説明

半導体装置およびその製造方法

【課題】 高密度配線化に伴って配線パターンやボンディングリードの寸法が微細化しても、ICチップの接続端子のような接続部位に対するボンディングリードの確実な接続を行うことを可能とした半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 開口2が設けられた絶縁性フィルム基材1と、前記絶縁性フィルム基材1の表面に形成された配線パターン4と、前記開口2を跨ぐように架橋して設けられたボンディングリード3とを有するテープキャリアと、接続端子6を有しており前記テープキャリア上に実装されて前記接続端子6が前記ボンディングリード3に接続されたICチップ5とを備えた半導体装置であって、前記ボンディングリード3が、当該ボンディングリード3自体の金属導体箔を湾曲状に伸び加工することで前記接続端子6に到達させて当該接続端子6に接続してなるものであることを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばICチップのような半導体素子をテープキャリアのような配線板部品に実装し接続してなる半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の半導体装置およびその製造方法としては、図6に一例を示したような構造のものがある。
【0003】
図6(a)に示したように、まず、絶縁性フィルム基材101の所定位置に、開口102が設けられ、その開口102を跨ぐように、未加工の平坦なパターンの状態でフライングリード103が形成される。この接続加工前の平坦なパターンの状態のフライングリード103は、それに連なる配線パターン104と共に、絶縁性フィルム基材101の表面に張り合わされた銅箔のような薄い金属材料を例えばエッチング法などによりパターン加工して形成されたものである。
続いて、図6(b)に示したように、絶縁性フィルム基材101の表面上の所定位置に、接着剤層107を介してICチップ105が貼り付けられる。そして、フライングリード103を、ICチップ105の接続端子106へと近付けて行き、加熱しつつ押し付けるようにして接続端子106に接続する。その近付けて行く途中で、フライングリード103の一端は、予め設けられていたノッチ部108にて切断されることとなる(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−172198号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、高密度配線化への対応が益々強く要請されるようになってきている。
それに対応するためには、配線パターン104やフライングリード103の形成材料である銅箔のような導体箔を薄くして、そのエッチング加工の安定性を確保することが必要となる。
【0006】
ところが、そのように導体箔が薄くなると、それをパターン加工して形成されたフライングリード103の強度が低下して、変形が発生しやすくなる。
また、高密度配線化に伴って、フライングリード103も益々微細な寸法になって行く傾向にある。
ノッチ部108の切り込みをフライングリード103に予め形成しておくことが必要であるが、上記のような高密度配線化に伴って、そのノッチ部108の切り込みパターンの安定的な作製が困難なものとなり、またそれと共に、フライングリード103全体としても例えば細過ぎるものや太過ぎるものが混在するといった不都合な事態が発生しやすくなる。
【0007】
その結果、フライングリード103が細過ぎるものとなった場合には、その部位での不本意な切断が発生しやすくなり、また逆に、太過ぎるものとなった場合には、そのフライングリード103がボンディング工程でノッチ部108にて確実に切断されなくなり、延いてはICチップ105の接続端子106への確実な接続が困難なものとなる。
【0008】
また、近年では、ボンディングリード間隔(隣り合うフライングリード103同士の間隔)のさらなる狭小化も進んでいるので、上記のような問題はさらに解決困難なものとなって行くことが想定される。
【0009】
本発明は、このような問題を解決するために成されたもので、その目的は、高密度配線化に伴って配線パターンやボンディングリードの寸法が微細化しても、ICチップの接続端子のような接続部位に対するボンディングリードの確実な接続を行うことを可能とした半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の半導体装置は、開口が設けられた絶縁性基板と、前記絶縁性基板の表面に形成された配線パターンと、前記開口を跨ぐように架橋して設けられたボンディングリードとを有するテープキャリアと、接続端子を有しており前記テープキャリア上に実装されて前記接続端子が前記ボンディングリードに接続された半導体素子とを備えた半導体装置であって、前記ボンディングリードが、当該ボンディングリード自体を湾曲状に伸び加工することで前記接続端子に到達させて当該接続端子に接続してなるものであることを特徴としている。
本発明の半導体装置の製造方法は、開口が設けられた絶縁性基板と、前記絶縁性基板の表面に形成された配線パターンと、前記開口を跨ぐように架橋して設けられたボンディングリードとを有するテープキャリア上に、接続端子を有する半導体素子を実装し、前記ボンディングリードと前記接続端子とを接続する工程を少なくとも含んだ半導体装置の製造方法であって、前記ボンディングリード自体を湾曲状に伸び加工することで前記接続端子に到達させて当該ボンディングリードを前記接続端子に接続する工程を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、高密度配線化に伴って配線パターンやボンディングリードの寸法が微細化しても、ICチップの接続端子のような接続部位に対するボンディングリードの確実な接続を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体装置における、ボンディングリードとICチップの接続端子との接続構造の部分を抽出して示す断面図である。
【図2】図1に示した部位の平面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における、ボンディングリードをICチップの接続端子に接続させる工程を特に抽出して示す図である。
【図4】本発明の実施例に係る半導体装置におけるボンディングリードとICチップの接続端子との接続構造の部分の主要な寸法について示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る半導体装置のバリエーションの一例を示す図である。
【図6】従来技術に係る半導体装置におけるフライングリードとICチップの接続端子との接続構造の部分を抽出して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
【0014】
この半導体装置は、図1、図2に示したように、絶縁性フィルム基材1と、開口2と、ボンディングリード3と、配線パターン4と、ICチップ5と、接続端子6と、接着剤層7とから、その主要部が構成されている。
【0015】
絶縁性フィルム基材1の所定位置には、ボンディングリード3とICチップ5の接続端子6との接続のための開口2が設けられている。
絶縁性フィルム基材1の表面上には、配線パターン4が形成されている。また、ボンディングリード3が、開口2を湾曲しつつ跨ぐように設けられている。
【0016】
絶縁性フィルム基材1、開口2、ボンディングリード3、配線パターン4によって、テープキャリアの主要部が構成されている。そしてそのテープキャリアの所定位置に、半導体素子としてICチップ5が実装されている。
【0017】
ボンディングリード3は、そのボンディングリード3自体の未加工の材料部品であるボンディングリードパターン8を変形させて湾曲状に伸び加工することで、概形湾曲状(半円弧状)に形成されて、ICチップ5の接続端子6に接続されている。また、それと共に、ボンディングリード3は、所定の位置毎に屈曲部13が設けられている。
ボンディングリード3の両端は、絶縁性フィルム基材1の表面上に形成されている配線パターン4にそれぞれ連なっている。つまり、開口2の左方の配線パターン4〜ボンディングリード3〜開口2の右方の配線パターン4は、図6(b)に一例を示した従来技術の場合のノッチ部108のような切れ目はなく、完全に連続したものとなっている。これは、言うなれば、ボンディングリード3が、あたかも開口2を跨いで、その開口2で隔てられた左右両岸の配線パターン4同士の間に湾曲状に架橋されたような構造となっているということである。
【0018】
この半導体装置における、ボンディングリード3とICチップ5の接続端子6との接続は、図3にその主要な流れを示したようなプロセスで行われる。
【0019】
まず、平坦な状態のボンディングリードパターン8(これが後に湾曲状に伸び加工および屈曲加工されて、ボンディングリード3となる)を有するテープキャリアを用意する。
具体的には、このテープキャリアには、図3(a)に示したように、開口2が設けられた絶縁性フィルム基材1の表面上に配線パターン4が形成され、かつ開口2上を平坦に跨ぐように(架橋されたような状態で)ボンディングリードパターン8が形成されている。
そのテープキャリアの上の所定位置に、接着剤層7を介してICチップ5を貼り付ける。そのICチップ5には、接続端子6が設けられている。
【0020】
続いて、図3(b)に示したように、平坦な状態のボンディングリードパターン8を、ボンディングツール10を用いて、矢印11で模式的に示したようにICチップ5の接続端子6へと押し進めるようにして近付けて行くことで、その平坦な状態のボンディングリードパターン8に伸び加工を施しつつ湾曲状に加工する。また、このとき同時に、ボンディングツール10の先端部に設けられている角部12によって、平坦な状態のボンディングリードパターン8における複数箇所の角部12に接している部位がそれぞれ屈曲加工されることで、加工後のボンディングリード3における複数箇所の屈曲部13が生じることとなる。
【0021】
このようにボンディングツール10の先端部に角部12を設けて、そのボンディングツール10を用いた加工時に、ボンディングリード3に屈曲部13を設けることにより、ボンディングリード3になる途中の加工対象のボンディングリードパターン8に掛かる張力を分散させることができる。また、その加工によって概形湾曲状に形成されたボンディングリード3に残留することが想定される曲げ応力や塑性変形応力のような各種残留応力等を分散・緩和することができる。そしてその結果、加工時のボンディングリードパターン8に切断や損傷もしくはその他各種の加工不良等が発生することや、その加工後にボンディングリード3が残留応力等に起因して接続端子6から剥離したり変形したりすることを
、さらに確実に回避することが可能となる。
【0022】
ボンディングツール10の形状としては、図3に一例を示したような、幅寸法の異なる少なくとも2段以上の凸部を組み合わせた先頭部を備えたものとすることが可能である。2段の凸部を備えている場合には、出来上がりのボンディングリード3には屈曲部13が4箇所生じることとなる。3段の場合には、6箇所となる。段数が多いほど、生じる屈曲部の個数は多くなり、それだけ張力や残留応力等が分散・緩和される度合いが高くなることが期待できる。
【0023】
そして、図3(c)に示したように、ボンディングリード3の弧の先端部(つまり中央部)がICチップ5の接続端子6に到達すると、例えば標準的加熱温度での加熱を伴う圧着法などによって、ボンディングリード3をICチップ5の接続端子6に接続する。
【0024】
その後、図3(d)に示したように、ボンディングツール10を、矢印14で模式的に示した如くICチップ5の接続端子6から引き離す。
【0025】
このようにして、平坦な状態で開口2を跨ぐようにして設けられていたボンディングリードパターン8に対して、伸び加工と共に所定の位置毎に屈曲加工を施して、ほぼ半円弧状に湾曲すると共に複数個の屈曲部13を有してICチップ5の接続端子6へと接続されたボンディングリード3を形成することができる。
【0026】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、ボンディングツール10を用いて、平坦な状態で設けられていたボンディングリードパターン8に伸び加工および屈曲加工を施して、その両端が絶縁性フィルム基材1上に設けられている配線パターン4と途切れることなく連続した、概形が湾曲状のボンディングリード3を形成するようにしたので、従来のフライングリードでは必須であったノッチ部を設けなくとも済むこととなる。また、そのノッチ部を確実に切断しなければならないという技術的拘束から完全に解放される。
その結果、高密度配線化に伴って配線パターン4やボンディングリード3の寸法が微細化しても、ICチップ5の接続端子6のような接続部位に対するボンディングリード3の確実な接続を行うことが可能となる。
【0027】
また、従来技術に係るノッチ部にて切断される構成のフライングリードでは、開口2にて隔てられた左右両方の配線パターン4に切れ目なく連続する構成のフライングリード(ボンディングリード)を実現することは全く不可能であるが、本発明によれば、それが可能となる。
【0028】
すなわち、図2に一例を示したように、ボンディングリード3に連なる一方の(図2では右方の)配線パターン4の端部に接続パッド9やスルーホール(図示省略)を設け、他方の(図2では左方の)配線パターン4は図示しない(図示の埒外の)配線系へと連なるようにして、その両者の間をボンディングリード3で橋渡しする(つまり架橋する)ことができる。このようにすることにより、ICチップ5における一つの接続端子6に対して、一つのボンディングリード3によって、それに連なる左方の配線パターン4との接続を取ると共に右方の接続パッド9との接続を取ることが可能となる。
あるいは、ボンディングリード3に連なる一方の(図2では右方の)配線パターン4の端部には接続パッド9aを設け、他方の(図2では左方の)配線パターン4の端部には接続パッド9bを設けて、その両者の間をボンディングリード3で架橋することができる。このようにすることにより、ICチップ5における一つの接続端子6に対して、一つのボンディングリード3によって、それに連なる右方の接続パッド9aとの接続と左方の接続パッド9bとの接続との両方を一度に確保することが可能となる。
【実施例】
【0029】
上記の実施の形態で説明したような接続構造を備えた半導体装置を作製した。
絶縁性フィルム基材1としては、所定の機械的強度を有する、厚さ50μmのTABテープ用のポリイミド樹脂フィルムを用いた。
【0030】
プレス金型等を用いたパンチング法により、所定の位置に、ボール搭載用ビア穴(図示省略)や幅500μmのデバイスホールの開口2を打ち抜き形成した。
配線パターン4、ボンディングリードパターン8は、絶縁性フィルム基材1の片面に張り合わされた厚さ18μmのHTE(High Temperature Elongation)箔をパターン加工
して形成した。また、図示は省略するが、外部のプリント配線板に対して接続されるように設定されたアウターリードやその他各種の外部接続用端子なども形成した。
【0031】
そして、ボンディングツール10を用いて、上記実施の形態にて説明したような加工プロセスにより、ボンディングリードパターン8に伸び加工および屈曲加工を施して、ほぼ半円弧状に湾曲すると共に複数個の屈曲部13を有してICチップ5の接続端子6へと接続されたボンディングリード3を形成した。
【0032】
このような本発明の実施例に係る半導体装置およびその製造方法によれば、従来技術に係る15μm程度の幅のノッチ部を必要とするフライングリードでは不可能であった、30μm未満の幅(またはライン/スペースが30μm/30μm未満)に設定されたボンディングリード3であっても、良好なボンディング性能を確保することが可能となる。
【0033】
ここで、本発明では、ボンディングリードパターン8を形成している銅箔のような金属導体箔自体が材料力学的に伸びる性質を利用して、そのボンディングリードパターン8を概形湾曲状に加工することで、ボンディングリード3をICチップ5の接続端子6に接続するようにしているが、その伸びの必要量と接着剤層7の厚さ等との関係性について説明する。
【0034】
平坦な状態に形成されていたボンディングリードパターン8を湾曲状に加工してなるボンディングリード3を、確実にICチップ5の接続端子6に接続するためには、図4に模式的に示したように、接着剤層7の厚さaに比例した長さ分の伸びが必要となる。また、開口2の幅wも関与することとなる。よって、ボンディングリード3を接続端子6に接続することの可否は、主に次の3つの条件で定まる。
(1)ボンディングリードパターン8の期待できる伸び量
(2)開口2の幅w
(3)接着剤層7の厚さa
【0035】
上記のうち、条件(1)は、実際にボンディングリードパターン8用の材料として使用する銅箔のような金属導体箔の種類によって決まる。
一般的に、斯様な金属導体箔として使用される銅箔の代表的なものは、HTE箔である。HTE箔は、ボンディング時の基準的加熱温度である200℃程度において、約25%の伸びが期待できる。よって、(1)は、少なくともそのような値とすることができる。
条件(2)、(3)は、製品に要求される仕様に依存する要素であり、(2)の値による制約で(3)の値が決まることとなる。
そして、ボンディングの際には、図4に示したように、ボンディングリードパターン8を、絶縁性フィルム基材1の開口2の端部(つまりボンディングリード3の付け根の部分)から接続端子6との接続部までの直線距離bに対して、約10%以上多く伸ばすように加工することが必要となる。
【0036】
上記のような条件を考慮しつつ、本実施例では、開口2の幅wを300μm、400μm、600μmとし、そのそれぞれの場合について、ボンディングリード3と接続端子6との接続領域の幅pを30μm、40μm、50μmとし、接着剤層7の厚さを30μm〜170μmの範囲内で10μm置きに変更して、そのそれぞれの場合での、ボンディングリード3と接続端子6との確実な接続の実現性の可否を確認した。
【0037】
その結果、開口2の幅wを300μmとした場合には、接着剤層7の厚さが70μm以下であれば、確実な接続を実現可能であることが確認された。
また、開口2の幅wを400μmとした場合には、接着剤層7の厚さが100μm以下であれば、確実な接続を実現可能であることが確認された。
また、開口2の幅wを600μmとした場合には、接着剤層7の厚さが160μm以下であれば、確実な接続を実現可能であることが確認された。
【0038】
なお、図5に一例を示したようなバリエーションも可能である。
すなわち、上記の実施の形態および実施例では、絶縁性フィルム基材1におけるICチップ5が実装される面に配線パターン4やボンディングリードパターン8が設けられた構造の場合について説明したが、そのようなICチップ5が実装される面とは反対側の面に、配線パターン4やボンディングリードパターン8が設けられた構造の場合にも、本発明は適用可能である。但しこの場合には、ボンディングリードパターン8を、絶縁性フィルム基材1の厚みと接着剤層7の厚みとの合計の距離に亘って伸び加工しなければならない。従って、この場合、開口2の幅に対する接着剤層7の厚さの条件値の適用手法としては、その接着剤層7の厚さの許容値を絶縁性フィルム基材1の厚さとの合計値に対応して適用させることで、その実現の可否を判定することができることとなる。
【0039】
また、上記の実施の形態および実施例では、ICチップ5が実装される配線基材としてポリイミド樹脂フィルムからなる絶縁性フィルム基材を用いる場合について説明したが、配線基材としては、その他にも、例えばガラスエポキシ基材のようなリジッドプリント配線板用基材を用いた構成とすることなども可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【0040】
1 絶縁性フィルム基材
2 開口
3 ボンディングリード
4 配線パターン
5 ICチップ
6 接続端子
7 接着剤層
8 (未加工で平坦な状態の)ボンディングリードパターン
10 ボンディングツール
12 角部
13 屈曲部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口が設けられた絶縁性基板と、前記絶縁性基板の表面に形成された配線パターンと、前記開口上に設けられたボンディングリードとを有するテープキャリアと、接続端子を有しており前記テープキャリア上に実装されて前記接続端子が前記ボンディングリードに接続された半導体素子とを備えた半導体装置であって、
前記ボンディングリードが、当該ボンディングリード自体を湾曲状に伸び加工することで前記接続端子に到達させて当該接続端子に接続してなるものである
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
請求項1記載の半導体装置において、
前記ボンディングリードは、前記開口を跨ぐように架橋されて、その両端が前記絶縁性基板上に形成された配線パターンにそれぞれ連続しており、切れ目がない
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項3】
請求項1または2記載の半導体装置において、
前記ボンディングリードが、湾曲状に伸び加工されると共に所定の位置毎に屈曲部が設けられて、前記接続端子に接続してなるものである
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項4】
開口が設けられた絶縁性基板と、前記絶縁性基板の表面に形成された配線パターンと、前記開口上に設けられたボンディングリードとを有するテープキャリアに、接続端子を有する半導体素子を実装し、前記ボンディングリードと前記接続端子とを接続する工程を少なくとも含んだ半導体装置の製造方法であって、
前記ボンディングリード自体を湾曲状に伸び加工することで前記接続端子に到達させて、当該ボンディングリードを前記接続端子に接続する工程を備えた
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項5】
請求項4記載の半導体装置の製造方法において、
前記ボンディングリードを前記接続端子に接続する工程では、所定の位置毎に角部が設けられたボンディングツールを用いて前記ボンディングリードに押し伸ばし加工を施すことで、当該ボンディングリード自体を湾曲状に伸び加工すると共に所定の位置毎に屈曲加工して、当該ボンディングリードを前記接続端子へと接続させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項6】
請求項4または5記載の半導体装置の製造方法において、
ボンディングツールは、幅寸法の異なる少なくとも2段以上の凸部を組み合わせた先頭部を備えたものである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−228387(P2011−228387A)
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−94934(P2010−94934)
【出願日】平成22年4月16日(2010.4.16)
【出願人】(000005120)日立電線株式会社 (3,358)
【Fターム(参考)】