JPH10256302A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacture thereofInfo
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- JPH10256302A JPH10256302A JP9057610A JP5761097A JPH10256302A JP H10256302 A JPH10256302 A JP H10256302A JP 9057610 A JP9057610 A JP 9057610A JP 5761097 A JP5761097 A JP 5761097A JP H10256302 A JPH10256302 A JP H10256302A
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/50—Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技衝分野】本発明は、半導体チップの入
出力端子電極と中継基板(インターポーザ)となるTA
B(Tape Automated Bonding)テープ上のインナーリー
ド、あるいはマザーボード等の配線基板上に形成された
配線層とを金錫の合金によって接続する半導体装置およ
びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input / output terminal electrode of a semiconductor chip and a TA serving as a relay board (interposer).
The present invention relates to a semiconductor device for connecting an inner lead on a B (Tape Automated Bonding) tape or a wiring layer formed on a wiring substrate such as a motherboard with a gold-tin alloy and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7は、第1の従来例としてTCP(Ta
pe Carrier Package)構造の半導体装置を示す。この半
導体装置1は、マザーボード2にTCP3を搭載した構
造を有している。TCP3は、半導体チップ4を中継基
板となるTABテープ5に搭載し、その周辺を封止樹脂
6によってパッケージした構成となっている。TABテ
ープ5は、半導体チップ4の搭載のために四角形のデバ
イスホール7aが形成されたポリイミド樹脂等からなる
絶縁性フィルム7と、インナーリード8aおよびアウタ
ーリード8bが形成されたリード8とから構成されてい
る。そして、絶縁性フィルム7とリード8とはエポキシ
樹脂等の熱硬化性樹脂接着剤からなる接着剤層によって
接着され、半導体チップ4は、TABテープ5のデバイ
スホール7aでインナーリード8aに接続され、アウタ
ーリード8bによってマザーボード2上の配線パターン
2aに接続されている。このTCP構造の半導体装置1
の製造方法を以下に説明する。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a TCP (Ta) as a first conventional example.
1 shows a semiconductor device having a pe carrier package) structure. The semiconductor device 1 has a structure in which a TCP 3 is mounted on a motherboard 2. The TCP 3 has a configuration in which a semiconductor chip 4 is mounted on a TAB tape 5 serving as a relay board, and the periphery thereof is packaged with a sealing resin 6. The TAB tape 5 includes an insulating film 7 made of a polyimide resin or the like in which a square device hole 7a is formed for mounting the semiconductor chip 4, and a lead 8 in which an inner lead 8a and an outer lead 8b are formed. ing. Then, the insulating film 7 and the lead 8 are bonded by an adhesive layer made of a thermosetting resin adhesive such as an epoxy resin, and the semiconductor chip 4 is connected to the inner lead 8a through the device hole 7a of the TAB tape 5, The outer leads 8b are connected to the wiring pattern 2a on the motherboard 2. Semiconductor device 1 having this TCP structure
The manufacturing method of the will be described below.
【0003】半導体チップ4は、通常、100から50
0ピン程度の入出力端子電極を備えており、各入出力端
子電極に突起状のバンプ4aを形成する。これはインナ
ーリード8aとの接続を容易にし、かつ接続の信頼性を
高めるのが目的である。バンプ4aは、通常、金の20
μm程度の厚さの電気めっきによって形成される。The semiconductor chip 4 usually has a size of 100 to 50.
An input / output terminal electrode having about 0 pins is provided, and a bump 4a having a protruding shape is formed on each input / output terminal electrode. This is for the purpose of facilitating connection with the inner lead 8a and improving the reliability of the connection. The bump 4a is usually made of gold
It is formed by electroplating with a thickness of about μm.
【0004】リード8は、絶縁性フィルム7に接着した
銅箔をホトケミカルエッチング法により所定のパターン
でエッチングし、その後、無電解錫めっきを0.3〜
0.5μmの厚さに施して形成される。The leads 8 are formed by etching a copper foil adhered to the insulating film 7 in a predetermined pattern by a photochemical etching method, and then applying an electroless tin plating of 0.3 to 0.3 mm.
It is formed by applying a thickness of 0.5 μm.
【0005】次に、インナーリード8aの先端と金のバ
ンプ4aとを、ツール温度(接合温度)が500℃の加
熱ツール(接合ツール)を用いて接続する。これは金と
錫の平衡状態図における、金90重量%(残り錫)の共
晶組成の融点285℃を利用し、かつ、2 秒程度の短時
間で接続するためである。450〜500℃のツール温
度では、金90重量%(残り錫)の共晶組成の反応層が
接合界面に厚く成長して、強固な接合が行われる。この
ため、この接合系では、500℃付近の温度を設定せざ
るを得ないが、この温度は230℃程度のガラス転移点
(以下、単にTgという。)を持つ絶縁性フィルム7に
とっては、非常に高温である。しかし、インナーリード
8aがデバイスホール7aに突き出しており、また接合
時間が2秒程度のため、絶縁性フィルム7が焼損されず
に耐えているものである。Next, the tip of the inner lead 8a is connected to the gold bump 4a using a heating tool (joining tool) having a tool temperature (joining temperature) of 500 ° C. This is because the connection is made in a short time of about 2 seconds using the melting point of 285 ° C. of the eutectic composition of 90% by weight of gold (the remaining tin) in the equilibrium diagram of gold and tin. At a tool temperature of 450 to 500 ° C., a reaction layer having a eutectic composition of 90% by weight of gold (remaining tin) grows thickly at the bonding interface, and strong bonding is performed. For this reason, in this bonding system, a temperature of about 500 ° C. must be set, but this temperature is very low for the insulating film 7 having a glass transition point of about 230 ° C. (hereinafter, simply referred to as Tg). It is hot. However, since the inner leads 8a protrude into the device holes 7a and the bonding time is about 2 seconds, the insulating film 7 can withstand without burning.
【0006】半導体チップ4とインナーリード8aとの
接合方式には、入出力端子電極の全ピンを同時に2秒程
度の短時間で一括して接合する一括接合方式と、インナ
ーリード8aの1本1本を0.2秒/リード程度で接合
するシングルポイントボンディング方式とがある。シン
グルポイントボンディング方式は、500ピンの場合に
100秒程度必要になって接合時間が長くなるため、量
産ではあまり多くは使用されていない。[0006] The bonding method of the semiconductor chip 4 and the inner leads 8a includes a batch bonding method in which all pins of the input / output terminal electrodes are simultaneously bonded together in a short time of about 2 seconds, and a single bonding method of the inner leads 8a. There is a single point bonding method in which books are joined at about 0.2 seconds / lead. The single-point bonding method requires about 100 seconds for 500 pins and increases the bonding time, so that it is not used much in mass production.
【0007】また、アウターリード8bは、マザーボー
ド2の方向に曲げ成形してから、37Pb−63Snの
共晶はんだペースト印刷リフロー法などによって、マザ
ーボード2の配線パターン2aに接続される。このよう
にしてTCP構造の半導体装置1が製造される。The outer lead 8b is bent in the direction of the motherboard 2 and then connected to the wiring pattern 2a of the motherboard 2 by a reflow method of printing a 37Pb-63Sn eutectic solder paste. Thus, the semiconductor device 1 having the TCP structure is manufactured.
【0008】図8は、第2の従来例としてTAB構造の
半導体装置を示す。この半導体装置1は、中継基板とな
るTABテープ5に半導体チップ4を搭載し、例えばL
CD(液晶表示)パネル用としたものである。各チップ
単位で切断されたTABテープ5は、LCDパネル用の
マザーボードに搭載され、ドライバーICである半導体
チップ4から信号を出力してLCDパネルの表示素子を
オンオフしてバックライトを透過あるいは遮断する駆動
が行われる。TABテープ5は、ポリイミド樹脂等から
なる絶縁性フィルム7上に、インナーリード8aおよび
アウターリード8bを含むリード8を形成したものであ
る。絶縁性フィルム7は、半導体チップ4を接続するた
めの四角形のデバイスホール7aと、TABテープ5の
切断ラインに沿って設けられたアウターリードホール7
bと、両側に設けられた送り穴7cとを備えている。そ
して、図7で説明したのと同様に、絶縁性フィルム7と
リード8とは接着剤層によって接続され、インナーリー
ド8aの先端と金のバンプ4aとは、図7で説明したの
と同様に、接合温度450〜500℃の接合ツールを用
いて接続される。FIG. 8 shows a semiconductor device having a TAB structure as a second conventional example. In this semiconductor device 1, a semiconductor chip 4 is mounted on a TAB tape 5 serving as a relay board.
This is for a CD (liquid crystal display) panel. The TAB tape 5 cut for each chip is mounted on a motherboard for an LCD panel, outputs a signal from a semiconductor chip 4 as a driver IC, turns on and off a display element of the LCD panel, and transmits or blocks a backlight. Drive is performed. The TAB tape 5 is obtained by forming leads 8 including inner leads 8a and outer leads 8b on an insulating film 7 made of a polyimide resin or the like. The insulating film 7 includes a square device hole 7 a for connecting the semiconductor chip 4 and an outer lead hole 7 provided along the cutting line of the TAB tape 5.
b and feed holes 7c provided on both sides. Then, as described in FIG. 7, the insulating film 7 and the lead 8 are connected by an adhesive layer, and the tip of the inner lead 8a and the gold bump 4a are connected in the same manner as described in FIG. The connection is performed using a joining tool having a joining temperature of 450 to 500 ° C.
【0009】また、第3の従来例として、ガラスエポキ
シ樹脂等の有機材料からなる配線基板にTCPを介さず
にベアチップ(パッケージされていない半導体チップ)
で直接搭載する半導体装置がある。この半導体装置の場
合、配線基板の裏面から接合ツールを当てて半導体チッ
プの入出力端子電極のバンプと配線基板上に形成された
インナーリードとを接続する。この接続には、通常、配
線基板の耐熱性を考慮して共晶はんだ(37Pb−63
Sn)が多く用いられ、この共晶組成の融点の180℃
で加熱接続しているので、ガラスエポキシ樹脂等の有機
材料を損傷させることはない。しかし、耐熱温度が18
0℃と低いことが問題とされる。また、はんだの150
℃以上の温度での結晶粒の粗大化による脆化の問題があ
って、信頼性の点から150℃以上の温度では使用でき
ない。As a third conventional example, a bare chip (a non-packaged semiconductor chip) is mounted on a wiring board made of an organic material such as a glass epoxy resin without using a TCP.
Some semiconductor devices are directly mounted. In the case of this semiconductor device, the bonding tool is applied from the back surface of the wiring board to connect the bumps of the input / output terminal electrodes of the semiconductor chip and the inner leads formed on the wiring board. For this connection, eutectic solder (37Pb-63) is usually used in consideration of the heat resistance of the wiring board.
Sn) is often used, and the melting point of this eutectic composition is 180 ° C.
, The organic material such as glass epoxy resin is not damaged. However, the heat resistant temperature is 18
It is problematic that the temperature is as low as 0 ° C. In addition, 150 of solder
There is a problem of embrittlement due to coarsening of crystal grains at a temperature of 150 ° C. or more, and it cannot be used at a temperature of 150 ° C. or more from the viewpoint of reliability.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、第1の従来例
によると、インナーリード8aと半導体チップ4の入出
力端子電極に設けたバンプ4aとを接続するときの接合
温度が高いため、以下の種々の問題を生じている。However, according to the first conventional example, since the bonding temperature when connecting the inner lead 8a and the bump 4a provided on the input / output terminal electrode of the semiconductor chip 4 is high, the following is required. There are various problems.
【0011】(1) デバイスホール7aが必要となり、コ
スト高を招き、絶縁性フィルム7の強度が低下する。半
導体チップ4とインナーリード8aの接合温度が高いた
め、インナーリード8aをデバイスホール7aに突き出
して接続する必要があり、このためにデバイスホール7
aが絶対に必要な構造になっている。もしデバイスホー
ル7aを形成せずに、直接絶縁性フィルム7上のリード
8のインナーリード8aに半導体チップ4のバンプ4a
を当てて、450〜500℃の接合ツールによって接続
した場合には、ポリイミド樹脂からなる絶縁性フィルム
7が焼けて炭化してしまい、TCP3を信頼性良く製造
することが不可能である。このデバイスホール7aは、
接着剤付きの絶縁性フィルム7にパンチング抜き金型に
よって加工されるが、金型の高価なことの他に、フィル
ム7に穴加工するため、フィルム7の引張り強度、曲げ
強度が低下する等の問題がある。(1) The device hole 7a is required, resulting in an increase in cost and a decrease in the strength of the insulating film 7. Since the bonding temperature between the semiconductor chip 4 and the inner lead 8a is high, it is necessary to project the inner lead 8a into the device hole 7a and connect it to the device hole 7a.
a has an absolutely necessary structure. If the device hole 7a is not formed, the bump 4a of the semiconductor chip 4 is directly connected to the inner lead 8a of the lead 8 on the insulating film 7.
In the case where the connection is performed by using a joining tool at 450 to 500 ° C., the insulating film 7 made of the polyimide resin is burned and carbonized, so that it is impossible to manufacture the TCP 3 with high reliability. This device hole 7a
The insulating film 7 with the adhesive is processed by a punching punching die. In addition to the expensiveness of the die, since the holes are formed in the film 7, the tensile strength and the bending strength of the film 7 are reduced. There's a problem.
【0012】(2) 接合温度、接合時間の厳格な管理が必
要となる。前述の如く接合ツールの温度が高いため、デ
バイスホール7aを設けてインナーリード8aを形成し
ても、銅からなるインナーリード8aの熱伝導性が良い
ことから、接続を十分にしようとして温度を500℃よ
り少し高くしたり、あるいは時間を少し長くすると、イ
ンナーリード8aを介して熱が伝導し、絶縁性フィルム
7と接着剤が焼けて炭化する問題がある。接着剤は通常
エポキシ樹脂系であるが、Tgは170℃程度であり、
ポリイミド樹脂よりなお耐熱性に劣り、高温接合の接着
剤としてはなお問題がある。また、接着剤の損傷の問題
から接合時間を短く設定すると、接合不良を起こして所
定の接合強度が得られない問題もある。(2) Strict control of joining temperature and joining time is required. As described above, since the temperature of the joining tool is high, even if the device hole 7a is provided and the inner lead 8a is formed, the inner lead 8a made of copper has good thermal conductivity. If the temperature is slightly higher than ℃ or the time is slightly increased, there is a problem that heat is conducted through the inner leads 8a and the insulating film 7 and the adhesive are burned and carbonized. The adhesive is usually an epoxy resin, but the Tg is about 170 ° C.
It is still inferior to polyimide resin in heat resistance, and still has a problem as an adhesive for high-temperature bonding. Further, if the bonding time is set short due to the problem of damage to the adhesive, there is also a problem that a predetermined bonding strength cannot be obtained due to poor bonding.
【0013】(3) 接合ツールに高い平坦度が必要とな
る。ツール温度450〜500℃の接合ツールの設計
は、非常に高度の技術が要求される。すなわち一括接合
方式においては、半導体チップ4の破壊の問題から接合
ツールの平坦度が非常に重要であるが、450〜500
℃では熱膨張の影響が非常に大きく、この温度での平坦
性の維持には、相当の加工ノウハウが必要とされてい
る。ツールの平坦度が悪いと、半導体チップ4に不均一
な応力が加わり、しばしばチップ4の破壊が起こる。通
常1μm以下のツール平坦度が要求され、チップ4直下
のステージにも熱が伝わるため、ステージの平坦度調整
も必要となるため、この場合のツールとチップ4直下の
ステージも含めたコストは、非常に高価となる。また、
ツール温度が非常に高いことから、周辺の機械的精度を
維持するため、機械部品の板厚を厚く設計する等によっ
て接合機の価格全体をコスト高にしている。(3) A high flatness is required for the joining tool. The design of a joining tool at a tool temperature of 450 to 500 ° C. requires a very high level of technology. That is, in the batch bonding method, the flatness of the bonding tool is very important due to the problem of destruction of the semiconductor chip 4, but it is 450 to 500.
At ° C., the effect of thermal expansion is very large, and maintenance of flatness at this temperature requires considerable processing know-how. If the flatness of the tool is poor, uneven stress is applied to the semiconductor chip 4 and the chip 4 often breaks. Normally, a tool flatness of 1 μm or less is required, and heat is transmitted to the stage directly below the chip 4, so that it is necessary to adjust the flatness of the stage. In this case, the cost including the tool and the stage immediately below the chip 4 is also: Very expensive. Also,
Since the tool temperature is very high, the overall price of the joining machine is increased by designing the thickness of the machine parts to be large in order to maintain the mechanical accuracy in the periphery.
【0014】(4) 配線切れにより信頼性が低下する。デ
バイスホール7aを設けてインナーリード8aを形成す
ると、インナーリード8aの真下にはフィルム7がない
ため、インナーリード8aはリードの片方だけが支えら
れた突き出し形状になる。このリード8aは先端が非常
に曲がりやすい。これによるバンプ4aとの位置合せに
おける不整合などの問題の他、リード8aの破断や、接
合後の樹脂封止までの間の搬送における取扱時に、半導
体チップ4との接合部分の剥がれなどが生じ、信頼性を
低下させる問題が発生している。(4) Reliability decreases due to disconnection of wiring. When the device hole 7a is provided and the inner lead 8a is formed, since the film 7 is not provided directly below the inner lead 8a, the inner lead 8a has a protruding shape in which only one of the leads is supported. The tip of the lead 8a is very easy to bend. In addition to problems such as misalignment in alignment with the bumps 4a due to this, breakage of the leads 8a and peeling of the joints with the semiconductor chip 4 may occur at the time of handling during transportation until resin sealing after joining. However, there is a problem that the reliability is reduced.
【0015】(5) 温度サイクルの信頼性が低下する。通
常の半導体装置は、−55〜150℃の温度サイクル試
験を行って寒冷地帯における信頼性を保証している。従
来の構造では、この温度サイクル試験で突き出し形状の
インナーリード8aが熱応力によって張力を受ける。す
なわち、半導体チップ4の熱膨張係数は3PPM/℃で
あり、また絶縁性フィルム7のポリイミド樹脂の熱膨張
係数は20PPM/℃であることから、中間に介在する
銅のインナーリード8aは温度サイクル試験において応
力の集中点になる。通常この温度サイクル試験において
は1000サイクル程度の信頼性が要求されており、こ
のために、封止樹脂6で周辺を固める手法が用いられて
いる。しかしこの封止樹脂6にも限界があり、封止樹脂
6の塗布量が薄かったりすると、インナーリード8aの
破断が同様に発生している。(5) The reliability of the temperature cycle decreases. A normal semiconductor device performs a temperature cycle test at −55 to 150 ° C. to ensure reliability in a cold region. In the conventional structure, in the temperature cycle test, the protruding inner lead 8a receives tension due to thermal stress. That is, since the coefficient of thermal expansion of the semiconductor chip 4 is 3 PPM / ° C. and the coefficient of thermal expansion of the polyimide resin of the insulating film 7 is 20 PPM / ° C., the copper inner lead 8 a interposed therebetween is subjected to a temperature cycle test. At the point of stress concentration. Usually, in this temperature cycle test, reliability of about 1000 cycles is required, and for this purpose, a method of solidifying the periphery with the sealing resin 6 is used. However, the sealing resin 6 is also limited, and if the amount of the sealing resin 6 applied is small, the inner lead 8a is similarly broken.
【0016】(6) マルチチップの搭載が不可能である。
従来の構造では、1つのTABテープ5に搭載する半導
体チップ4の数は、1個に限定される。理由はデバイス
ホール7aが必要なことによっている。すなわち、デバ
イスホール7aを複数設けて複数のチップ4を搭載する
と、フィルム7が弱くなることと、複数のチップ4を接
合している間に、既にチップ4に接合したインナーリー
ド8aがハンドリング時に破断する等の問題からであ
る。また、複数のチップ4を搭載すると、デバイスホー
ル7aの抜き金型がさらに高価になる問題もある。この
ため、1個の半導体チップ4の搭載が限界であり、マル
チチップモジュールなどの高密度フレキシブル配線基板
が製造できない問題がある。このため、図7に示すよう
に、マザーボード2に対してTCP3を1個単位で搭載
している。従って、マルチチップにする場合には、この
形で複数の半導体チップ4をマザーボード2に搭載しな
ければならず、この分システム構成価格が高くなる。(6) Multi-chip mounting is not possible.
In the conventional structure, the number of semiconductor chips 4 mounted on one TAB tape 5 is limited to one. The reason is that the device hole 7a is required. That is, when a plurality of device holes 7a are provided and a plurality of chips 4 are mounted, the film 7 becomes weak, and while the plurality of chips 4 are bonded, the inner lead 8a already bonded to the chip 4 is broken during handling. This is due to problems such as Further, when a plurality of chips 4 are mounted, there is a problem that the die for removing the device holes 7a becomes more expensive. Therefore, the mounting of one semiconductor chip 4 is the limit, and there is a problem that a high-density flexible wiring board such as a multi-chip module cannot be manufactured. Therefore, as shown in FIG. 7, the TCP 3 is mounted on the motherboard 2 in units of one. Therefore, when a multi-chip is used, a plurality of semiconductor chips 4 must be mounted on the motherboard 2 in this manner, and the system configuration price increases accordingly.
【0017】また、第2の従来例においても、インナー
リード8aとバンプ4aとの接合温度が高いことと、絶
縁性フィルム7がデバイスホール7aを有していること
から、上述したのと同様の問題がある。Also in the second conventional example, since the bonding temperature between the inner lead 8a and the bump 4a is high and the insulating film 7 has the device hole 7a, the same as described above is used. There's a problem.
【0018】また、第3の従来例によると、ベアチップ
の搭載が難しいという問題がある。すなわち、有機材料
からなる配線基板に対して、TCPを介さずにベアチッ
プで直接搭載した半導体装置の場合は、共晶はんだ(3
7Pb−63Sn)接続が用いられているため、前述の
温度サイクル試験、および150℃の高温保持試験での
信頼性の低下が問題になっている。また、他の部品との
混載の場合にはんだペースト印刷リフロー搭載の温度2
50℃に耐えられないため、ベアチップの脱落などの問
題が起こっている。これらの問題を以下にまとめる。 (i) 共晶はんだの融点が180℃と低いために、高温雰
囲気で接続が離れる。このため、接続後、接合界面に樹
脂を充填するなどの処置が必要となる。 (ii)150℃以上の高温雰囲気の信頼性試験において、
はんだの共晶組織の粗大化、酸化が生じ接続強度が低下
し、通常150℃では200時間しかもたない。 (iii) フィルムの上に半導体チップを接続したフレキシ
ブル配線基板をさらにマザーボードに搭載する場合に通
常230〜250℃の温度のはんだリフロー炉が用いら
れるが、この温度では接続部が剥離する。 (iv)共晶はんだ(37Pb−63Sn)接続は、はんだ
の流れ性が良いために、配線間の短絡が生じやすく微細
接続が難しい。Further, according to the third conventional example, there is a problem that it is difficult to mount a bare chip. That is, in the case of a semiconductor device directly mounted on a wiring substrate made of an organic material by a bare chip without using a TCP, the eutectic solder (3
Since the 7Pb-63Sn) connection is used, there is a problem in that the reliability in the above-described temperature cycle test and the high-temperature holding test at 150 ° C. decreases. In addition, when mixed with other components, the solder paste printing reflow mounting temperature 2
Since it cannot withstand 50 ° C., problems such as falling off of bare chips have occurred. These issues are summarized below. (i) Since the melting point of the eutectic solder is as low as 180 ° C., the connection is disconnected in a high temperature atmosphere. For this reason, after the connection, measures such as filling the bonding interface with resin are required. (ii) In a reliability test in a high-temperature atmosphere of 150 ° C. or more,
The eutectic structure of the solder is coarsened and oxidized, and the connection strength is reduced. (iii) When a flexible wiring board having a semiconductor chip connected to a film is further mounted on a motherboard, a solder reflow furnace at a temperature of usually 230 to 250 ° C. is used. (iv) In the eutectic solder (37Pb-63Sn) connection, since the flowability of the solder is good, short-circuiting between wirings easily occurs, and fine connection is difficult.
【0019】また、第1〜第3の従来例によると、柔軟
性が劣るという問題がある。すなわち、TABテープ5
は、接着剤層を有し、その厚さは、通常、20μm程度
あり、この分TABテープ5全体の厚さが厚くなるとと
もに、接着剤層は、曲げ弾性係数が高いエポキシ樹脂等
の熱硬化樹脂接着剤からなるため、自由に屈曲すること
ができず、柔軟性が劣る。近年、ますます携帯電話など
の民生電子機器の小形化が要求されており、自由に折曲
げられるフレキシブル配線基板等が強く求められている
中にあって、この問題は非常に重要である。Further, according to the first to third conventional examples, there is a problem that flexibility is poor. That is, TAB tape 5
Has an adhesive layer, the thickness of which is generally about 20 μm, and the entire thickness of the TAB tape 5 is increased by this amount, and the adhesive layer is made of a thermosetting material such as epoxy resin having a high flexural modulus. Since it is made of a resin adhesive, it cannot be flexed freely and has poor flexibility. In recent years, there has been a growing demand for miniaturization of consumer electronic devices such as mobile phones, and there is a strong demand for flexible wiring boards and the like that can be freely bent. This problem is very important.
【0020】従って、本発明の目的は、半導体チップの
入出力端子電極と配線基板上に形成されたインナーリー
ドとの接続部の高い接合強度が得られ、配線基板の引張
り,曲げ等の強度および柔軟性の向上を図ることによ
り、寒冷地等にも適用できる耐環境性と、製造工程で接
続不良を生じることのない信頼性を有し、マルチチップ
の搭載が可能な半導体装置およびその製造方法を提供す
ることにある。Accordingly, an object of the present invention is to obtain a high bonding strength of a connection portion between an input / output terminal electrode of a semiconductor chip and an inner lead formed on a wiring board, and to obtain a strength such as tension and bending of the wiring board. A semiconductor device capable of being mounted on a multi-chip, having environmental resistance that can be applied to cold regions and the like and reliability that does not cause a connection failure in a manufacturing process, and a method of manufacturing the same by improving flexibility. Is to provide.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、半導体チップの入出力端子電極と、デバイ
スホールを設けていないTABテープ、リジット配線基
板あるいはフレキシブル配線基板等の配線基板に形成さ
れたインナーリードとを接続してなる半導体装置におい
て、前記入出力端子電極は、金あるいは錫の被覆層が施
され、前記インナーリードは、錫あるいは金の被覆層が
施され、前記入出力端子電極と前記インナーリードとの
接続部は、前記金と前記錫との拡散反応によって形成さ
れたことを特徴とする半導体装置を提供する。本発明
は、上記の目的を達成するため、半導体チップの入出力
端子電極と、マザーボードなる配線基板に形成されたリ
ードとを接続してなる半導体装置において、前記入出力
端子電極は、金あるいは錫の被覆層が施され、前記リー
ドは、錫あるいは金の被覆層が施され、前記入出力端子
電極と前記リードとの接続部は、前記金と前記錫との拡
散反応によって形成されたことを特徴とする半導体装置
を提供する。本発明は、上記の目的を達成するため、半
導体チップの入出力端子電極と、デバイスホールを設け
ていないTABテープ、リジット配線基板あるいはフレ
キシブル配線基板等のインターポーザとなる配線基板に
形成されたインナーリードとを接続し、前記インターポ
ーザとなる、配線基板のリードをマザーボードとなる配
線基板に形成されたリードに接続してなる半導体装置に
おいて、前記入出力端子電極は、金あるいは錫の被覆層
が施され、前記インナーリードは、錫あるいは金の被覆
層が施され、前記入出力端子電極と前記リードとの接続
部は、前記金と前記錫との拡散反応によって形成され、
前記インターポーザおよびマザーボートとなる配線基板
はボールグリッドアレイによって接続された構成を有す
ることを特徴とする半導体装置を提供する。本発明は、
上記の目的を達成するため、半導体チップの入出力端子
電極と、デバイスホールを設けていないフレキシブル配
線基板に形成されたインナーリードとを接続してなる半
導体装置において、前記入出力端子電極は、金あるいは
錫の被覆層が施され、前記インナーリードは、錫あるい
は金の被覆層が施され、前記入出力端子電極と前記リー
ドとの接続部は、前記金と前記錫との拡散反応によって
形成され、前記フレキシブル配線基板は、液晶基板に接
続されて前記半導チップを液晶用駆動回路として構成し
たことを特徴とする半導体装置を提供する。本発明は、
上記の目的を達成するため、半導体チップの入出力端子
電極と、デバイスホールを設けていないガラス配線基板
等の配線基板に形成されたリードとを接続してなる半導
体装置において、前記入出力端子電極は、金あるいは錫
の被覆層が施され、前記リードは、錫あるいは金の被覆
層が施され、前記入出力端子電極と前記リードとの接続
部は、前記金と前記錫との拡散反応によって形成された
ことを特徴とする半導体装置を提供する。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a semiconductor device having an input / output terminal electrode and a wiring board such as a TAB tape, a rigid wiring board or a flexible wiring board having no device holes. In the semiconductor device connected to the formed inner lead, the input / output terminal electrode is provided with a coating layer of gold or tin, and the inner lead is provided with a coating layer of tin or gold. A connection part between the terminal electrode and the inner lead is provided by a diffusion reaction between the gold and the tin, and a semiconductor device is provided. In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device in which an input / output terminal electrode of a semiconductor chip is connected to a lead formed on a wiring board serving as a motherboard, wherein the input / output terminal electrode is made of gold or tin. That the lead is provided with a coating layer of tin or gold, and that a connection portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin. A semiconductor device is provided. In order to achieve the above object, the present invention provides an input / output terminal electrode of a semiconductor chip and an inner lead formed on a wiring board serving as an interposer such as a TAB tape, a rigid wiring board or a flexible wiring board without a device hole. And the input / output terminal electrodes are provided with a gold or tin coating layer in the semiconductor device in which the interposer is connected to the leads of the wiring board which are connected to the leads formed on the wiring board which is the motherboard. A coating layer of tin or gold is applied to the inner lead, and a connecting portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin;
A semiconductor device is provided, wherein the wiring board serving as the interposer and the motherboard has a configuration connected by a ball grid array. The present invention
In order to achieve the above object, in a semiconductor device in which an input / output terminal electrode of a semiconductor chip is connected to an inner lead formed on a flexible wiring board having no device hole, the input / output terminal electrode is made of gold. Alternatively, a tin coating layer is applied, the inner lead is provided with a tin or gold coating layer, and a connection portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin. A semiconductor device, wherein the flexible wiring board is connected to a liquid crystal substrate and the semiconductor chip is configured as a liquid crystal drive circuit. The present invention
In order to achieve the above object, in a semiconductor device in which an input / output terminal electrode of a semiconductor chip is connected to a lead formed on a wiring substrate such as a glass wiring substrate having no device hole, the input / output terminal electrode Is provided with a coating layer of gold or tin, the lead is provided with a coating layer of tin or gold, and a connecting portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin. A semiconductor device characterized by being formed is provided.
【0022】本発明は、上記目的を達成するため、半導
体チップの入出力端子電極と、デバイスホールを設けて
いないTABテープ、リジット配線基板あるいはフレキ
シブル配線基板に形成されたインナーリードとを接続し
てなる半導体装置の製造方法において、前記入出力端子
電極に金あるいは錫の被覆層を施し、前記インナーリー
ドに錫あるいは金の被覆層を施し、前記金あるいは前記
錫の被覆層が施こされた前記入出力端子電極と前記錫あ
るいは前記金の被覆層が施こされた前記インナーリード
とを前記金と前記錫との拡散反応によって接続すること
を特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。According to the present invention, in order to achieve the above object, the input / output terminal electrodes of a semiconductor chip are connected to inner leads formed on a TAB tape, a rigid wiring board or a flexible wiring board having no device hole. In the method for manufacturing a semiconductor device, a gold or tin coating layer is applied to the input / output terminal electrodes, a tin or gold coating layer is applied to the inner leads, and before the gold or tin coating layer is applied. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a write / output terminal electrode and the inner lead provided with the tin or gold coating layer are connected by a diffusion reaction between the gold and the tin.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る半導体装置を示す。この半導体装置1は、中継
基板となるTABテープ5に半導体チップ4を搭載し、
例えば、LCDパネル用のTAB構造としたものであ
る。TABテープ5は、デバイスホールを設けておら
ず、図8で説明したのと同様に、40〜50μmの厚さ
のポリイミド樹脂等からなる絶縁性フィルム7上に、1
8〜25μmの厚さの銅からなるインナーリード8aお
よびアウターリード8bを含むリード8を形成したもの
である。絶縁性フィルム7は、TABテープ5の切断位
置に設けられたアウターリードホール7bと、両側に設
けられた送り穴7cとを備えている。リード8は、絶縁
性フィルム7に接着剤層を介さずに形成される。半導体
チップ4の入出力端子電極は、バンプ4aを下側にして
絶縁性フィルム7上のインナーリード8aの先端上に配
置し、絶縁性フィルム7の裏面から加熱・加圧ツール
(接合ツール)を当てて接続される。FIG. 1 shows a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor device 1 has a semiconductor chip 4 mounted on a TAB tape 5 serving as a relay board,
For example, a TAB structure for an LCD panel is used. The TAB tape 5 is provided with no device hole, and is provided with an insulating film 7 made of polyimide resin or the like having a thickness of 40 to 50 μm, as described with reference to FIG.
A lead 8 including an inner lead 8a and an outer lead 8b made of copper having a thickness of 8 to 25 μm is formed. The insulating film 7 includes an outer lead hole 7b provided at a cutting position of the TAB tape 5, and feed holes 7c provided on both sides. The lead 8 is formed on the insulating film 7 without an adhesive layer. The input / output terminal electrodes of the semiconductor chip 4 are arranged on the tip of the inner lead 8a on the insulating film 7 with the bump 4a facing down, and a heating / pressing tool (joining tool) is applied from the back surface of the insulating film 7. And connected.
【0024】インナーリード8aとバンプ4aとは、絶
縁性フィルム7の裏面から接合ツールを当てて接続でき
るようにするため、ツール温度が250℃以下で接続で
きる接合構造、すなわち、錫の組成比率が60〜90重
量%(金10重量%〜40重量%)と錫の比率を高くし
た金/錫の接続構造とした。Since the inner leads 8a and the bumps 4a can be connected by applying a bonding tool from the back surface of the insulating film 7, a bonding structure that can be connected at a tool temperature of 250 ° C. or less, that is, a tin composition ratio. A gold / tin connection structure was used in which the ratio of tin to 60 to 90% by weight (gold 10% to 40% by weight) was increased.
【0025】図2(a) 、(b) は、半導体チップ4のバン
プ4aとインナーリード8aの接続する直前の状態を示
す。絶縁性フィルム7上に形成されたリード8のパター
ン、およびリード8のインナーリード8aには、銅配線
8a1の上に0.75〜1.5μmの錫めっき8a2を施し
ている。FIGS. 2A and 2B show a state immediately before the connection between the bump 4a of the semiconductor chip 4 and the inner lead 8a. Pattern of the lead 8 formed on the insulating film 7, and the inner leads 8a of the lead 8 is subjected to tin plating 8 a2 of 0.75~1.5μm on the copper wiring 8 a1.
【0026】図2(a) の半導体チップ4は、アルミ蒸着
電極(図示せず)の上に後述する適当な金属のスパッタ
膜を介して施された10〜20μm厚さの金めっきによ
って形成されたバンプ4aを示し、図2(b) の半導体チ
ップ4は、アルミ蒸着電極(図示せず)の上に後述する
適当な金属のスパッタ膜を介して施されたニッケルなど
の安価なめっき4a2の上に、0.3〜1.5μm厚さの
金めっき4a1を施して形成されたバンプ4aを示してい
る。The semiconductor chip 4 shown in FIG. 2A is formed by gold plating with a thickness of 10 to 20 μm on an aluminum deposition electrode (not shown) through a suitable metal sputtered film described later. The semiconductor chip 4 shown in FIG. 2 (b) has an inexpensive plating 4a2 made of nickel or the like applied on an aluminum deposition electrode (not shown) through a suitable metal sputtering film described later. over, shows a bump 4a formed by performing gold plating 4 a1 of 0.3~1.5μm thickness.
【0027】この接続構造によって、錫の融点は232
℃であることから、250℃以下のツール温度で接続が
可能である。この接続に要する時間はおよそ5秒以内で
あり、また、半導体入出力端子数が500ピン相当のチ
ップ4でも5秒以内の時間で接続できる。With this connection structure, the melting point of tin is 232
℃, the connection is possible at a tool temperature of 250 ° C. or less. The time required for this connection is about 5 seconds or less, and even a chip 4 having 500 semiconductor input / output terminals can be connected in less than 5 seconds.
【0028】図3は、バンプ4aとインナーリード8a
との接合界面の状態を示す。接続部9は金と錫の反応溶
融層のはみ出し部分(「フィレット」という。)9a
と、接合界面9bとからなっている。この接続部9を調
査した結果、フィレット9aは第1共晶点(融点217
℃)の組成を中心とした、金5〜20重量%(残り錫)
の組成からなっており、接合界面9bは金20〜40重
量%(残り錫)の組成からなっていることが判明した。
これは低融点の金錫反応組成物が荷重を加えた接合ツー
ルの影響で外側に排除され、その後接合界面9bに残っ
た溶融層の中に金が拡散して形成されたものと考えられ
る。接合界面9bは、金の濃度が高いことから、300
℃の耐熱温度を持っている。また、外側のフィレット9
aは、側面をカバーしているため、217℃以下の温度
での接合強度の機機的補強の役目を持っている。FIG. 3 shows bumps 4a and inner leads 8a.
This shows the state of the bonding interface with the substrate. The connecting portion 9 is a protruding portion (referred to as a “fillet”) 9 a of the reaction molten layer of gold and tin.
And a bonding interface 9b. As a result of investigating the connecting portion 9, the fillet 9a was found to have a first eutectic point (melting point 217).
5% by weight of gold centered on the composition of C)
It was found that the bonding interface 9b had a composition of 20 to 40% by weight of gold (remaining tin).
This is presumably because the gold-tin reaction composition having a low melting point was removed to the outside due to the effect of the joining tool to which a load was applied, and then gold was diffused and formed in the molten layer remaining at the joining interface 9b. Since the bonding interface 9b has a high concentration of gold,
It has a heat resistance temperature of ° C. Also, the outer fillet 9
a has a role of mechanically reinforcing the bonding strength at a temperature of 217 ° C. or lower because it covers the side surface.
【0029】図2(b) のニッケルのめっき層4a2は、銅
めっき、クロムめっき等によって置換されてもよい。し
かし、金と錫の反応のための最小限の金の厚さが必要で
ある。例えば、錫めっきの厚さが0.75〜1.5μm
の場合には金の厚さは1.0μm程度が好ましい。The plating layer 4 a2 of nickel FIG. 2 (b), a copper plating may be replaced by chromium plating. However, a minimum gold thickness is required for the gold-tin reaction. For example, the thickness of tin plating is 0.75 to 1.5 μm
In this case, the thickness of the gold is preferably about 1.0 μm.
【0030】上記第1の実施の形態によれば、接合温度
が低下したことにより以下の効果が得られる。 (1) デバイスホールを設ける必要がないため、そのため
の金型が不要となり、コスト低減が図れ、絶縁性フィル
ム7の引張り強度、曲げ強度が向上する。 (2) 接合温度,接合時間の管理が容易になる。 (3) 接合ツールの平坦度を低くすることが可能になる。 (4) インナーリード8aは、突き出し形状ではなくなる
ので、バンプ4aとの位置ずれによる配線切れが起こり
難くなる。 (5) 温度サイクルの信頼性が向上する。すなわち、イン
ナーリード8aの真下にフィルム7があるため、インナ
ーリード8aに直接に応力が集中することがなく、温度
サイクルの信頼性に優れる。さらに接合構造が金と錫で
あるため、融点が217℃と高く(40重量%Pb−S
nの180℃より十分高い)、大気中150℃の通常の
高温保持試験に於ける1000時間(接合部が破断しな
いこと、電気的な接続が維持されていること)の要求に
十分に耐え得る。 (6) マルチチップの搭載が可能になる。すなわち、絶縁
性フィルム7はデバイスホールを有していないため、平
坦なフィルム7上を自由に配線でき、マルチチップ配線
搭載の自由度が高い。従って、搭載したチップ4の直下
にも配線を引き回すことができるため、配線長が短くな
り、かつ、配線引き回し面積が大きいため、配線基板面
積の縮小が可能で、電子機器の小型化に貢献できる。 (7) ベアチップの搭載が可能になる。According to the first embodiment, the following effects can be obtained due to the lowering of the bonding temperature. (1) Since there is no need to provide a device hole, a mold for the device hole is not required, cost can be reduced, and the tensile strength and bending strength of the insulating film 7 can be improved. (2) It is easy to control the joining temperature and joining time. (3) The flatness of the joining tool can be reduced. (4) Since the inner lead 8a does not have a protruding shape, the disconnection of the wiring due to the misalignment with the bump 4a hardly occurs. (5) The reliability of the temperature cycle is improved. That is, since the film 7 is located directly below the inner leads 8a, stress is not directly concentrated on the inner leads 8a, and the reliability of the temperature cycle is excellent. Further, since the bonding structure is made of gold and tin, the melting point is as high as 217 ° C. (40% by weight Pb—S).
n is sufficiently higher than 180 ° C.), and can sufficiently withstand the requirement of 1000 hours (the joint is not broken and the electrical connection is maintained) in a normal high-temperature holding test at 150 ° C. in the atmosphere. . (6) Multi-chip mounting becomes possible. That is, since the insulating film 7 has no device hole, it can be freely wired on the flat film 7, and the degree of freedom in mounting multi-chip wiring is high. Therefore, the wiring can be routed directly below the mounted chip 4, so that the wiring length is shortened, and the wiring layout area is large, so that the wiring board area can be reduced and the electronic device can be downsized. . (7) Bare chips can be mounted.
【0031】上記の効果の他、TABテープ5から接着
剤層を排除したので、TABテープ5全体の厚さが減少
し、屈曲性の向上を図れる。In addition to the above effects, since the adhesive layer is eliminated from the TAB tape 5, the thickness of the entire TAB tape 5 is reduced, and the flexibility can be improved.
【0032】図4は、本発明の第2の実施の形態に係る
半導体装置を示す。なお、同図は、半導体チップ4とフ
レキシブル配線基板5との接続前の状態を示している。
この半導体装置1は、パッケージを半導体チップ4と同
サイズとしたチップサイズパッケージ(CSP;Chip S
ize Package )の構造を有している。ここでは、半導体
チップ4を搭載する配線基板としてフレキシブル配線基
板5を用い、チップ4直下に配置し、チップ4のバンプ
4aの内側にインナーリード8aを引き込み、さらにビ
アホール51を介して下側配線に導通させて、下側配線
の端子にボール54を形成している。バンプ4aとイン
ナーリード8aとは、第1の実施の形態と同様の方法で
接続される。近年、この小型パッケージの実用化が携帯
電話などの携帯電子機器用途向けに急激に進んでいる。FIG. 4 shows a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state before the connection between the semiconductor chip 4 and the flexible wiring board 5.
The semiconductor device 1 has a chip size package (CSP; Chip S) whose package is the same size as the semiconductor chip 4.
ize Package). Here, a flexible wiring board 5 is used as a wiring board on which the semiconductor chip 4 is mounted. The flexible wiring board 5 is disposed directly below the chip 4, the inner lead 8 a is drawn into the inside of the bump 4 a of the chip 4, and the lower wiring is connected to the lower wiring via the via hole 51. The ball 54 is formed in the terminal of the lower wiring by conducting. The bump 4a and the inner lead 8a are connected in the same manner as in the first embodiment. In recent years, the practical use of this small package has rapidly advanced for use in portable electronic devices such as mobile phones.
【0033】ビアホール51は、通常、50μm程度の
厚さのポリイミド樹脂等の薄い絶縁材料からなるフィル
ムに対して、炭酸ガスレーザ等によって直径0.05〜
0.3mm程度の穴を空けてから銅めっきをし、パター
ンを形成して製作される。The via hole 51 has a diameter of 0.05 to 50 μm by a carbon dioxide laser or the like on a film made of a thin insulating material such as a polyimide resin having a thickness of about 50 μm.
It is manufactured by forming a pattern after forming a hole of about 0.3 mm and then performing copper plating.
【0034】ボール54は、マザーボード搭載用の端子
としての役目を持ち、この構造はBGA(Ball Grid Ar
ray )と呼ばれる。また、ボール54には、通常、37
Pb−63Snの共晶組成のはんだボールが用いられ
る。The ball 54 has a role as a terminal for mounting on a motherboard.
ray). The ball 54 usually has 37
A solder ball having a eutectic composition of Pb-63Sn is used.
【0035】上記第2の実施の形態によれば、以下の効
果が得られる。 (1) フレキシブル配線基板5が非常に柔軟であるため、
マザーボードに搭載したときに、チップ4とマザーボー
ド間の熱膨張係数差によって発生する熱応力を吸収し、
(−55〜150℃)×1000サイクル以上の温度サ
イクルに対して信頼性の向上が図れる。 (2) 構造が簡単で、製造プロセスが簡略であるため、C
SPを容易かつ安価に製造することができる。 (3) 接合温度を250℃以下にすることによって、有機
材料へのベアチップの搭載が可能になる。 (4) デバイスホールが不要なので、柔軟性が向上する。 (5) 従来、導電性ペーストによる場合は、1.3mmピ
ッチが限界であるが、金錫接合によって0.06mmピ
ッチの半導体電極を接続して外部に端子を導出できる。According to the second embodiment, the following effects can be obtained. (1) Since the flexible wiring board 5 is very flexible,
When mounted on a motherboard, absorbs thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between chip 4 and motherboard,
The reliability can be improved with respect to a temperature cycle of (−55 to 150 ° C.) × 1000 cycles or more. (2) Since the structure is simple and the manufacturing process is simple, C
SP can be easily and inexpensively manufactured. (3) By setting the joining temperature to 250 ° C. or lower, it becomes possible to mount a bare chip on an organic material. (4) Since no device hole is required, flexibility is improved. (5) Conventionally, when a conductive paste is used, the limit is 1.3 mm pitch. However, a terminal can be led out by connecting a 0.06 mm pitch semiconductor electrode by gold-tin bonding.
【0036】[0036]
(第1の実施例)この第1の実施例は、図1より図3の
第1の実施の形態に対応するものであり、半導体チップ
4は、13mm角のチップサイズを有し、各辺に125
ピン、計500ピンの入出力端子電極を備えたものを用
いる。この入出力端子電極は、0.08mm角の電極形
状を有し、0.1mmピッチで配列されている。この第
1の実施例の製造方法を以下に説明する。(First Embodiment) This first embodiment corresponds to the first embodiment of FIG. 3 from FIG. 1, and the semiconductor chip 4 has a chip size of 13 mm square, At 125
A pin having input / output terminal electrodes of a total of 500 pins is used. The input / output terminal electrodes have a 0.08 mm square electrode shape and are arranged at a pitch of 0.1 mm. The manufacturing method of the first embodiment will be described below.
【0037】まず、入出力端子電極に金のバンプ4aを
形成する(図2(a) )。入出力端子電極には半導体回路
形成プロセスでアルミ蒸着が施されているため、この上
に直接金めっきができないことから、Ti,Cr,C
u,Niのスパッタ膜を50オングストロームの厚さで
順次施した後、金の電気めっきを20μmの厚さで行
い、バンプ4aを形成した。First, gold bumps 4a are formed on input / output terminal electrodes (FIG. 2A). Since aluminum is deposited on the input / output terminal electrodes in the semiconductor circuit formation process, gold plating cannot be performed directly thereon, so that Ti, Cr, C
After sequentially applying a sputtered film of u and Ni to a thickness of 50 angstroms, electroplating of gold was performed to a thickness of 20 μm to form a bump 4a.
【0038】一方、バンプ4aと接続するフレキシブル
配線基板5を次の手順で準備した。絶縁性フィルム7
に、40μmの厚さ、70mm幅のポリイミド樹脂(宇
部興産製ユーピレックス)を用い、この絶縁性フィルム
7の上にTiのスパッタ(50オングストロームの厚
さ)によって全面下地層を形成し、その上に銅の蒸着を
3μmの厚さで施した。蒸着に用いた銅の蒸着原料の純
度は99.9999%である。6N(Six Nine)の高純
度銅を用いることによって、特開平2−10845号公
報に示されているように、後続のホトケミカルエッチン
グにおいて、50μmピッチの微細配線が形成しやすく
なる。これは、銅の純度が高いことで銅の組織欠陥が少
なく、ホトケミカルエッチングによる配線形成時に、エ
ッチングされたパターンの表面と側面が平滑であり、全
長にわたって均一な幅のパターンが形成され、このため
に配線切れなどの欠陥ができにくいからである。また、
パターンが平滑であることから、錫めっきなどの表面め
っき加工において、異常析出が起こりにくく、パターン
の短絡が発生しにくいと考えられている。On the other hand, a flexible wiring board 5 connected to the bumps 4a was prepared in the following procedure. Insulating film 7
Then, using a polyimide resin (upilex manufactured by Ube Industries, Ltd.) having a thickness of 40 μm and a width of 70 mm, an underlayer is formed on the entire surface of the insulating film 7 by sputtering of Ti (thickness of 50 angstroms). Copper deposition was applied to a thickness of 3 μm. The purity of the copper vapor deposition raw material used for vapor deposition is 99.9999%. The use of 6N (Six Nine) high-purity copper makes it easier to form a fine wiring having a pitch of 50 μm in the subsequent photochemical etching, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-10845. This is because the high purity of copper reduces the number of structural defects in copper, and when forming wiring by photochemical etching, the surface and side surfaces of the etched pattern are smooth and a pattern having a uniform width is formed over the entire length. This is because it is difficult for defects such as broken wires to occur. Also,
Since the pattern is smooth, it is considered that abnormal deposition hardly occurs in surface plating such as tin plating, and short-circuiting of the pattern hardly occurs.
【0039】次に、この70mm幅の銅の片面蒸着フィ
ルム7を材料としてTABテープ製造ラインを用いてリ
ード8を形成した。リード8には図1に示すように、半
導体チップ4の入出力端子電極の位置に相当する部分
に、0 .1mmの等ピッチで、半導体チップ4から信号
を引き出すためのインナーリード8aを形成した。イン
ナーリード8aの配線の幅は0.06mmであり、間隔
は0.04mmである(合計ピッチ0.1mm)。また
最終的にこのリード8のインナーリード8aおよびリー
ド8の全体に対して1.0μmの電気錫めっきを施し
た。これによって半導体チップ4の入出力端子電極と接
続できるフレキシブル配線基板5が完成した。Next, a lead 8 was formed using a 70-mm wide copper single-sided vapor deposition film 7 as a material by using a TAB tape production line. As shown in FIG. 1, 0. Inner leads 8a for extracting signals from the semiconductor chip 4 were formed at an equal pitch of 1 mm. The width of the wiring of the inner lead 8a is 0.06 mm, and the interval is 0.04 mm (total pitch of 0.1 mm). Finally, the inner lead 8a of the lead 8 and the entire lead 8 were plated with 1.0 μm of electric tin. Thus, the flexible wiring board 5 that can be connected to the input / output terminal electrodes of the semiconductor chip 4 is completed.
【0040】次に、フレキシブル配線基板5と半導体チ
ップ4との接続を半導体チップマウンター(フリップチ
ップマウンターと称せられ、ベアチップを基板に位置認
識しながら搭載する装置)を用いて次のように行った。
マウンターのステージに対してフレキシブル配線基板5
をパターンを上にして配置し、この上から半導体チップ
4を入出力端子電極を下にして位置合せしながら搭載
し、その状態で接合ツールを用いて接続を行った。接合
ツールは、半導体チップ4を吸い上げて位置合せする位
置座標まで移動しそのまま温度が上昇して接続できる機
能を持っている。ツール温度を250℃に設定し、接合
時間を5秒とし、ツールの加圧力を25kg/cm2 と
した。Next, the connection between the flexible wiring board 5 and the semiconductor chip 4 was performed as follows using a semiconductor chip mounter (referred to as a flip chip mounter, a device for mounting a bare chip while recognizing the position on the substrate). .
Flexible wiring board 5 for mounter stage
Were placed with the pattern facing upward, and the semiconductor chip 4 was mounted from above with the input / output terminal electrodes facing down, and connection was performed using a joining tool in this state. The joining tool has a function of moving the semiconductor chip 4 to the position coordinates where the semiconductor chip 4 is sucked up and aligned, and the temperature rises as it is so that the joining tool can be connected. The tool temperature was set to 250 ° C., the joining time was 5 seconds, and the pressing force of the tool was 25 kg / cm 2 .
【0041】上記第1の実施例によれば、上記条件で絶
縁性フィルム7は熱的損傷を受けることなく接続され、
接続強度は1バンプあたり、10gfの引き剥がし強度
が得られた。接合部9のEPAによる組成の分析結果で
は、フィレット9aは10重量%金(残り錫)であり、
また接合界面9bは35.5重量%金(残り錫)であっ
た。10重量%金はほぼ金−錫の共晶組成(融点217
℃)であり、溶融した錫が金と相互拡散しながらこの組
成に達し、この組成は250℃の加熱・加圧ツールでは
十分液相であるため、加圧によって外部に流れ出してフ
ィレット9aを形成し、その後残りの錫中に金がさらに
拡散して、金の濃度が上昇して融点が上がり、凝固した
様子が伺える。According to the first embodiment, under the above conditions, the insulating film 7 is connected without being thermally damaged.
As for the connection strength, a peel strength of 10 gf per bump was obtained. According to the analysis result of the composition of the joint portion 9 by EPA, the fillet 9a is 10% by weight gold (remaining tin),
The bonding interface 9b was 35.5% by weight gold (remaining tin). 10% by weight of gold has a substantially eutectic composition of gold-tin (melting point: 217)
° C) and the molten tin reaches this composition while interdiffusing with gold, and since this composition is in a sufficiently liquid phase with a heating and pressing tool at 250 ° C, it flows out to the outside by pressurization to form a fillet 9a. After that, the gold further diffuses into the remaining tin, and the concentration of gold rises, the melting point rises, and it can be seen that it solidified.
【0042】また、錫めっきを0.5、0.75、1.
0、1.5、2.0μmの厚さで行って比較した結果、
0.75〜1.5μmの範囲が最適であった。また、
0.5μmでは引き剥がし強度が6gfと低下した。こ
れは、接合部9の断面を観察した結果、錫めっきが薄い
場合には十分なフィレット9aが形成されないためと判
明した。また、2.0μmでは錫の厚さが厚すぎるた
め、前述のフィレット9aの層が多くなり、隣接する入
出力端子電極と短絡する問題が発生した。Further, tin plating is applied to 0.5, 0.75,.
As a result of comparing at a thickness of 0, 1.5, 2.0 μm,
The range of 0.75 to 1.5 μm was optimal. Also,
At 0.5 μm, the peel strength decreased to 6 gf. Observation of the cross section of the joint 9 revealed that a sufficient fillet 9a was not formed when the tin plating was thin. On the other hand, when the thickness is 2.0 μm, the thickness of tin is too large, so that the number of layers of the fillet 9a increases, which causes a problem of short-circuiting with an adjacent input / output terminal electrode.
【0043】接合温度は、220、230、240、2
50、260℃で実験したが(時間は全部5秒)、22
0℃では接続が行われず、230、240℃が最適であ
った。また260℃においても絶縁性フィルム7の熱に
よる損傷は認められなかった。接合界面9bには配線パ
ターンから拡散する銅が1〜10重量%認められる場合
がある。これは接合温度が高かったり、また時間を延長
した場合に認められるが、信頼性上では何ら差が見られ
なかった。The bonding temperatures are 220, 230, 240, 2
The experiment was carried out at 50 and 260 ° C. (the total time was 5 seconds).
At 0 ° C, no connection was made and 230 and 240 ° C were optimal. Further, even at 260 ° C., no damage of the insulating film 7 due to heat was observed. Copper diffused from the wiring pattern may be found in the bonding interface 9b in an amount of 1 to 10% by weight. This is observed when the bonding temperature is high or when the time is extended, but there is no difference in reliability.
【0044】(第2の実施例)この第2の実施例は、図
1より図3の第1の実施の形態に対応するものであり、
バンプ4aをニッケルめっき4a2と金めっき4a1との組
合せで形成した(図2(b) )。すなわち、金の20μm
のめっきは高価であり、めっきに要する時間も長いた
め、価格の面では適切ではない。このため、ニッケルめ
っきを19μmの厚さに施してバンプ状の突起をほぼ形
成させてから、金の電気めっきを1.0μm施して金の
バンプ4aとした。この場合も錫めっきの厚さを0.
5、0.75、1.0、1.5、2.0μmの厚さで行
って比較した結果、第1の実施例と同様に、0.75〜
1.5μmの範囲が最適であった。(Second Embodiment) This second embodiment corresponds to the first embodiment shown in FIG. 3 from FIG.
The bump 4a was formed by combining nickel plating 4a2 and gold plating 4a1 (FIG. 2 (b)). That is, 20 μm of gold
Is expensive and the time required for plating is long, which is not appropriate in terms of price. For this reason, nickel plating was applied to a thickness of 19 μm to substantially form bump-shaped protrusions, and then gold electroplating was applied to 1.0 μm to obtain a gold bump 4a. Also in this case, the thickness of the tin plating is set to 0.
As a result of performing the comparison at thicknesses of 5, 0.75, 1.0, 1.5, and 2.0 μm, as in the first embodiment, 0.75 to 1.0
The range of 1.5 μm was optimal.
【0045】(第3の実施例)この第3の実施例は、図
1より図3の第1の実施の形態に対応するものであり、
図2(b) のバンプ4aの変形例である。すなわち、アル
ミ蒸着電極(図示せず)の上に18μmの電気銅めっき
を形成し、その上に、銅の拡散バリア層として電気ニッ
ケルを1.0μm厚さにめっきしてから、最上層に電気
金めっきを1.0μm厚さで施した。結果は、第1の実
施例と同様に、錫めっきの厚さが0.75〜1.5μm
が最適であった。(Third Embodiment) This third embodiment corresponds to the first embodiment of FIG. 3 from FIG.
This is a modification of the bump 4a in FIG. That is, an 18 μm electrolytic copper plating is formed on an aluminum vapor-deposited electrode (not shown), an electric nickel is plated thereon as a diffusion barrier layer of copper to a thickness of 1.0 μm, and then an electric Gold plating was applied to a thickness of 1.0 μm. As a result, similarly to the first example, the thickness of the tin plating was 0.75 to 1.5 μm.
Was optimal.
【0046】(第4の実施例)この第4の実施例は、図
1より図3の第1の実施の形態に対応するものであり、
フレキシブル配線基板5のリード8を圧延銅箔を用いて
形成した。すなわち、18μm厚さ、99.9999重
量%の純度のOFC(Oxygen Free Copper、酸素濃度が
0.3PPM以下)銅箔を用いてこの上にNMP溶媒
(ノナメチルピロリドン)に溶解したポリイアミック酸
を塗布して、乾燥により溶媒を蒸発除去し、かつイミド
化硬化反応により銅箔の上にポリイミド層を形成した。
一回に形成できるポリイミド膜の厚さは気泡の発生の点
から15μmが限界であることから、塗布、乾焼、イミ
ド化を3回繰り返して銅箔付の絶縁性フィルム材を完成
させた。この第4の実施例によると、圧延銅箔の製造限
界が18μmであるため、配線ピッチとして80μm程
度が限界であることから、これ以下の微細配線の形成は
不可能であるが、連続の銅蒸着設備を要しないという効
果がある。(Fourth Embodiment) The fourth embodiment corresponds to the first embodiment shown in FIG. 3 from FIG.
The leads 8 of the flexible wiring board 5 were formed using rolled copper foil. That is, a polyamic acid dissolved in an NMP solvent (nonamethylpyrrolidone) is applied thereon using an OFC (Oxygen Free Copper, oxygen concentration of 0.3 PPM or less) copper foil having a thickness of 18 μm and a purity of 99.9999% by weight. Then, the solvent was removed by evaporation by drying, and a polyimide layer was formed on the copper foil by an imidation curing reaction.
Since the thickness of the polyimide film that can be formed at one time is limited to 15 μm from the viewpoint of generation of bubbles, coating, drying and imidization were repeated three times to complete an insulating film material with a copper foil. According to the fourth embodiment, since the manufacturing limit of the rolled copper foil is 18 μm, and the wiring pitch is limited to about 80 μm, it is impossible to form fine wiring smaller than this. There is an effect that no evaporation equipment is required.
【0047】(第5の実施例)この第5の実施例では、
図1より図3の第1の実施の形態に対応するものであ
り、フレキシブル配線基板5のリード8は、銅の蒸着膜
を50オングストロームの厚さに形成した後、電気銅め
っきで全体の厚さを3μmに形成した銅層に基づいて形
成された。この第5の実施例によれば、湿式の電気めっ
きであるため、全体が99.9999重量%の銅の薄膜
は得られないが、下地が高純度銅であることから、欠陥
の少ない電気銅めっき層が形成され、60μmピッチ程
度の微細配線の形成が可能である。(Fifth Embodiment) In the fifth embodiment,
1 corresponds to the first embodiment of FIG. 3, and the lead 8 of the flexible wiring board 5 is formed by depositing a copper film to a thickness of 50 angstroms and then plating the entire thickness by electrolytic copper plating. It was formed based on a copper layer having a thickness of 3 μm. According to the fifth embodiment, since the electroplating is wet electroplating, a copper thin film of 99.9999% by weight cannot be obtained as a whole. A plating layer is formed, and fine wiring with a pitch of about 60 μm can be formed.
【0048】(第6の実施例)この第6の実施例では、
第4の実施例の圧延銅箔にかえて99.99重量%純
度、12μm厚さの電解銅箔を使用した。OFC銅箔と
比較して純度は低いが、箔の厚さを薄くでき、第4実施
例と同様に、80μmピッチ程度の微細配線加工が可能
である。(Sixth Embodiment) In the sixth embodiment,
Instead of the rolled copper foil of the fourth embodiment, an electrolytic copper foil having a purity of 99.99% by weight and a thickness of 12 μm was used. Although the purity is lower than that of the OFC copper foil, the thickness of the foil can be reduced, and fine wiring processing with a pitch of about 80 μm is possible as in the fourth embodiment.
【0049】(第7の実施例)この第7の実施例は、図
4に示す第2の実施の形態に対応するものであり、半導
体チップ4は、第1の実施例と同様のものを用い、ま
た、フレキシブル配線基板5の絶縁性フィルム7も第1
の実施例と同じ材料の絶縁性フィルム7を使用した。ボ
ール54には、37Pb−63Snの共晶組成のはんだ
ボール(直径0.3mm)を用いた。(Seventh Embodiment) This seventh embodiment corresponds to the second embodiment shown in FIG. 4, and the semiconductor chip 4 is the same as that of the first embodiment. Used, and the insulating film 7 of the flexible wiring board 5
The insulating film 7 of the same material as that of the example was used. As the ball 54, a solder ball (diameter 0.3 mm) having a eutectic composition of 37Pb-63Sn was used.
【0050】図5は、第7の実施例の製造方法を示す。
まず、図5(a) に示すように、50μmの厚さの絶縁性
フィルム7の上面に高純度の銅箔50を蒸着する。次
に、図5(b) に示すように、絶縁性フィルム7の下面に
炭酸ガスレーザによって直径0.05mmのビアホール
51を空ける。次に、図5(c) に示すように、感光性の
エポキシ樹脂52を塗布する。次に、図5(d) に示すよ
うに、ビアホール51を露光して銅箔50の裏面を露出
させ、裏面に無電解銅めっき53を施す。ポリイミド樹
脂の絶縁性フィルム7の上に直接無電解銅めっき53を
施したのでは密着性に劣るため、密着性に優れるエポキ
シ樹脂52を選定したものである。その後、図5(e) に
示すように、表裏面に配線パターン50A,53Aを形
成する。次に、図5(f) に示すように、裏面に形成した
配線パターン53Aのボールパッド部に、37Pb−6
3Snの共晶組成の直径0.3mmのはんだボール54
を用いてボール端子を形成した。FIG. 5 shows a manufacturing method according to the seventh embodiment.
First, as shown in FIG. 5A, a high-purity copper foil 50 is deposited on the upper surface of the insulating film 7 having a thickness of 50 μm. Next, as shown in FIG. 5B, a via hole 51 having a diameter of 0.05 mm is formed on the lower surface of the insulating film 7 by a carbon dioxide laser. Next, as shown in FIG. 5C, a photosensitive epoxy resin 52 is applied. Next, as shown in FIG. 5D, the via hole 51 is exposed to expose the back surface of the copper foil 50, and the back surface is subjected to electroless copper plating 53. If the electroless copper plating 53 is applied directly on the insulating film 7 made of polyimide resin, the adhesion is inferior. Therefore, the epoxy resin 52 having excellent adhesion is selected. Thereafter, as shown in FIG. 5E, wiring patterns 50A and 53A are formed on the front and back surfaces. Next, as shown in FIG. 5F, 37Pb-6 is applied to the ball pad portion of the wiring pattern 53A formed on the back surface.
Solder ball 54 having a diameter of 0.3 mm having a eutectic composition of 3Sn
Was used to form a ball terminal.
【0051】この第7の実施例では、304ピンの入出
力端子電極全部を、13mm角のチップ4の内側に格子
状に配列した。ボール端子の配置のピッチは、0.65
mmであり、またボール54の数は18×18格子配置
の324である。したがって、中央に24のダミーボー
ル54を持っている。ビアホール51上の銅箔50部分
は、円形のビアパッドであり、直径0.2mmとした。
このためビアパッド間(スペース)は0.45mmとし
た。この間を最外周から2 番目のボールでは1本のライ
ンを通す必要があり、また3番目では2本のラインを、
4番目では3本のラインを通さなければならない。最内
側の手前の6番目(中央の24個はダミーなので配線が
不要)では5本のラインを通すことになり、この部分で
は0.45mmのパッド間に5本のラインが密集するの
で、配線ピッチは0.45/5.5=81.0μmの微
細ピッチになる。チップ4の接続は第1の実施例と同様
の金と錫のめっき厚さの設定と接合条件で行った。In the seventh embodiment, all the input / output terminal electrodes of 304 pins are arranged in a lattice pattern inside the chip 4 of 13 mm square. The pitch of the ball terminals is 0.65.
mm, and the number of balls 54 is 324 in an 18 × 18 grid arrangement. Therefore, it has 24 dummy balls 54 at the center. The portion of the copper foil 50 on the via hole 51 is a circular via pad and has a diameter of 0.2 mm.
Therefore, the space between the via pads (space) was set to 0.45 mm. In the meantime, it is necessary to pass one line for the second ball from the outermost circumference, and for the third ball, two lines
In the fourth, three lines must be passed. The sixth line in front of the innermost side (no wiring is necessary because the center 24 are dummy) passes five lines. In this part, five lines are densely arranged between 0.45 mm pads. The pitch becomes a fine pitch of 0.45 / 5.5 = 81.0 μm. The connection of the chip 4 was performed under the same setting of the gold and tin plating thickness and the bonding conditions as in the first embodiment.
【0052】上記第7の実施例によれば、以下の効果が
得られる。通常、ガラスエポキ樹脂の熱膨張係数は30
PPM/℃であり、またシリコンチツプのそれは3PP
M/℃である。このために、チップ4とフレキシブル配
線基板5間に温度サイクル試験による応力が発生する。
従来この応力による接合部の破壊を防止するために、チ
ップ4とフレキシブル配線基板5の間に樹脂を充填する
方法がとられていた。この方法では入出力端子電極のバ
ンプ4aとインナーリード8aの破壊は防げるが、はん
だボール54に応力が集中してはんだボール54が30
0サイクル程度で破壊する問題があった。この構造はフ
レキシブル配線基板5が非常に柔軟であるため、マザー
ボードに搭載した場合に、チップ4とマザーボード間の
熱膨張係数差によって発生する熱応力を吸収し、温度サ
イクルに対して信頼性が高くなる。According to the seventh embodiment, the following effects can be obtained. Usually, the thermal expansion coefficient of glass epoxy resin is 30.
PPM / ° C and that of silicon chips is 3PP
M / ° C. For this reason, stress is generated between the chip 4 and the flexible wiring board 5 by the temperature cycle test.
Conventionally, a method of filling the space between the chip 4 and the flexible wiring board 5 with a resin has been adopted in order to prevent the joint from being broken by the stress. In this method, the bumps 4a of the input / output terminal electrodes and the inner leads 8a can be prevented from being broken, but stress is concentrated on the solder balls 54 and the solder balls 54
There was a problem of destruction in about 0 cycles. In this structure, since the flexible wiring board 5 is very flexible, when mounted on a motherboard, it absorbs thermal stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the chip 4 and the motherboard, and has high reliability against temperature cycles. Become.
【0053】この第7の実施例の半導体装置1を1.0
mm厚さのガラスエポキシ樹脂からなるリジット配線基
板(マザーボード)に搭載して温度サイクル試験を行っ
た。なお、リジット配線基板のはんだボール54が接続
される位置にパットを形成し、このパットにはんだボー
ル54を加熱溶融接続して搭載した。−55℃×150
℃で2000サイクルの温度サイクル試験を行った結
果、接合部9の破壊などの損傷は認められなかった。ま
た、接合部9の耐熱温度が300℃であることから、大
気中での150℃の高温放置試験で1500時間に十分
耐える耐熱性が得られた。The semiconductor device 1 of the seventh embodiment is
It was mounted on a rigid wiring board (motherboard) made of a glass epoxy resin having a thickness of mm, and a temperature cycle test was performed. A pad was formed on the rigid wiring board at a position where the solder ball 54 was connected, and the solder ball 54 was connected to the pad by heating and melting. -55 ° C x 150
As a result of a temperature cycle test of 2000 cycles at ℃, no damage such as breakage of the joint 9 was observed. Further, since the heat-resistant temperature of the joint 9 was 300 ° C., heat resistance enough to withstand 1500 hours in a high-temperature storage test at 150 ° C. in the air was obtained.
【0054】(第8の実施例)この第8の実施例は、図
1より図3の第1の実施の形態に対応するものであり、
フレキシブル配線基板5として0.5mm厚さで50m
m角のガラスエポキシ樹脂からなるリジット配線基板を
用い、このリジット配線基板に半導体チップ4を直接第
1の実施例と同様に金錫接合で搭載した。すなわち、第
1の実施例と同様に、リジット配線基板の最上層にリー
ドパターンを形成し、電気錫めっきを1.0μmの厚さ
に施した。リードは無電解銅めっきを全面に行った後、
ホトケミカルエッチングによって形成し、また第1の実
施例と同様の方法で電気錫めっきを1.0μmの厚さに
施した。また、半導体チップ4の入出力端子電極との接
合は第1の実施例と同様の条件で行った。(Eighth Embodiment) This eighth embodiment corresponds to the first embodiment shown in FIG. 3 from FIG.
50m with 0.5mm thickness as flexible wiring board 5
A rigid wiring substrate made of m-square glass epoxy resin was used, and the semiconductor chip 4 was directly mounted on the rigid wiring substrate by gold-tin bonding as in the first embodiment. That is, as in the first embodiment, a lead pattern was formed on the uppermost layer of the rigid wiring board, and electrotin plating was applied to a thickness of 1.0 μm. After performing the electroless copper plating on the entire surface of the lead,
It was formed by photochemical etching, and electrotin plating was applied to a thickness of 1.0 μm in the same manner as in the first embodiment. The bonding of the semiconductor chip 4 to the input / output terminal electrodes was performed under the same conditions as in the first embodiment.
【0055】この結果、ガラスエボキシ樹脂からなるリ
ジット配線基板はTgが170℃であり、ポリイミド樹
脂と比較して耐熱性が低いが、250℃の接合ツールの
接触による伝熱での配線パターンの剥離、ガラスエポキ
シ樹脂自体のカーボナイズなどのダメージは認められな
かった。しかし、半導体チップ4の熱膨張係数は3PP
M/℃であり、また、ガラスエポキシ樹脂のリジット配
線基板のそれは15PPM/℃であることから、金錫の
接合界面9bに直接応力が伝わる構造であるため、−5
5℃×150℃の温度サイクル試験において500時間
で接続部分の10%が破壊した。As a result, the rigid wiring board made of the glass epoxy resin has a Tg of 170 ° C. and has a lower heat resistance than the polyimide resin, but the peeling of the wiring pattern by the heat transfer due to the contact of the joining tool at 250 ° C. No damage such as carbonization of the glass epoxy resin itself was observed. However, the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip 4 is 3PP.
M / ° C., and that of a rigid wiring board made of glass epoxy resin is 15 PPM / ° C., so that the structure is such that stress is directly transmitted to the gold-tin bonding interface 9b.
In a temperature cycle test of 5 ° C. × 150 ° C., 10% of the connection portions were broken in 500 hours.
【0056】図6は、本発明の第3の実施の形態に係る
半導体装置を示し、図4と同一の部分は、同一の引用数
字で示したので重複する説明を省略する。 (第9の実施例)この第9の実施例は、図6の第3の実
施の形態に対応するものであり、第7の実施例において
フレキシブル配線基板5に、絶縁性フィルム7からなる
片面配線基板を用い、この絶縁性フィルム7にビアホー
ル51を形成し、そのブラインドビア(スルーホールで
はなく一方向がふさがっているためにこのように呼ぶ)
のリード8の片面銅箔の裏面に直接ボール54を形成す
る構造である。この構造は裏面の配線が不要であるが、
ブラインドビアの内部に40Pb重量%−Snのはんだ
ボールを押し込んで形成することが重要である。適切な
ビアホール51の直径とボール54の直径の選定と、ボ
ール54を押し込む機構のボール搭載機の使用によって
この構造が可能である。ビアホール51の直径は0.1
5mmとして、またはんだボール54の直径は第7の実
施例と同様に0.3mmとした。フレキシブル配線基板
5の厚さが50μmと薄いので、0.3mのボール54
でもフィルム穴の銅箔裏面に接触し、はんだによる接続
が可能である。第7および8の実施例では半導体チップ
4と配線基板の間には補強樹脂の注入は行わなかった。
フレキシブル配線基板5が柔軟なためにマザーボードと
半導体チップ4間の応力をフレキシブル配線基板5が吸
収し、金錫の接合面まで応力が伝わらないためである。
試験結果、第7の実施例と同様に、温度サイクル試験を
満足する結果が得られた。この第9の実施例では、両面
配線基板を用いないので、CSPを安価に製造できる。FIG. 6 shows a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted. (Ninth Embodiment) This ninth embodiment corresponds to the third embodiment shown in FIG. 6. In the ninth embodiment, the flexible wiring board 5 is provided with a single-sided film made of an insulating film 7 in the seventh embodiment. Using a wiring board, a via hole 51 is formed in this insulating film 7 and its blind via (this is called because one direction is blocked instead of a through hole).
In this structure, the balls 54 are formed directly on the back surface of the single-sided copper foil of the lead 8. This structure does not require wiring on the back,
It is important that the solder ball of 40 Pb wt% -Sn is pressed into the blind via to form it. This structure is possible by selecting an appropriate diameter of the via hole 51 and the diameter of the ball 54 and using a ball mounting machine having a mechanism for pushing the ball 54. The diameter of the via hole 51 is 0.1
5 mm, or the diameter of the solder ball 54 was 0.3 mm as in the seventh embodiment. Since the thickness of the flexible wiring board 5 is as thin as 50 μm, a ball 54 of 0.3 m is required.
However, it can contact the copper foil back surface of the film hole and can be connected by solder. In the seventh and eighth embodiments, no reinforcing resin was injected between the semiconductor chip 4 and the wiring board.
This is because the flexible wiring board 5 is flexible, so that the stress between the mother board and the semiconductor chip 4 is absorbed by the flexible wiring board 5 and the stress is not transmitted to the gold-tin bonding surface.
As a result, similar to the seventh embodiment, a result satisfying the temperature cycle test was obtained. In the ninth embodiment, a CSP can be manufactured at low cost because a double-sided wiring board is not used.
【0057】(第10の実施例)この第10の実施例で
は、第7の実施例においてフレキシブル配線基板5に
0.2μmの厚さのガラスエポキシ樹脂からなる配線基
板を用いた。この構造では、ガラスエポキシ樹脂がマザ
ーボードと同じ材料のために熱膨張係数が同じである。
このことから実質上接合界面に応力が加わらない構造で
あり、温度サイクル試験は第7の実施例と同様にクリア
した。また第1の実施例の金錫の接合によって、大気中
150℃×1500時間の高温放置に耐える信頼性を十
分確保できた。(Tenth Embodiment) In the tenth embodiment, a wiring board made of glass epoxy resin having a thickness of 0.2 μm is used for the flexible wiring board 5 in the seventh embodiment. In this structure, the glass epoxy resin has the same coefficient of thermal expansion because it is the same material as the motherboard.
From this, the structure is such that substantially no stress is applied to the bonding interface, and the temperature cycle test was cleared as in the seventh embodiment. Further, by the bonding of gold and tin of the first embodiment, it was possible to sufficiently secure the reliability to withstand high-temperature storage at 150 ° C. × 1500 hours in the air.
【0058】(第11の実施例)この第11の実施例で
は、第7の実施例においてフレキシブル配線基板5に
1.0mm厚さのアルミナセラミック配線基板を用い
た。アルミナセラミックの熱膨張係数は4.5PPM/
℃であり、半導体チップ4に近い。このため、半導体チ
ップ4との接合界面への熱応力は小さいが、ガラスエポ
キシ樹脂のマザーボードとの熱応力は大きくなった。こ
のため温度サイクル試験で、はんだボールとマザーボー
ド間で500サイクルで20%の接続不良が発生した。(Eleventh Embodiment) In the eleventh embodiment, an alumina ceramic wiring board having a thickness of 1.0 mm was used for the flexible wiring board 5 in the seventh embodiment. The thermal expansion coefficient of alumina ceramic is 4.5 PPM /
° C, which is close to the semiconductor chip 4. For this reason, the thermal stress at the bonding interface with the semiconductor chip 4 was small, but the thermal stress with the glass epoxy resin motherboard was large. For this reason, in the temperature cycle test, a connection failure of 20% occurred between the solder ball and the motherboard in 500 cycles.
【0059】(第12の実施例)この第12の実施例で
は、第7の実施例においてフレキシブル配線基板5に
1.0mm厚さのガラスアラミド樹脂からなる配線基板
を用いた。アラミド樹脂はエポキシ樹脂と比較してTg
が190℃と高く、耐熱性が高く、熱膨張係数は10P
PM/℃とガラスエポキシと比較して若干小さい。この
ため、半導体チップ4とガラスエポキシの丁度中間の熱
膨張係数をもつため、第7の実施例と同様の信頼性が得
られた。(Twelfth Embodiment) In the twelfth embodiment, a wiring board made of glass aramid resin having a thickness of 1.0 mm is used for the flexible wiring board 5 in the seventh embodiment. Aramid resin has Tg compared to epoxy resin.
Is as high as 190 ° C, heat resistance is high, and thermal expansion coefficient is 10P
PM / ° C and slightly smaller than glass epoxy. For this reason, since the semiconductor chip 4 has a thermal expansion coefficient just intermediate between that of the semiconductor chip 4 and the glass epoxy, the same reliability as that of the seventh embodiment was obtained.
【0060】(第13の実施例)この第13の実施例で
は、第1の実施例において、配線パターンの1.0μm
の錫めっきを、錫中に鉛が5重量%含んだ合金めっきと
した。これは錫の電気めっきの内部応力に起因するウイ
スカーの発生を防止するためである。錫めっきは200
℃で数秒の加熱により、内部応力がなくなりウイスカー
の発生はなくなるため、半導体チップ4の接合によっ
て、ウイスカーの発生は防止できる。しかし、接合前の
保管時にウイスカーの発生することがたまたま見られ、
常温放置では約3週間で発生した。このため、接合作業
前の対策も重要な場合には鉛の1〜5重量%の添加が効
果的であった。(Thirteenth Embodiment) The thirteenth embodiment is different from the first embodiment in that the wiring pattern is 1.0 μm thick.
Is an alloy plating containing 5% by weight of lead in tin. This is to prevent generation of whiskers due to the internal stress of tin electroplating. Tin plating is 200
By heating at a temperature of several degrees Celsius for several seconds, the internal stress is eliminated and the generation of whiskers is eliminated. However, whiskers happened to occur during storage before joining,
When left at room temperature, it occurred in about 3 weeks. For this reason, when measures before the joining operation are also important, the addition of 1 to 5% by weight of lead was effective.
【0061】なお、本発明は上記実施の形態および上記
実施例に限定されず、種々な実施の形態および実施例が
可能である。例えば、半導体チップ4の入出力端子電極
に錫のめっきを施し、インナーリード8aに金のめっき
を施してもよい。また、バンプ4aは、クロムめっきの
上に金めっきを施してもよい。また、半導体チップ4の
入出力端子電極、およびインナーリード8aに形成され
る被覆層は、電気めっき、無電解めっき、蒸着、あるい
はスパッタリングによって形成してもよい。また、金あ
るいは錫の被覆層が施された入出力端子電極と、錫ある
いは金の被覆層が施されたインナーリード8aとは、レ
ーザビームや超音波ボンディングツール等によって接続
してもよい。また、入出力端子電極に施される金あるい
は錫は、バンプあるいは層状の形態を有し、インナーリ
ード8aに施される錫あるいは金は、層状あるいはバン
プの形態を有してもよい。また、入出力端子電極、ある
いはインナーリード8aのバンプは、金若しくは錫のめ
っきによる厚付けによって形成し、又は金以外の金属若
しくは耐熱性の有機材料によって突起を形成し、その突
起の上に金若しくは錫の被覆層を施して形成してもよ
い。また、インナーリード8aのバンプは、銅配線のエ
ッチング加工、銅,クロム,ニッケル等の電気めっき、
あるいは無電解めっきによって形成してもよい。また、
接合界面9bは、金10〜40重量%、錫重量60〜9
0%の他に微量の添加元素として鉛1.0重量%以下を
含む構成としてもよく、金10〜40重量%、錫重量6
0〜90%の他に接合金属母材からの拡散溶解母材金属
元素を含む構成としてもよい。また、接合部9は、樹脂
封止してもよい。また、配線基板は、銅配線ガラスエポ
キシ基板、銅配線ガラスポリイミド基板、銅配線BTレ
ジン、銅配線フッ素樹脂基板、銅配線アラミド基板、銅
配線セラミック基板、銅配線若しくはチタンオキサイド
(TIO)配線のガラス基板、銅配線ポリイミドフィル
ム、あるいは銅配線ガラスエポキシフィルムから構成し
てもよい。また、配線基板は、電解銅箔、圧延銅箔等を
ベース板にラミネートし、ホトケミカルエッチング法に
よって配線形成した後、金、錫あるいはこれらに鉛を微
量含有させた金属をめっきした銅配線を有する構成とし
てもよい。また、配線基板は、電解銅箔、圧延銅箔等を
ベース板にラミネートし、ホトケミカルエッチング法で
配線形成した後、ニッケル等の下地めっきを施し、その
上に金をめっきした構成としてもよい。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment and examples, and various embodiments and examples are possible. For example, the input / output terminal electrodes of the semiconductor chip 4 may be plated with tin, and the inner leads 8a may be plated with gold. Further, the bump 4a may be provided with gold plating on chromium plating. The coating layers formed on the input / output terminal electrodes of the semiconductor chip 4 and the inner leads 8a may be formed by electroplating, electroless plating, vapor deposition, or sputtering. The input / output terminal electrode provided with the gold or tin coating layer and the inner lead 8a provided with the tin or gold coating layer may be connected by a laser beam, an ultrasonic bonding tool, or the like. Further, the gold or tin applied to the input / output terminal electrode may have a bump or layered form, and the tin or gold applied to the inner lead 8a may have a layered or bumped form. Further, the input / output terminal electrodes or the bumps of the inner leads 8a are formed by plating with gold or tin or by forming a projection using a metal other than gold or a heat-resistant organic material, and forming a projection on the projection. Alternatively, it may be formed by applying a tin coating layer. The bumps of the inner leads 8a are formed by etching copper wiring, electroplating copper, chromium, nickel, or the like.
Alternatively, it may be formed by electroless plating. Also,
The bonding interface 9b is composed of 10 to 40% by weight of gold and 60 to 9% of tin.
In addition to 0%, it may be configured to contain 1.0% by weight or less of lead as a trace additive element, and 10 to 40% by weight of gold and 6% of tin.
In addition to 0 to 90%, a configuration may be employed in which a diffusion-dissolved base metal element from the joint metal base material is included. Further, the joint 9 may be sealed with a resin. The wiring board is made of a copper wiring glass epoxy substrate, a copper wiring glass polyimide substrate, a copper wiring BT resin, a copper wiring fluororesin substrate, a copper wiring aramid substrate, a copper wiring ceramic substrate, a copper wiring or a titanium oxide (TIO) wiring glass. A substrate, a copper wiring polyimide film, or a copper wiring glass epoxy film may be used. The wiring board is formed by laminating an electrolytic copper foil, a rolled copper foil or the like on a base plate, forming a wiring by a photochemical etching method, and then plating a copper wiring plated with gold, tin or a metal containing a trace amount of lead in these. May be provided. Further, the wiring board may be formed by laminating an electrolytic copper foil, a rolled copper foil or the like on a base plate, forming a wiring by a photochemical etching method, applying a base plating of nickel or the like, and plating gold thereon. .
【0062】[0062]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、半
導体チップの入出力端子電極とインナーリードとを金と
錫との拡散反応によって接続しているので、その接続部
の強度が高くなる。また、半導体チップを搭載する配線
基板にデバイスホールを設ける必要がないため、配線基
板の引張り,曲げ等の強度が高くなり、柔軟性に優れた
ものとなる。このため、寒冷地等にも適用できる耐環境
性と、製造工程で接続不良を生じることのない信頼性が
得られ、マルチチップの搭載が可能になる。また、デバ
イスホールを設けるための金型が不要となるので、コス
ト低減を図れる。As described above, according to the present invention, since the input / output terminal electrodes of the semiconductor chip and the inner leads are connected by the diffusion reaction of gold and tin, the strength of the connection is increased. . Further, since it is not necessary to provide a device hole in the wiring board on which the semiconductor chip is mounted, the strength of the wiring board such as tension and bending is increased, and the wiring board is excellent in flexibility. For this reason, environmental resistance that can be applied to cold regions and the like and reliability that does not cause a connection failure in a manufacturing process are obtained, and mounting of a multichip is possible. Further, since a mold for providing a device hole is not required, cost can be reduced.
【図1】(a) は本発明の第1の実施の形態に係る半導体
装置を示す平面図、(b) はその断面図である。1A is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view thereof.
【図2】第1の実施の形態に係る半導体チップのバンプ
とインナーリードとの接続構造を示す断面図である。
(a) 、(b) は2種類のバンプを示す。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a connection structure between a bump and an inner lead of the semiconductor chip according to the first embodiment.
(a) and (b) show two types of bumps.
【図3】第1の実施の形態に係る半導体チップのバンプ
とインナーリードとの接合界面の状態を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of a bonding interface between a bump and an inner lead of the semiconductor chip according to the first embodiment.
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置を
示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第7の実施例に係る半導体装置の製造
方法を示す工程図である。FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置を
示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図7】(a) は第1の従来例としてTCP構造の半導体
装置を示す平面図、(b) はその断面図である。7A is a plan view showing a semiconductor device having a TCP structure as a first conventional example, and FIG. 7B is a sectional view thereof.
【図8】(a) は第2の従来例としてTAB構造の半導体
装置を示す平面図、(b) はその断面図である。8A is a plan view showing a semiconductor device having a TAB structure as a second conventional example, and FIG. 8B is a cross-sectional view thereof.
1 半導体装置 2 マザーボード 2a 配線パターン 3 TCP 4 半導体チップ 4a バンプ 4a1 金めっき 4a2 ニッケルめっき 5 中継基板 5 TABテープ,フレキシブル配線基板 6 封止樹脂 7 絶縁性フィルム 7a デバイスホール 7b アウターリードホール 7c 送り穴 8 配線層 8a インナーリード 8a1 銅配線 8a2 錫めっき 8b アウターリード 9 接合部 9a フィレット 9b 接合界面 50 銅箔 50A,53A 配線パターン 51 ビアホール 52 エポキシ樹脂 53 無電解銅めっき 54 ボールReference Signs List 1 semiconductor device 2 mother board 2a wiring pattern 3 TCP 4 semiconductor chip 4a bump 4a1 gold plating 4a2 nickel plating 5 relay board 5 TAB tape, flexible wiring board 6 sealing resin 7 insulating film 7a device hole 7b outer lead hole 7c feed Hole 8 Wiring layer 8a Inner lead 8a1 Copper wiring 8a2 Tin plating 8b Outer lead 9 Joint 9a Fillet 9b Joining interface 50 Copper foil 50A, 53A Wiring pattern 51 Via hole 52 Epoxy resin 53 Electroless copper plating 54 Ball
Claims (24)
スホールを設けていないTABテープ、リジット配線基
板あるいはフレキシブル配線基板等の配線基板に形成さ
れたインナーリードとを接続してなる半導体装置におい
て、 前記入出力端子電極は、金あるいは錫の被覆層が施さ
れ、 前記インナーリードは、錫あるいは金の被覆層が施さ
れ、 前記入出力端子電極と前記インナーリードとの接続部
は、前記金と前記錫との拡散反応によって形成されたこ
とを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device comprising an input / output terminal electrode of a semiconductor chip and an inner lead formed on a wiring board such as a TAB tape, a rigid wiring board or a flexible wiring board having no device hole. The input / output terminal electrode is provided with a coating layer of gold or tin, the inner lead is provided with a coating layer of tin or gold, and a connection portion between the input / output terminal electrode and the inner lead is formed of a gold or tin coating. A semiconductor device formed by a diffusion reaction with the tin.
10〜40重量%および錫60〜90重量%の組成から
なるベース金属を含む構成の請求項1記載の半導体装
置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said connection portion has a structure in which at least a bonding interface includes a base metal having a composition of 10 to 40% by weight of gold and 60 to 90% by weight of tin.
いは前記錫の被覆層は、前記入出力端子電極に直接、又
はニッケル,クロム,銅等の電気めっき若しくは無電解
めっきによって形成されたバンプの上に、電気めっき、
無電解めっき、蒸着あるいはスパッタリングによって形
成された構成の請求項1記載の半導体装置。3. The gold or tin coating layer applied to the input / output terminal electrode is formed directly on the input / output terminal electrode or by electroplating or electroless plating of nickel, chromium, copper or the like. Electroplating on the bump,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed by electroless plating, vapor deposition, or sputtering.
いは前記金の被覆層は、電気めっき、無電解めっき、蒸
着あるいはスパックリングによって形成された構成の請
求項1記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said tin or gold coating layer applied to said inner lead is formed by electroplating, electroless plating, vapor deposition or spargling.
前記入出力端子電極と、前記錫あるいは前記金の被覆層
が施された前記インナーリードとは、接続用の加熱ツー
ル、レーザビーム、超音波ボンディングツールによって
接続された構成の請求項1記載の半導体装置。5. The connection input / output terminal electrode provided with the gold or tin coating layer and the inner lead provided with the tin or gold coating layer are provided with a heating tool for connection and a laser beam. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor device is connected by an ultrasonic bonding tool.
いは前記錫は、バンプあるいは層状の形態を有し、 前記インナーリードに施される前記錫あるいは前記金
は、層状あるいはバンプの形態を有する構成の請求項1
記載の半導体装置。6. The gold or tin applied to the input / output terminal electrode has a bump or layered form, and the tin or gold applied to the inner lead has a layered or bumped form. Claim 1 having a configuration having
13. The semiconductor device according to claim 1.
リードの前記バンプは、金若しくは錫のめっきによる厚
付けによって形成し、又は金以外の金属若しくは耐熱性
の有機材料によって突起を形成し、前記突起の上に前記
金若しくは前記錫の被覆層を施して形成した構成の請求
項6記載の半導体装置。7. The input / output terminal electrode or the bump of the inner lead is formed by plating with gold or tin, or a projection is formed of a metal other than gold or a heat-resistant organic material. 7. The semiconductor device according to claim 6, wherein said semiconductor device is formed by applying said gold or tin coating layer thereon.
配線のエッチング加工、銅,クロム,ニッケル等の電気
めっき、あるいは無電解めっきによって形成した構成の
請求項6記載の半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 6, wherein said bumps on said inner lead side are formed by etching copper wiring, electroplating copper, chromium, nickel or the like, or electroless plating.
重量60〜90%の他に微量の添加元素として鉛1.0
重量%以下を含む構成の請求項2記載の半導体装置。9. The bonding interface may include 10 to 40% by weight of gold, 60 to 90% by weight of tin, and 1.0% by weight of lead as an additional element.
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said semiconductor device has a composition containing not more than% by weight.
錫重量60〜90%の他に接合金属母材からの拡散溶解
母材金属元素を含む構成の請求項2記載の半導体装置。10. The bonding interface, wherein gold is 10 to 40% by weight,
The semiconductor device according to claim 2, further comprising a metal element diffused and dissolved from the joint metal base material in addition to the tin weight of 60 to 90%.
求項1記載の半導体装置。11. The semiconductor device according to claim 1, wherein said connecting portion is sealed with a resin.
ベース材料に接着剤を使用しないで直接形成された構成
を有する請求項1記載の半導体装置。12. The semiconductor device according to claim 1, wherein said wiring board has a structure in which said inner leads are directly formed without using an adhesive for a base material.
基板、銅配線ガラスポリイミド基板、銅配線BTレジ
ン、銅配線フッ素樹脂基板、銅配線アラミド基板、銅配
線セラミック基板、銅配線若しくはチタンオキサイド
(TIO)配線のガラス基板、銅配線ポリイミドフィル
ム、あるいは銅配線ガラスエポキシフィルムから構成さ
れた請求項1記載の半導体装置。13. The wiring substrate may be a copper wiring glass epoxy substrate, a copper wiring glass polyimide substrate, a copper wiring BT resin, a copper wiring fluororesin substrate, a copper wiring aramid substrate, a copper wiring ceramic substrate, a copper wiring or a titanium oxide (TIO). 2. The semiconductor device according to claim 1, comprising a glass substrate for wiring, a copper wiring polyimide film, or a copper wiring glass epoxy film.
をベース板にラミネートし、ホトケミカルエッチング法
によって配線形成した後、金、錫あるいはこれらに鉛を
微量含有させた金属をめっきした銅配線を有する構成の
請求項1記載の半導体装置。14. The wiring board is formed by laminating an electrolytic copper foil, a rolled copper foil or the like on a base plate, forming wiring by a photochemical etching method, and then plating gold, tin or a metal containing a trace amount of lead in these. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor device has a copper wiring.
をベース板にラミネートし、ホトケミカルエッチング法
で配線形成した後、ニッケル等の下地めっきを施し、そ
の上に金をめっきした構成の請求項1記載の半導体装
置。15. The wiring board is formed by laminating an electrolytic copper foil, a rolled copper foil or the like on a base plate, forming a wiring by a photochemical etching method, applying a base plating of nickel or the like, and plating gold thereon. The semiconductor device according to claim 1 having a configuration.
ーボードなる配線基板に形成されたリードとを接続して
なる半導体装置において、 前記入出力端子電極は、金あるいは錫の被覆層が施さ
れ、 前記リードは、錫あるいは金の被覆層が施され、 前記入出力端子電極と前記リードとの接続部は、前記金
と前記錫との拡散反応によって形成されたことを特徴と
する半導体装置。16. A semiconductor device in which input / output terminal electrodes of a semiconductor chip are connected to leads formed on a wiring board serving as a motherboard, wherein the input / output terminal electrodes are provided with a coating layer of gold or tin, A semiconductor device, wherein the lead is provided with a coating layer of tin or gold, and a connection portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin.
イスホールを設けていないTABテープ、リジット配線
基板あるいはフレキシブル配線基板等のインターポーザ
となる配線基板に形成されたインナーリードとを接続
し、前記インターポーザとなる配線基板のリードをマザ
ーボードとなる配線基板に形成されたリードに接続して
なる半導体装置において、 前記入出力端子電極は、金あるいは錫の被覆層が施さ
れ、 前記インナーリードは、錫あるいは金の被覆層が施さ
れ、 前記入出力端子電極と前記リードとの接続部は、前記金
と前記錫との拡散反応によって形成され、 前記インターポーザおよびマザーボートとなる配線基板
はボールグリッドアレイによって接続された構成を有す
ることを特徴とする半導体装置。17. The interposer according to claim 1, wherein the input / output terminal electrode of the semiconductor chip is connected to an inner lead formed on a wiring board serving as an interposer such as a TAB tape, a rigid wiring board, or a flexible wiring board without device holes. In a semiconductor device in which leads of a wiring board to be formed are connected to leads formed on a wiring board to be a motherboard, the input / output terminal electrodes are coated with gold or tin, and the inner leads are formed of tin or tin. A coating layer of gold is applied, a connection portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin, and a wiring board serving as the interposer and the mother boat is connected by a ball grid array. A semiconductor device having a configuration as described above.
イスホールを設けていないTABテープあるいはフレキ
シブル配線基板に形成されたインナーリードとを接続し
てなる半導体装置において、 前記入出力端子電極は、金あるいは錫の被覆層が施さ
れ、前記インナーリードは、錫あるいは金の被覆層が施
され、 前記入出力端子電極と前記リードとの接続部は、前記金
と前記錫との拡散反応によって形成され、 前記デバイスホールを設けていないTABテープあるい
はフレキシブル配線基板は、液晶基板に接続されて前記
半導チップを液晶用駆動回路として構成したことを特徴
とする半導体装置。18. A semiconductor device in which an input / output terminal electrode of a semiconductor chip is connected to an inner lead formed on a TAB tape or a flexible wiring board having no device hole, wherein the input / output terminal electrode is made of gold. Alternatively, a tin coating layer is applied, the inner lead is provided with a tin or gold coating layer, and a connecting portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin. A semiconductor device, wherein the TAB tape or the flexible wiring substrate having no device hole is connected to a liquid crystal substrate, and the semiconductor chip is configured as a liquid crystal driving circuit.
イスホールを設けていないガラス配線基板に形成された
リードとを接続してなる半導体装置において、 前記入出力端子電極は、金あるいは錫の被覆層が施さ
れ、 前記リードは、錫あるいは金の被覆層が施され、 前記入出力端子電極と前記リードとの接続部は、前記金
と前記錫との拡散反応によって形成されたことを特徴と
する半導体装置。19. A semiconductor device in which an input / output terminal electrode of a semiconductor chip is connected to a lead formed on a glass wiring substrate having no device hole, wherein the input / output terminal electrode is coated with gold or tin. A layer is provided, the lead is provided with a coating layer of tin or gold, and a connection portion between the input / output terminal electrode and the lead is formed by a diffusion reaction between the gold and the tin. Semiconductor device.
イスホールを設けていないTABテープ、リジット配線
基板あるいはフレキシブル配線基板等の配線基板に形成
されたインナーリードとを接続してなる半導体装置の製
造方法において、 前記入出力端子電極に金あるいは錫の被覆層を施し、 前記インナーリードに錫あるいは金の被覆層を施し、 前記金あるいは前記錫の被覆層が施こされた前記入出力
端子電極と前記錫あるいは前記金の被覆層が施こされた
前記インナーリードとを前記金と前記錫との拡散反応に
よって接続することを特徴とする半導体装置の製造方
法。20. Manufacture of a semiconductor device in which input / output terminal electrodes of a semiconductor chip are connected to inner leads formed on a wiring board such as a TAB tape, a rigid wiring board or a flexible wiring board having no device hole. In the method, the input / output terminal electrode is provided with a gold or tin coating layer, the inner lead is provided with a tin or gold coating layer, and the gold or tin coating layer is provided with the input / output terminal electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: connecting the inner lead provided with the tin or gold coating layer by a diffusion reaction between the gold and the tin.
れた前記入出力端子電極と前記錫あるいは前記金の被覆
層が施こされた前記インナーリードとの接続は、その接
続部の少なくとも接合界面が、金10〜40重量%およ
び錫60〜90重量%の組成からなるベース金属を含む
ように行う構成の請求項20記載の半導体装置の製造方
法。21. A connection between the input / output terminal electrode provided with the gold or tin coating layer and the inner lead provided with the tin or gold coating layer is at least a connection portion of the inner lead. 21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 20, wherein the bonding interface includes a base metal having a composition of 10 to 40% by weight of gold and 60 to 90% by weight of tin.
るいは前記錫の被覆層は、前記入出力端子電極に直接、
又はニッケル,クロム,銅等の電気めっき若しくは無電
解めっきによって形成されたバンプの上に、電気めっ
き、無電解めっき、蒸着あるいはスパッタリングによっ
て形成された構成の請求項20記載の半導体装置の製造
方法。22. The gold or tin coating layer applied to the input / output terminal electrode is directly applied to the input / output terminal electrode.
21. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 20, wherein the bump is formed by electroplating, electroless plating, electroless plating, vapor deposition, or sputtering of nickel, chromium, copper, or the like.
るいは前記金の被覆層は、電気めっき、無電解めっき、
蒸着あるいはスパックリングによって形成された構成の
請求項20記載の半導体装置の製造方法。23. The tin or gold coating layer applied to the inner lead is formed by electroplating, electroless plating,
21. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 20, wherein the method is formed by vapor deposition or spargling.
た前記入出力端子電極と、前記錫あるいは前記金の被覆
層が施された前記インナーリードとの接続は、接続用の
加熱ツール、レーザビーム、超音波ボンディングツール
によって行われた構成の請求項20記載の半導体装置の
製造方法。24. The connection between the input / output terminal electrode provided with the gold or tin coating layer and the inner lead provided with the tin or gold coating layer is performed by using a heating tool for connection. 21. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 20, wherein the method is performed by using a laser beam and an ultrasonic bonding tool.
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