shear strength of a solder joint after standing at a high temperature and the thickness of Au plating when there is a base Ni plating.

【図11】半田接合部破断面のX線回折測定結果。FIG. 11 shows an X-ray diffraction measurement result of a fracture surface of a solder joint.

【図12】Niレスの場合の高温放置後の半田接合部剪
断強度とAuめっき厚さの関係の実験データ。
FIG. 12 shows experimental data on the relationship between the shear strength of the solder joint after high-temperature storage and the Au plating thickness in the case of Ni-less.

【図13】下地Ni有りと無しの場合における高温放置
温度と高温放置後の半田接合強度の関係を示す実験結
果。
FIG. 13 is an experimental result showing a relationship between a high-temperature leaving temperature and a solder joint strength after leaving at a high temperature in the presence and absence of a base Ni.

【図14】BGA基板のめっき仕様とワイヤボンディン
グ性またはインナーリードボンディング性の良否及び半
田接合部の強度信頼性の良否の判定結果。
FIG. 14 shows the results of determination of the plating specifications of the BGA substrate and the quality of wire bonding or inner lead bonding and the strength reliability of the solder joint.

【図15】BGA基板のめっき仕様と半田接合部の強度
信頼性の良否の判定結果。
FIG. 15 shows the results of determining whether or not the plating specifications of the BGA substrate and the strength reliability of the solder joint are good or bad.

【図16】本発明によるチップサイズのテープBGAパ
ッケージの半田ボール接合部の部分断面構造の一実施
例。
FIG. 16 shows an embodiment of a partial sectional structure of a solder ball joint of a chip-size tape BGA package according to the present invention.

【図17】本発明によるチップサイズのテープBGAパ
ッケージの断面構造の一実施例。
FIG. 17 shows an embodiment of a sectional structure of a chip-size tape BGA package according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,20,40,51,70,90,111,121…
LSIチップ、2,41,52,91,122…Alパ
ッド、3,27,46,63,115,123…有機弾性
体、4,42,112,124…ポリイミドフィルム、
5,26,35,56,57,76,93…Cu配線、
6,43,59…半田用パッド、7,24,44,6
0,127…インナーリード、9,48,80,10
2,116,129…半田ボール、10,29,49,13
0…封止樹脂、11,36,131…Cuコアリード、1
2,82…Auめっき膜、13,134…Cu−Sn化
合物層、14,117,135…Cu−Sn−Au合金
層、21,71…電極パッド、22,30,55…有機
フィルム、23…パッド、25,39,45,61,6
2,79,98,99,128…めっきレジスト、2
8,65…半田ボールバンプ、31…リール巻取り用開
口部、32…インナーリード形成用開口部、33,3
7,114,133…Auめっき、34,77,95,
113,126…Cuランド、38…テープ基板、47
…補強板、50,64…Auパンブ、53,101…接
着剤、54…ヒートシンク、58…Cuめっきスルーホ
ール、72,88,100…Auワイヤ、73…Auボ
ール、74,75…タブ、78…インナーボンディング
パッド、81,103…モールド樹脂、83…ヒートス
テージ、84…ヒーター、85…吸引口、86…排気方
向、87…タブ吊り、92…有機絶縁板、94…ボンデ
ィングパッド、96…スルーホール、97…Au−Cu
−Sn合金層、125…Cu導体部、132…Niめっ
き、136…Sn−Ni−Au合金層、333…切断用
開口部。
1, 20, 40, 51, 70, 90, 111, 121 ...
LSI chip, 2,41,52,91,122 ... Al pad, 3,27,46,63,115,123 ... organic elastic body, 4,42,112,124 ... polyimide film,
5, 26, 35, 56, 57, 76, 93 ... Cu wiring,
6, 43, 59 ... solder pad, 7, 24, 44, 6
0,127: Inner lead, 9,48,80,10
2,116,129: solder ball, 10, 29, 49, 13
0: sealing resin, 11, 36, 131: Cu core lead, 1
2,82 ... Au plating film, 13,134 ... Cu-Sn compound layer, 14,117,135 ... Cu-Sn-Au alloy layer, 21,71 ... electrode pad, 22, 30, 55 ... organic film, 23 ... Pad, 25, 39, 45, 61, 6
2,79,98,99,128 ... Plating resist, 2
8, 65: solder ball bump, 31: reel winding opening, 32: inner lead forming opening, 33, 3
7, 114, 133 ... Au plating, 34, 77, 95,
113, 126: Cu land, 38: Tape substrate, 47
... Reinforcement plates, 50,64 ... Au pub, 53,101 ... Adhesive, 54 ... Heat sink, 58 ... Cu plating through hole, 72,88,100 ... Au wire, 73 ... Au ball, 74,75 ... Tab, 78 ... Inner bonding pad, 81,103 ... Mold resin, 83 ... Heat stage, 84 ... Heater, 85 ... Suction port, 86 ... Exhaust direction, 87 ... Tab hanging, 92 ... Organic insulating plate, 94 ... Bonding pad, 96 ... Through Hall, 97 ... Au-Cu
-Sn alloy layer, 125 ... Cu conductor part, 132 ... Ni plating, 136 ... Sn-Ni-Au alloy layer, 333 ... Cutting opening.

フロントページの続き (72)発明者 高橋 和弥 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小泉 正博 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 守田 俊章 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 木本 良輔 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 秋山 雪治 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 西村 朝雄 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 柴本 正訓 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 下石 智明 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 日 立超LSIエンジニアリング株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Kazuya Takahashi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Masahiro Koizumi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Toshiaki Morita 7-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories (72) Ryosuke Kimoto Kamizuhoncho, Kodaira, Tokyo 5-22-1, Hitachi Microcomputer System Co., Ltd. (72) Inventor Yukiharu Akiyama 5-2-1, Kamisumihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Semiconductor Company, Ltd. 5-2-1, Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo In-house Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Masanori Shibamoto 5-2-1, Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo In-house, Semiconductor Division of Hitachi, Ltd. (72 Inventor Tomoaki Shimoishi 5-chome, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Issue date Tatsucho LSI Engineering Co., Ltd. in

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体チップに接続されるリード部と、 該リード部に接合される半田バンプと、を備え、 前記リード部と前記半田バンプとの接合界面において、
前記リード部内のCuと前記半田バンプ内の半田とが、
少なくともCu−Sn−Au合金層を介して接合される
ことを特徴とする半導体パッケージ。
1. A semiconductor device comprising: a lead connected to a semiconductor chip; and a solder bump bonded to the lead, wherein at a bonding interface between the lead and the solder bump,
Cu in the lead portion and solder in the solder bump,
A semiconductor package which is bonded at least via a Cu-Sn-Au alloy layer.
【請求項2】請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、前記リード部の表面に厚さ0.5μm以上のAuめ
っきが施されていることを特徴とする半導体パッケー
ジ。
2. The semiconductor package according to claim 1, wherein a surface of said lead portion is plated with Au having a thickness of 0.5 μm or more.
【請求項3】請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、前記リード部内の前記Cuと前記Cu−Sn−Au
合金層との間に、Cu−Sn合金層が介在することを特
徴とする半導体パッケージ。
3. The semiconductor package according to claim 1, wherein said Cu and said Cu—Sn—Au in said lead portion.
A Cu-Sn alloy layer is interposed between the semiconductor package and the alloy layer.
【請求項4】請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、前記接合界面の周囲に付着する有機樹脂膜を有する
ことを特徴とする半導体パッケージ。
4. The semiconductor package according to claim 1, further comprising an organic resin film attached around said bonding interface.
【請求項5】請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、前記半田バンプが前記半導体チップの中央部に位置
することを特徴とする半導体パッケージ。
5. The semiconductor package according to claim 1, wherein said solder bump is located at a central portion of said semiconductor chip.
【請求項6】請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、前記半田バンプが半田ボールバンプであることを特
徴とする半導体パッケージ。
6. The semiconductor package according to claim 1, wherein said solder bump is a solder ball bump.
【請求項7】請求項1記載の半導体パッケージにおい
て、前記半リード部内の前記Cuの表面に0.3μm 以
下のNiめっきを施し、該Niめっき上にAuめっきが
施されることを特徴とする半導体パッケージ。
7. The semiconductor package according to claim 1, wherein a surface of said Cu in said half-lead portion is plated with Ni of 0.3 μm or less, and Au is plated on said Ni plated. Semiconductor package.
【請求項8】半導体チップが搭載される基板と、 該基板の表面に位置し、前記半導体チップと電気的に接
続されるパッド部と、 該パッド部に接合された半田バンプとを備え、 前記バッド部と前記半田バンプとの接合界面において、
前記パッド部内のCuと前記半田バンプ内の半田とが、
少なくともCu−Sn−Au合金層を介して接合される
ことを特徴とする半導体パッケージ。
8. A semiconductor device comprising: a substrate on which a semiconductor chip is mounted; a pad portion located on a surface of the substrate and electrically connected to the semiconductor chip; and a solder bump joined to the pad portion. At the bonding interface between the bad part and the solder bump,
Cu in the pad portion and solder in the solder bump,
A semiconductor package which is bonded at least via a Cu-Sn-Au alloy layer.
【請求項9】半導体素子に接続され、Cuからなるパッ
ド部を有するリード部の前記パッド部の表面をAuでめ
っきする第1の工程と、 Auでめっきされた上記表面に半田バンプを形成する第
2の工程と、 上記第2の工程後、エージング処理によって上記半田バ
ンプと上記パッド部との接合界面に少なくともCu−S
n−Au合金層を形成する第3の工程と、を含むことを
特徴とする半導体パッケージの製法。
9. A first step of plating a surface of said pad portion of a lead portion connected to a semiconductor element and having a pad portion made of Cu with Au, and forming a solder bump on said surface plated with Au. A second step, and after the second step, at least Cu-S is formed on the bonding interface between the solder bump and the pad portion by an aging process.
a third step of forming an n-Au alloy layer.
【請求項10】請求項7の半導体パッケージの製法にお
いて、前記Auめっきの厚さ0.5μm以上であることを
特徴とする半導体パッケージの製法。
10. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 7, wherein said Au plating has a thickness of 0.5 μm or more.
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