JP3567617B2 - Tabテープを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はTABテープを用いた半導体装置に係り、特に、高周波特性と接続信頼性の両面に優れたTABテープを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信用ICチップの信号処理能力は著しく増大しており、これらICチップへの入出力信号の高速化がますます要求されている。
【0003】
従来、この種の半導体装置は、例えば、特開平5−291347 号公報に開示されているものがある。この公報に開示された従来例を図7に示す。図7で、100は基板、101は導体層、102は誘電体層、104は導体層、105は誘電体層、106は導体層、107はICチップ、108はバンプ、109は1層TABリード、110はAgペーストである。
【0004】
このように構成される従来の半導体装置では、信号層である1層TABリード109と、グランド電位に接続されている導体層104、および誘電体層102により、所定のインピーダンスを有するマイクロストリップライン構造を形成できる。このため、銅箔層を用いた2層TABテープと同様のインピーダンス制御が1層TABリードで可能となり、低コストでTABリードから発生するノイズを低減できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の半導体装置では、1層TABリード109と導体層101を接合し、これら導体層の最終的な形状を想定してインピーダンス制御を行う必要がある。しかし、Agペーストや半田などの接合材料を用いると、接合時に流動するため、接合後の導体層の幅や厚さを高精度に制御することは難しい。また、1層
TABリード109と導体層101の表面とは平行ではなく、さらに個々のリードも垂直方向へ様々に変位している。このため、流動性の接合材料を用いて一括リフロー接合を行うと、各導体層の最終的な厚さにばらつきが生じてしまう。すなわち上述のような接合方式では、最終的な導体層の形状を均一にすることができないので、インピーダンスの不整合が生じ、その結果ノイズを増大させてしまう。
【0006】
また、Agペーストや半田などの使用を避ける方法は、例えば図6に示すように、金などのバンプ108を、メッキあるいはワイヤバンピングにより導体層
101の表面に形成し、シングルポイントボンダ、あるいはギャングボンダ等のツールを1層TABリード109の上面から押し当てて、熱圧着接合や超音波接合を行う方法が考えられる。本方式によれば、接合材料が流動することはなく、また個々のリードの垂直方向への変位も、ツールの押し当てにより矯正することができる。このため、各導体層の最終的な形状はほぼ均一となり、インピーダンスの不整合を原因とするノイズを大幅に低減できる。しかしこの接合方式において接続信頼性を確保するためには、バンプ108の中心にツールの位置を正確に合わせる必要がある。
【0007】
図9は、図8における領域Rを基板上面から見た透視図である。ここで、導体層101の幅をW1,リード109の幅をW2,バンプ108の外形をφdとする。バンプ108の中心位置を認識するためには、リード109の上面方向からバンプ108の周縁部を観察できるように、φd>W2としなければならない。一方、バンプ108を形成するためには、少なくともW1>φdでなければならない。このため導体層の幅はW1からW2へ不連続的に変化する。
【0008】
これら二つの導体、導体層101およびリード109のインピーダンスを整合させるためには、それぞれの導体の領域に対応して、誘電体層102の厚さを2種類用意しなければならない。そのため、回路基板のグランド層数の増加は避けられず、製造コストが増すという問題点があった。
【0009】
本発明の目的は、問題点を解消し、グランド層数を増すことなく、インピーダンスを精度良く制御することができ、かつリードの接続信頼性に優れたTABテープを用いた半導体装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るTABテープを用いた半導体装置は、ICチップと、ICチップを搭載する回路基板と、ICチップおよび回路基板に設けられた電極相互を接続するリードを有するフィルムキャリアとから成るTABテープを用いた半導体装置において、電極のそれぞれの周縁部の複数ヵ所をリードの上面方向から観察できるように、リードの先端部分が形成されていることを特徴としている。特に、リードの先端部分は、その一部が異なる幅を有するか、あるいは、少なくとも一つの開口部が形成されていることを特徴としている。さらに、リードの先端部分は、複数の電極と接合されていることを特徴としている。
【0011】
また、電極は、突起状のバンプ、例えば、金ワイヤ,金メッキなどから成ることを特徴としている。さらに、フィルムキャリアは、フィルム層がリードと銅箔層で挟まれていることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明はICチップおよび回路基板に設けられたバンプにTABリードを接合する際に、リードの上面方向からバンプの周縁部を観察できるように、リードの先端部分を形成した。これにより、バンプの中心位置の認識、さらにボンディングツールの正確な位置合わせが可能となり、リードを熱圧着接合あるいは超音波接合する場合の接続信頼性を確保できる。一方で、接合部以外のリードの幅をバンプの外形より広くすることにより、リードの幅を回路基板上の導体層の幅にほぼ等しくしたり、あるいは導体層の幅より広くできる。これにより、一つの誘電体層の表面において導体層とリードのインピーダンスを整合させることが可能となり、回路基板のグランド層数を増やさずにリードから発生するノイズを低減できる。
【0013】
次に、本発明のTABテープを用いた半導体装置の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0014】
図1は本発明のTABテープを用いた半導体装置の一実施例を示す断面図、および一部詳細を示す上面図である。図1(a)において、回路基板10は、導体層11,誘電体層12,導体層14,誘電体層15、および導体層16からなる。回路基板10は、例えばアルミナまたはムライトからなるセラミック基板を用いることができる。キャビティ部13の底には導体層14が露出しており、グランド電位に保たれている。導体層14の表面には導電性接着剤20を介してICチップ17が搭載されており、ICチップ17の底面と導体層14は電気的に接続されている。導体層11の表面、およびICチップ17の上面には、金ワイヤによりバンプ18が形成されており、さらに上面に設けられたTABリード19が、これらバンプ18相互を電気的に接続している。
【0015】
次に、図1(a)の領域R(TABリード19の近傍)の詳細を説明する。
【0016】
図1(b)は、領域Rを回路基板上面から見た透視図である。同図において、TABリード19のICチップ17側の先端部をインナーリード部201,導体層11側の先端部をアウターリード部202とする。バンプ18の直径をφd,導体層11の幅をW1,インナーリード部201、およびアウターリード部202の幅をW2,TABリード19の中央部の幅をW3とする。
【0017】
バンプ18は、約50μm径の金線をワイヤボンディングツールを用いて形成したものであり、その直径はおよそφd=100μmである。
【0018】
導体層11は、バンプ18を導体層11の上に確実に形成できるように、その幅W1を定めた。すなわち、外形サイズ14mm□のセラミック基板を用いた場合、外形の0.5% である約70μmをパターン寸法公差とみなして、この寸法ばらつきを吸収するために、W1=170μmとした。
【0019】
TABのインナーリード部201、およびアウターリード部202の幅は、W2=70μmとした。W2<φdとなるので、TABリード19の上面方向からバンプ18の周縁部を複数ヵ所観察できる。円の中心位置は、円周の2ヵ所の接線に直交する直線上に存在するので、バンプ18の2ヵ所の周縁部から、バンプ18の中心位置を精度良く推定できる。これにより、ボンディングツールをバンプ18の中心に精度良く合わせることが可能となり、熱圧着接合あるいは超音波接合に要するエネルギーを、バンプ18上面の接合箇所へ効率良くかつ一定の伝達条件で加えることができる。
【0020】
TABリード19の中央部の幅W3は、誘電体層12としてアルミナ(比誘電率=10)を用いたときの導体層11のインピーダンス(50Ω)と一致させるために、W3=165μmとした。これにより、一つの誘電体層12の表面において導体層11とTABリード19のインピーダンスを整合させることが可能となり、図1(a)に示した回路基板10のグランド層、例えば導体層14の層数を増やすことなく、TABリード19において信号の反射により発生するノイズを低減できる。
【0021】
本発明では、上述した実施例に限定されることはなく、本発明の範囲すなわち、TABリード19の先端部分が、TABリード19の上面方向からバンプ18の周縁部を複数ヵ所観察できるように形成されているという条件を逸脱しなければ、種々の設計変更は可能である。例えば図1(a)において、回路基板としてガラスエポキシ樹脂からなるプリント基板を用いても良い。また、キャビティ部13の底に導体層14が露出していなくても、本発明の効果は達成される。さらに図1(b)において、インナーリード部201、およびアウターリード部202のそれぞれのバンプ18の直径φdは一致している必要はないので、インナーリード部201、およびアウターリード部202それぞれの先端部の幅W2も一致していなくとも良い。
【0022】
また、本発明の範囲であれば、TABリード19の先端部分に別の形状を適用しても構わない。そのような実施例のTABリード19近傍を上面から見た透視図を図2乃至図4に示す。これらの実施例の内、特に図3(a),(b),(c)と図4(a),(b),(c)の例では、TABリード19の先端部分に、少なくとも一つの開口部203が形成されているので、実施例(図1)と同様に、バンプ18の2ヵ所以上の周縁部からバンプ18の中心位置を精度良く推定することができる。
【0023】
さらに、本発明をグランド配線、あるいは電源配線部分に適用した実施例の、TABリード19近傍を上面から見た透視図を図5に示す。
【0024】
ここでは、各導体層11およびTABリード19は、グランド電位、あるいは電源電位に保持されている。この各導体層11およびTABリード19に立ち上がり時間の短い大量の電流が流れると、各導体が持つインダクタンスのため、グランド電位、あるいは電源電位が変動し、この電圧変化がICチップの誤動作を引き起こしてしまう。
【0025】
そこで、図5(a)に示すように、導体層11を複数個用意し、各導体層11上に形成した複数のバンプ18に対して、幅の広いTABリード19を一括して接合した。一つの導体層11に一つのTABリード19を接合する場合に比べてインダクタンスが低減でき、電源電位の変動を抑制することができる。ここで、本発明の範囲に従い、各TABリード19の上面方向からバンプ18の周縁部を複数ヵ所観察できるように、すなわちW2<φdとなるようにTABリード19の先端部分を形成した。これにより、実施例と同様に、ボンディングツールをバンプ18の中心に精度良く合わせることが可能となり、信頼性の高い熱圧着接合あるいは超音波接合を実現できる。
【0026】
また、各TABリード19の先端形状は、図5(a)に示す形状である必要はなく、図2,図3,図4に示したような形状と組み合わせてもよい。例えば図3(c)と組み合わせた場合の実施例を図5(b)に示す。開口部203を通じてバンプ18の周縁部を各2ヵ所観察できるので、ボンディングツールをバンプ18の中心に精度良く合わせることが可能となり、信頼性の高い熱圧着接合あるいは超音波接合を実現できる。
【0027】
図6は、本発明の第3の実施例を示す断面図である。ICチップ17は、回路基板10に設けられたキャビティ部13に搭載されている。このため、ICチップ17の側面と、誘電体層12の側面との間には、すき間が生じる。TABリード19は、このすき間の直上において、高精度にインピーダンスを制御することはできない。そこで、図6に示すように、TABリード19の上面にフィルム層21を介して銅箔層22を接着した2層TABテープを用いて、ICチップ17および回路基板10上のバンプ18相互を接続した。本実施例により、TABリード19の全ての領域において、導体層11のインピーダンスと精度良く整合させることができ、TABリード19において信号の反射により発生するノイズを大幅に低減できる。一方、TABリード19の先端部分は、図1ないし図5と同様にバンプ18の周縁部を複数ヵ所観察できるように形成されている。従って、前記実施例と同様に、ボンディングツールをバンプ18の中心に精度良く合わせることが可能となり、信頼性の高い熱圧着接合あるいは超音波接合を実現できる。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、TABリードの先端部をリードの上面方向からバンプの周縁部が観察できるように形成したことにより、バンプの中心位置を正確に認識でき、さらにボンディングツールの正確な位置合わせが可能となる。よって、リードを熱圧着接合あるいは超音波接合する場合、その接続信頼性を充分確保できる。一方、接合部以外のリードの幅を回路基板上の導体層の幅にほぼ等しくしたり、あるいは導体層の幅より広くできる。このため、一つの誘電体層の表面において導体層とリードのインピーダンスを整合させることが可能となり、回路基板のグランド層数を増やさずにリードから発生するノイズを低減できる。
【0029】
従って、高周波特性が良好でかつ接続信頼性に優れたTABテープを用いた半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のTABテープを用いた半導体装置の第1の実施例を示す説明図。
【図2】本発明のTABテープを用いた半導体装置の一実施例の一部詳細を示す上面図。
【図3】本発明のTABテープを用いた半導体装置の一実施例の一部詳細を示す上面図。
【図4】本発明のTABテープを用いた半導体装置の一実施例の一部詳細を示す上面図。
【図5】本発明のTABテープを用いた半導体装置の第2の実施例の一部詳細を示す上面図。
【図6】本発明のTABテープを用いた半導体装置の第3の実施例を示す断面図。
【図7】TABテープを用いた半導体装置の従来例を示す断面図。
【図8】TABテープを用いた半導体装置の他の従来例を示す断面図。
【図9】図6に示した従来例の一部詳細を示す上面図。
【符号の説明】
10…回路基板、11…導体層、12…誘電体層、13…キャビティ部、14…導体層、15…誘電体層、16…導体層、17…ICチップ、18…バンプ、19…TABリード、20…導電性接着剤、201…インナーリード部、202…アウターリード部。
Claims (1)
- ICチップと、前記ICチップを搭載する回路基盤とを構成要素に含み、前記回路基盤に形成された導体層に連なるバンプと前記ICチップの電極に接続されたTABリードが接合されて前記ICチップの信号配線用リードを形成する半導体装置であって、前記TABリードは、前記バンプの外径より大きな幅を有し、かつ前記バンプに接合される端部は、前記バンプの周縁部の複数箇所を該TABリードの上面方向から観察できるように幅が狭められている、もしくは開口を有することを特徴とするTABテープを用いた半導体装置。
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