JPS61501538A - 集積回路に電気リードを取付ける方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 標準的アレーの接触パッドを有する集積回路技術分野 本発明は集積回路チップにリードを取付けることに係る。

背景技術 ゛バックーエンド“と呼ばれることがある集積回路の組立作業は、数百又はそれ 以上の集積回路チップを含むシリコンウェー八を受入れる工程と、作動するか否 かを判定すべくチップを検査（“探針検査″と呼ばれることがある）する工程と 、個々のチップを製造すべくウェーハを切断する工程と、リードフレームにチッ プを取付ける工程と、−回に一つずつリードにワイヤをボンディングする工程と 、デバイスを保護すべくプラスチック内へ複合体をカプセル封じする工程と、リ ードフレームの外部リードを切断し且最終形状に形成する工程とからなっている 。

チップにワイヤを取付けるための標準的な方法はワイヤボンディングによる方法 であり、この方法に於ては金又はアルミニウム合金のワイヤが、ボンドが形成さ れるまでチップ上のパッドに対しく高温度若しくは超音波エネルギの存在下にて ）非常に強く押付けられる。−回に一つのワイヤのボンディングが行われる。こ の方法は多くの労力及び高価な材料を使用する。自動化されたワイヤボンディン グ機械が知られているが、それらは本質的な限界を有する。

想像し得る最も速い機械によっても、１６ピン・チップについては１時間あたり 約２０００ユニツトを限界とする因子が存在する。またワイヤボンディング法に 於ては、ワイヤボンドが形成される間チップを所定の位置に保持すべくパッケー ジ又はリードフレームにチップを取付ける必要がある。またこの方法に於けるリ ードは、金−シリコン共晶合金ダイボンディングが使用される場合には、チップ とリードとの間の熱膨張を適正に整合させ得るよう膨張を制御された高価な合金 にて形成されなければならず、或いは高価な特殊な合金又は接着剤が熟的不整合 を補正するために使用されなければならない。またリードはボンディングワイヤ がリードへの信頼性のある接続部を形成し得るよう金、銀又は他の高価な金属に てめっきされなければならない。

同時リードはんだ付けを行う一つの従来の方法はＩＢＭにより開発された゛フリ ップ・チップ法であり、この方法に於てははんだの塊がチップ上に配置され、ま たチップがリードに取付けられているセラミックス基板にはんだ付けされる。こ のＩＢＭの方法はチップの頂の上にリードの層を有してはいない。

発明の開示 本発明は、集積回路チップを組立てカプセル封じする自動化された方法であって 、チップは多数の種々のモデルのチップについて同一の位置に設けられた標準的 接続部を有し、全てのリードは（溶融可能な合金リフローボンディング法により ）一度に取付けられ、リードフレームは銅の如き低廉な金属より型打ちにより形 成され、集積回路ダイは中間工程に於て支持体に取付けられない方法を実施し得 るよう構成された集積回路チップに関するものである。

本発明の他の一つの特徴は、比較的高い電流を伝送する入力リード及び出力リー ドを集積回路の内部を越えて迂回させることである。

本発明の他の一つの特徴は、各ピン−フッミリについて一つの形式のリードフレ ームのみが在庫されればよいよう、同数のピンを有する種々のチップに使用され る標準的バッドアレーを設けることである。

本発明の更に他の一つの特徴は、自動プロセスに於て同時に信頼性のある複数個 のボンドを形成し得るよう構成されたリードフレームを設けることである。

本発明の更に他の一つの特徴は、チップ支持体とチップとの間の熱膨張を制御す る必要性を排除することである。

本発明の更に他の一つの特徴は、厚い誘電体により半導体の金属化を腐食より保 護することである。

本発明の更に他の一つの特徴は、チップのビン−カウントフッミリを検査すべく 単一アレーの探針電極を使用することである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明を採用したシステムに於ける工程の流れを示す。

第２図は第１図中の工程を一層詳細に示す。

第３Ａ図及び第３Ｂ図は本発明で用いられるチップの種々の形態を示す。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は接触部の種々のアレーを示す。

第５図はリードフレームの一部分を示す。

第６図は本発明で使用するのに適した集積回路チップの断面を示す。

第７図はボンディング工程の間にリードフレーム及びダイを保持するのに用いら れる保持器を示す。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、集積回路の組立及び検査のためのシステムの他の構成要素と共に開発 された。このシステムの他の特徴は、本願出願人と同一の出願人により本願と同 日付にて出願された他の特許出願の対象である。システム中での本発明の位置付 けを明らかにするため、システム全体の説明が本明細書に含まれている。

バック・エンド組立に用いられる工程の全体的なフローチャートが第１図に示さ れている。第１図に概括的に示されている多数の工程は、検査及び他のデータを 記憶するための計算機と通信して、また時にはそれにより制御されて様々な異な る機械により実行される。

参照符号Ｉを付されているボックスにより表わされている第一の主要な工程では 、′フロント・エンド”又は“バック・エンド″の部分であってよいプロセスが 、全て通常の工程（パッシベーションなどを含む）で完成されたつ工−八をイン プットとして受入れ、またチップ回路を保護し且それらを誘電体の頂面を運ばれ る信号から電気的に絶縁するのに十分な厚みを有する導電体の層を被覆する。

前もってのチップの上の接触パッドから誘電体の頂の上の接触パッドの標準的ア レーへ延びている金属リードのパターンが形成される。標準的アレーは、チップ ・ダイの寸法に拘らず、同一の数のピンを有する全てのチップに対して同一であ る。

ウェーハは次いで主要工程■で探針検査され、探針検査の結果は電気的に、例え ば計算機内に記憶される。不良チップに対する通常のインク−ドツト・マーキン グシステムは用いられない。

ウェーハは次いで、その後の工程で種々の取付具内に自動的挿入及び方向法めを 可能にする形成のフレーム保持器内の接着膜の上に接着により取付けられ、また ウェーへの全厚みを通じて切断する自動的ソーイング工程〈工程■）で切断され る。

良品のダイスは次いで、回路側を下側にして載せる専用搬送台の中ヘダイを選択 的に突き下げるべくテープを上から押す自動的シーケンス（工程ＩＶ）でウェー ハがら取除かれる。能動回路は標準的パッド誘電体及び標準的パッドにより保護 されているので、上記の工程で問題は生じない。

ウェーハ及び押し抜き装置は、ダイスを搬送台の中の正しい位置に置くべく計算 機制御のちとに動がされる。

ダイスは、１８０゛だけ二搬送台゛サンドイッチ”を回転させる反転操作と雌雄 結合搬送台に移され、こうして第二の搬送台に載るダイスは頂側に接触部を有す る。ダイスの組は好都合な数、例えば１４個のダイスを保持するボンディング取 付具に移される。ローディングが完了すると、取付具内のダイの間隔を整合する リードフレームがはんだ付は取付具内のダイスの上に置かれ、また上側ボンディ ング取付具がボンディング工程の間にリードとパッドとの間の接触を維持するべ く追加される。

ボンディング取付具ははんだを溶融させて中間接続を形成するべく加熱される（ 工程■）。

ダイスを取付けられたリードフレームは、リードフレームへの中間接続と一緒に ダイをカプセル封じするトランスファ又は射出成形機の中に置かれる（工程Ｖｌ ）。

モールドされたデバイスのストリップは次いで通常の仕方でトリムされ且成形さ れる（工程ＶＩＩ）。

第１図には、以上に列挙した工程を実行する機械と！ｐＪ　Ｉｌｌ計算機との間 のデータ通信が示されている。大抵のデータ通信過程はオプショナルである。デ ータ通信過程は確かにオペレータ制御のちとに行われてよく、またデータは手書 きされてよい。データが自動的に記録され、また以前の過程からのデータが誤り なしに再呼出しされることの利益は当業者に明らかでろう。

本発明の種々の過程は以下の説明と、本願と同日付にて本願出願人と同一の出願 人により出願された他の特許出願の明細書とに一層詳細に示されている。

第２図には第１図中の工程が一層詳細に示されており、また材料及びデータの流 れが示されいている。この図には、材料をコンテナ内にロードし、またコンテナ を他の位置へ動かす過程が線で示されており、また計算機又は他の記憶装置への 又はそれからのデータの流れが二重矢印で示されている。作業工程への三つのイ ンプットはウェーハ、リードフレーム及びカプセル封じ用のプラスチックである 。二つの再循環ループはそれぞれ、ソーイング及び選択工程の間にウェーハを支 えるのに用いられるフレームと、ボンディング工程の間にリードフレームセグメ ントと整列してダイスの組を維持するのに用いられる位置決め取付具とを含んで いる。

標準的接触パッド 第一の主要工程に戻って、本発明による集積回路が第３Ａ図に示されており、集 積回路３００は基板、トランジスタ、及び他の能動的部品、接続手段、パッシベ ーション層等（これらは全て符号３１０にて全体的に示されている）を有する任 意の通常の集積回路である。保護絶縁層３２０がその下方の集積回路を入力リー ド及び出力リードにより伝送される電気信号より絶縁し、またその下方の集積回 路に物理的及び化学的保護を与えるようになっている。例えば保護層３２０は電 気絶縁作用を行うのみならず耐湿シールとしての機能をも果すよう選定されてい る。

符号３４０にて全体的に示された接触パッドのアレーはダイの中央に配置されて おり、同数のビンを有する全てのダイスについて同一の形態を有している。リー ド３２６がアレー３４０に通ずる経路に沿ってダイの縁に於て位置３３０より延 在している。

例示されている誘電体１１３２０は６μｍの厚みで被覆され２６０℃以上の温度 で硬化されたデュポン２５２５のようなポリイミドである。溶融ガラス又は他の 頂層への接着を改善するためポリイミドの下に窒化物又は他の層が存在してよい 。通常の方法により集積回路内に予め形成されている電気的接触パッドは、誘電 体の頂の上に液体もしくはテープの形態のホトレジストを被覆し、それを通じて 通常の仕方で回路内の金属接触パッドへの通路を腐食除去することにより露出さ れる。“バイア（ｖｉａ）”が、誘電体の表面が到達されるまで金属又は他の導 電体で接触孔を満たすことにより形成される。ホトレジストが剥がされ、また金 属の層が任意の方法、例えばスパッタリングによりポリイミドの表面に被覆され る。−例では、ポリイミドがバック・スパッタされ、その後に６００大の１０％ チタン＋９０％タングステンとそれに続＜　１０００大の銅及びチタン−タング ステン混合物とがスパッタされ、同時に続いて典型的に３μ■の銅がスパッタさ れた。

ホトレジストの第二の層が金属層内に金属リードの組を郭定するパターンで被覆 される。リードは、誘電体を貫通するバイアから、同一数のリードを有するチッ プの全てに対して同一のパッド接触部の標準的パッドアレーを有するチップの中 心の領域へ到達する。例えば、１６ビン・チップは、それがメモリであろうと任 意の他の論理デバイスであろうと、０．１２６インチｘＱ、１２６インチ（０， ３２ＣＩＸ０．３２ＣＩｌ）の寸法を有する標準的構造内で約０゜０１６インチ Ｘ０．０１６インチ（０，０４１ｃｓｘ０．０４１ＣＩ１１）の寸法の同一の標 準的バッドアレーを有する。標準的バッドアレーは、そのリードフレームと共に 使用されるべき最小のチップにうまく嵌まるような寸法にされる。

本発明のオプショナル・バージョンは成る特定の目的に対して配置されているパ ッドアレーを用いる。

金属の露出された領域は、９５％のスズ及び５％の鉛の混合物を用いる通常の電 解めっき工程で鉛及びスズの標準的混合物からなるはんだでめっきされる。ホト レジストが剥がされ、また金属層のめつきされた領域が、金属層の残余の望まし くない領域が過酸化水素プラス水酸化アンモニウムとそれに続く過酸化水素の、 はんだを母数しない浴の中で腐食除去される次の工程でエツチング・マスクとし て用いられる。

いま第３Ａ図に示されている形態のチップ３００が残留しており、その中でダイ ３１０はポリイミドの厚い層３２０と、チップの外側の接触ｇＡ滅３３０から標 準的バッドアレー３４０へ通ずる金ＷＡＩＩ３２６の回路網とを有する。金属線 ３２６は以前に用いられたワイヤに比べて低いインダクタンス、大きい熱伝導率 及び大きい強度を有する。

第３Ａ図に示されている例では、第一の接触部とポリイミド層を通るバイアとは 全てチップの周縁に形成されている。尚“周縁′″という言葉は接触パッドにつ いて従来より使用されているチップの縁近傍の領域を指すものとして使用されて いる。第３Ａ図は、接触領域がチップの周縁に位置していなければならない以前 のワイヤポンディング法に対してレイアウト設計がなされているチップを示す。

以前の設計を継続する利点は、新規のレイアウトの費用の節減と並んで、追加キ ャパシティが必要とされる時に従来のワイヤポンディング工程を使用し得ること である。しかし、そのためには、標準的パッド工程に対する追加的な誘電体及び 金属化が使用されないことを必要とする。

第３Ｂ図に示されているように、本発明を使用して、任意の好都合な位置に於て 誘電体を通る接触領域を置くことも可能である。これらのリードに対するバイア は、公知の場合のように縁を除外することなく、チップ表面上の種々の位置で出 発するものとして示されている。リード３４８は標準的パッドアレー内に配置さ れているバイアを接続するものとして示されている。リード３４３は、ポリイミ ドの下に横たわるチップのパッシベーション層の頂の上に置かれている（図面に は示されていない）ブリッジを通じてバイアーセクション３４４に接続されてい る。このことは、リードの道筋及び構成要素の配置を決める上での自由度が本発 明により追加されることを示す。

バイア３０５は第３八図中の切欠かれた部分に、リード３２６の一つの端に於け る下側接触順［３０４から上側接触領域３０６へ延びているものとして示されて いる。現在実用されている下側接触パッドは典型的に４１ｉ１　ｘ４１ｉｌ（０ ，０１ＣｌｌＸ０．０１　ｅｌｍ）である。このような大きな面積で接触させる ことにより、バイアの形成及び配置並びにリード３２６の配置に対する整列許容 差は典型的に±２１１乃至３ｍ１ｌ　（０，００５ｃｍ乃至０．００８ｃｎ＋） であり、従来のワイヤポンディングで用いられている′ｖｉ密工程でのリード接 続に対する±０．５＋ｌ１ｉｌ乃至１ｉ＋ｉｌ　（０，００１３ｃｉ乃至０．０ ０２５ｃｍ）の典型的な許容差よりも遥かに大きい。

バイアを形成し且リードを置く工程は、もし好都合であれば、ホトリトグラフィ 用の標準的機械を用いてフロント−エンド作業で実行されてよい。これらの金属 リードを置く際の位置整列に関する必要条件は通常のフロント−エンド作業より も逼かに厳密でなくてよいので、誘電体及び頂リードのパターンを形成するのに スクリーン印刷のような厚膜技術を用いることが好ましい。典型的に、厚膜技術 による費用は精密技術による費用の１／４乃至１／２ですむ。

第３図のポリイミド層３２０は、もしそのすぐ下の酸化物の層に直接に取付けら れるならば、高い信頼性をもって接着しないことが見出されている。ダイの一部 分の断面図が第６図に示されている。この図で基板６−１００はシリコン基板で あり、また開口６−５５は隣接ダイスを隔てる“ストリート”である。ストリー トの幅は、０．００１インチ（０，００２５ｃｍ）の幅を有するダイアモンド・ ソーにより実行される分離工程でソー・カーフに対する空間を許すべく典型的に １００μｌである。

接触パッド６−０５はその上に郭定された一連の開口を有するものとして示され ている。典型的にアルミニウムであり回路の残部に金属化ストリップ（図示せず ）により接続されているパッド６−０５は、ＳｉＯ２プラス燐及び他の添加物の 通常の組成と１μ−の厚みとを有する酸化物６−１０により包囲されている。酸 化物６−１０は頂面６−１５を有し、その上にまずポリイミド層６−５０が直接 に被覆された。初期の検査では、しばしばポリイミド層６−５０（第３図中では 層３２ｏ）の接着が離れ、その結果リードフレームがポリイミドを下側の層から 引き離すという大きな問題が示された。

酸化物６−１０は回路内の頂誘電体層として機能する。

それは、第６図に示されているように基板及び接触部を被覆するだけでなく、回 路要素及び金属化部をも被覆する。

回路の能動要素のパッシベーションは、酸化物６−１０が純粋に誘電体として機 能し不活性化層として機能しないように、ソース、ドレイン及び能ｖＪ領領域上 の薄い酸化物によりシリコンＭＯ３ＦＥＴの通常の仕方で行われる。

窒化物層６−２０は、ストリート６−２００が酸化物６−１０を通して基板まで 腐食された後に、０，３μ講の厚みまで通常の仕方で２５０℃の温度に於てプラ ズマにより支援されたＣＶＤ法によりデポジットされている。デュポン２５２５ ポリイミドの層が被覆され、また比較的平らな頂面を生ずるようにスピンされて いる。ストリート６−２００の上の接触部６−０５及び６−５５の上の開口６− ４５はシブレイ（Ｓ　ｈｉｐｌｅｙ）　３１２展開剤のような通常の塩基性溶液 を用いる湿式エツチングにより未硬化ポリイミドを通して開かれている。開口６ −５５及び６−４５の頂に対する典型的な寸法はそれぞれ１００及び８７μｍで ある。

開口６　・−４５が開かれた後に、開口６−４０がＣＦ４中のプラズマエツチン グにより窒化物１１ｔ６−２０に開かれる。

開口６−４０の典型的な寸法は７５μ−であり、従って開口６−４０は窒化物層 ６−２０により包囲されており、酸化物層６−１０を露出することはない。

窒化物ｆｆ１６−２０の頂面６−２５へのポリイミドの接着は表面６−１５への ポリイミドの接着に比べて太き（改善されている口とが見出されている。窒化物 ［１６−２０は表面６−１５に於て酸化物に良好に接着する。こうして窒化物層 ６−２０の機能は、バイアに於てだけでなくストリート上のソー・カットに於て も酸化物層６−１０を全体的に包囲する構造によりポリイミドの接着を改善する ことである。

探針検査 次の主要工程■は、ウェーハ内にまだ残留している個々の回路ダイスの検査であ る。入力／出力の１こめに用いられる小さな探針が接触部に取付けられ、個々の チップが検査される通常の電気的ウェーハ検査工程が実行され得よう。

本発明の利点は、ポリイミド層の頂の上の金属リードが旧形式の接触パッドより も遥かに大きな面積を覆い、従って、これらの大きな金属パッドを押圧する電気 的接触探針又は電極の圧力が減ぜられていても、電気的接触の形成が従来の技術 で用いられた小さな接触パッドによる場合よりも容易である。接触領域に到達す る以前にリードへの電気的接触を形成することも可能であり、こうして探針検査 工程に追加的なフレキシビリティが得られる。本発明により得られる重要な経済 的利点は、同一数のビンを有する回路の全７７ミリに対する標準的パッドアレー と整合するのに探針の単一の組しか必要とされ′ないことである。公知の方法で は、各チップ設計に対して探針の異なる組が典型的に必要とされた。

もしチップが、第３Ｂ図中に接触部３５０（検査されるべき回路内の一点へのア クセスのために形成されており、通常の接触部の一つに接続しないバイア）によ り示されているように、標準的バッドアレーの外側にオプショナルな電気的接触 パッドを有するならば、もちろん探針の異なる組が必要とされる。

従来のウェーハ検査では、不良チップは、手動組立中に識別且廃棄され得るよう に、インクの小さなドツトにより、マークされる。この工程ではチップは電気的 に識別される。

即ち、ウェーハは特定の仕方で方向付けされ、またチップはＸ−Ｙマトリックス 内でのそれらの位置により識別される。個々のチップに対する検査データは中央 計算機メモリ内又はフロッピィディスク又は他の記憶媒体内に記憶され、また不 良チップが計算機内で識別される。この工程は第２図中でウェーハーマツピング と呼ばれている。

もしチップが（大規模メモリアレーで行われるように）レーザによりヒユーズを 溶断することにより接続又は遮断される冗長又はオプショナル回路の特徴を有す るならば、この工程は、現在行われているように、ポリイミド層が置かれる以前 に行われている。しかし、金属ストリップの外側のポリイミド層を通して置かれ る（接触部３５０と類似の）追加的接触部を通してアクセスすることにより、又 は後で閉じられる冗長回路の上に大きな開口を有するポリイミドを置くことによ り、オプショナル部分回路のイネ−ブリング又はディスニーブリング又は冗長回 路のイネ−ブリングを電気的に行うことができる。その場合、中央計算機はイネ ーブル又はディスエーブルされるべきオプショナル回路を識別し且検査探針を通 して適切にヒユーズを溶断する。ヒユーズ溶断が行われるべきシーケンス内の点 はもちろんオプショナルである。

もしウェーハが先に識別ラベルを与えられていなければ、いま計算機内に記憶さ れた検査データとデータの出所であるウェーハとの間の結び付きを維持するため ウェーハ上にラベルを置（必要がある。この結び付きを行うためにはもちろん多 くの方法があり、特定の方法は要請されない。一つの好ましい方法は、ウェーハ を識別する光学的バーコードのような識別ラベル上に識別コードを置く方法であ る。

他の方法はウェーハ内に不良チップの識別コードが記憶され得るプログラマブル ・メモリを形成する方法である。その場合、ウェーハ自体が必要な情報を担い、 従ってウェーハが検査結果から分離されるという問題は生じない。

ソーインクによりダイスを切り離し、次いで自動プロセスにより良品のダイス含 選択的に除去する工程は、本願出願人と同一の出願人にかかる他の特許出願に一 層詳細に記載されている。これらの工程は、自動ダイ選定により得られる高い生 産速度が特定の用途に必要とされない場合には、自動的に行われるのではなくマ ニュアル式に行われてよい。

ボンディング 最終ボンディング工程（第１図中の工程Ｖ及び第２図中のリードフレーム取付具 組立、ボンディング、分解）に対する組立体が第７図に分解図で示されている。

この図に概要を示されている保持器７−１１０は１４個のチップを正しい間隔で 保持するが、そのための受け７−２２５は二つしか図示されていない。受け７− ２２５の上にチップ７−２３０が、またチップの上にリードフレーム５−１００ 内の指状接触部５−１２２、リードフレーム・ストリップ５−１２５の部分、が 置かれている。リードフレームの詳細は後で説明する。カバー７−１２０はリー ドフレーム・ストリップ５−１２５の縁５−１１０を上から押し、この縁は、接 触部先端が僅かに曲げられるようにストリップの外側部分を位置させるべく１７ −１１２の上に載る。この曲げは、ボンディング工程の間に信頼性の高い接触が 保証されるように、製造工程の間の先端の位置の不可避の変動を補償するべく行 われる。曲げは、設定された大きさだけ棚７−１１２の上にチップ７−２３０の 頂が突出するように受け７−２２５の深さを定めることにより行われる。曲げの 大きさくｏ、００５インチ乃至０．００７−（＞チ（０゜０１３ｃｍ乃至０．０ １８ｃｍ）は例えば、信頼性の高い接続形成を保証するべく先端位置の正規分布 の標準偏差の数倍である。リードフレーム・ストリップ５−１２５の縁５−１１ ０はカバー７−１２０により棚７−１１２の上に押付けられ、従ってまた先端５ −１２２はリードのばね定数によりパッドに押付けられる。

本発明に於て使用される一つの典型的なリードフレームが第５図に示されでおり 、この第５図に於ては各リードフレームの半分が示されている。個々のリードフ レームは、標準的な公知の工程で用いられる正しい熱的特性を有する高価な合金 に比較して安価な銅合金であってよい金属のリボンから型押しされる。かかる適 用の目的で、リードフレームは従来技術（比較的厚いフレームが薄いワイヤによ りチップに接続され、従って従来の電気接続は組成のみならず寸法及び形状を変 化させる）よりそれを区別すべく“冶金学的に連続的”であると呼ばれる。はん だを使用することはリードフレームが冶金学的に連続的であるか否かには影響し ない。リボンの一方の側のストリップ５−１１０はそれに沿って実際のリードを 担持する役割をする。リード５−１２０はソケットへの差込み又は表面取付けに 適した形状の外端５−１２３と、ダイへの取付けのための内側部分５−１２１と を有する。二つの部分は、ボンディング工程の後で切断されるセグメント５−１ ２４により継がれる。

孔５−１１２がリードフレームを位置決めする際の参照点を与えるべく設けられ ている。各リードセグメント５−１２０の端には、標準寸法の平らな接触領域を 形成するべくリードが四分の一円°に曲げられる（又は平衡な接触部分を形成す るべく二倍に曲げられる）領域５−１２２が存在する。異なる長さを有する異な るリードセグメント５−１２０の各々は、はんだ付は工程に対する正しい整列を 与えるべ（接触領域５−１２２がダイの上の雌雄結合パッドに均等に押付けられ るように実質的に同一のばね定数を与えるような形状にされている。リード５− １２０はリードフレームリボン製造の先の工程ではんだでスズめっぎされている 。

ダイの接触パッド３４２及び先端５−１２２は何れもスズめっきされており、ま た加熱される準備が整っている。

ボンディングは気相リフローはんだ付は技術又は可溶合金をリフローさせるべ（ 材料を加熱する他の手段により行われる。これらの代替的技術は赤外線加熱、コ ンベヤオープン、高温ガス加熱又はレーザ加熱を含んでいる。気相リフローでは 、はんだ付は温度よりも沸点が高い液体、例えばフロウリナート（Ｆｌｏｕｒｉ ｎｅｒｔ　）　ＦＣ−７１＋７）ような液体がその沸点に保たれている。保持器 ７−１１０及び７−１２０は、整列して保たれているチップ及びリードフレーム と共に、沸点に於ける蒸気で満たされているコンテナ又はオーブンに挿入され、 またそこに、はんだが溶融してボンドを形成するべく流動するまで保たれる。加 熱サイクルの典型的な時間は５乃至１５秒である。この沸点は典型的に２２５℃ 以上、但し３００’Ｃ以下である。対照的に、現在のワイヤボンディング及びダ イ取付工程は４６０’Ｃまでの温度で実行され、また個々に実行される。加熱サ イクルの時間を短縮するため、ボンディング取付具は小さい質量と、はんだ継目 の周りの蒸気の自由な流れを許す多くの開口とを有していなければならない。保 持器７−１１０及び７−１２０は、図面の複雑さを減するため、解図的に示され ている。

リードの先端５−１２１の全てが一つのシステムに使用されることは必ずしも必 要ではない。不必要なリードが存在し、標準的リードフレームを使用することが 望ましい場合には、余分のリード先端５−１２２は標準的アレー３４０にてダミ ーの接触部に接続されてよく、またただ単にポリイミド３２０上に載置された状 態であってもよい。

本発明の重要な経済的利点は、リードが全て同時にはんだ付けされることである 。このことは、リードが一つずつボンドされなければならないワイヤボンディン グ技術と対照的である。２８ピン・チップに対するはんだ付は工程の時間が１６ ビン・チップに対する時間よりも長くかからない。

モールド ボンディング工程の後に、（第１図中の工程ＶＩＩ）、１４チツプを取付けられ たリードフレーム５−１００が、その周りにプラスチックをモールドしてチップ のカプセル封じ及び保護を行うべく、トランスファ又は射出成形機内へ置かれる 。モールディング工程は通常の技術及び装置を使用して行われる。リードフレー ムと接触パッドとの間の広い接触領域が標準的に使用されているワイヤボンディ ング技術に比較して非常に丈夫であり、従ってハンドリングの間の損傷によるチ ップの不良発生率が遥かに小さく、またチップが、公知のボンディングの場合に 比べて、大きな速度で、また細心さを必要とぜずに、動かされ得ることは本発明 の有ｌＪＩな特徴である。リードが工程中チップから熱を導き去ることも本発明 の有利な特徴である。

カプセル封じされた（まだリードフレーム内にある）ダイスが成形機から取出さ れた後、第２図のオプションルなラベリング工程が実行される。ダイス・アイデ ンティティは最初に探針検査の間に、個々のダイに対するデータが測定された時 に現われた。そのアイデンティティはウェーハ、テープ・フレーム及びリードフ レーム上のラベルにより保存されており、計算機は必要であればダイ・アイデン ティティをリードフレーム上に記録するべく更新されている。

各チップはレーザ焼印工程又は他の好都合な技術により濃別ラベル、検査結果な どを付けられ得る。

余分なプラスチックをリードから取除く“デジャンク（ｄｅｊｕｎｋ）　”工程 もこの時に実行される。

トリム／成形 次に第１図の工程ｖ■で、チップとリードフレームとの複合体がリボンから分離 され、またリードを正しい整列状態に維持する役割をした間隔セグメント５−１ ２４が切断される。もしリボンが銅又は銅合金のシートから形成されていれば、 リード全体が一緒に短縮されるように連結部５゛−１２４などを切断する必要が ある。もしリボンの他のバージョンとして、めっきされた銅リードを頂に形成さ れている部分５−１１０及び支えリード５−１２０に対してプラスチック裏当て が用いられているリボンが使用されるならば、セグメント５−１２４をプラスチ ック内に維持することは容易であり、またリードを分離することは必要とさ・レ イアウトを使用するダイの変形例が示されている。第３ＡＳ及び第３Ｂ図の標準 的パッド・アレーは、単一のリードフレームが全寸法範囲に対して使用され得る ように、非常に小さなチップにうまく嵌まるような寸法の方形輪郭を有するもの であった。しかし、異なるパッド・アレー（尚も多数の集積回路に対して共通で あってよい）を容認する他の技術及び経済的観点が存在し得る。

例えば、第４Ａ図には、前記のように同一の基板３１０及びポリイミド層３２０ を有するが、パッド・アレーがチップの外側へ向けてセットされたそれぞれ例え ば８パツドの二つの列３５０を含んでいるダイが示されている。中央は空いてお り、回路内の種々の点（その一つはリードとの接触を形成するべくアレー位置の 一つの配置されているバイア３５２である）へ電源電圧を分配するバス３５３の ための場所が存在する。薄いワイヤを使用する公知の技術と仕較して、バス３５ ３はかなり低い抵抗及びインダクタンスを有する。同様に、バス３５４はパッド ３５１と接触し、ダイの周りに接地端子を分配する。

強固なポリイミド層３２０により得られる利点として、ディスクリートな能動的 ヌは受動的デバイスが層３２０の頂の上に置かれて、バイアもしくは標準的パッ ドを介して回路に接続され得る。第４Ａ図には、デバイス３６８がバイア３７０ 及び３６９に接続されているものとして示されている。デバイスは（従来の集積 回路技術では達成困難な）高い抵抗値を有する厚膜抵抗器であってよい。デバイ スはオプションにより通常の表面取付デバイス・パッケージングを有する分離し て形成されたデバイスであってもよい。

例として抵抗器、インダクタ、キャパシタがある。

キャパシタの一つの有用な例がユニット３５５として示されている。これは点３ ６７及びストラップ３６６との導電性接着により電源と接地との間に接続されて いる電荷保存キャパシタである。このようなキャパシタは通常、回路がスイッチ される時に安定な供給電圧を維持するべく集積回路ソケットに取付けられている 。チップと共にキャパシタを含んでいることの経済的な利点は明らかである。ユ ニット３５５のようなデバイスはもちろん回路内の任意の点に接続されていてよ い。

大ぎな関心を持たれる一つの変形例として、同一の基板上に製作するのが困難紹 光学的又は他の要素が分離デバイスとして使用され得る。例えば、デバイス３５ ５はガリウムーヒ素基板を用いる固体レーザであってよく、またダイ３１０は通 常のシリコン集積回路であってよい。その場合、他の光学的デバイスとの通信の ために光ファイバが含まれる。

容易に実現され得る他のデバイスは、固定要素もしくはカプセル封じプラスチッ クに形成されたアクセス孔を通じて調節可能な要素を有するＲＣタイミング回路 網、又は熱を拡散させるのにデバイス３５５の領域を用いるパワートランジスタ である。ヒートシンクも直接に層３２０に、又は基板３１０の大電力部分からの 低インピーダンス熱伝導を可能にするバイアに取付けられ得る。

これらの他のデバイスは任意の好都合な仕方で取付けられ得る。それらはリード フレームのはんだ付けの前又は後に接着により取付けられ得る（又はそれらがは んだ付けされ、リードフレームが接着により取付けられ得る）。代替的に、接着 によるボンディングに先立ってリードフレームを所定の位置に保って、リードフ レーム及びディスクリート・デバイスのはんだ付は又は接着が同時に行われ得る 。

第４Ｂ図には、在庫のかなりの減少を可能にする本発明の他の変形例が示されて いる。この場合、前記のように基板３１０とポリイミド層、３２０と表面パッド とを有する第一のチップ３００’　と、基板３１０′とポリイミド層３２０′と 層３２０上の接触部のアレー３８２と雌雄結合する接触部のアレー３８２′と３ 含む第二のチップ３８０とを含んでいるニチツプ組立体が存在する。

代替的なＵ字形の接触部アレー３５０′が示されており、これはチップ３８０に 対して層３２０の半分を自由にするという利点を有する。チップ３００’の半分 の上にリードを全てもたらすためには、リードのばね定数に若干の変動を許すこ とが必要であろう。

電力供給及び接地のために接触部３５０′と接触部３８２との間の幾つかの接続 のみが示されている。チップ３８０はもちろん入力／出力のためにリードに直接 に接続し得る。図示されている例では、チップ３８０は、電力供給及び接地のみ を必要とし、またアレー３８２内のバイアを通じて又はリード３７３のような表 面リードを通じて一層大きいチップとのみ通信するＲＯＭである。

大きな商業的関心を持たれる一つの特定の応用は、ＲＯＭの追加によりカストマ 仕様化されるシングルチップ・マイクロのような多重目的チップの応用である。

もしＲＯＭがマスク・オプションであれば、歩留りの変動又は短納期の注文を許 すべくカス１−マ仕様マイクロコンピュータの備蓄供給が存在しなければならず 、またメーカは一つのカストマに対（）でのみ良品であるチップの在庫を維持し なければならない。しかし、第４Ｂ図の実施例では、各カストマに対する在庫は マイクロコンピュータよりも遥かに安価なＲＯＭのみでよい。メーカーはもちろ んカストマ全体の三−ズを満すのに十分なマイクロコンピュータの備蓄を維持す る。統計の法則から在庫の全費用が中央備蓄によれば少なくて済むことは明らか である。

ニチップ・システムの変形例では、主チップ３０２は入力コントローラのような 一般化されたシステムぐあり、また第二のチップ３８０は特定の応用に対して各 々カストマ仕様化された多くの代替的チップの一つである。例えば、主チップ３ ０２は５ボルト論理チツプであってよく、また第二のチップ３８０はモデム又は コーグのような電話インタフェース内の電話回路網の高電圧に耐えるように設計 されていてよい。

プラグ・コンパチブル・システム用の種々のメーカーのコンピュータへのインタ フェースのような第二のチップの多くの他の応用、又は並列出力又は直列出力の ような多数の標準的論理機能の一つの実現は当業者に明らかである。

チップ３８０を取付けるための一つの好都合な方法は、信頼性の高い接触を形成 するべく十分な量の高温はんだでパッド３８２′を形成し、そのポンドを低いほ うの温度でのリードのポンディング以前にリフローさせる方法である。

他の方法は整列してチップ３８０を接着により取付け、接触部の両組を同時には んだ付けする方法である。

当業者は本明細書の開示内容に照らし本発明の更に他の種々の実施例を容易に考 えることができる。特に本発明は接触パッドの特定の形状に限定されるものでは なく、正方形又は長方形のアレーが使用されてよく、またＵ字形アレー、線の列 、不規則な形状が使用されてもよい。

ＦＩＧ、　／ 国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）或る基板長さ及び幅を有する半導体基板、及び複数個の層として前記基板 上に形成された複数個の電気デバイスより形成された少なくとも一つの電気回路 と、前記電気回路内の前記電気デバイスを接続する導電経路の回路綱、及び前記 電気回路の内外へ電気信号を通す第一のアレーの入出力接触部と、 を含む集積回路にして、 誘電位層が前記第一のアレーの入出力接触部を除き前記集積回路の頂面の一部上 に延在しており、前記誘電体層は前記少なくとも一つの電気回路及び前記導電経 路の回路綱を覆っており、前記誘電体層は周縁領域と該周縁領域内の内部領域と を有しており、 導電性取付部を形成するよう構成された表面層を有する第二のアレーの入出力接 触部が前記内部領域内にて前記誘電体層上に或る予め定められたパターンにて配 置されており、 前記第一のアレーの入出力接触部と前記第二のアレーの入出力接触部とを接続す る導電経路の第二の回路網が前記誘電体層上に配置されている集積回路。
2. （２）電気回路内にて導電経路の回路網により第一のアレーの入出力接触部に接 続された複数個の電気デバイスを有する集積回路に電気リードを取付ける方法に して、前記電気回路上に誘電体層を適用する過程と、前記第一のアレーの入出力 接触部の上方にて前記誘電体層に開口を形成する過程と、 前記第一のアレーの入出力接触部と或る予め定められたパターンにて前記誘電体 層上に配置された第二のアレーの入出力接触部との間に導電経路の回路綱を適用 する過程と、取付先端を有する或るアレーの導電リードを前記第二のアレーの入 出力接触部に近接して配置する過程と、前記第二のアレーの入出力接触部の少な くとも幾つかと前記取付先端の少なくとも幾つかとの間に導電性ボンドを同時に 形成する過程と、 を含む方法。