JPH0443418B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子の実装に使用されるフイ
ルムキヤリヤに関し、特に、半導体素子とフイル
ムキヤリヤのボンデイングに関するものである。

（従来例の構成とその問題点） 一般に、半導体素子のボンデイング方式の中
で、高速で量産性に富み且つ高い信頼性を有する
方式として、複数の電極を一度にボンデイングす
ることができるフイルムキヤリヤによる方式が広
く知られている。

このフイルムキヤリヤは、第１図に示すように
デバイス孔が形成された可とう性絶縁フイルム１
上に、デバイス孔に延在するように形成された複
数本のリード２が接着剤３により接着されたもの
で、半導体素子４のアルミニウムパツド５上に形
成された金バンプ６とフイルムキヤリヤのリード
２の先端とが熱圧着あるいは超音波ボンデイング
により接合されるものである。

しかしながら、このような従来のフイルムキヤ
リヤでは、半導体素子４にバンプ形成処理を必要
とするため、半導体素子そのものの歩留りが大き
く低減する。これは良品の半導体素子にバンプを
形成したとしてもバンプを形成する際に不良品と
なる場合があり得るためであり、バンプを形成し
た半導体素子が非常に高価なものになる。さら
に、バンプ形成処理を各半導体メーカーに新たに
依頼しなければならず、各半導体メーカーの製品
を自由に使用することができないなどの欠点があ
つた。

そこで従来、第３図に示すように、可とう性絶
縁フイルム１のデバイス孔に延在して形成された
リード２の先端部分に、金メツキ法あるいは金球
を熱圧着して金バンプ７を形成し、半導体素子４
のアルミニウムパツド５が未処理のままでボンデ
イングすることができるバンプ付フイルムキヤリ
ヤが提案されていた。

しかしながら、従来のバンプ付フイルムキヤリ
ヤでは、バンプが金だけで作られているため、熱
圧着および超音波ボンデイングの際に金バンプ７
のつぶれが大きく、金バンプ７同志で短絡が生じ
てフアインピツチ化に追従することができなかつ
た。そのため、高度に集積化された半導体素子に
は使用することができず、用途が限定されたり、
金バンプ７のつぶれが大きいことから、リード２
が金バンプ７の中にめり込み、半導体素子４のエ
ツジ部とリード２とが短絡する等の欠点があつ
た。

（発明の目的） 本発明は、上記従来例の欠点に鑑みてなされた
もので、半導体素子は未処理のままでボンデイン
グすることができ、且つバンプのつぶれが小さく
フアインパターン化に適し、さらに、容易に製造
することができ、量産性の優れたバンプ付フイル
ムキヤリヤとその製造方法を提供するものであ
る。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明は、可とう
性絶縁フイルム上もしくは可とう性絶縁フイルム
に形成された開孔部まで延在して形成された複数
本のリードの先端部分に、金よりも硬い金属の層
を中心にしてその両面または全面に金層を設けて
なるバンプを具えたもので、主面に金が蒸着され
た無機質板にフオトレジストにより窓を設け、こ
の窓の部分に金，金よりも硬い金属，金を順次積
層してバンプを形成し、このバンプをフイルムキ
ヤリヤのリードに熱圧着したものである。

（実施例の説明） 以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明
する。第３図は、本発明のバンプ付フイルムキヤ
リヤの一実施例の構成を示す図で、第１図および
第２図と同一符号のものは同一のものを示してい
る。第３図において、可とう性絶縁フイルム１の
デバイス孔まで延在して形成された複数本のリー
ド２の先端部分にバンプ８が形設されている。こ
のバンプ８は、厚さ5μm以上の銅，ニツケルある
いはパラジユウムからなる金よりも硬い金属の層
８ａの両面または全面に、厚さ5μm〜30μmの金
属８ｂが形成されたものである。

上記の構成において、本実施例は、バンプ８が
金だけでなく２層の金層８ｂの間に金よりも硬い
金属の層８ａを挾んだ構成を有するもので、本実
施例を半導体素子４に熱圧着あるいは超音波ボン
デイングにより接合する際に、金よりも硬い金属
の層８ａにより、バンプ８のつぶれを非常に少な
く抑えてバンプ８間の短絡を抑止することができ
るとともに、バンプ８内にリード２がめり込むの
を阻止して半導体素子４のエツジ部との接触を防
止することができる。この時、金よりも硬い金属
の層８ａは5μm以上の厚さを必要とし、それ以下
の場合では強度が不足してバンプ８のつぶれを抑
えることができない。また、半導体素子４のアル
ミパツド５との接合は、バンプ８の先端側の金層
８ｂが変形することにより、アルミパツド５上に
自然発生したアルミニウムの酸化膜を破り、素地
のアルミニウム面を露出させ、熱と圧力によつて
共晶結合するため、十分な接合強度が得られる。
この時、バンプ８の先端側の金層８ｂは5μm〜
30μmの厚さを必要とし、それ以下では金層８ｂ
の変形が小さいので半導体素子４のアルミパツド
５との接合を確実に行うことができず、またそれ
以上では金層８ｂのつぶれが大きくなり、バンプ
８間の短絡が発生する恐れがある。さらに、金よ
りも硬い金属の層８ａを設けることにより、バン
プ８に用いる金の量が従来の1/2〜1/3と少なくな
るため、コストの低減をも図ることができる。

また、本実施例は第４図に示す工程に従つて製
造される。第４図において、第３図と同一符号の
ものは同一のものを示している。まず、表面が平
滑な無機質板９の主面に金を蒸着して金蒸着膜１
０を形成して電気メツキの共通電極とした後、フ
オトレジスト１１により半導体素子のパツド位置
と同じ位置に窓１２を形成する。そして、この窓
１２の部分に、厚さ5μm〜30μmの金層８ｂ、厚
さ5μm以上の銅，ニツケルあるいはパラジユウム
からなる金よりも硬い金属の層８ａおよび厚さ
5μm〜30μmの金層８ｂをそれぞれ電気メツキに
より順次積層して形成して、金層８ｂ、金よりも
硬い金属の層８ａおよび金層８ｂの三層からなる
バンプ８を形成する。次に、フイルムキヤリヤの
リード２の先端部分をバンプ８に位置合わせした
後、加熱ツール１３によりリード２とバンプ８の
上面に位置する金層８ｂとを熱圧着する。その
後、バンプ８を無機質板９から引き離してバンプ
付フイルムキヤリヤが完成する。

上記の製造方法において、本実施例のバンプ８
は電気メツキ法により順次積層するだけで形成す
ることができ、さらに、金蒸着膜１０と電気メツ
キされた金層８ｂとの界面にてバンプ８が剥離す
るため、非常に容易にバンプ付フイルムキヤリヤ
を製造することができるとともに、無機質板９は
金蒸着膜１０およびフオトレジスト１１が残るの
でバンプ用基板として半永久的な使用が可能であ
り、同一の無機質板９を再使用すれば、２回目以
降は金層８ｂと金よりも硬い金属の層８ａと金層
８ｂとの３回のメツキ工程だけでバンプ８を作る
ことができる。また、リード２とバンプ８とを熱
圧着する際に、良品のバンプが形成されたバンプ
用基板だけを選択して熱圧着を行なうことによ
り、品質の優れたバンプ付フイルムキヤリヤを製
造することができる。なお、無機質板９に形成さ
れたバンプ８の上面に位置する金層８ｂは、リー
ド２と確実に接合するためには5μm〜30μmの厚
さを必要とし、それ以下ではリード２との接合が
不十分となり、それ以上ではリード２との接合時
に金層８ｂの変形が大となり、バンプ８間の短絡
を生じる恐れがある。

第５図は、本発明のバンプ付フイルムキヤリヤ
の他の実施例の構成を示す図で、第３図と同一符
号のものは同一のものを示している。本実施例
は、錐状のバンプ８′を有するもので、このよう
にバンブ８′の形状を錐状にすることによつて、
半導体素子４にボンデイングする際に、バンブ
８′の先端の金層８ｂが尖つているために変形を
さらに増すことができるので、アルミパツド５の
表面の酸化膜を容易に破つて下地のアルミニウム
と確実に接合することができ、またその際の圧力
条件も下げることができる。

次に、本実施例の製造方法を具体的に説明す
る。まず、長尺の可とう性絶縁フイルム１とし
て、幅35mm、厚さ125μmのポリイミドフイルムを
使用して、第６図に示すように、スプロケツト孔
１４およびデバイス孔１５を予め準備した金型で
パンチングして形成した。スプロケツト孔１４は
２mm×３mmの孔を4.75mmピツチで可とう性絶縁フ
イルム１の幅方向の両端に設け、デバイス孔１５
は５mm×５mmの孔をスプロケツト孔１４の３コマ
のピツチで可とう性絶縁フイルム１の中央に設け
た、そして、厚さ35μm、幅22.5mmで厚さ20μmの
剤着剤３付きの電解銅箔を、スプロケツト孔１４
を避けて可とう性絶縁フイルム１上にラミネート
した後、フオトエツチング法にて半導体素子４の
パツド位置と適合するパターンのリード２を形成
した。リード２の形成においては、デバイス孔１
５からの銅箔の裏エツチングを防ぐためにデバイ
ス孔１５の裏側から電解銅箔にアルカリ可溶性の
レジストを塗布し、パターン形成後除去した。ま
た、エツチング液には塩化第二鉄溶液を使用し
た。その後、スズメツキ液にリード２を形成した
可とう性絶縁フイルム１を浸漬し、無電解メツキ
法により厚さ0.4μm〜0.6μmのスズの膜を銅箔表
面に形成し、水洗いしてデバイス孔１５上にリー
ド２が延在するフイルムキヤリヤを作つた。

次に、第７図に示す無機質板９′を使用して第
４図と同様の工程でバンプを作つた。まず、無機
質板９′として４インチウエハーのシリコン板を
使用してその主面に、第７図に示すように、半導
体素子４のパツド位置と同じ位置に深さ25μmの
錐状の溝１６を形成した。次に、無機質板９′の
主面に蒸着法により厚さ2000〜2500Åの金蒸着膜
１０を形成し、さらに、フオトレジスト１１をス
ピンナーで金蒸着膜１０の表面に塗布し、90℃で
10分間ベーキングした。その後、マスクアライナ
ーで無機質板９′の錐状の溝１６とマスクを位置
合わせし、紫外線を当て、現像し、錐状の溝１６
上のフオトレジスト１１を除去して窓１２を形成
し、さらに110℃で10分間ベーキングした。次に、
金メツキ浴とニツケルメツキ浴とを準備し、ま
ず、金メツキ浴に無機質板９′を浸漬し、電気メ
ツキにより厚さ10μmの金層８ｂをフオトレジス
ト１１のない窓１２の部分に形成し、水洗いした
後ニツケル浴に浸漬し、電気メツキにより厚さ
10μmのニツケルからなる金よりも硬い金属の層
８ａを金層８ｂの上に形成し、さらに水洗いした
後再び金メツキ浴に無機質板９′を浸漬し、電気
メツキにより厚さ10μmの金層８ｂをニツケルの
層の上に形成し、水洗いしてバンプ８′を得るこ
とができた。

そして、フイルムキヤリヤのリード２の先端と
バンプ８′とを顕微鏡により位置合わせした後、
300℃ほどに加熱したモリブテン材の加熱ツール
１３を用いて、リード１本当り30〜50gの圧力が
加るように圧力設定してリード２とバンプ８′と
を熱圧着することによつてバンプ付フイルムキヤ
リヤが完成した。

以上のようにして製造した本実施例を使用し
て、半導体素子４のアルミニウムパツド５に、ツ
ール先端温度が480℃〜500℃のモリブテンツール
で、リード１本当り60〜80gの圧力で直かにボン
デイングしても、本実施例はバンプつぶれがな
く、確実な接合状態を得ることができた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、金，金よりも
硬い金属，金を順次積層して形成したバンプをフ
イルムキヤリヤのリードの先端部分に熱圧着した
ものであるので、半導体素子は未処理のままで半
導体素子パツドにボンデイングすることができ、
その際に、確実な接合が得られるとともに、バン
プのつぶれが小さく且つ半導体素子のエツジ部と
リードの接触がないのでフアインパターン化に適
し、また、容易に高品質のものを製造することが
でき、量産性が高い等の効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のフイルムキヤリヤと半導体素
子の断面図、第２図は、従来のバンプ付フイルム
キヤリヤと半導体素子の断面図、第３図は、本発
明のバンプ付フイルムキヤリヤの一実施例と半導
体素子の断面図、第４図は、本発明のバンプ付フ
イルムキヤリヤの製造方法の一実施例の工程図、
第５図は、本発明のバンプ付フイルムキヤリヤの
他の実施例と半導体素子の断面図、第６図は、本
発明のバンプ付フイルムキヤリヤの他の実施例の
フイルムキヤリヤの平面図、第７図は、本発明の
バンプ付フイルムキヤリヤの他の実施例の製造に
用いられる無機質板の断面図である。 １……可とう性絶縁フイルム、２……リード、
４……半導体素子、５……アルミニウムパツド、
８……バンプ、８ａ……金よりも硬い金属の層、
８ｂ……金層、９，９′……無機質板、１０……
金蒸着膜、１１……フオトレジスト、１２……
窓、１３……加熱ツール、１５……デバイス孔、
１６……錐状の溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可とう性絶縁フイルム上、もしくは該可とう
   性絶縁フイルムに形成された開孔部まで延在して
   形成された複数本のリードと、該リードの先端部
   分に形成されたバンプとからなり、前記バンプが
   金よりも硬い金属の層を中心にその両面あるいは
   全面に金層を形成してなることを特徴とするバン
   プ付フイルムキヤリヤ。 ２ 前記金よりも硬い金属として、銅，ニツケル
   あるいはパラジユウムを用いたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のバンプ付フイルムキ
   ヤリヤ。 ３ 前記金よりも硬い金属の層が、5μm以上の厚
   さを有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のバンプ付フイルムキヤリヤ。 ４ 前記金層が、5μmないし30μmの厚さを有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   バンプ付フイルムキヤリヤ。 ５ 前記バンプが、錐状であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のバンプ付フイルムキ
   ヤリヤ。 ６ 表面が平滑な無機質板の主面に金を蒸着した
   後、フオトレジストにより半導体素子のパツド位
   置と同位置に窓を設け、この窓の部分に金，金よ
   りも硬い金属および金を順次積層させてバンプを
   形成する工程と、可とう性絶縁フイルム上もしく
   は該可とう性絶縁フイルムに形成された開孔部ま
   で延在して形成された複数本のリードの先端部分
   と前記無機質板上に形成されたバンプとを位置合
   わせした後、加熱ツールにより前記バンプを前記
   リードの先端部分に熱圧着する工程とからなるこ
   とを特徴とするバンプ付フイルムキヤリヤの製造
   方法。 ７ 前記金よりも硬い金属として、銅，ニツケル
   あるいはパラジユウムを用いたことを特徴とする
   特許請求の範囲第６項記載のバンプ付フイルムキ
   ヤリヤの製造方法。 ８ 前記金よりも硬い金属の層が、5μm以上の厚
   さを有することを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載のバンプ付フイルムキヤリヤの製造方法。 ９ 前記バンプの金層が、5μmないし30μmの厚
   さを有することを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載のバンプ付フイルムキヤリヤの製造方法。 １０ 前記無機質板が、半導体素子のパツド位置
   と同位置に錐状の溝を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第６項記載のバンプ付フイルムキヤ
   リヤの製造方法。