JP3718083B2

JP3718083B2 - Adhesive film for semiconductor devices

Info

Publication number: JP3718083B2
Application number: JP15603699A
Authority: JP
Inventors: 晃永井; 州志江口; 雅彦荻野; 正則瀬川; 利昭石井; 円丈露野; 博義小角; 理恵服部; 慎森島; 一郎安生; 邦宏坪崎; 忠一宮崎; 誠北野; 護御田; 則夫岡部
Original assignee: Renesas Technology Corp; Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Renesas Technology Corp; Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2016-05-30
Also published as: JP2000003939A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気特性，実装信頼性，組立性に優れた高密度，多ピン化，高速伝送対応の配線テープ，半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電気，電子部品の高性能化に伴い半導体装置の高集積化および高密度化が強く望まれている。そのため半導体素子はＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩへと高集積，高機能化され、素子の大型化，多ピン化，高速化，高消費電力化が進んできた。これに対応して多ピン用の半導体装置のパッケージ構造は素子の二辺に接続端子を有する構造から四辺すべてに端子を有する構造に変化してきた。さらに多ピン化対応として多層キャリア基板を用いて実装面全体に接続端子が格子上に有するグリッドアレイ構造が実用化されている。このグリッドアレイ構造の中には高速信号伝送を可能にするため接続端子長を短縮したボールグリッドアレイ構造（ＢＧＡ）が適用されている。接続端子としてのボール型構造は導体幅も太くなるため低インダクタンス化にも効果的である。さらに最近ではより高速対応として多層キャリア基板に比較的誘電率の低い有機材料が検討されている。しかし有機材料は一般に半導体素子に比べて熱膨張率が大きいため、その熱膨張率差により発生する熱応力のため接続信頼性等に問題がある。最近このようなＢＧＡパッケージにおいて、キャリア基板を用いない構造が提案されている。即ち、半導体素子と実装基板との熱膨張率差により発生する熱応力を低弾性率のエラストマ材料で緩和することにより接続信頼性を向上させる新しい半導体素子パッケージ構造が提案されている(米国特許第5148265号）。このパッケージ構造は半導体素子と実装基板の電気的接続をキャリア基板の代わりにポリイミド等から構成される配線テープを用いている。そのため電気的接続箇所としては半導体素子と配線テープはワイヤボンディング法あるいはリードによるボンディング接続がとられており、配線テープと実装基板ははんだボール端子による電気的接続がなされている。この従来技術に用いられるエラストマは耐熱性に優れた低弾性率材料という観点からシリコーン系材料が一般的に用いられている。シリコーン系材料を用いた応力緩衝層の一般的な形成方法としては配線テープに未硬化の液状樹脂をマスク等を用いて印刷して、その後硬化物を得る工程が用いられている。この方法は印刷により得られる緩衝層の平坦性を確保することが困難なことと印刷工程が繁雑で時間がかかる問題点を有する。そのため量産工程に対して不利であると同時に緩衝層の平坦性が確保できないため組立歩留り及び実装信頼性に問題を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は半導体装置において、熱応力を低減するためのエラストマ材料としてフィルム材料を用いることにより平坦性に優れた応力緩衝層を得られる技術を開示するとともに量産性に優れた半導体装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。その手段は配線層を有するテープ材料と半導体素子が電気的に接続され、その配線テープ上に実装基板と電気的に接続するための外部端子を有し、配線テープと半導体素子を絶縁性を保持した状態で接着する材料にフィルム材料を用いた半導体装置において、接着用フィルム材料の物性として実装リフロー条件の温度領域（２００〜２５０℃）の弾性率が１ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置を提供することにより達成される。
【０００５】
前記接着用フィルム材料としては、半導体装置の製造工程において実装基板と接続するためのはんだボール等による外部端子を形成する工程、あるいは実装基板に本発明の半導体素子を実装するためのはんだリフロー工程を経る。このリフロー温度は一般に２００〜２５０℃の高温で処理されるため、吸湿した半導体装置は水分が蒸発してその蒸気圧でフィルム材料が膨潤してあるしきい値を超えると発泡現象を生じ、ボイド，剥離等の欠陥を生じる。そのため用いるフィルム材料はできるだけ吸湿率が低いことと同時にリフロー温度での弾性率が高いことが要求される。本発明では各種フィルム材料を検討してリフロー工程の温度領域での接着材料の弾性率が１ＭＰａ以上であればリフロー特性に優れていることを見い出した。材料の弾性率の温度依存性の例を図１に示す。
【０００６】
また、実装リフロー条件の温度領域（２００〜２５０℃）の弾性率が１ＭＰａ以上を維持する材料を用いることにより耐リフロー特性に良好な結果が得られることを見い出している。膨潤量は蒸気圧と弾性率の比で決まり、弾性率が高いほど膨潤量が小さくなる。この膨潤量が材料の機械特性である破断伸び量を超えると発泡現象が生じる。また弾性率は接着用フィルム材料の機械強度とも相関があり、弾性率が高いほど一般的に破断強度，破断伸び量は大きくなる傾向にある。そのためリフロー温度域での弾性率の高い材料を用いることにより膨潤量，機械特性の両面の観点からリフロー特性がよくなる。この時接着用フィルム材料としては熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂から構成される。
【０００７】
また接着層としては上記材料による接着剤の他、粘着性樹脂，粘接着性樹脂から構成される場合もある。リフロー工程の温度領域で１ＭＰａ以上の弾性率を維持するためには熱可塑性樹脂の場合にはリフロー工程の温度領域（200〜250℃）以上に弾性率の変化点であるガラス転移温度があることが望ましい。また熱硬化性樹脂の場合には、ガラス転移温度より高温のゴム領域である程度の化学的ないし物理的な橋架け構造を有することが必要である。即ち、ゴム領域の弾性率と橋架け密度は一般に比例関係にあり、弾性率を高くするためには橋架け密度を高くすることが必要である。またフィルム材料は応力緩衝層として機能するため室温の弾性率が４０００ＭＰａ以下の低弾性率樹脂から構成されていることが望ましい。
【０００８】
またフィルム材料の特性としてはリフロー特性の観点から８５℃／８５％ＲＨ，１６８時間での吸湿率が３％以下であることが望ましい。フィルム材料の場合シリコーン系以外の低弾性率材料が適用可能である。またフィルム材料の構成としては接着剤成分のみからなる均一構造だけでなく、例えば支持体の両面に接着剤層を有する三層構造で構成されている場合、多孔質の支持体に接着剤が含浸された構成されている場合等もある。フィルム形状としては各種打抜きによる形状，メッシュ形状等がある。メッシュ形状は貼付け面積を小さくすることができ吸湿時の耐リフロー性向上にさらに効果的である。
【０００９】
三層構造で代表される多層構造の場合、支持体，接着層は上記の熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂，粘着性樹脂，粘接着性樹脂等二種類以上を組み合わせることが可能である。また接着層は両面あるが、それぞれ違う材料であることも可能である。例えば配線テープ側の配線層の凹凸を埋めるためには流動性の高い熱硬化性樹脂を用い、反対側の平坦な半導体素子を接着する部分には高温で短時間で接着可能な熱可塑性樹脂の組み合わせ等がある。
【００１０】
本発明の一般的な半導体装置の製造工程を図２に示す。代表的な製造工程は次の３種類に分類される。ひとつは（図２−ａ）（１）配線層を有するテープに接着用フィルムを貼り付ける工程、（２）配線層を有するテープに接着用フィルムを介して半導体素子と絶縁性を保持した状態で貼り付ける工程、（３）テープ上に形成されている配線層と半導体素子上のパッドとを電気的に接続する工程、（４）上記電気的に接続した箇所を絶縁物により封止する工程、（５）テープ上に実装基板と接続するための外部端子を形成する工程、からなる半導体素子の製造方法である。
【００１１】
この方法は後述するように配線テープとフィルム材料を長尺のリール工程で扱うことができ、量産性を上げるのに効果的な製造方法である。また第二の製造方法としては（図２−ｂ）（１）半導体素子に接着用フィルムを形成する工程、（２）配線層を有するテープを接着用フィルムを介して半導体素子と絶縁的に貼り付ける工程、（３）テープ上に形成されている配線層と半導体素子上のパッドとを電気的に接続する工程、（４）上記電気的に接続した箇所を絶縁物により封止する工程、（５）テープ上に実装基板と接続するための外部端子を形成する工程、からなる半導体素子の製造方法がある。この方法はウエハ段階の状態で半導体素子上に応力緩衝層を形成することも可能で、半導体素子そのものの歩留り向上に効果的な製造方法である。
【００１２】
三つ目の方法としては（図２−ｃ）（１）接着用フィルムを介して配線層を有するテープと半導体素子を位置合わせして一括で絶縁的に貼り合わせる工程、（２）テープ上に形成されている配線層と半導体素子上のパッドとを電気的に接続する工程、（３）上記電気的に接続した箇所を絶縁物により封止する工程、（４）テープ上に実装基板と接続するための外部端子を形成する工程、からなる半導体素子の製造方法がある。これは製造工程数を減少することができ、製造時間の短縮に有効である。
【００１３】
これら製造方法は基本的には次の工程から形成されている。即ち配線層を形成したテープ材料と半導体素子の間に本発明における接着性フィルム材料を何らかの方法で設置して所定温度，所定圧力，所定時間の条件により一括あるいは逐次で両者を接着する。その後テープ上の配線層と半導体素子の接続パッドを電気的に接続する。接続方法としてはあらかじめ配線テープに回路により形成された接続リードを用いて半導体素子と接続する方法、この場合はシングルポイントボンディングあるいは一括ギャングボンディング法等が用いられる。
【００１４】
また別の接続技術としては両者をワイヤボンディングにより接続する方法等が用いられる。次に接続部分を絶縁材料により封止して、最後に配線テープ上に実装基板との電気的接続端子である外部端子を形成する。外部端子としては一般的にははんだボールを用いる場合、めっきによるボール形成法を用いることが多い。めっきの場合金属としては金，ニッケル，銅，はんだ等が挙げられる。
【００１５】
製造工程で量産性を上げるためには、例えば（図２−ａ）で示したように接着用フィルム材料をあらかじめ配線テープと一体化する工程が重要である。
【００１６】
この場合の一般的な製造方法としては図３に示すように配線層を形成したテープを長尺のリール工程で搬送して接着用フィルムを所定の大きさに打抜きながら貼り付けていく方法が量産性に有効である。この場合接着層が熱硬化性樹脂の場合は未硬化のＡステージあるいは半硬化のＢステージの状態で配線テープに接着する。得られた接着性フィルム付配線テープを用いて半導体素子と接着する工程で樹脂はさらに硬化が進み最終的にＣステージに達する。あるいは接着剤が配線テープと一体化する工程で既にＣステージに達する場合には硬化したフィルム部分の上に接着成分を新たに形成する場合もある。
【００１７】
形成法として一般的には塗布法，フィルム貼付け法がある。接着成分が室温で粘着性がない場合が望ましいが、粘着性が有する時は離型紙等を用いる場合がある。
【００１８】
図４にこの場合の接着性フィルム付配線テープの構成を示す。この配線テープは半導体素子と接着が可能である。この場合、配線テープ側の接着層に熱硬化性樹脂を用い、半導体素子を接着する側を熱可塑性樹脂を用いることによりより簡便に図４に示す接着能を有する配線テープを供給することができる。
【００１９】
次に接着層が熱可塑性，粘着性あるいは粘接着性材料の場合は配線テープとの接着と半導体素子との接着の二段階の条件は全く同じにすることも可能である。熱硬化性樹脂の場合と異なり反応を途中段階で制御する必要がなく、作業性に優れた製造工程を提供することが可能である。
【００２０】
粘着性あるいは粘接着性材料の場合、接着温度は室温も可能で半導体素子の反りの点からも有利な材料である。あらかじめ接着用フィルムが配線テープと一体化している場合は半導体素子を接着する際の位置合せが容易になる。そのため接着装置の治具も非常に簡便になり、量産性工程に有利である。
【００２１】
また本発明における半導体装置は配線テープ上の配線回路の凹凸をフィルムの接着層で埋め込む場合もあり、この場合も配線テープとの接着時に埋め込み性の良否を配線テープとの一体化の工程で確認でき、半導体素子を接続する前に不良を除くことが可能で、半導体素子の無駄を防ぐことができ歩留り向上の点からも有利である。
【００２２】
フィルム材料の接着成分を構成する代表的な熱硬化性及び熱可塑性樹脂としてはエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，シアネート樹脂，イソシアネート樹脂，含フッ素樹脂，含ケイ素樹脂，ウレタン樹脂，アクリル樹脂，スチレン樹脂，マレイミド樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，ジアリルフタレート樹脂，シアナミド樹脂，ポリブタジエン樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ポリエーテル樹脂，ポリスルホン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリオレフィン樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリ塩化ビニル樹脂，トランスポリイソプレン樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリフェニレンスルフィド樹脂，ポリアリレート樹脂，ポリエーテルイミド樹脂，ポリエーテルスルホン樹脂，ポリエーテルケトン樹脂，液晶ポリエステル樹脂，ポリアリルエーテルニトリル樹脂，ポリベンゾイミダゾール樹脂、その他各種ポリマーブレンド，ポリマーアロイ等が挙げられる。
【００２３】
これら熱硬化及び熱可塑性樹脂は加熱により溶融あるいは軟化により接着性を有する材料である。これに対して粘着及び粘接着性材料は圧力をかけることにより接着性を有する材料である。
【００２４】
粘着及び粘接着性材料としてはシリコーン系，ブタジエン，イソプレン等のゴム系，アクリル樹脂系，ポリビニルエーテル系等がある。このうち粘接着性材料には室温硬化型，熱、ＵＶ，ＥＢ等による硬化型，促進剤併用型等がある。このうち室温硬化型は空気中の水分で反応する湿気反応型，光開始剤を含有している太陽光反応型，過酸化物等を含む嫌気型材料がある。熱硬化型は一般的にはチウラム系，フェノール系，イソシアネート系等の架橋剤を含有しており、所定の温度で粘着成分が三次元架橋して接着層になる。
【００２５】
ＵＶ，ＥＢ反応型は各種光開始剤を含有した材料である。促進剤併用型は反応促進剤，架橋剤等を含んだ溶液が粘着層表面に塗布されており、接着圧力により両成分が混合して経時的に反応が進行して最終的に接着層を形成する。本発明における粘接着剤としては熱硬化性型が比較的好適である。これを用いることにより室温で配線テープと半導体素子を位置合わせして接着後、恒温槽等により多数個一度に所定温度に上げて硬化反応を進め接着強度を確保することにより量産性に優れ、かつ信頼性に優れた半導体装置を提供できる。
【００２６】
接着用フィルム材料の弾性率は高温域ではリフロー特性の観点から高弾性率であることが望ましいが室温域ではできるだけ弾性率が低いことが望ましい。それは半導体素子と実装基板は一般に熱膨張率が異なるため実装時にはんだボール等から構成される外部端子に熱応力が発生して接続信頼性が重要課題になる。
【００２７】
半導体素子と実装基板の間に存在する接着用フィルム材料の弾性率が低ければこの部分が応力緩衝層になり接続信頼性の観点から有利になる。室温の弾性率として４０００ＭＰａ以下であることが望ましい。さらに願わくば温度サイクル試験全域（−５５℃〜１５０℃）での弾性率が２０００ＭＰａ以下であることが望ましい。このような高温で弾性率を維持しつつ、室温を含む低温域で比較的低弾性率材料としてはシリコーン系材料が用いられることが多い。シリコーン系材料からなるフィルム材料は本発明において極めて重要な材料の一種である。
【００２８】
しかし上記特性を満足するシリコーン系以外のフィルム材料はシリコーンと比較して次の利点を有している。即ち、シリコーンは凝集エネルギーが小さいため高温放置等（例えば１５０℃以上）の長期加熱処理において環状の低分子化合物が徐々に熱分解して周囲への汚染の原因になる場合もある。
【００２９】
本発明のフィルム材料の構成としては接着剤成分のみからなる均一構造だけでなく、例えば支持体の両面に接着剤層を有する三層構造で構成されている場合、多孔質の支持体に接着剤が含浸され構成されている場合等もある。フィルム材料の支持体としてはポリイミド，エポキシ，ポリエチレンテレフタレート，セルロース，アセテート，含フッ素ポリマ等のフィルムあるいは多孔質材料が挙げられる。
【００３０】
フィルム形状としては各種打抜きによる形状，メッシュ形状等がある。メッシュ形状は貼り付け面積を小さくすることができ吸湿時の耐リフロー特性の向上に有効である。三層構造の場合、両面の接着層の厚さ，種類を任意に制御することができ、貼り付け時の流動性の制御が容易である。また中央の支持体により確実に絶縁層が確保できる利点がある。
【００３１】
接着用フィルム材料の８５℃／８５％ＲＨの飽和吸湿率が３％以下の材料を用いることによりリフロー時の吸湿による蒸気圧の値を低く抑えることができ、良好なリフロー特性が得られる。
【００３２】
配線層を有するテープは一般にフレキシブル回路基板から構成される。即ち絶縁層としてはポリイミド系材料，導体との接着層としてはエポキシ系材料，ポリイミド系材料，フェノール系材料，ポリアミド系材料等が用いられる。また導体層としては多くの場合銅が用いられる。配線回路としては銅の上にニッケル，金めっき等で被覆されることもある。フレキシブル回路基板の中には導体との接着層を用いないポリイミド絶縁層に直接銅が形成された材料を用いることもある。また配線層を有するテープは多層配線構造をとる場合もある。この時は配線テープ内に信号配線層以外に電源層，グランド層等を形成することができ、電気特性に優れた半導体装置を提供することが可能になる。
【００３３】
配線層を有するテープ材料と半導体素子を電気的に接続するための半導体素子上のバッド端子の配置構造としては代表的には次の二つの型がある。
【００３４】
一つは図５に示すような周辺パッド配置構造である。この場合半導体装置の外部端子の配置構造として図６に示すように三種類の構造がある。即ち外部端子が半導体素子の下にある場合（Fan Inタイプ，図６−１）、半導体素子の外側にある場合（Fan Outタイプ，図６−２）、その両方にある場合（Fan In／Outタイプ，図６−３）が挙げられる。
【００３５】
パッド配置の別な場合としては図７に示す中央配置構造がある。この場合の半導体装置は図８に示す構造がとられる。
【００３６】
本発明において半導体素子とはＳｉ，ＧａＡｓ等の半導体からなるウエハ上にメモリ，ロジック，ゲートアレイ，カスタム，パワートランジスタ等のＩＣ，ＬＳＩ等を形成し、リード，バンプ等に接続する端子を有する素子である。
【００３７】
本発明は配線層を有するテープを半導体素子と実装基板の電気的接続の仲介材料として用いた半導体装置において配線テープと半導体素子との絶縁性を保持した状態で接着材料として高温域であるリフロー温度領域(２００〜２５０℃)での弾性率が１ＭＰａ以上のフィルム材料を用いることにより耐リフロー特性，接続信頼性に優れた半導体装置を提供することが可能になった。フィルム材料を用いることにより従来の印刷法等に比べてより量産性に優れた製造方法を提供することが可能になる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
エポキシ系接着フィルム（日立化成，AS3000，厚さ５０μｍ）を半導体素子と配線テープの間に位置合わせをして設置して１７０℃１分，圧力５０kgｆ／cm²で接着して、さらに１８０℃６０分恒温槽中で後硬化を実施した。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとシングルポイントボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（日立化成， RC021C）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−１に示す半導体装置を得た。
【００３９】
得られた半導体装置を８５℃／８５％ＲＨの恒温恒湿層で１６８時間吸湿後、最高温度２４５℃の赤外線リフローに入れて接着層に発泡現象による剥離，ボイド等の欠陥が発生しないか確認した。さらに得られた半導体装置のリード及びはんだバンプの接続信頼性を確認した。このとき実装基板としてはガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板ＦＲ−４（日立化成，ＭＣＬ−Ｅ−６７）を用いた。信頼性試験は温度サイクル（−５５℃←→１５０℃，１０００回）条件で評価した。
（実施例２）
ポリイミドフィルム（宇部興産，ＳＧＡ，厚さ５０μｍ）の両面にダイボンディング用フィルム材料からなる接着剤（日立化成，ＤＦ３３５）を各５０μｍ塗布して三層構造のフィルム材料とした。得られたフィルム材料を配線テープに位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は１７０℃５秒，圧力３０kgｆ／cm²とした。この条件では未接着の接着層は半導体素子を貼り付けるのに十分な接着能を有している。
【００４０】
フィルム材料を貼り付けた配線テープと半導体素子の接着は２００℃１分，圧力３０kgｆ／cm²とした。さらに２００℃６０分恒温槽中で後硬化を実施した。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとギャングボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（日立化成，RC021C）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−２に示す半導体装置を得た。
【００４１】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００４２】
（実施例３）
エポキシ樹脂とアクリル系ゴムから構成される低弾性率接着フィルム（日立化成，試作品，厚さ１５０μｍ）を半導体素子と配線テープの間に位置合わせをして設置して１８０℃３０秒，圧力１００kgｆ／cm²で接着して、さらに１８０℃６０分恒温槽中で後硬化を実施した。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとワイヤボンディングにより電気的に接続した。接続部分をシリコーン系封止材料(東芝シリコーン，TSJ3150）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−３に示す半導体装置を得た。
【００４３】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００４４】
（実施例４）
ガラス布基材エポキシ樹脂積層板（日立化成，ＭＣＬ−Ｅ−６７９の両面銅箔エッチング除去品，厚さ５０μｍ）の両面にエポキシ樹脂とアクリル系ゴムから構成される低弾性率接着フィルム（日立化成，試作品，厚さ５０μｍ）を貼り合せて三層構造のフィルム材料とした。
【００４５】
このフィルム材料を用いて半導体素子と配線テープの間に位置合わせをして設置して２００℃２０秒，圧力８０kgｆ／cm²で接着して、さらに１８０℃６０分恒温槽中で後硬化を実施した。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとシングルポイントボンディングにより電気的に接続した。接続部分をシリコーン系封止材料(東芝シリコーン，TSJ3153）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図８に示す半導体装置を得た。
【００４６】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００４７】
（実施例５）
三層構造を有するＬＯＣフィルム（日立化成，HM122U，厚さ１００μｍ）を配線テープに位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は３００℃２秒，圧力１５０kgｆ／cm²とした。貼り付けにあたっては図２に示した長尺の装置を用いてフィルムを所定の形状に打抜きながら配線テープに連続的に貼り付けた。このフィルムの接着層は熱可塑性樹脂のため、未接着部分の接着層は半導体素子を貼り付けるのに十分な接着能を有している。
【００４８】
フィルム材料を貼り付けた配線テープと半導体素子の接着は３００℃１０秒，圧力１００kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとシングルポイントボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（北陸塗料，チップコート８１０７）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−１に示す半導体装置を得た。
【００４９】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００５０】
（実施例６）
熱可塑性ポリイミドフィルム（三井東圧化学，レグルスＰＩ−ＵＡＹ，厚さ１００μｍ）を半導体素子に位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は２５０℃２秒，圧力３０kgｆ／cm²とした。このフィルムは熱可塑性樹脂のため、さらに配線テープを貼り付けるのに十分な接着能を有している。
【００５１】
配線テープとフィルム材料を貼り付けた半導体素子の接着は２５０℃１０秒，圧力２０kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとワイヤボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（北陸塗料，チップコート８１０７）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−２に示す半導体装置を得た。
【００５２】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００５３】
（実施例７）
ポリイミドフィルム（宇部興産，ＳＧＡ，厚さ５０μｍ）の片面に含フッ素ポリイミド（ヘキサフルオロビスフェノールＡＦとビス（４−アミノフェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンの反応物，ガラス転移温度２６０℃）を５０ μｍ塗布し、もう一方の片面にはポリエーテルエーテルケトン（ジヒドロオキシナフタレンとジフルオロベンゾフェノンの反応物，ガラス転移温度１５４℃）を５０μｍ塗布して二種類の接着剤層を有する三層構造のフィルム材料を作製した。
【００５４】
得られたフィルム材料のガラス転移温度の低い接着層を用いて配線テープに位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は２００℃１分，圧力３０kgｆ／ cm²とした。このフィルムの接着層は熱可塑性樹脂のため、さらに半導体素子を貼り付けるのに十分な接着能を有している。フィルム材料を貼り付けた配線テープと半導体素子の接着は３００℃１０秒，圧力８０kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとギャングボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（北陸塗料，チップコート８１０７）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−３に示す半導体装置を得た。
【００５５】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００５６】
（実施例８）
シリコーンフィルム(東レダウコーニング，JCR6126，厚さ１５０μｍプレス成形品）の片面にシリコーン接着剤（信越化学，KE1820）を２０μｍ塗布し、配線テープに位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は１５０℃１分，圧力３０kgｆ／cm²とした。さらに半導体素子を貼り付けるためもう一方の片面に同様にシリコーン接着剤（信越化学，ＫＥ１８２０）を２０μｍ塗布し、フィルム材料を貼り付けた配線テープと半導体素子を接着した。接着条件は２００℃３０秒，圧力２０kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとギャングボンディングにより電気的に接続した。接続部分をシリコーン系封止材料（東レダウコーニング，DA6501）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図８に示す半導体装置を得た。
【００５７】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００５８】
（実施例９）
両面ＢＴ樹脂を塗布した多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ジャパンゴアテック，厚さ１９０μｍ）を用いて配線テープに位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は１５０℃１分，圧力３０kgｆ／cm²とした。このフィルムの接着層は熱硬化性樹脂のＢステージ状態（半硬化）であるため、さらに半導体素子を貼り付けるのに十分な接着能を有している。
【００５９】
フィルム材料を貼り付けた配線テープと半導体素子の接着は２００℃２分，圧力７０kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとギャングボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（日立化成，Ｒ０２１Ｃ）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−１に示す半導体装置を得た。
【００６０】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００６１】
（実施例１０）
三層構造を有する粘着フィルム（寺岡製作所，テープＮo.７６０，厚さ１４５μｍ，カプトンフィルムの両面にシリコーン系粘着剤）を配線テープに位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は室温５秒，圧力５０kgｆ／cm²とした。貼り付けにあたっては図２に示した長尺の装置を用いてフィルムを所定の形状に打抜きながら配線テープに連続的に貼り付けた。このフィルムの接着層は粘着性樹脂のため、未接着部分の接着層は半導体素子を貼り付けるのに十分な接着能を有している。
【００６２】
フィルム材料を貼り付けた配線テープと半導体素子の接着は室温１０秒，圧力５kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとシングルポイントボンディングにより電気的に接続した。接続部分をシリコーン系封止材料（東芝シリコーン，TSJ3150)で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−２に示す半導体装置を得た。
【００６３】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００６４】
（実施例１１）
三層構造を有する粘接着フィルム（厚さ１５０μｍ，アラミド不織布（１００μｍ）の両面にブタジェン系粘接着剤）を半導体素子と配線テープの間に位置合わせをして一括で貼り付けた。この時接着条件は室温５秒，圧力５０kgｆ／cm²とした。この状態では粘着状態なのである程度の位置合わせの修正が可能である。このフィルムの接着層は粘接着性樹脂のため、さらに１８０℃６０分恒温槽中で硬化させ三次元架橋構造の接着状態とした。
【００６５】
次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとシングルポイントボンディングにより電気的に接続した。接続部分をシリコーン系封止材料（東芝シリコーン，TSJ3150)で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−３に示す半導体装置を得た。
【００６６】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００６７】
（実施例１２）
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（和光純薬）とビス−（４−（２−アミノフェノキシフェニル）エーテル（合成品）をジメチルアセトアミド中、５℃で等量反応させポリアミド酸を形成し、さらに２５０℃に加熱してポリイミドを得た。得られたポリイミド１００ｇ中に４，４′−グリシジル−３，３′，５，５′−テトラメチルビフェニルエーテル(油化シェル）１９.５ｇとフェノールノボラック(明和化成）１０.６ｇ，触媒としてトリフェニルフォスフェート（和光純薬)０.２ｇをジメチルアセトアミド中で混合して不揮発分２０重量％のワニスを作製して厚さ１００μｍのフィルムを作製した。
【００６８】
作製したフィルムを配線テープに位置合わせをして貼り付けた。この時接着条件は１７０℃１０秒，圧力３０kgｆ／cm²とした。この条件では未接着の接着層は半導体素子を貼り付けるのに十分な接着能を有している。フィルム材料を貼り付けた配線テープと半導体素子の接着は２００℃１分，圧力３０kgｆ／cm²とした。さらに２００℃６０分恒温槽中で後硬化を実施した。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとギャングボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（日立化成，RC021C）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−２に示す半導体装置を得た。
【００６９】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００７０】
（実施例１３）
実施例１２で作製したワニスをポリイミドフィルム（宇部興産，ＳＧＡ，厚さ５０μｍ）の片面に厚さ２０μｍ塗布（熱硬化性樹脂成分）して、さらにもう一方の片面は実施例７で作製したワニスである含フッ素ポリイミド（ヘキサフルオロビスフェノールＡＦとビス（４−アミノフェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンの反応物，ガラス転移温度２６０℃）を１０μｍ塗布（熱可塑性樹脂成分）して三層構造のフィルムを作製した。熱硬化性樹脂成分側で配線テープに位置合わせをして貼り付けた。
【００７１】
この時接着条件は１７０℃１０秒，圧力３０kgｆ／cm²とした。さらに２００℃６０分恒温槽中で後硬化を実施した。次に熱可塑性樹脂成分側を用いて半導体素子を貼り付けた。接着条件は３５０℃２秒，圧力８０kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとギャングボンディングにより電気的に接続した。接続部分をエポキシ系封止材料（北陸塗料，チップコート８１０７）で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−２に示す半導体装置を得た。
【００７２】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００７３】
（比較例１）
シリコーン系樹脂（東レダウコーニング，JCR6126)を配線テープに位置合わせをしてメタルマスクにより厚さ１５０μｍのエラストマを印刷により形成した。形成後１５０℃６０分恒温槽中で硬化反応印刷後のエラストマの平坦度をレーザ膜厚計により測定した。エラストマを有する配線テープに半導体素子を貼り付けるための接着層として、エラストマ上面にシリコーン接着剤(信越化学，KE1820)を２０μｍ塗布し、位置合わせをして半導体素子を貼り付けた。
【００７４】
この時接着条件は１５０℃１分，圧力３０kgｆ／cm²とした。次に配線テープ上にある接続リードを用いて半導体素子のパッドとギャングボンディングにより電気的に接続した。接続部分をシリコーン系封止材料(東芝シリコーン,TSJ3150)で封止した。最後に配線テープ上に実装基板との接続端子であるはんだボールを取り付けて図６−１に示す半導体装置を得た。
【００７５】
得られた半導体装置のリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００７６】
（比較例２）
ポリイミドフィルム（宇部興産，ＳＧＡ，厚さ５０μｍ）の両面に、２００℃以下に融点を有する熱可塑性樹脂（ポリアミド１２，融点１７５℃）を接着層（厚さ３０μｍ）として塗布した三層構造のフィルムを用いて実施例１と同様に半導体装置を作製してリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００７７】
（比較例３）
ポリイミドフィルム（宇部興産，ＳＧＡ５０）の両面に、室温で高弾性率であるエポキシ樹脂（日立化成，Ｒ０２１Ｃ）を接着層（厚さ２０μｍ）として塗布した三層構造のフィルムを用いて実施例１と同様に半導体装置を作製してリフロー特性及びリード及びはんだバンプの接続信頼性を実施例１と同様な方法で確認した。
【００７８】
【表１】

【００７９】
【発明の効果】
配線層を有するテープ材料と半導体素子が電気的に接続され、その配線テープ上に実装基板と電気的に接続するための外部端子を有し、配線テープと半導体素子を絶縁的に接着する材料にフィルム材料を用いた半導体装置において、接着用フィルム材料のリフロー温度域（２００〜２５０℃）の弾性率が１ＭＰａ以上の材料を用いることにより耐リフロー特性に優れた半導体装置を提供できる。半導体素子と実装基板との熱膨張率差により生じる熱応力を緩衝する部分にフィルム材料を用いることにより量産性に優れた製造方法を提供することができる。
【００８０】
またフィルム材料は平坦度に優れており、厚さ１５０μｍ程度に対して高低差５μｍ以内を確保することができ、作業性に優れた製造工程を提供することができる。フィルム材料の応力緩衝効果により、温度サイクル試験で配線テープと半導体素子を電気的に接合しているリード部分及び半導体装置と実装基板を電気的に接続しているバンプの両方の接続信頼性を同時に満足することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】材料の弾性率の温度依存性を示す図。
【図２】本発明における半導体装置の製造工程を示す図、（２−ａ）フィルムを配線テープにあらかじめ貼り付ける製造方法、（２−ｂ）フィルムを半導体素子にあらかじめ貼り付ける製造方法、（２−ｃ）配線テープと半導体素子をフィルムを介して一括で貼り付ける製造方法。
【図３】長尺リールを用いたフィルム貼り付けの連続工程を示す図。
【図４】接着剤層付フィルムを有する配線テープを示す図。
【図５】周辺パッドを有する半導体素子を示す図。
【図６】周辺パッドを有する半導体素子を用いた半導体装置の例を示す図。
【図７】中央部にパッドを有する半導体素子を示す図。
【図８】中央部にパッドを有する半導体素子を用いた半導体装置の例を示す図。
【符号の説明】
２．１，４．１，６．１，８．１…配線テープ、２．１．１…バンプに接続されたリード、２．２，４．２，６．２，８．２…緩衝体フィルム、２．３，５．１，６．３，７．１，８．３…半導体素子、２．４，６．４，８．４…封止樹脂、２．５，６．５，８．５…外部端子（はんだバンプ）、３．１…配線テープの長尺リール、３．２…フィルムの長尺リール、３．３…打抜き治具、３．４…配線テープ上に形成されたフィルム、４．１．１…配線テープ上に形成されたリード、４．３…接着剤層、５．１．１，７．１．１…接続パッド、６．６…外枠（ヒートスプレッダ等）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-density, multi-pin, high-speed wiring tape, semiconductor device, and manufacturing method thereof excellent in electrical characteristics, mounting reliability, and assembly.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a strong demand for higher integration and higher density of semiconductor devices as electric and electronic components become more sophisticated. For this reason, semiconductor devices have been highly integrated and highly functionalized in LSI, VLSI, and ULSI, and the device has been increased in size, increased in pin count, increased in speed, and increased in power consumption. Correspondingly, the package structure of a multi-pin semiconductor device has changed from a structure having connection terminals on two sides of an element to a structure having terminals on all four sides. Furthermore, a grid array structure in which connection terminals are provided on the grid over the entire mounting surface using a multi-layer carrier substrate has been put into practical use in response to the increase in the number of pins. In this grid array structure, a ball grid array structure (BGA) with a shortened connection terminal length is applied to enable high-speed signal transmission. The ball-type structure as the connection terminal is effective in reducing the inductance because the conductor width is increased. More recently, organic materials having a relatively low dielectric constant have been studied for multilayer carrier substrates for higher speeds. However, since an organic material generally has a larger coefficient of thermal expansion than that of a semiconductor element, there is a problem in connection reliability due to thermal stress generated by the difference in coefficient of thermal expansion. Recently, in such a BGA package, a structure using no carrier substrate has been proposed. That is, a new semiconductor element package structure has been proposed that improves connection reliability by relaxing the thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the mounting substrate with an elastomer material having a low elastic modulus (US Patent No. 5148265). This package structure uses a wiring tape made of polyimide or the like for electrical connection between a semiconductor element and a mounting substrate instead of a carrier substrate. For this reason, the semiconductor element and the wiring tape are connected by wire bonding or lead bonding as electrical connection locations, and the wiring tape and the mounting substrate are electrically connected by solder ball terminals. As the elastomer used in this conventional technique, a silicone material is generally used from the viewpoint of a low elastic modulus material excellent in heat resistance. As a general method for forming a stress buffer layer using a silicone material, a process of printing an uncured liquid resin on a wiring tape using a mask or the like and then obtaining a cured product is used. This method has problems that it is difficult to ensure the flatness of the buffer layer obtained by printing, and that the printing process is complicated and takes time. Therefore, it is disadvantageous for the mass production process, and at the same time, the flatness of the buffer layer cannot be ensured, and there are problems in assembly yield and mounting reliability.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention discloses a technology capable of obtaining a stress buffer layer having excellent flatness by using a film material as an elastomer material for reducing thermal stress in a semiconductor device and providing a semiconductor device having excellent mass productivity. It is in.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means. The means is that the tape material having the wiring layer and the semiconductor element are electrically connected, and the wiring tape and the semiconductor element are kept insulative on the wiring tape by having an external terminal for electrical connection to the mounting substrate. A semiconductor device using a film material as a material to be bonded in a state where the elastic modulus in the temperature region (200 to 250 ° C.) of the mounting reflow condition is 1 MPa or more as a physical property of the adhesive film material Is achieved by providing
[0005]
The adhesive film material includes a step of forming an external terminal by a solder ball or the like for connecting to a mounting board in a manufacturing process of a semiconductor device, or a solder reflow process for mounting the semiconductor element of the present invention on the mounting board. It passes. Since this reflow temperature is generally processed at a high temperature of 200 to 250 ° C., the moisture absorption of the semiconductor device causes a foaming phenomenon when the water vapor evaporates and the film material is swollen by the vapor pressure, resulting in a foaming phenomenon. , Causing defects such as peeling. Therefore, the film material used is required to have as low a moisture absorption rate as possible and at the same time have a high elastic modulus at the reflow temperature. In the present invention, various film materials were examined, and it was found that if the elastic modulus of the adhesive material in the temperature region of the reflow process is 1 MPa or more, the reflow characteristics are excellent. An example of the temperature dependence of the elastic modulus of the material is shown in FIG.
[0006]
It has also been found that good results can be obtained in anti-reflow characteristics by using a material that maintains an elastic modulus of 1 MPa or more in a temperature region (200 to 250 ° C.) under mounting reflow conditions. The amount of swelling is determined by the ratio between the vapor pressure and the elastic modulus. The higher the elastic modulus, the smaller the amount of swelling. When this swelling amount exceeds the elongation at break which is the mechanical property of the material, a foaming phenomenon occurs. The elastic modulus also has a correlation with the mechanical strength of the adhesive film material. Generally, the higher the elastic modulus, the larger the breaking strength and breaking elongation. Therefore, by using a material having a high elastic modulus in the reflow temperature range, the reflow characteristics are improved from the viewpoints of both swelling amount and mechanical characteristics. At this time, the adhesive film material is composed of a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
[0007]
In addition, the adhesive layer may be composed of an adhesive resin or an adhesive resin in addition to the adhesive made of the above materials. In order to maintain an elastic modulus of 1 MPa or more in the temperature region of the reflow process, in the case of a thermoplastic resin, there must be a glass transition temperature which is a change point of the elastic modulus in the temperature region (200 to 250 ° C.) of the reflow process. Is desirable. In the case of a thermosetting resin, it is necessary to have a certain chemical or physical cross-linking structure in a rubber region higher than the glass transition temperature. That is, the elastic modulus of the rubber region and the bridge density are generally in a proportional relationship, and in order to increase the elastic modulus, it is necessary to increase the bridge density. Further, since the film material functions as a stress buffer layer, it is desirable that the film material is made of a low elastic modulus resin having a room temperature elastic modulus of 4000 MPa or less.
[0008]
Further, the film material desirably has a moisture absorption rate of 3% or less at 85 ° C./85% RH and 168 hours from the viewpoint of reflow characteristics. In the case of a film material, a low elastic modulus material other than a silicone-based material can be applied. In addition to the uniform structure consisting only of the adhesive component, the film material is composed of a three-layer structure having an adhesive layer on both sides of the support, for example, and the porous support is impregnated with the adhesive. In some cases, it is configured. The film shape includes various punched shapes, mesh shapes, and the like. The mesh shape can reduce the pasting area and is more effective in improving the reflow resistance during moisture absorption.
[0009]
In the case of a multilayer structure typified by a three-layer structure, the support and the adhesive layer can be a combination of two or more of the above-mentioned thermosetting resin, thermoplastic resin, adhesive resin, and adhesive resin. The adhesive layer has both sides, but it is also possible to use different materials. For example, a thermosetting resin with high fluidity is used to fill the unevenness of the wiring layer on the wiring tape side, and a thermoplastic resin that can be bonded at a high temperature in a short time to the part to which the flat semiconductor element on the opposite side is bonded. There are combinations.
[0010]
A general semiconductor device manufacturing process of the present invention is shown in FIG. Typical manufacturing processes are classified into the following three types. One is (FIG. 2-a) (1) The process which affixes an adhesive film on the tape which has a wiring layer, (2) In the state which maintained insulation with the semiconductor element through the adhesive film on the tape which has a wiring layer A step of attaching, (3) a step of electrically connecting the wiring layer formed on the tape and a pad on the semiconductor element, (4) a step of sealing the electrically connected portion with an insulator, (5) A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming an external terminal for connecting to a mounting substrate on a tape.
[0011]
As will be described later, this method can handle a wiring tape and a film material in a long reel process, and is an effective manufacturing method for increasing mass productivity. As a second manufacturing method (FIG. 2-b) (1) a step of forming an adhesive film on a semiconductor element, (2) a tape having a wiring layer is affixed insulatively to the semiconductor element via the adhesive film. A step of attaching, (3) a step of electrically connecting a wiring layer formed on the tape and a pad on the semiconductor element, (4) a step of sealing the electrically connected portion with an insulator, 5) There is a method for manufacturing a semiconductor element, which includes a step of forming an external terminal for connecting to a mounting substrate on a tape. This method can form a stress buffer layer on a semiconductor element at the wafer stage, and is an effective manufacturing method for improving the yield of the semiconductor element itself.
[0012]
As a third method (FIG. 2-c), (1) a step of aligning a tape having a wiring layer and a semiconductor element through an adhesive film and bonding them together in an insulating manner, (2) on the tape A step of electrically connecting the formed wiring layer and a pad on the semiconductor element, (3) a step of sealing the electrically connected portion with an insulator, and (4) a connection with a mounting substrate on the tape. There is a method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming an external terminal for the purpose. This can reduce the number of manufacturing steps and is effective in shortening the manufacturing time.
[0013]
These manufacturing methods are basically formed from the following steps. That is, the adhesive film material according to the present invention is installed between the tape material on which the wiring layer is formed and the semiconductor element by some method, and the both are bonded together or sequentially according to conditions of a predetermined temperature, a predetermined pressure, and a predetermined time. Thereafter, the wiring layer on the tape and the connection pads of the semiconductor element are electrically connected. As a connection method, a method of connecting to a semiconductor element using a connection lead formed in advance on a wiring tape by a circuit, in this case, a single point bonding or a collective gang bonding method is used.
[0014]
As another connection technique, a method of connecting the two by wire bonding is used. Next, the connection portion is sealed with an insulating material, and finally, external terminals that are electrical connection terminals to the mounting substrate are formed on the wiring tape. In general, when a solder ball is used as the external terminal, a ball forming method by plating is often used. In the case of plating, examples of the metal include gold, nickel, copper, and solder.
[0015]
In order to increase mass productivity in the manufacturing process, for example, as shown in FIG. 2A, a process of previously integrating the adhesive film material with the wiring tape is important.
[0016]
As a general manufacturing method in this case, as shown in FIG. 3, a method in which a tape on which a wiring layer is formed is transported in a long reel process and affixed while punching an adhesive film to a predetermined size is mass-produced. It is effective for sex. In this case, when the adhesive layer is a thermosetting resin, it is bonded to the wiring tape in an uncured A stage or semi-cured B stage. In the process of adhering to the semiconductor element using the obtained wiring tape with adhesive film, the resin further cures and finally reaches the C stage. Alternatively, when the adhesive has already reached the C stage in the process of integrating with the wiring tape, an adhesive component may be newly formed on the cured film portion.
[0017]
As a forming method, there are generally a coating method and a film pasting method. Although it is desirable that the adhesive component is not sticky at room temperature, a release paper or the like may be used when sticking.
[0018]
FIG. 4 shows the configuration of the wiring tape with an adhesive film in this case. This wiring tape can be bonded to a semiconductor element. In this case, by using a thermosetting resin for the adhesive layer on the wiring tape side and using a thermoplastic resin on the side to which the semiconductor element is bonded, the wiring tape having the adhesive ability shown in FIG. 4 can be supplied more simply. .
[0019]
Next, when the adhesive layer is a thermoplastic, tacky or adhesive material, the two-stage conditions of adhesion to the wiring tape and adhesion to the semiconductor element can be made exactly the same. Unlike the case of thermosetting resins, it is not necessary to control the reaction at an intermediate stage, and it is possible to provide a manufacturing process with excellent workability.
[0020]
In the case of a sticky or adhesive material, the bonding temperature can be room temperature, which is advantageous from the viewpoint of warping of the semiconductor element. When the adhesive film is integrated with the wiring tape in advance, alignment when the semiconductor element is bonded becomes easy. For this reason, the jig of the bonding apparatus becomes very simple, which is advantageous for mass production processes.
[0021]
In addition, the semiconductor device according to the present invention may embed the unevenness of the wiring circuit on the wiring tape with an adhesive layer of the film, and in this case also, confirming whether the embedding property is good or not in the process of integration with the wiring tape. In addition, it is possible to eliminate defects before connecting the semiconductor elements, and it is possible to prevent waste of the semiconductor elements, which is advantageous in terms of yield improvement.
[0022]
Typical thermosetting and thermoplastic resins that constitute the adhesive component of film materials are epoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, cyanate resin, isocyanate resin, fluorine-containing resin, silicon-containing resin, urethane resin, acrylic resin, styrene Resin, maleimide resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, cyanamide resin, polybutadiene resin, polyamideimide resin, polyether resin, polysulfone resin, polyester resin, polyolefin resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, transpoly Isoprene resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyarylate resin, polyetherimide resin, polyethersulfone Fat, polyether ketone resins, liquid crystal polyester resin, polyallyl ether nitrile resin, polybenzimidazole resin, other various polymer blends, and polymer alloys and the like.
[0023]
These thermosetting and thermoplastic resins are materials having adhesion by melting or softening by heating. On the other hand, a sticky and adhesive material is a material having adhesiveness by applying pressure.
[0024]
Examples of adhesive and adhesive materials include silicones, rubbers such as butadiene and isoprene, acrylic resins, and polyvinyl ethers. Among these, the adhesive material includes a room temperature curing type, a curing type by heat, UV, EB, etc., and an accelerator combined type. Among these, the room temperature curing type includes a moisture reaction type that reacts with moisture in the air, a sunlight reaction type that contains a photoinitiator, and an anaerobic type material that includes a peroxide. The thermosetting type generally contains a thiuram-based, phenol-based, isocyanate-based or the like cross-linking agent, and the adhesive component is three-dimensionally cross-linked at a predetermined temperature to form an adhesive layer.
[0025]
UV and EB reaction types are materials containing various photoinitiators. In the accelerator combination type, a solution containing a reaction accelerator, a crosslinking agent, etc. is applied to the surface of the adhesive layer, and both components are mixed by the adhesive pressure, and the reaction proceeds over time to finally form an adhesive layer. To do. A thermosetting type is relatively suitable as the adhesive in the present invention. By using this, after aligning and bonding the wiring tape and the semiconductor element at room temperature, it is excellent in mass productivity by increasing the temperature to a predetermined temperature at a time with a thermostat etc. to advance the curing reaction and ensuring the adhesive strength, and A semiconductor device with excellent reliability can be provided.
[0026]
The elastic modulus of the adhesive film material is desirably a high elastic modulus from the viewpoint of reflow characteristics at a high temperature range, but is desirably as low as possible in a room temperature range. That is, since the thermal expansion coefficient is generally different between the semiconductor element and the mounting substrate, thermal stress is generated in the external terminals composed of solder balls or the like at the time of mounting, and connection reliability becomes an important issue.
[0027]
If the elastic modulus of the adhesive film material existing between the semiconductor element and the mounting substrate is low, this portion becomes a stress buffer layer, which is advantageous from the viewpoint of connection reliability. The elastic modulus at room temperature is desirably 4000 MPa or less. Furthermore, it is desirable that the elastic modulus in the whole temperature cycle test (−55 ° C. to 150 ° C.) is 2000 MPa or less. While maintaining the elastic modulus at such a high temperature, a silicone material is often used as a relatively low elastic modulus material in a low temperature range including room temperature. A film material made of a silicone-based material is a kind of extremely important material in the present invention.
[0028]
However, non-silicone film materials that satisfy the above characteristics have the following advantages over silicone. That is, since silicone has a low cohesive energy, the cyclic low molecular weight compound may gradually be thermally decomposed in the long-term heat treatment such as being left at a high temperature (for example, 150 ° C. or higher) to cause contamination to the surroundings.
[0029]
The composition of the film material of the present invention is not only a uniform structure composed of only the adhesive component, but also, for example, in the case of a three-layer structure having an adhesive layer on both sides of the support, the adhesive on the porous support In some cases. Examples of the support for the film material include films such as polyimide, epoxy, polyethylene terephthalate, cellulose, acetate, fluorine-containing polymer, and porous materials.
[0030]
The film shape includes various punched shapes, mesh shapes, and the like. The mesh shape can reduce the pasting area and is effective in improving the reflow resistance when absorbing moisture. In the case of a three-layer structure, the thickness and type of the adhesive layers on both sides can be controlled arbitrarily, and the fluidity during sticking can be easily controlled. In addition, there is an advantage that an insulating layer can be reliably secured by the central support.
[0031]
By using a material having a saturated moisture absorption at 85 ° C./85% RH of 3% or less of the adhesive film material, the value of vapor pressure due to moisture absorption during reflow can be kept low, and good reflow characteristics can be obtained.
[0032]
A tape having a wiring layer is generally composed of a flexible circuit board. That is, a polyimide material is used as the insulating layer, and an epoxy material, a polyimide material, a phenol material, a polyamide material, or the like is used as the adhesive layer with the conductor. In many cases, copper is used as the conductor layer. As a wiring circuit, nickel or gold plating may be coated on copper. In some flexible circuit boards, a material in which copper is directly formed on a polyimide insulating layer that does not use an adhesive layer with a conductor may be used. The tape having the wiring layer may have a multilayer wiring structure. At this time, in addition to the signal wiring layer, a power supply layer, a ground layer, and the like can be formed in the wiring tape, and a semiconductor device having excellent electrical characteristics can be provided.
[0033]
There are typically the following two types of arrangements of bad terminals on a semiconductor element for electrically connecting the tape material having the wiring layer and the semiconductor element.
[0034]
One is a peripheral pad arrangement structure as shown in FIG. In this case, there are three types of arrangements of the external terminals of the semiconductor device as shown in FIG. That is, when the external terminal is under the semiconductor element (Fan In type, Fig. 6-1), when it is outside the semiconductor element (Fan Out type, Fig. 6-2), when it is in both (Fan In / Out) Type, Fig. 6-3).
[0035]
Another example of the pad arrangement is a central arrangement structure shown in FIG. The semiconductor device in this case has the structure shown in FIG.
[0036]
In the present invention, a semiconductor element is an element having terminals connected to leads, bumps, etc. by forming an IC, LSI, etc. such as memory, logic, gate array, custom, power transistor on a wafer made of a semiconductor such as Si, GaAs. It is.
[0037]
The present invention relates to a reflow temperature which is a high temperature region as an adhesive material in a semiconductor device using a tape having a wiring layer as an intermediary material for electrical connection between a semiconductor element and a mounting substrate while maintaining insulation between the wiring tape and the semiconductor element. By using a film material having an elastic modulus of 1 MPa or more in a region (200 to 250 ° C.), it is possible to provide a semiconductor device having excellent reflow resistance and connection reliability. By using a film material, it is possible to provide a manufacturing method that is more excellent in mass productivity than a conventional printing method or the like.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Example 1)
An epoxy adhesive film (Hitachi Kasei, AS3000, thickness 50μm) is positioned between the semiconductor element and the wiring tape and placed at 170 ° C for 1 minute, pressure 50kgf / cm ² And then post-curing was performed in a constant temperature bath at 180 ° C. for 60 minutes. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by the single point bonding using the connection lead on the wiring tape. The connection part was sealed with an epoxy-based sealing material (Hitachi Chemical, RC021C). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0039]
After absorbing the obtained semiconductor device with a constant temperature and humidity layer of 85 ° C / 85% RH for 168 hours, put it in an infrared reflow with a maximum temperature of 245 ° C and check if there are any defects such as peeling or voids due to foaming phenomenon in the adhesive layer did. Furthermore, the connection reliability of the lead and solder bump of the obtained semiconductor device was confirmed. At this time, a glass cloth base epoxy resin copper-clad laminate FR-4 (Hitachi Kasei, MCL-E-67) was used as the mounting substrate. The reliability test was evaluated under temperature cycle conditions (−55 ° C. ← → 150 ° C., 1000 times).
(Example 2)
An adhesive made of a film material for die bonding (Hitachi Chemical Co., Ltd., DF335) was applied to both sides of a polyimide film (Ube Industries, SGA, thickness 50 μm) to give a film material having a three-layer structure. The obtained film material was aligned and attached to the wiring tape. At this time, the bonding conditions are 170 ° C. for 5 seconds, pressure 30 kgf / cm. ² It was. Under these conditions, the unadhered adhesive layer has sufficient adhesive ability to attach the semiconductor element.
[0040]
Adhesion between the wiring tape with film material and semiconductor element is 200 ° C for 1 minute, pressure 30 kgf / cm ² It was. Further, post-curing was performed in a constant temperature bath at 200 ° C. for 60 minutes. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by gang bonding using the connection lead on a wiring tape. The connection part was sealed with an epoxy-based sealing material (Hitachi Chemical, RC021C). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0041]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0042]
(Example 3)
A low modulus adhesive film (Hitachi Kasei, prototype, thickness 150μm) composed of epoxy resin and acrylic rubber is positioned between the semiconductor element and the wiring tape and placed at 180 ° C for 30 seconds, pressure 100kgf /cm ² And then post-curing was performed in a constant temperature bath at 180 ° C. for 60 minutes. Next, the connection leads on the wiring tape were used to electrically connect the pads of the semiconductor element by wire bonding. The connection part was sealed with a silicone-based sealing material (Toshiba Silicone, TSJ3150). Finally, solder balls as connection terminals with the mounting substrate were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG. 6-3.
[0043]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0044]
(Example 4)
Low elastic modulus adhesive film (Hitachi Chemical Co., Ltd.) composed of epoxy resin and acrylic rubber on both sides of glass cloth base epoxy resin laminate (Hitachi Chemical Co., Ltd., MCL-E-679 double-sided copper foil etched product, thickness 50 μm) , Prototype, thickness 50 μm) was laminated to form a film material with a three-layer structure.
[0045]
Using this film material, align and install between the semiconductor element and the wiring tape, 200 ° C for 20 seconds, pressure 80 kgf / cm ² And then post-curing was performed in a constant temperature bath at 180 ° C. for 60 minutes. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by the single point bonding using the connection lead on the wiring tape. The connection part was sealed with a silicone-based sealing material (Toshiba Silicone, TSJ3153). Finally, solder balls as connection terminals with the mounting substrate were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0046]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0047]
(Example 5)
A LOC film (Hitachi Chemical, HM122U, thickness 100 μm) having a three-layer structure was aligned and attached to the wiring tape. At this time, the bonding conditions are 300 ° C. for 2 seconds, pressure 150 kgf / cm. ² It was. In pasting, the film was continuously pasted on the wiring tape while being punched into a predetermined shape using the long apparatus shown in FIG. Since the adhesive layer of this film is a thermoplastic resin, the adhesive layer in the unadhered portion has sufficient adhesive ability to attach the semiconductor element.
[0048]
Adhesion between the wiring tape with the film material attached and the semiconductor element is 300 ° C for 10 seconds, pressure 100 kgf / cm ² It was. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by the single point bonding using the connection lead on the wiring tape. The connection part was sealed with an epoxy-based sealing material (Hokuriku paint, chip coat 8107). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0049]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0050]
(Example 6)
A thermoplastic polyimide film (Mitsui Toatsu Chemicals, Regulus PI-UAY, thickness 100 μm) was aligned and attached to the semiconductor element. At this time, the bonding conditions are 250 ° C. for 2 seconds, pressure 30 kgf / cm ² It was. Since this film is a thermoplastic resin, it has sufficient adhesive ability to attach a wiring tape.
[0051]
Adhesion of semiconductor element with wiring tape and film material attached is 250 ° C for 10 seconds, pressure 20kgf / cm ² It was. Next, the connection leads on the wiring tape were used to electrically connect the pads of the semiconductor element by wire bonding. The connection part was sealed with an epoxy-based sealing material (Hokuriku paint, chip coat 8107). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0052]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0053]
(Example 7)
50 μm of fluorine-containing polyimide (reaction product of hexafluorobisphenol AF and bis (4-aminophenoxyphenyl) hexafluoropropane, glass transition temperature 260 ° C.) is applied to one side of a polyimide film (Ube Industries, SGA, thickness 50 μm). On the other side, polyether ether ketone (reaction product of dihydrooxynaphthalene and difluorobenzophenone, glass transition temperature 154 ° C.) 50 μm was applied on one side to produce a film material having a three-layer structure having two types of adhesive layers. .
[0054]
Using the adhesive layer having a low glass transition temperature of the obtained film material, the film material was aligned and attached to the wiring tape. At this time, the bonding conditions are 200 ° C. for 1 minute, pressure 30 kgf / cm. ² It was. Since the adhesive layer of this film is a thermoplastic resin, it has an adhesive ability sufficient to attach a semiconductor element. Adhesion between the wiring tape with the film material and the semiconductor element is 300 ° C for 10 seconds, pressure 80 kgf / cm ² It was. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by gang bonding using the connection lead on a wiring tape. The connection part was sealed with an epoxy-based sealing material (Hokuriku paint, chip coat 8107). Finally, solder balls as connection terminals with the mounting substrate were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG. 6-3.
[0055]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0056]
(Example 8)
20 μm of silicone adhesive (Shin-Etsu Chemical, KE1820) was applied to one side of a silicone film (Toray Dow Corning, JCR6126, 150 μm-thick press-molded product), aligned and attached to the wiring tape. At this time, the bonding conditions are 150 ° C. for 1 minute, pressure 30 kgf / cm ² It was. Further, a silicone adhesive (Shin-Etsu Chemical Co., KE1820) was applied in a thickness of 20 μm on the other side in order to attach the semiconductor element, and the wiring tape with the film material attached was adhered to the semiconductor element. Adhesion conditions are 200 ° C for 30 seconds, pressure 20kgf / cm ² It was. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by gang bonding using the connection lead on a wiring tape. The connecting part was sealed with a silicone sealing material (Toray Dow Corning, DA6501). Finally, solder balls as connection terminals with the mounting substrate were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0057]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0058]
Example 9
The wiring tape was aligned and affixed using porous polytetrafluoroethylene (Japan Gore Tech, thickness 190 μm) coated with double-sided BT resin. At this time, the bonding conditions are 150 ° C. for 1 minute and the pressure is 30 kgf / cm. ² It was. Since the adhesive layer of this film is in a B-stage state (semi-cured) of a thermosetting resin, it has sufficient adhesive ability to attach a semiconductor element.
[0059]
Adhesion between the wiring tape with film material and semiconductor element is 200 ° C for 2 minutes, pressure 70kgf / cm ² It was. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by gang bonding using the connection lead on a wiring tape. The connecting portion was sealed with an epoxy-based sealing material (Hitachi Kasei, R021C). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0060]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0061]
(Example 10)
An adhesive film having a three-layer structure (Teraoka Seisakusho, Tape No. 760, thickness 145 μm, silicone adhesive on both sides of the Kapton film) was aligned and attached to the wiring tape. At this time, the bonding conditions are room temperature for 5 seconds and pressure of 50 kgf / cm. ² It was. In pasting, the film was continuously pasted on the wiring tape while being punched into a predetermined shape using the long apparatus shown in FIG. Since the adhesive layer of this film is an adhesive resin, the adhesive layer in the non-adhered portion has sufficient adhesive ability to attach the semiconductor element.
[0062]
Adhesion between the wiring tape with the film material and the semiconductor element is 10 seconds at room temperature, 5 kgf / cm pressure ² It was. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by the single point bonding using the connection lead on the wiring tape. The connecting part was sealed with a silicone-based sealing material (Toshiba Silicone, TSJ3150). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0063]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0064]
(Example 11)
An adhesive film having a three-layer structure (thickness 150 μm, butadiene adhesive on both sides of an aramid non-woven fabric (100 μm)) was aligned between the semiconductor element and the wiring tape, and was pasted together. At this time, the bonding conditions are room temperature for 5 seconds and pressure of 50 kgf / cm. ² It was. In this state, since it is an adhesive state, it is possible to correct the alignment to some extent. Since the adhesive layer of this film is an adhesive resin, it was further cured in a constant temperature bath at 180 ° C. for 60 minutes to obtain a three-dimensional crosslinked structure.
[0065]
Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by the single point bonding using the connection lead on the wiring tape. The connecting part was sealed with a silicone-based sealing material (Toshiba Silicone, TSJ3150). Finally, solder balls as connection terminals with the mounting substrate were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG. 6-3.
[0066]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0067]
(Example 12)
Benzophenonetetracarboxylic dianhydride (Wako Pure Chemical Industries) and bis- (4- (2-aminophenoxyphenyl) ether (synthetic product) are reacted in dimethylacetamide at an equivalent amount at 5 ° C. to form polyamic acid, and 250 A polyimide was obtained by heating to 0 ° C. In 1100 g of the obtained polyimide, 19.5 g of 4,4′-glycidyl-3,3 ′, 5,5′-tetramethylbiphenyl ether (oilized shell) and phenol novolac ( Meiwa Kasei Co., Ltd. (10.6 g) and triphenyl phosphate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.2 g as a catalyst were mixed in dimethylacetamide to prepare a varnish having a nonvolatile content of 20% by weight to produce a film having a thickness of 100 μm.
[0068]
The produced film was aligned and attached to the wiring tape. At this time, the bonding conditions are 170 ° C. for 10 seconds, pressure 30 kgf / cm. ² It was. Under these conditions, the unadhered adhesive layer has sufficient adhesive ability to attach the semiconductor element. Adhesion between the wiring tape with film material and semiconductor element is 200 ° C for 1 minute, pressure 30 kgf / cm ² It was. Further, post-curing was performed in a constant temperature bath at 200 ° C. for 60 minutes. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by gang bonding using the connection lead on a wiring tape. The connection part was sealed with an epoxy-based sealing material (Hitachi Chemical, RC021C). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0069]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0070]
(Example 13)
The varnish produced in Example 12 was applied to one side of a polyimide film (Ube Industries, SGA, thickness 50 μm) with a thickness of 20 μm (thermosetting resin component), and the other side was prepared in Example 7. Fluorine-containing polyimide (reaction product of hexafluorobisphenol AF and bis (4-aminophenoxyphenyl) hexafluoropropane, glass transition temperature 260 ° C.) is coated with 10 μm (thermoplastic resin component) to produce a film with a three-layer structure did. The thermosetting resin component was aligned and attached to the wiring tape.
[0071]
At this time, the bonding conditions are 170 ° C. for 10 seconds, pressure 30 kgf / cm. ² It was. Further, post-curing was performed in a constant temperature bath at 200 ° C. for 60 minutes. Next, the semiconductor element was affixed using the thermoplastic resin component side. Adhesion conditions are 350 ° C for 2 seconds, pressure 80kgf / cm ² It was. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by gang bonding using the connection lead on a wiring tape. The connection part was sealed with an epoxy-based sealing material (Hokuriku paint, chip coat 8107). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0072]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0073]
(Comparative Example 1)
Silicone resin (Toray Dow Corning, JCR6126) was aligned with the wiring tape, and an elastomer having a thickness of 150 μm was formed by printing using a metal mask. After formation, the flatness of the elastomer after the curing reaction printing was measured with a laser film thickness meter in a constant temperature bath at 150 ° C. for 60 minutes. As an adhesive layer for attaching the semiconductor element to the wiring tape having an elastomer, a silicone adhesive (Shin-Etsu Chemical, KE1820) was applied to the upper surface of the elastomer by 20 μm, and the semiconductor element was attached after alignment.
[0074]
At this time, the bonding conditions are 150 ° C. for 1 minute and the pressure is 30 kgf / cm. ² It was. Next, it electrically connected with the pad of the semiconductor element by gang bonding using the connection lead on a wiring tape. The connection part was sealed with a silicone-based sealing material (Toshiba Silicone, TSJ3150). Finally, solder balls, which are connection terminals to the mounting substrate, were attached on the wiring tape to obtain the semiconductor device shown in FIG.
[0075]
The reflow characteristics of the obtained semiconductor device and the connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0076]
(Comparative Example 2)
A film with a three-layer structure in which a thermoplastic resin (polyamide 12, melting point 175 ° C.) having a melting point of 200 ° C. or less is applied as an adhesive layer (thickness 30 μm) on both sides of a polyimide film (Ube Industries, SGA, thickness 50 μm). A semiconductor device was fabricated using the same as in Example 1, and the reflow characteristics and the connection reliability of the leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0077]
(Comparative Example 3)
Example 1 using a film having a three-layer structure in which an epoxy resin (Hitachi Kasei, R021C) having a high elastic modulus at room temperature is applied to both surfaces of a polyimide film (Ube Industries, SGA50) as an adhesive layer (thickness 20 μm). Similarly, a semiconductor device was fabricated, and reflow characteristics and connection reliability of leads and solder bumps were confirmed by the same method as in Example 1.
[0078]
[Table 1]

[0079]
【The invention's effect】
A tape material having a wiring layer is electrically connected to a semiconductor element, and has an external terminal for electrically connecting to the mounting substrate on the wiring tape, and a material for insulatingly bonding the wiring tape and the semiconductor element. In a semiconductor device using a film material, a semiconductor device having excellent reflow resistance can be provided by using a material having an elastic modulus in a reflow temperature range (200 to 250 ° C.) of an adhesive film material of 1 MPa or more. By using a film material for a portion that buffers thermal stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the mounting substrate, a manufacturing method excellent in mass productivity can be provided.
[0080]
In addition, the film material has excellent flatness, can ensure a height difference within 5 μm with respect to a thickness of about 150 μm, and can provide a manufacturing process with excellent workability. Due to the stress buffering effect of the film material, the connection reliability of both the lead part that electrically connects the wiring tape and the semiconductor element and the bump that electrically connects the semiconductor device and the mounting board in the temperature cycle test simultaneously. It is possible to be satisfied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing temperature dependence of elastic modulus of a material.
2A and 2B are diagrams showing a manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention, (2-a) a manufacturing method in which a film is attached to a wiring tape in advance, (2-b) a manufacturing method in which a film is attached to a semiconductor element in advance, (2 -C) The manufacturing method which affixes a wiring tape and a semiconductor element collectively via a film.
FIG. 3 is a diagram showing a continuous process of attaching a film using a long reel.
FIG. 4 is a diagram showing a wiring tape having a film with an adhesive layer.
FIG. 5 is a diagram showing a semiconductor element having a peripheral pad.
FIG. 6 illustrates an example of a semiconductor device using a semiconductor element having a peripheral pad.
FIG. 7 is a diagram showing a semiconductor element having a pad in the center.
FIG. 8 illustrates an example of a semiconductor device using a semiconductor element having a pad in the center.
[Explanation of symbols]
2.1, 4.1, 6.1, 8.1 ... Wiring tape, 2.1.1 ... Lead connected to bump, 2.2, 4.2, 6.2, 8.2 ... Buffer Film, 2.3, 5.1, 6.3, 7.1, 8.3 ... semiconductor element, 2.4, 6.4, 8.4 ... sealing resin, 2.5, 6.5, 8 .5 ... External terminals (solder bumps), 3.1 ... Long reel of wiring tape, 3.2 ... Long reel of film, 3.3 ... Punching jig, 3.4 ... Formed on wiring tape Film, 4.1.1 ... Lead formed on wiring tape, 4.3 ... Adhesive layer, 5.1.1, 7.1.1 ... Connection pad, 6.6 ... Outer frame (heat spreader, etc.) .

Claims

An adhesive film for a semiconductor device that is used for bonding a semiconductor element and a wiring tape and undergoes a solder reflow process after bonding treatment, and has an elastic modulus of 1 MPa or more in a mounting reflow temperature region, and an adhesive on a porous support. An adhesive film for a semiconductor device, characterized by being impregnated .

The adhesive film for a semiconductor device according to claim 1, wherein a mounting reflow temperature is 200 ° C. to 250 ° C.

2. The adhesive film for a semiconductor device according to claim 1, wherein an elastic modulus at room temperature is 4000 MPa or less.