JPH10511509A - 支持体に集積回路チップを実装する方法及びその支持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 集積回路の各入出力端子（１２）を接続するために備えられた導体（１４）の構造体（１３）を含む支持体（１０）上に集積回路（１１）を実装する方法は、通常のＴＡＢ技術により、集積回路の導体を絶縁するために支持体の一部を介在させることなく集積回路の各端子に導体を接続することを含む。接続は、熱圧縮または超音波によって直接行うか、はんだ球を介して間接的に行うことができる。絶縁手段を介して導体と集積回路との間の絶縁が行われるのは接続後のみである。導体の接続前又は接続後に、支持体ＴＡＢ（１０）の絶縁基板を、集積回路の外部の導体に固定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 支持体に集積回路チップを実装する方法及びその支持体 発明の分野 本発明は、支持体に集積回路を実装する方法および該方法の支持体に関する。 より詳細には、一般的にＴＡＢ（テープ自動ボンディング）技術と呼ばれる、テ ープへの実装技術に関する。従来の技術 集積回路は、半導体材料から成るほぼ正方形のファインチップであり、最も大 きいチップで一辺が約１５ｍｍである。チップは５００個程度の多数の入出力端 子を有する。ＴＡＢ技術によれば、各集積回路は、一般にスパイダと呼ばれる導 電性の金属構造体を支持する絶縁基板から成る支持体上に実装される。集積回路 の入出力端子は、ＩＬＢ（内部リードボンディング）とよばれる作業により、ス パイダの導体の各端部に固定される。基板は種々の形態をとることができる。た とえば、送りおよび位置決めのために側部に孔を有し、長さ方向に配置された集 積回路を支持する映画フィルムのタイプの柔軟性を有するテープの形態をとるこ とができる。他によくみられる形態として、一つまたは複数の集積回路を支持す るフレームがある。 第一のタイプの従来のＴＡＢ支持体は、基板上に接着されたスパイダで作られ る。この支持体は、スパイダ−接着剤−基板の三層から成る。スパイダは通常、 およそ１７〜７０μｍの厚さを有する銅の薄膜であり、接着剤は、およそ２５μ ｍの厚さで塗布されたアクリルまたはエポキシ系接着剤であり、基板は、柔軟性 を有する電気絶縁性有機材料で作られ、その最小厚さは約５０μｍであり、通常 およそ１００μｍである。支持体の作製は通常、均一な銅薄膜を基板に接着し、 銅薄膜をエッチングしてスパイダを形成することから成る。第一実施形態によれ ば、基板の開口部を所望の形状とするために、基板は予備成形される。予備成形 は、パンチなどの機械的切断により行われる。第二形態は、スパイダの形成後に 基板を切り取ることから成る。この支持体、および支持体への集積回路の実装は いくつかの欠点を有する。 ＩＬＢ作業は、基板と接着剤との間の開口部を通して行われる。第一実施形態 によれば、開口部は導体の端部の下に配置される小さい貫通孔である、各端部は 通常、少なくともおよそ７５μｍである孔の高さよりもかなり大きい直径を有す るはんだ球を介して、集積回路の対応する端子に固定される。これら 寸法の大きい球は大きな端子にしかはんだ付けすることができず、集積回路の端 子およびその接続の高密度の妨げとなる、およそ６００〜８００μｍの大きな孔 を穿孔する必要がある。基板を銅薄膜に接着する前に機械的に切り取ることによ り、大きな孔の形成を行うことができる。この切り取り方法は安価で大量生産に 適するという利点を有するが、現在製造可能な高密度素子には適用することがで きないという大きな欠点を有する。 集積回路の支持体を高密度化に適合させるためにいくつもの方法が提案された 。一つの方法は、スパイダの形成後、化学的に、あるいはレーザなどの精密切断 手段を使用することにより基板を穿孔することから成る。しかしながら、化学的 切断は、基板への感光層の付着、所望の形状を有するマスクを形成するためのこ の層の感光およびエッチング、基板のエッチング、接着剤の除去、最後にマスク の除去などの多くの追加処理作業を必要とする。これらの作業は、支持体のコス トを増大させる。レーザを使用する場合も同様である。実際には、実施可能なコ ストで小規模な予備生産又はプロトタイプ生産を行うことは不可能であることが わかっている。さらにこのような切断により、ＩＬＢ作業の際、溶接に影響し、 低品質または低信頼性の接続 部を形成する残留物が生じる。 第二の方法は、二層すなわちスパイダ−基板タイプと呼ばれる第二のタイプの 従来の支持体である。この支持体を製造するために、絶縁材料の薄い基板の一方 の面に均一な銅の薄膜を真空下で付着させる。通常は、およそ２０μｍの厚さの ポリイミド基板を使用し、通常、たとえばクロム製の定着層を介して、きわめて 薄い銅の膜を真空下で基板に付着させ、電気化学法により銅を選択的に成長させ スパイダを形成する。成長の基部の役割を果たした銅の薄膜は、スパイダの所望 の形状以外の部分は除去される。次に、上記の例と同様に、化学的に、あるいは レーザなどの精密切断手段により、基板のエッチングが行われる。とくに、ポリ イミドを使用する場合、基板を酸素プラズマでエッチングすることになることに 留意されたい。酸素プラズマは、有機物質である感光物質およびポリイミドを侵 食することはないが、毎分１μｍ程度と浸透時間が比較的長いという欠点を有す る。この方法は厚い基板には産業的には適用することができないことが理解でき よう。この方法によって作られる支持体は、基板が機械的に穿孔される従来の三 層支持体のおよそ三倍のコストがかかる。また、基板が薄いため、たとえば７０ ｍｍと大タイプになると柔軟性が過大になり、使用が困難になる。しかしながら この方法によって作られる支持体は、薄く、小さなはんだ球を使用してＩＬＢ作 業を行うことができるという利点を有する。 本願出願人の欧州特許Ａ−０３５６３００号にはさらに別の方法が記載されて いる。支持体は、本質的に、予備成形された基板を有する従来の三層タイプであ ること、および導体の端部が、ＩＬＢ作業の際に小タイプはんだ球を使用するよ うに、穿孔された薄いフレームを支持することを特徴とする混合タイプである。 したがってこの支持体は、上記の従来の二つのタイプの利点をもち合わせている 。薄いフレームの製造は高コストとなることがあり、該フレームの取付けは難し い作業である。 別の問題は、ＩＬＢ作業においてはんだ球の使用を避けることである。IBMの 文献Technical Disclosure Bulletin vol.25,n°4，septembre 1982「No-bump b eam tape」には別の方法が記載されている。この方法によれば、金めっきされた 銅製導体を、支持体の光学規定可能ボリイミド製絶縁基板により集積回路の縁に 支持し、熱圧縮により端部を集積回路の端子に直接接続するために溶接工具が、 該端部を圧着する。各端子は、集積 回路の対応する表面を覆い保護する不動態化層内の貫通孔の通常アルミニウムの 底部である。孔の高さは１μｍ程度である。孔の幅が小さく、集積回路の縁に近 いことから、導体の端部を過度に湾曲させて孔の底まで下げないようにするため に、薄い絶縁基板が必要である。使用される支持体が上記の第二従来技術タイプ であるのはこのためである。そうでなければ、導体を集積回路の端子にはんだ付 けする前に、導体の端部を軽く曲げなければならない。この曲げ作業は、難しい 作業を付加し、比較的高価な曲げ装置を使用するという欠点を有する。 同じ問題は、特許ＵＳ−Ａ−４９１７２８６に記述されている方法を使用する ことによっても生じる。支持体へ集積回路を実装する方法は上記の方法に極めて 類似しており、基板上に不動態化層を置き、基板の孔を貫通孔と対応させ、超音 波により導体を集積回路の端子に直接溶接するために導体を曲げることから成る 。発明 本発明は、ＩＬＢ作業を基板の種類とは無関係にすることを目的とする。 本発明の別の目的は、支持部を、直接ＩＬＢ作業に適合させ ること、すなわちボールを使用しない作業に適合させることを目的とする。 本発明は、集積回路の入出力端子を接続するために設けられた導体構造を含む 支持体に集積回路を実装する方法に関するものであり、導体を集積回路から絶縁 するために支持体の一部を介入させることなく集積回路の各端子に導体を接続す ることを特徴とする。 結果として、本発明は、集積回路の各入出力端子に接続された導体構造を含む 少なくとも一つの集積回路の支持体であって、導体を集積回路から絶縁するため に、支持体の一部を介することなく、導体が前記入出力端子に接続されることを 特徴とする支持体に関する。 本発明の特徴および利点は、例として示し添付の図面を参照して行う以下の説 明を読むことにより明らかになろう。 − 第１図は、少なくとも一つの集積回路を支持体に実装するための本発明に よる方法の第一段階において使用される支持体の部分平面図である。 − 第２図は、本発明による方法の第二段階を示す第１図と同様の図である。 − 第３図は、第２図に示す集積回路の端子の位置の線分ＩＩＩ−ＩＩＩによ る部分断面図である。 − 第４Ａ図および第４Ｂ図は、本発明による方法の第三段階を示す第３図と 同様の図である。 − 第５図は、第４Ｂ図の代替形態を示す第３図と同様の図である。 − 第６図は、本発明による方法の第四段階およびこの方法によってできる支 持体を示す第２図と同様の図である。 − 第７図は、本発明による方法の第三段階の可能な一つの変形形態を示す第 ３図と同様の図である。発明の実施例の詳細な説明 第１図および第２図は、少なくとも一つの集積回路を支持体に実装するための 本発明による好ましい方法の例の二つの段階を示す図である。選択された第１図 および第２図に示す例では、周辺入出力端子１２を有する複数の集積回路１１を 実装するために、柔軟なテープの形状の支持体１０が使用される。第１図および 第２図は、縦方向対称軸Ａ−Ａを有する支持体１０の部分平面図である。従って 、軸Ａ−Ａによって規定される支持体の半分だけが図示してある。一般的に、添 付の図に示してある 寸法および比率は、図を分かりやすくするために、実際の支持体の寸法および比 率とは異なる。添付の図面は略図であり、当業者のために単に例として示したも のであり、当業者であれば、これらの略図を実際的なものに対応させることに何 等の困難性も曖昧性もない。 本発明による方法は、第１図に示す段階から始まる。この段階は、導体１４の 構造体１３を使用することから成る。図示する構造体１３は支持体１０を構成す るテープでありスパイダと呼ばれる。この構造体は、平坦で均一な銅テープにエ ッチングを施し、スパイダの導体１４を形成することから成る従来の方法で作る ことができる。導体１４は、テープの長さ方向に連続する領域１５内に配置され る。各領域内では、第２図に示すように、導体１４は、集積回路１１の端子１２ と対応するように位置決めされた自由端を有し、スパイダの連続する二つの縁部 １６のうちの少なくとも一方に接続された反対側の端部を有する。図示する縁部 １６は、該縁部に対しほぼ直角な方向に延びる導体１４を支持する。縁部１６は 、領域１５を横断方向に規定するバー１７により互いに接続される。バーは、ス パイダの実質的に長手方向に延びる導体の支持体としての機能を有する。 図を分かりやすくするために、四つの導体のグループについて、二つの端に置か れる二つの導体のみが図示してあるが、他の導体の存在は、これらの導体の各端 の間の鎖線により表されている。導体１４はまた、縁部１６の近くのテスト領域 １４ａと導体が接続されるバー１７とを有する。スパイダ１３はさらに、その位 置決めに使用する手段１８を有する。図示の手段は、各領域１５の四隅に設置さ れ、縁部１６とバー１７との接合部の位置の銅からなる延長部内に設けられた丸 孔１８である。図示例では孔１８はスパイダの移動にも使用される。しかしなが ら、映画フィルムテープタイプにおけるように、両側の縁の等間隔の孔（図示せ ず）のような移動手段を付加することも可能である。その場合、これらの孔は位 置決めにも使用することが可能である。選択例では、スパイダ１３は、電気付着 により均一に金めっきされた銅製の連続構造体である。 第２図は、本発明による方法の第二段階を示す図である。各フレーム１５の導 体１４の自由端は、ＩＬＢ作業により、集積回路の各端子１２に接続される。図 示するＩＬＢ作業はたとえば熱圧縮または超音波によって行われる直接タイプで ある。 第３図は、集積回路１１の端子１２に接続された導体１４の 部分断面および拡大詳細図である。端子１２は、集積回路の能動面を覆う不動態 化層２０に設けられた貫通孔１９の底によって形成される。通常、貫通孔１９の 高さは１マイクロメートル程度であるが、導体１４は１７〜７０μｍの厚さを有 する。このような状況では導体１４の端部はほとんど曲げられず、各貫通孔１９ の底に達する。したがってＩＬＢ作業にはなんら問題がない。さらに、ここでは この作業は絶縁基板が全く存在しない状態で行われる。 第４Ａ図および第４Ｂ図は、本発明による方法の第三段階を示す第３図と同様 の図である。この段階は、集積回路１１を導体１４から電気的に絶縁すること、 すなわち導体が集積回路の対応する面と接触することを防止することから成る。 第４Ａ図に示すように、不動態化層２０から導体１４を遠ざけるために、集積回 路の面に直角な力Ｆが集積回路に加えられる。第４Ｂ図を参照する。絶縁樹脂２ １が付着され、これが固化すると、力Ｆがなくても導体１４を離れた状態に維持 する。樹脂２１は、各導体の位置で付着される液滴であってもよくまた、導体の 一つのグループまたは全体に沿った連続流であってもよく、さらに集積回路の能 動面の全体または一部を覆うこともできる。 第５図は、第４Ｂ図に示す実施形態の代替形態を示す第３図と同様の図である 。導体と不動態化層との間の間隔は、樹脂を使用する代わりに、スペーサ２２を 形成する手段を挿入することにより維持される。該手段は、集積回路の一方の面 に配置される導体の各グループの下に付着させた絶縁材料の薄板で作ることがで きる。各薄板は、図示するように不動態化層２０の上、または導体１４の下に固 定することもできる。 第６図は、第１図および第２図と同様の図である。第６図では、絶縁基板２３ がスパイダ１３に固定される。基板は単一材料からなってもよく、複数の部材か らなってもよく、穿孔されていてもいなくてもよい。これらの部材は、スパイダ に同時にまたは順次に位置決めし固定することが可能である。図示の基板２３は 軸Ａ−Ａと同軸の単一材料テープであり、その縁部はスパイダ１３の縁部１６を 部分的に覆う。基板は、各領域１５で導体１４に固定された、連続する単一材料 のフレーム２４で構成される。図示の各フレーム２４は矩形であり、その内側の 四辺が集積回路１１の四辺に平行になるようにその外側に設置される。フレーム は、その各内側辺に沿って延びており、フレームの四つの隅に設置されるアーム ２６により相互に分離 される四つの窓２５が穿孔される。さらに、位置決め孔１８と同軸の四つの孔２ ７が設けられ、これは孔１８よりも大きな直径を有する。窓および孔は大きな寸 法を有するため、より低コストで機械的な手段により基板に穿孔することができ る。 図示の基板２３は、導体１４を集積回路１１の端子１２に接続した後に取り付 けられる。各フレーム２４は、集積回路のための領域から遠ざけられるため、直 接接続の妨げとはならない。したがって基板２３を接続段階の前に設置すること が可能である。この場合、第６図は第１図と第２図の間に挿入される。 他方、第５図および第６図に示す段階を組み合わせることができる。組み合せ の第一の例では、スペーサ２２の設置を基板２３の設置と同時に行うことができ る。第二の例では、第５図の一点鎖線で概略示すように、四つのスペーサ２２は 、対応するフレーム２４の内側の四つの辺に一体の部分である。この場合、導体 １４と集積回路１１の間へのスペーサ２２の挿入が困難な場合には、一つの解決 策は、それぞれが集積回路の辺に対応する分離した四分象限の各フレーム２４を 形成することである。 第６図はまた、破線により、支持体１０の使用方法も示す。 スパイダ１３の縁部１６に平行な二本の線Ｌ１は、支持体１０の二つの切断線を 示す。縁部１６に接続された導体１４の切断は、縁部１６と導体１４のテスト領 域１４ａとの間で行われる。同様に、バー１７に接続された導体１４は、バー１ ７に平行であり、テスト領域１４ａとバーとの間に位置する線Ｌ２に沿って切断 される。このように、これらの切断線により領域１５同士が分離される。また、 これらの切断線により導体１４が相互に絶縁され、集積回路１１の電気試験を行 うことができる。 また第６図には、各フレーム２４の窓２５の軸に沿った導体１４の四本の切断 線Ｌ３のうちの三本が示される。これらの線は、集積回路１１を対応する領域１ ５から切り離し、プリント回路などの接続カードに集積回路を固定するために行 われる切断を示す。この切断は一般に、ＯＬＢ（Output Lead Bonding）作業と 呼ばれている。 第７図は、集積回路１１の端子１２への導体１４の接続の変形形態を示す第３ 図と同様の図である。ＩＬＢ作業は間接的であり、ここでははんだ球２８を介し て通常の方法で行われる。これらの球はあらかじめ貫通孔内に置かれる。この作 業は、球と同様であり、集積回路１１の入出力端子１２の位置を高くす るのに使用される要素を介して行うことも可能である。接続は、集積回路の導体 を絶縁する、通常ＴＡＢ技術において使用される支持体の一部を介することなく 行われる。第５図に示すようなスペーサ２２は、後に簡単に挿入することができ る。 一般的に、以上から、本発明は、集積回路の各入出力端子１２を接続するため に設けられた導体１４の構造体１３を含む支持体１０に集積回路１１を実装する 方法であって、集積回路の導体を絶縁するために、支持体の一部を介在させるこ となく集積回路の各端子に導体を接続することを含むことを特徴とする方法に関 することは明らかである。絶縁材料による導体と集積回路との間の絶縁は、導体 の接続後に行われる。 この方法により二つの大きな利点が提供される。第一の利点としては、基板が 存在することによって従来課されていた制約から解放されることである。第１図 から第６図に示すような本発明の好ましい実施形態によれば、基板は、導体の接 続及び絶縁の後にのみ固定される。しかしながら、基板は集積回路の外部の導体 を支持することにしか使用されないので、導体を絶縁する前に、あるいは絶縁を 行う時点で基板を付加できることが示された。第二の利点としては、接続球がな く、導体をほとん ど曲げなくとも、直接ＩＬＢ作業を行うことができることである。しかし、間接 ＩＬＢ作業も可能であることが示された。従って上記方法の実施は簡単であり、 あらゆる場合にこの方法を適合させる際に大きな柔軟性を提供し、低コストで行 うことができる。 第４Ａ図および第４Ｂ図に示す絶縁は、集積回路から導体を分離し、分離した 状態に保つことから成る。分離は力Ｆの作用によって得られ、電気絶縁材料の付 着および固化により分離が維持されるが、第５図では、導体と集積回路との間に スペーサを形成する電気絶縁手段を挿入することによって維持される。この場合 、これらの手段が絶縁基板と一体の部分であれば、基板の取付けと同時に絶縁を 行うことができることが示された。言い換えれば、この方法は基板を導体に固定 するだけで絶縁を維持するものである。この絶縁の方法のみが適用可能である訳 ではない。たとえば、第４Ｂ図および第５図に示すように、導体をあらかじめ軽 く曲げ、好ましくは樹脂または絶縁薄板を配置し、これを維持することにより、 絶縁を行うことができる。この場合、絶縁は、あらかじめ導体を分離する必要な く、簡単に行うことができる。従って、絶縁手段２２が絶縁基板２３と 一体の部分であれば、必ずしも導体の接続後に導体を分離する必要なく、導体１ ４への基板２３の取り付けと同時に絶線を行うことができる。 図示例では、導体の構造体は位置決め手段１８を有し、この方法は基板の取り 付け後もこれらの手段を維持する。先行技術では、支持体の位置決め手段は絶縁 基板内に形成される。絶縁基板は通常、プラスチック材料で作られるので、孔は 正確で信頼性のある位置決めを提供することが困難である。一方、本発明の支持 体の位置決め孔１８は、スパイダ１３を構成する金属構造体内に形成される。孔 １８により、支持体１０の正確で信頼性のある位置決めを簡単に行うことができ る。図示例では、位置決め孔１８は基板の孔２７よりも小さく、したがって基板 の切断後も、その正確で信頼性のある位置決め機能を維持する。 上記方法を実施することにより、集積回路から導体を絶縁する支持体の一部を 介することなく、集積回路の各入出力端子に接続された導体の構造体を含む少な くとも一つの集積回路の支持体が作られる。直接接続は導体の反り及び曲げを必 要としない。構造体はそれだけで十分であり基板を必要としない。 図示例では、構造体は集積回路の外側の基板に取り付けられ る。しかしながら、第５図を参照して示したように基板が絶縁も行う場合には、 集積回路領域内まで構造体を延長することができる。第４Ｂ図では、絶縁性物質 ２２は基板または支持体の一部ではなく、付加されたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．集積回路の入出力端子（１２）を接続するために備えられた導体（１４）の 構造体（１３）を含む支持体（１０）上に集積回路（１１）を実装する方法であ って、集積回路の導体を絶縁するために支持体の一部を介在させることなく集積 回路の各端子に導体を接続することを含むことを特徴とする集積回路の実装方法 。 ２．絶縁手段を介して集積回路から導体を絶縁することを含むことを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．導体と集積回路との間の絶縁が、集積回路から導体を分離し、該分離した状 態に維持することから成ることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．電気絶縁材料（２１）の付着および固化により分離が維持されることを特徴 とする請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．集積回路を支持体に接続する前または接続した後に、集積回路の領域の外側 の絶縁基板（２３）を導体に接続することを含むことを特徴とする請求の範囲第 １項から第４項のいずれか一項に記載の方法。 ６．集積回路の端子への導体の接続が、集積回路の入出力端子を持ち上げるのに 使用される球または同様の要素を介して間接的に行われることを特徴とする請求 の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の方法。 ７．集積回路の端子への導体の接続が直接であることを特徴とする請求の範囲第 １項から第６項のいずれか一項に記載の方法。 ８．集積回路の入力端子に接続される導体（１４）の構造体（１３）を含む少な くとも一つの集積回路（１１）の支持体（１０）であって、導体が、集積回路か ら導体を絶縁する支持体の一部を介することなく各入出力端子（１２）に接続さ れることを特徴とする集積回路の支持体。 ９．前記構造体が、集積回路の外側の基板に固定されることを特徴とする請求の 範囲第８項に記載の支持体。 １０．導体が、固化された絶縁物質により集積回路から絶縁されることを特徴と する請求の範囲第８項または第９項に記載の支持体。