JPS63164224A - 電気接続用テ−プ状リ−ド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子などの外部接続用電極（パッド）と
外部回路を接続する電気接続用テープ状リードに関し、
特に高密度で信頼性の高い接続を可能にするものである
。

〔従来の技術〕

ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は、３ｉなどのチップ表面
にＡｌ配線を形成したパッドを除いてパッシベーション
層により保護され、パッドと外部回路との接続にはＡｕ
やＡ１細線を用いたワイヤーボンドが利用されている。

しかるにＬＳＩやＶＬＳＩなとの高集積素子ではチップ
当りのパッド数が数１０〜１００以上となり、隣接する
ワイヤー間で接触混線等の障害が起り易い。

このため最近ではテープ自動ボンディング（Ｔａｐｅ　
Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ＢｏｎｄｉｎＯ；　ＴＡ　Ｂ　＞
を用い、テープ状リードを一括接続する方式が採用され
る方向にある。

テープ状リードやＴＡＢ用リードについては、例えばソ
リッドステイトテクノロジイ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅ　
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　１９７８年３月＠り、５３〜
ｓａに詳しく説明されている。即ちテープ状リードは厚
さ７０μ、３５μ又はこれ以下のタフピッチ銅（Ｃ１１
０）　、無酸素銅（Ｃ１０１＞、　Ｃｕ−２，４％Ｆｅ
−０，１２％Ｚｎ−０，０３％Ｐ合金（Ｃ１９４）。

電解銅等の箔条体からエツチングなどにより形成される
。チップ外周近くに配列するパッドは通常５０〜１００
μ角で１００〜３００μピツチに形成されており、２層
又は３層のテープ状リードはリード先端部を除き、それ
ぞれ片面又は両面がポリイミド膜で処理される。

素子のパッド上に形成されたＡｕバンプ（突起状電極）
とＡｕメッキされたリード先端は熱ブロツク上で圧着し
て接続しているが、より新しい方法としてリード側にバ
ンプを形成している。この方法によればチップにバンプ
を形成することによるコストや品質上の難問が回避でき
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら半導体などの実用期間に亘り熱膨張差によ
り不可避的に発生する熱応力や外部殿械的ストレスが素
子とリードの接合部に直接的に作用することは避けられ
ないので、これに耐え１ｑる十分な接合強度が必要であ
る。

また熱圧着における過大な荷重や温度は素子のクラック
発生の原因となるので厳しく制限される。リード上にＡ
ＬＪバンプを形成する場合はそれほど問題ではないがコ
スト上不利である。

これに替りＣＵバンプやＡｕメッキＣｕバンプでは温度
や荷重の制約が大きい。

上記問題はＬＳＩヤＶＬＳＩなどのように高集積化・微
細化され、かつパッド部が多層化されるにつれてより重
大となる。即ら可及的小荷重で圧着されることが増々重
要となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、半導体の小型化・
高集積化において、ますます重要となっている小荷重で
の圧着が可能で、パッドと外部回路との高密度かつ信頼
性の高い接続が得られる電気接続用テープ状リードを開
発したもので、金属製リードに接続用バンプを設けた電
気接続用テープ状リードにおいて、バンプをＡ１．Ａ９
．Ｐｂ又はこれ等の合金で形成したことを特徴とするも
のである。

即ち本発明はＣＵの他、Ｃｕ−Ｚｒ、　Ｃｕ−Ａｇ、Ｃ
ＬＪ−Ｚｎｔ　Ｃｕ−ｃｒ、ｃｕ−Ｆｅ。

Ｃｕ−３ｎ、Ｃｕ−Ｔ　ｉ、Ｃｕ−Ｎ　ｉ、Ｃｕ−Ｎ　
１−３ｎ、Ｃｕ−０ｒ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｐ等のＣｕ
合金、Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金、Ａ１合金などを圧延加工
して所定の厚さに仕上げてから、エツチングやプレス法
により所望のリードパターンに成形する。通常リード厚
さは１８〜１００μでリード巾は用途に応じ５０〜２０
０μ位であり、バンプはリード先端の素子上のパッドと
接続可能な位置に設けられる。バンプの形状は高さ１０
〜５０μの凸状をなす。

バンプは純、ＡＪ！、／’！！−０，５〜２％Ｓｉ。

ＡＪ！−０，５〜１％Ｍｇ、Ａ、！！−０，１〜１％Ｐ
ｄ。

Ａ１−０．５〜５％Ｎ　ｉ　、　Ａ１−０．５〜１．５
％Ｃｕ等のＡ１合金、ｔＡＡ９、／ｌ−０，１〜５％Ｓ
ｎ、Ａ９−０．１〜１５％ＡＵ、　Ａｇ−０，１〜３０
％Ｐｄ等のへ！？合金、純Ｐｂ、Ｐｂ−１〜４０％Ｓｎ
、Ｐｂ−１〜１０％５ｎ−１〜５％Ａｇ。

Ｐｂ−１〜３％Ｓｂ、Ｐｂ−０，０５〜１％Ｃａ−１〜
５％Ｓｎ等のＰｂ合金からなり、これ等のバンプは溶接
、圧着、メッキ、蒸着２機械的かしめなどにより形成さ
れる。一つの実用的な方法としては上記組成の細線をア
ーク放電により溶解して表面張力により小球状とし、こ
れを熱圧着する。またリードのバンプパターンに凹状穴
を形成した基板に上記組成の金属をマイクロキャストし
たり、予めスパッターなどにより導電化してから凹状穴
以外の部分をレジスト処理し、メッキにより凹状穴に上
記組成の金属を満し、これをリードに一括して圧着転写
することもできる。このときリード側にＡｕ、Ｓｎ、５
ｎ−Ｐｂ等をメッキしておき、バンプの圧着や転写の接
合を助長することもできる。

本発明リードの実用上より望ましい形態は、リードにＣ
ｕ合金を用い、これにＮｉ、Ｎｉ−Ｇｏ、　Ｎ　ｉ　−
Ｐ、　Ｎ　ｉ　−Ｂ、　Ｎ　ｉ　−Ｐｄ等の薄層を形成
してから前記バンプを形成することである。薄層の厚さ
は０．１〜５μ、望ましくは０．１〜２μとする。また
本発明リードは、上記合金テープ単体の所謂１層リード
の他、ポリイミド膜で補強した２Ｂ又は３層リードとす
ることも可能であり、箔条体にポリイミドをコートして
からパターンを成形するか、打抜成形したポリイミドテ
ープに箔条体を積層してからパターンを成形する。

〔作　用〕

本発明は上記の如く、ＡＬＪより安価で、Ａ１と拡散反
応し雌く、かつＣｕより軟質な金属でバンプを形成する
もので、小荷重での圧着が可能となり、素子に機械的ダ
メージを与えることなく、充分な接合強度を得ることが
できる。また長期の実用に亘り信頼性を向上する。

即ち素子上のＡ１パッドとリードのバンプは３００〜６
００℃で熱圧着されるが、本発明リードはその精選され
た上記合金組成により、より低温又は低荷重で熱圧着が
可能となるため、素子へのダメージの危険が少ない。こ
れは通常の電気銅などに比べ、高温での変形能が大きい
ためである。またＡＵとＡ１は容易に拡散反応するので
、実用期間中に脆弱で電気抵抗の高い反応層を形成し、
所謂Ｐｕｒｐｌｅ　Ｐｌａｑｕｅ現象となってしまう。

これに対しＡ１バンプは同一金属であり、最も望ましい
。また接続部の電食などにおいてもＡ１バンプが最も有
利であり、Ａｇ。

Ｐｂ等もこれに継ぐものである。

リード材としてＣｕ又はＣＵ金合金用いると、機械的特
性と共に電気・熱伝導性及びリード他端の接続（Ｏｕｔ
ｅｒ　Ｌｅａｄ　Ｂｏｎｄ　）に常用される半田付は性
において最適である。リード部の少なくともバンプ部周
辺にＮｉ又はＮｉ合金被膜を形成しておくと、リードの
酸化防止となり、Ａ１バンプ等との接続性が良好で、か
つＡｉとＣｕの拡散反応や電食防止にも有効である。

〔実施例〕

厚さ３５μのＣｕ箔と厚さ７５μのポリイミドベースフ
ィルムからエツチング法により、リード数６４．リード
先端の巾１００μ、ピッチ２５０μのテープキャリヤー
を作成し、下記によりリード先端にバンプを形成した。

（１）第１表中Ｎ０４〜６に示すバンプ用細線（線径２
５μ）を用い、その先端をそれぞれ超音波併用熱圧着式
ボールワイヤーボンダーによるアーク放電により、Ａｒ
−１０％贈気流中で溶解して小球状（球径６０μ）とし
た。これをＡｒ−１０％Ｈ２気流中２５０℃に加熱した
上記テープキャリヤーのリード上に超音波（出力ｏ、ｏ
ｓｗ、時間０．０５ＳｅＣ）で熱圧着して半円球状とし
、その頂部で細線を切断することによりバンプを形成し
た。

（２）上記テープキャリヤーのリード先端に下記メッキ
浴を用いてＮｉ　−１０％ＣＯ合金を３μの厚さにメッ
キし、第１表中Ｎ０４〜６に示すバンプ用細線（線径２
５μ）を用い、上記（１）と同様にしてテープキャリヤ
ーのリード先端にバンプを形成した。尚ボール形成部と
熱圧着部のみＡｒ−１０％ト１２を吹き付け、その他は
特別なシールを施さない簡便な開成型装置を用いた。

メッキ浴 Ｎ　＋　３０４　　　　　２４０　ＳＦ／Ｊ！Ｎ　ｉ　
０１２３０　ｇ／１ ｌ−１３ＢＯ３３０９／　ｆｌ ＣＯ３０４１５９／１ ギ＠　　　　　　　　２０９／１ ホルマリン　　　　　２ｇ／１ ｐＨ３，７ 浴温　　　　　　　６０℃ 電流密度　　　　　５　Ａ／ｄ尻 （３）ガラス基板にＣｒ、　Ａｕ、　Ｃｒの順に３層に
スパッターで導電化してからホトレジスト法により、厚
さ１５μのレジストを施し、バンプパターン相当の底部
にスパッタ層（Ｃｒ。

ＡＵ、Ｃｒ）が露出する凹状パターンを形成する。これ
に下記メッキ浴を用いてｐｂ−ｉ。

％ｓｎ合金をメッキして凹部を満たし、高さ２５μのＰ
ｂ−１０％３ｎ合金からなる小径塊状体を得た。これを
熱圧着法により上記テープキャリＡ７−のリード上に約
２９０℃で転写した。

メッキ浴 Ｐｂ　（ＢＦ４　）２　９００９／Ｉ Ｓｎ　（ＢＦ４　）２　１００　ｇ／ＩＨ：＋Ｂｏ３３
０　ｇ／　、ｆ！ ８３ＢＦ４　　　　　　６０ｇ／ｉ ニカワ　　　　　　　０．５ｇ／、２ Ｈ 浴温　　　　　　　２５°Ｃ 電流密度　　　　　５Ａ／ｄ７ｒ１ 以上のテープ状リードについて、保管中の耐食性を比較
するため、湿度８５％、温度８５℃の恒温恒湿槽内に２
４時間放置し、バンプ部及びその周辺の腐食の有無を検
鏡した。またＳｉ素子を模して３ｉウエハーにＡ１を１
μの厚さに蒸着し、これに上記リードのバンプ部を一括
ボンディングした。ボンディングはＮ２−１０％Ｈ２気
流中、４００℃でリード当り７５ｇの荷重をかけて３秒
間加圧した。これ等についてそのままの剥離強度を求め
ると共に１５０°Ｃで５００時間エージング後の剥離強
度を求めた。尚、Ｐｂ−１０％３ｎ合金からなるバンプ
を形成したテープ状リードについては、Ｓｉウェハーの
Ａ１蒸着に代えてＡ７−１．５％３ｎ合金を１μの厚さ
にスパッターし、これに２８０℃で圧着した。

また比較のため上記（１）の方法に準じてＡｕとＣｕの
バンプを形成した従来のテープ状リードについて同様の
試験を行なった。これ等の結果を第１表に併記した。

第１表から明らかなように、本発明リードＮ０１〜７は
何れも十分な剥離強度を有し、特に重要な長期の実用期
間に亘る強度の維持においても十分に優れていることが
判る。これに対し従来リードＮα８〜９では重要な長期
の実用期間において、何れも大きな強度低下が認められ
る。

尚従来リードＮα９（ＣＩＪバンプ）ではボンディング
時の荷重を２倍としたとき、剥離強度は３３９、エージ
ング後も２９ｇとなるが、ボンディング時に大きな荷重
を要するため、素子への機械的ダメージの危険性が大き
い。

また本発明リードＮα１〜２はＡ１とＣｕの大きな電位
差により恒温恒湿による加速により腐食を起したが本発
明リードＮα４〜６ではリードにＮ１メッキを施したの
で腐食が完全に抑止できた。

以上本発明はＴＡＢテープ又はフィルムキャリヤー等の
テープ状リードとしたが、リード以外にも回路や他の部
品搭載できる回路機構を有し、外部回路との接続を可能
にするＴＡＢり一ドにも同様に適用することができる。

〔発明の効果〕

このように本発明テープ状リードはリード部にＡ１．Ａ
’Ｊ又はＰｂ系のバンプを形成したもので、小荷重での
圧着により従来のＡＵやＣｕバンプを形成したものと同
等以上の接続が得られ、長期の実用期間における接続強
度の低下が小さく半導体の小型化、高集積化において、
増々重要となっている素子と外部回路との高密度で信頼
性の高い接続が得られる等工業上顕著な効果を奏するも
のである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製リード上に接続用バンプ（突起状電極）を
   設けた電気接続用テープ状リードにおいて、バンプをＡ
   ｌ、Ａｇ、Ｐｂ又はこれらの合金で形成したことを特徴
   とする電気接続用テープ状リード。
2. （２）金属製リードにＣｕ又はＣｕ合金を用いる特許請
   求の範囲第１項記載の電気接続用テープ状リード。
3. （３）Ｃｕ又はＣｕ合金からなるリード上にＮｉ又はＮ
   ｉ合金層を介してＡｌ、Ａｇ、Ｐｂ又はこれ等の合金か
   らなるバンプを形成する特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の電気接続用テープ状リード。