JPS63164225A - 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電子部品や電子機器の外部接
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電気接
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、Ｓｉなどのチップ表面
にＡ１配線を形成したパッドを除り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ＬＳＩｔＶＬＳＩなどの高集積素子では、チッ
プ当りのパッド数が数１０〜１００以上となり、隣接す
るワイヤー間の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　Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎ（］　：　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
方向におる。

テープ状リードやＴＡＢ用テープについては例えばソリ
ッドステイトテクノロジイ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅ　Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　１９７８年３月号ｐ、５３〜５
８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（Ｃ１１０
）、電解銅等の箔条体からエツチング等により形成され
る。チップ外周近くに配列するパッドは通常５０〜１０
０μ角で１００〜３００μピツチに形成されており、リ
ード先端もこれに正確に重なるパターンに形成され、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（凸起）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。

、〔発明か解決しようとする問題点〕 しかしながら実用期間中熱膨張差などにより不可避的に
発生する熱応力や外部機械的ストレスが素子とリードの
接合部に作用するのをさけがたく、これに耐える十分な
接合強度を長期に亘り保持することは困難である。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Ａｕバ
ンプを形成する場合は、それほど問題はないが、コス１
へ上不利であり、これに替るＣｕバンプヤＡｕメッキＣ
ｕバンプでは温度やＶｉ手の制約が大きい。

上記の問題はＬＳＩヤＶＬＳＩなどのように高集積化と
共に微細化され、かつパッド部が多層化されるにつれて
、より重大となる。即ち可及的に小荷重で圧着できるこ
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、半導体などの電子
部品や電子機器の小型化・高集積化において、ますます
重要となっているパッドと外部回路との高密度かつ信頼
性の高い接続を可能にする電気接続用テープ状リードを
開発したものである。

即ち本発明テープ状リードの一つは、金属リード上に電
気接続用バンプを形成したテープ状リードにおいて、バ
ンプを純度９９．９９５ｗｔ％以上（以下ｗｔ％を単に
％と略記）、０２含有量ｚｏｐｐｍ以下、Ｓ含有は２　
ｐｐｍ以下のＭＡＣｕで形成したことを特徴とするもの
である。

また本発明テープ状リードの他の一つは、金属リード上
に電気接続用バンプを形成したテープ状リードにおいて
、バンプを純度９９．９９５％以上、０２含有１２０ｐ
ｐｍ以下、Ｓ含有ｍ　２　ｐｐｍ以下のＩＩＴ！　Ｃｕ
に、Ｍ　ｇ５０１）Ｉ）ｍ以下、　ＣＣａ１００１）Ｉ
）以下。

Ｂ　ｅ　５０ｐｐｍ以下、　Ｙ１００ｐｐｍ以下、希土
類元素（ＲＥ　）　１１００ｐｐ以下、　Ｔ　ｉ　１１
００ｐｐ以下、ＺＺｒ１００ｐｐ以下、　Ｈｆ　１１０
０ｐｌ）以下、　ＮＮｂ１００ｐｐ以下。

Ｔ　ａ　１１００ｐｐ以下、　ｙ１００ｐｐｍ以下、　
ＣＣｒ１００ｐｐ以下の範囲内で何れか１種又は２種以
上（以下添加元素と略記）を合計１１００ｐｐ以下含有
せしめたＣｕ合金で形成したことを特徴とするものであ
る。

即ら本発明はＣｕを始め、Ｃｕ−０，１％Ｚｒ。

Ｃｕ−０，１％Ａｇ、ＣＬＪ−０．１％Ｓｎ、Ｃｕ−２
，４％Ｆｅ−０，２％Ｚｎ−０，０３％Ｐ　（Ｃ１９４
）　。

Ｃｕ−２，０％３ｎ−０，１％ＣｒなどのＣｕ合金、Ｆ
ｅ−４２％Ｎｉ合金、ステンレススチール。

Ａ１合金等を圧延加工して所定の厚さに仕上げた金属テ
ープからエツチングやプレス法によりリードパターンに
形成する。通常リード厚さは１８〜１００μで、リード
幅は用途に応じ５０〜２００μ位であり、リード先端の
素子上のパッドと接合可能な位置に純度９９．９９５％
以上、０２含有ｆｆ１２０ｐｐｍ以下、Ｓ含有Ｎ　２　
ｐｐｍ以下の純ＣＵ又は純ＩＱ　９９．９９５％以上の
上記Ｉ１１！ｃｕに前記添加元素を含有けじめたＣｕ合
金からなるバンプを設ける。

バンプの形状は高さ１０〜５０μの凸状をなす。

バンプは溶接、圧着、蒸着１機械的かしめ等により付着
せしめる。例えば前記組成のバンプ用細線を溶接したり
、先端をアーク放電などで溶解して球状とし、これを熱
圧着する。また自動ボールボンダーにより位置を確認し
ながら高速度に圧着することもできる。またバンプに相
当する小球をマイクロキレスティングで製造して圧着す
る。例えばリードのバンプパターンに凹状穴を形成し、
これに小球を配して圧着する。

リード側にＳｎや半田などのろう材を置いてろう付けす
ることもできる。更にリードに所望の形状の穴を形成し
ておき、真空中でメルトして再マイクロキャスティング
したバンプ用小球を圧着することもできる。

本発明リードは上記金属テープ単体からなる他、ポリイ
ミド膜で補強した２層又は３層リードも有効であり、テ
ープにポリイミドをコートしてからパターンを形成する
か、打扱成形したポリイミドテープに金属テープを積層
してからパターン成形を行なう。

〔作　用〕

本発明は上記の如く任意のリード上に純度９９．９９５
％以上、０２含有ｆｆｉ２０ＤＤｍ以下、Ｓ含有ω２１
）ｌ）ｍ以下又は純度９９．９９５％以上の上記ＩＩＩ
！ｃｕに前記添加元素を含有せしめたＣｕ合金によりバ
ンプを形成するもので、リードの微細化による取扱い時
の変形や半導体素子の保持に必要なリード強度を保らな
がら素子パッド部とバンプの接合性を向上する。即ちリ
ード材として高温強度に優れたＣｕ合金やＦｅ−Ｎｉ合
金などを用いることにより、特に微細リードを必要とす
る高集積化されたＬＳＩやＶＬＳＩ用テープ状リードに
好適なものとなる。

使方素子上のＡ１パッドとリードのバンプは３００・〜
６００℃で熱圧着されるが、本発明リードはその精選さ
れた前記組成により、より低温又は低荷重での熱圧着が
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。バンプ部の高温変形能に基くボンディング性
とリード部の高温強度とは相反する特性であり、従来一
部で実用されているタフピッチ銅箔をエツチングでリー
ドとバンプに一体成形するテープ状リードではその使用
に限界がある。

Ａｕをバンプとする従来リードではボンディングは容易
なるも、素子側のＡ１と拡散反応して所謂Ｐｕｒｐｌｅ
　Ｐ！ａｑｕｅとなり、半導体の実用期間に亘り、電気
抵抗の増大から剥離に至る。これに対し本発明リードで
はＣｕとＡ１の拡散反応がＡｕとＡ１に比べて著しく起
り難いので欠陥となる可能性は少ない。

本発明リードにおいて純度９９．９９５％以上（０２及
びＳ以外の不純物は０．００５％以下）、０２含有量２
０ｐｐｍ以下、Ｓ含有ｍ　２　ｐｐｍ以下の純Ｃｕから
なるバンプを用いることにより、極めて軟質で変形し易
いので、素子ダメージを与えることなく接合が可能とな
る。過剰の不純物は元よりαやＳはＣＬＪ２０．　Ｃｕ
Ｉ２３としてＣＵの変形を妨害するので有害である。特
に微但に残存するＳは有害でこの有害作用を除去し、か
つバンプの特性を安定化させるために上記添加元素、即
らＭ　９５０ｐｐｍ以下、　ＣＣａ１００ｐｐ以下、Ｂ
ｅ５０ｐｐｍ以下、　ｙ１００ｐｐｍ以下、希土類元素
（ＲＥ）１００ｐｐｍ以下、　Ｔ　ｉ　１１００ｐｐ以
下、　　Ｚ　ｒ　１００ｐｐｍ以下。

トｌ　ｆ　１１００ｐｐ以下、　ＮＮｂ１００ｐｐ以下
、　ＴＴａ１００ｐｐ以下、　Ｖ１００ｐｐｍ以下、　
ＣＣｒ１００ｐｐ以下の範囲内で何れか１種又は２種以
上を合削１１００ｐｐ以下、特に望ましくは０．５〜５
０ｐｐｍ含有せしめる。しかして過剰の添加は変形能や
導電性に有害である。またＱは上記添加元素の作用に有
害で、含有量が２００ｐｐｍを越えると上記作用効果が
失われる。また本発明リードはＡＵ、Ａ９．Ｓｎ。

Ｎｉ等のメッキを施すことにより実用上一層望ましい場
合がある。即らこれ等のメッキはパッドとの接合に右利
に動くと共に外部回路との半田付けなどにおいて半田濡
れ性を向上する。

〔実施例〕

Ｃｕ−２％５ｎ−０，１％Ｃｒ合金（７）［延箔（厚さ
２２μ）を常法により予めダイホール、スプロケットホ
ールをパンチングしたポリイミドテープ（幅３５＃、厚
さ７５μ）と接着してからエツチングにより、６４リー
ドのテープキャリヤを製造した。リード先端部の幅は０
．１５０ｍ、ピッチは０．３５８であり、このテープ状
リードに第１表に示す各種Ｃｕ線（線径２５μ）をＮ２
−１Ｏｖｏ１％Ｈ２気流中で超音波併用熱圧着式ワイヤ
ーボンダー（Ｋ　ｇ　Ｓ　Ｊａｐａｎ社製）によりボー
ルボンドしてからボール頂部で切断しリード先端部にバ
ンプを形成した。テープキレリヤーの加熱温度２７５°
Ｃ２超音波０．０５Ｗｘ０．０５ｓｅｃ　、荷重７５９
であった。ボールは約直径５０μであり、圧着後約７０
〜８０μ径に潰された。

上記テープ状リードを用い、３ｉ素子を模して１μの厚
さにＡ１を蒸着した３ｉウエハにＮ２−１０　ＶＯＩ％
Ｈ２気流中、４１０℃、ボンディング荷ｆｆ１１１００
ｇ／ｃｍにより２秒間加圧してボンディングした。これ
等についてリード剥離強度を測定すると共にリード部の
硬さをマイクロビッカース計により測定した。また２０
０℃で３００ｈｒのエージング棲の剥離強度を測定した
。その結果をタノピッヂＣｕ製の従来テープ上に転写法
ににり純Ａｕバンプを形成したものと比較して第２表に
示す。

第２表 第１表及び第２表から明らかなように高純度のＣｕを用
いたもの及びこれに添加元素の適量を含有せしめ、かつ
ＱとＳの含有ωを低く抑えた本発明リードＮα１〜９は
何れもＡｕバンプを形成した従来リードＮα１６とほぼ
同等のリード剥離強度を示し、かつ加熱エージング後も
従来リードが剥離強度を著しく低下するのに比へ、はと
んど劣化せず、高い剥離強度を保持する。従来リードで
はＡｕバンプとＡ１が拡散反応して脆弱な中間層を発生
し、いわゆるＰｕ　ｒｐ　ｌ　ｅＰｌａｑｕｅ現象によ
り剥離強度を低下するものと考えられる。

また本発明リードのリード部の強度は硬さで従来リード
の約２倍と大ぎく、特に微細リードに適している。更に
従来リードでは厚さ３５μとしたものに対し、本発明リ
ードでは厚さ２２μと薄クシたが、それでも強度的に優
れていることが判る。エツチングにおいても板厚に近い
サイドエツチングが起るが、薄いリードが可能となり、
精密、微細リードの能率的な製造に極めて有利である。

比較例Ｎα１０はバンプをタフピッチＣＬＪとした例で
、０ｚｆｆｉが過大のためＮ２−）１２気流中でボール
が十分に形成されない。比較例Ｎ０１１はα含有口の低
下により一応ボンディングが可能となったが、接合力に
不十分である。同程度の純度のＮ０１５はＳ、０２が本
発明の範囲内にあり、かつＴｉとＭｇを適用含有するた
め、比較例Ｎα１０゜１１より改善されているも剥離強
度が２２ｇｒと不十分であった。これはＣＬＪ中にＡ９
．Ｐｂ、Ｓｂ。

Ｆｅ、Ｎ　ｉ、ｚｎ等の不純物が多いためと考えられる
。比較例Ｎα１３．１４は添加元素を過剰に含むため、
何れも接合不十分であり、これ等接合不十分なものは、
エージングにより本発明リードより劣化が著しいことが
判る。このような接合子モ分はエージングにより界面の
酸化か進行するためと考えられる。

〔発明の効果〕

このように本発明リードによれば従来のＡｕバンプを形
成したものと同等以上の接続力が得られ、エージングに
よる劣化もなく、リードには適度の強度を付与すること
も容易で、薄肉化をも可能にしたもので半導体の小型化
、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を行なうことができ
る等工業上顕著な効果を秦するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属リード上に電気接続用バンプを形成したテー
   プ状リードにおいて、バンプを純度９９．９９５ｗｔ％
   以上、Ｏ＿２含有量２０ｐｐｍ以下、Ｓ含有量２ｐｐｍ
   以下の純Ｃｕ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）金属リード上に電気接続用バンプを形成したテー
   プ状リードにおいて、バンプを純度９９．９９５ｗｔ％
   以上、Ｏ＿２含有量２０ｐｐｍ以下、Ｓ含有量２ｐｐｍ
   以下の純Ｃｕに、Ｍｇ５０ｐｐｍ以下、Ｃａ１００ｐｐ
   ｍ以下、Ｂｅ５０ｐｐｍ以下、Ｙ１００ｐｐｍ以下、希
   土類元素１００ｐｐｍ以下、Ｔｉ１００ｐｐｍ以下、Ｚ
   ｒ１００ｐｐｍ以下、Ｈｆ１００ｐｐｍ以下、Ｎｂ１０
   ０ｐｐｍ以下、Ｔａ１００ｐｐｍ以下、Ｖ１００ｐｐｍ
   以下、Ｃｒ１００ｐｐｍ以下の範囲内で何れか１種又は
   ２種以上を合計１００ｐｐｍ以下含有せしめたＣｕ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
   。