JP4038985B2

JP4038985B2 - Tape carrier for semiconductor devices

Info

Publication number: JP4038985B2
Application number: JP2000404666A
Authority: JP
Inventors: 久則秋野; 聡珍田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002203875A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密電子部品であるテープキャリア、特に半導体素子搭載用配線テープを作成するのに適した半導体装置用テープキャリアの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置用テープキャリアの構造は、図３に示すように、ポリイミド樹脂フィルム１に接着剤層８を介して貼り合わせた銅箔３から成る導体パターン上に、その銅リードに安定した接合性を与えるべく無電解錫めっき層５を形成するか、下地層として銅めっき層４を施した上に無電解錫めっき層５を形成する構造である。
【０００３】
このテープキャリアの半導体素子（ＩＣチップ）への実装作業は、例えば、テープキャリアに設けたデバイスホール内に位置するように半導体素子を配置し、その半導体素子の電極と、上記導体パターンの一部としてデバイスホールに突出したインナーリード先端とを上下に位置合わせした後、両者をボンディングツールにより圧着する。
【０００４】
半導体素子の電極には金バンプが形成されており、加熱された状態で銅リードに圧着されると、錫めっきが溶融し、金−錫合金が形成されて電極とインナーリードが接合される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、実装技術の高密度化、微細ピッチ化、軽量化の観点から、図４に示すように、ポリイミド樹脂フィルム１上にニッケルスパッタ層２を施した後、電解法により銅箔３を形成した材料が開発され、テープ材の薄型化が達成されるようになってきた。具体的には、密着性向上のため、フィルムと銅層との間にＮｉ層をスパッタリングした２層ＴＡＢテープである。
【０００６】
この２層ＴＡＢテープに銅箔の導体パターンを形成する場合、該銅箔の上にレジストマスクを形成した後、銅箔及びニッケルスパッタ層を同時にエッチングするのが一般である。このエッチングは銅箔から溶解していくため、銅箔の下に位置するニッケルスパッタ層のエッチングが必然的に遅れることになる。このエッチングの遅れを原因として、図４に示すように、ニッケルスパッタ層は、銅箔からなる導体パターンの側面からはみ出した状態となる。
【０００７】
さらに、該導体パターンの上に無電解錫めっきを施すと、リードの側面のニッケルスパッタ層２と銅箔３の界面において、錫の異常析出が出現し、隣接するリードに接触し短絡を生じる場合があることが判った。
【０００８】
その理由として、一般に無電解錫めっきは銅との置換で析出するが、この場合ニッケルスパッタ層２があるため、銅とニッケルの界面で析出時に電位差が生じ、異常な反応を引き起こすためと思われる。またこの部分に発生した錫めっきは、インナーリードボンディング時に錫が溶融せず、金−錫接合が不十分となり、接合不良を引き起こす場合もあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、リード側面における錫の過剰析出を防止するとともに、高い信頼性を有する無電解錫めっきを施した半導体装置用テープキャリアを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置用テープキャリアは、ポリイミド樹脂フィルム上にニッケルスパッタ層を介して施された銅箔の導体パターン上に下地層として銅めっき層を形成し、これにより前記導体パターンのリード側面に残存しているニッケルスパッタ層および前記導体パターンを前記銅めっき層で被覆し、前記銅めっき層の上層に無電解錫めっき層を形成したことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
本発明は、リード側面のニッケルスパッタ層と銅の界面で発生する過剰な無電解錫めっきを防止する方法として、図１の如く、ポリイミド樹脂フィルム１上にニッケルスパッタ層２を介して施された銅箔３の導体パターン上に、下地層として銅めっき層４を形成し、その銅下地層の上層に無電解錫めっき層５を形成するものである。このように、下地に銅めっき層を設けることで、リード側面に残存しているニッケルスパッタ層を被覆し、錫の異常反応を抑制することが可能である。
【００１２】
なお、前記銅めっき層４は電解法または無電解法により設けることができる（請求項２）。
【００１３】
本発明において、前記銅めっき層の厚さは０．１μｍ以上であれば、リード側面における錫の異常析出を防止するのに十分である（請求項３）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、ポリイミド樹脂フィルム１上にニッケルスパッタ層２を介して施された銅箔３の導体パターン上に、下地層として電解法または無電解法により銅めっき層４を形成し、その銅めっき層４の上層に無電解錫めっき層５を形成して、半導体装置用テープキャリアを構成する。
【００１６】
このテープキャリアを半導体素子搭載用配線テープとして用いる実装形態の一例を、図２に示す。図中、３ａ、３ｂはインナーリードであり、本半導体装置用テープキャリアにおける銅箔３の導体パターンの一部として形成される。そのインナーリード３ａ、３ｂの先端上方には、半導体素子（ＩＣチップ）６が配置される。半導体素子６の下面には素子電極が形成されており、インナーリード３ａ、３ｂの先端と上下に位置合わせされた後、両者をボンディングツールにより圧着する。半導体素子の電極には金バンプ７が形成されており、加熱された状態で銅リードに圧着されると、錫めっきが溶融し、金−錫合金が形成されて素子電極とインナーリードが接合される。
【００１７】
既に述べたように、ポリイミド樹脂フィルム１上にニッケルスパッタ層２を介して施された銅箔３の導体パターン（図４の構造）上に、無電解錫めっき層５を形成しただけでは、ニッケルスパッタ層２と無電解錫めっき層５との電位差が大きいことから、リード側面のニッケルスパッタ層２と銅箔３の界面に、錫の異常析出（過剰な錫めっき）が発生する。
【００１８】
しかし、上記のように、ポリイミド樹脂フィルム１上にニッケルスパッタ層２を介して施された銅箔３の導体パターン上に、下地層として銅めっき層４を形成し、その銅めっき層４の上層に無電解錫めっき層５を形成すると、リード側面に残存しているニッケルスパッタ層２が下地の銅めっき層４で被覆されるため、錫の異常反応を抑制することができる。
【００１９】
【実施例】
＜実施例１＞
まず、ポリイミド樹脂フィルム１上にニッケルスパッタ層２を介して電解銅めっきにより銅箔３を形成したテープキャリアに、所定のレジストを塗布して乾燥させた後に、所定の配線リードパターンを有するフォトマスクを通して露光、現像させた後、エッチングを行うことにより、リードパターンを作製した。その後、銅表面を脱脂、酸洗により清浄化させ、電気めっき法により銅めっき層４を約０μｍ（未処理）、０．１μｍ、０．２μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍと施したものを用意した。その後、これらのものの銅めっき層４上に、無電解錫めっき層５を０．５μｍ施し、水洗、湯洗、乾燥後、１３０℃×９０分の加熱処理を行った。
【００２０】
ここで銅めっき液にはＣｕＣＮ６０ｇ／ｌ、ＫＣＮ１００ｇ／ｌ、ロッセル塩２０ｇ／ｌの組成のものを用い、電流密度２Ａ／ｄｍ²、液温４０℃、処理時間０ｓ、７ｓ、１４ｓ、３５ｓ、７０ｓ、１４０ｓで処理した。また、無電解錫めっきには石原薬品製５８０Ｍを用い、液温７０℃、処理時間３分４０秒で処理した。
【００２１】
このようにして作製した半導体装置用テープキャリアを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりリード側面の観察を行い、異常析出の有無を確認すると共に、析出部の長さを測定した。
【００２２】
これらの結果（シアン化銅めっき条件と錫めっき異常析出性）を表１に示す。異常析出有無の判定は、リード全面に異常析出無し：○、リード一部有り：△、リード全面異常析出有り：×とした。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１の結果より、銅めっき層４の厚さが少なくとも０．１μｍ以上であれば、リード側面に錫の異常析出は発生しない。
【００２５】
これは、無電解錫めっき層５を形成する場合、下地層として銅めっき層４を施すことで、ニッケルスパッタ層２が銅めっき層４により被覆され、無電解錫めっき層５の形成時にリード側面に発生する異常析出を防止するためである。これにより錫めっきの溶融不良によるインナリードボンディング時の接合不良を低減させることが可能である。
【００２６】
＜実施例２＞
銅めっき液に硫酸銅めっき液を用いて銅めっき層４を形成し、実施例１と同様に、その上に無電解錫めっき層５を形成した場合について、異常析出性を評価した。銅めっき層４の銅めっき液組成には硫酸銅２４０ｇ／ｌ、硫酸５０ｍｌ／ｌ、を用い、電流密度２Ａ／ｄｍ²、液温２５℃、処理時間０ｓ、１４ｓ、２８ｓ、７０ｓ、１４０ｓ、２８０ｓで処理した。このように作製したＴＡＢテープ材の異常析出性評価結果（硫酸銅めっき条件と異常析出性）を表２に示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
表２の結果より、実施例１と同様に、銅めっき層４の銅めっき厚さが少なくとも０．１μｍ以上であれば、リード側面に錫の異常析出は発生しない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポリイミド樹脂フィルム１上にニッケルスパッタ層を介して施された銅箔の導体パターン上に、下地層として銅めっき層を形成し、その銅めっき層の上層に無電解錫めっき層を形成するため、リード側面に残存しているニッケルスパッタ層が下地の銅めっき層で被覆され、錫の異常反応が抑制される。これにより錫めっきの溶融不良によるインナリードボンディング時の接合不良を低減させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置用テープキャリアの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置用テープキャリアにＩＣチップを搭載して半導体装置を構成した組立図である。
【図３】従来の半導体装置用テープキャリアの構成を示す断面図である。
【図４】従来の半導体装置用テープキャリアの他の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ポリイミド樹脂フィルム
２ニッケルスパッタ層
３銅箔
３ａ、３ｂインナーリード
４銅めっき層
５無電解錫めっき層
６半導体素子
７金バンプ
８接着剤層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tape carrier that is a precision electronic component, and more particularly to a structure of a tape carrier for a semiconductor device suitable for producing a wiring tape for mounting a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 3, the conventional tape carrier for a semiconductor device has a structure in which a copper lead 3 is bonded to a polyimide resin film 1 with an adhesive layer 8 and a copper lead 3 is stably bonded to the copper lead. In this structure, the electroless tin plating layer 5 is formed so as to give the properties, or the electroless tin plating layer 5 is formed on the copper plating layer 4 as an underlayer.
[0003]
The tape carrier is mounted on a semiconductor element (IC chip) by, for example, arranging the semiconductor element so as to be located in a device hole provided in the tape carrier, and an electrode of the semiconductor element and a part of the conductor pattern. After aligning the tip of the inner lead protruding into the device hole in the vertical direction, both are crimped by a bonding tool.
[0004]
Gold bumps are formed on the electrodes of the semiconductor element. When heated and pressed against the copper leads, the tin plating is melted, a gold-tin alloy is formed, and the electrodes and the inner leads are joined.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, recently, from the viewpoint of high density, fine pitch, and light weight of the mounting technology, as shown in FIG. 4, after applying the nickel sputter layer 2 on the polyimide resin film 1, the copper foil 3 is formed by electrolytic method. The formed material has been developed, and thinning of the tape material has been achieved. Specifically, it is a two-layer TAB tape in which a Ni layer is sputtered between a film and a copper layer in order to improve adhesion.
[0006]
When a copper foil conductor pattern is formed on the two-layer TAB tape, it is common to form a resist mask on the copper foil and then simultaneously etch the copper foil and the nickel sputter layer. Since this etching is dissolved from the copper foil, the etching of the nickel sputter layer located under the copper foil is necessarily delayed. Causes a delay in this etching, as shown in FIG. 4, the nickel sputtering layer is in a state of protruding from the side surface of the conductive pattern made of copper foil.
[0007]
Furthermore, when electroless tin plating is performed on the conductor pattern, abnormal precipitation of tin appears at the interface between the nickel sputtered layer 2 and the copper foil 3 on the side surface of the lead, causing a short circuit due to contact with the adjacent lead It turns out that there is.
[0008]
The reason is that electroless tin plating is generally deposited by substitution with copper. In this case, since there is a nickel sputter layer 2, a potential difference occurs at the interface between copper and nickel, which seems to cause an abnormal reaction. . Further, the tin plating generated in this portion sometimes does not melt tin during inner lead bonding, resulting in insufficient gold-tin bonding, which may cause bonding failure.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a tape carrier for a semiconductor device that solves the above-described problems, prevents excessive precipitation of tin on the side surface of a lead, and performs electroless tin plating with high reliability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The tape carrier for a semiconductor device of the present invention forms a copper plating layer as a base layer on a copper foil conductor pattern applied on a polyimide resin film via a nickel sputter layer, thereby forming a lead side surface of the conductor pattern on the side surface of the lead. The remaining nickel sputter layer and the conductor pattern are covered with the copper plating layer, and an electroless tin plating layer is formed on the copper plating layer (Claim 1).
[0011]
The present invention was applied to a polyimide resin film 1 through a nickel sputter layer 2 as shown in FIG. 1 as a method for preventing excessive electroless tin plating generated at the interface between the nickel sputter layer on the side of the lead and the copper. On the conductor pattern of the copper foil 3, a copper plating layer 4 is formed as a base layer, and an electroless tin plating layer 5 is formed on the copper base layer. Thus, by providing the copper plating layer on the base, it is possible to cover the nickel sputter layer remaining on the side surface of the lead and to suppress the abnormal reaction of tin.
[0012]
The copper plating layer 4 can be provided by an electrolytic method or an electroless method (Claim 2).
[0013]
In the present invention, if the thickness of the copper plating layer is 0.1 μm or more, it is sufficient to prevent abnormal precipitation of tin on the side surface of the lead.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments.
[0015]
As shown in FIG. 1, a copper plating layer 4 is formed by electrolysis or electroless as an underlayer on a conductor pattern of a copper foil 3 applied on a polyimide resin film 1 via a nickel sputter layer 2, An electroless tin plating layer 5 is formed on the copper plating layer 4 to constitute a tape carrier for a semiconductor device.
[0016]
An example of a mounting form using this tape carrier as a semiconductor element mounting wiring tape is shown in FIG. In the figure, reference numerals 3a and 3b denote inner leads, which are formed as part of the conductor pattern of the copper foil 3 in the tape carrier for the semiconductor device. A semiconductor element (IC chip) 6 is disposed above the tips of the inner leads 3a and 3b. Element electrodes are formed on the lower surface of the semiconductor element 6, and are aligned with the tips of the inner leads 3 a and 3 b in the vertical direction, and then both are crimped by a bonding tool. Gold bumps 7 are formed on the electrodes of the semiconductor element. When the bumps are pressed onto the copper leads in a heated state, the tin plating is melted, a gold-tin alloy is formed, and the element electrodes and the inner leads are joined. The
[0017]
As already described, nickel is simply formed by forming the electroless tin plating layer 5 on the conductor pattern (structure shown in FIG. 4) of the copper foil 3 applied on the polyimide resin film 1 via the nickel sputter layer 2. Since the potential difference between the sputter layer 2 and the electroless tin plating layer 5 is large, abnormal tin precipitation (excessive tin plating) occurs at the interface between the nickel sputter layer 2 and the copper foil 3 on the side surface of the lead.
[0018]
However, as described above, the copper plating layer 4 is formed as a base layer on the conductor pattern of the copper foil 3 applied on the polyimide resin film 1 through the nickel sputter layer 2, and the upper layer of the copper plating layer 4. When the electroless tin plating layer 5 is formed on the surface, the nickel sputtered layer 2 remaining on the side surface of the lead is covered with the underlying copper plating layer 4, so that an abnormal reaction of tin can be suppressed.
[0019]
【Example】
<Example 1>
First, a photomask having a predetermined wiring lead pattern is applied to a tape carrier in which a copper foil 3 is formed by electrolytic copper plating on a polyimide resin film 1 through a nickel sputter layer 2 and then dried. After being exposed and developed through, etching was performed to produce a lead pattern. Thereafter, the copper surface is cleaned by degreasing and pickling, and the copper plating layer 4 is applied with an electroplating method of about 0 μm (untreated), 0.1 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, 1 μm, 2 μm. Prepared. Thereafter, an electroless tin plating layer 5 of 0.5 μm was applied on the copper plating layer 4 of these, and after washing with water, washing with hot water and drying, a heat treatment was performed at 130 ° C. for 90 minutes.
[0020]
Here, a copper plating solution having a composition of CuCN 60 g / l, KCN 100 g / l, Rossell salt 20 g / l, current density 2 A / dm ² , liquid temperature 40 ° C., treatment time 0 s, 7 s, 14 s, 35 s, 70 s. , 140 s. For electroless tin plating, 580M manufactured by Ishihara Yakuhin Co., Ltd. was used, and the treatment was performed at a liquid temperature of 70 ° C. for a treatment time of 3 minutes and 40 seconds.
[0021]
The thus prepared tape carrier for a semiconductor device was observed on the side surface of the lead with a scanning electron microscope (SEM) to confirm the presence or absence of abnormal precipitation and to measure the length of the precipitation portion.
[0022]
Table 1 shows these results (copper cyanide plating conditions and tin plating abnormal precipitation). The presence / absence of abnormal precipitation was determined as follows: no abnormal precipitation on the entire surface of the lead: ○, partial lead: Δ, abnormal precipitation on the entire lead: x.
[0023]
[Table 1]

[0024]
From the results of Table 1, if the thickness of the copper plating layer 4 is at least 0.1 μm or more, abnormal precipitation of tin does not occur on the side surface of the lead.
[0025]
This is because when the electroless tin plating layer 5 is formed, the nickel plating layer 2 is covered with the copper plating layer 4 by applying the copper plating layer 4 as an underlayer, and the side surface of the lead is formed when the electroless tin plating layer 5 is formed. This is to prevent abnormal precipitation that occurs in the film. As a result, it is possible to reduce bonding failure during inner lead bonding due to poor melting of tin plating.
[0026]
<Example 2>
When the copper plating layer 4 was formed using a copper sulfate plating solution as the copper plating solution, and the electroless tin plating layer 5 was formed thereon as in Example 1, the abnormal precipitation was evaluated. The copper plating solution of the copper plating layer 4 uses copper sulfate 240 g / l, sulfuric acid 50 ml / l, current density 2 A / dm ² , liquid temperature 25 ° C., treatment time 0 s, 14 s, 28 s, 70 s, 140 s, 280 s. Was processed. Table 2 shows the results of the evaluation of abnormal precipitation of the TAB tape material thus produced (copper sulfate plating conditions and abnormal precipitation).
[0027]
[Table 2]

[0028]
From the results of Table 2, as in Example 1, when the copper plating thickness of the copper plating layer 4 is at least 0.1 μm or more, abnormal precipitation of tin does not occur on the side surface of the lead.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a copper plating layer is formed as an underlayer on a copper foil conductor pattern applied on a polyimide resin film 1 via a nickel sputter layer, and the upper layer of the copper plating layer. In order to form the electroless tin plating layer, the nickel sputter layer remaining on the side surface of the lead is covered with the underlying copper plating layer, and abnormal tin reaction is suppressed. As a result, it is possible to reduce bonding failure during inner lead bonding due to poor melting of tin plating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a tape carrier for a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is an assembly diagram in which an IC chip is mounted on a semiconductor device tape carrier of the present invention to constitute a semiconductor device.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional tape carrier for a semiconductor device.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another configuration of a conventional tape carrier for a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polyimide resin film 2 Nickel sputter layer 3 Copper foil 3a, 3b Inner lead 4 Copper plating layer 5 Electroless tin plating layer 6 Semiconductor element 7 Gold bump 8 Adhesive layer

Claims

A copper plating layer is formed as a base layer on a conductor pattern of a copper foil applied via a nickel sputter layer on a polyimide resin film, whereby the nickel sputter layer and the conductor remaining on the lead side surface of the conductor pattern A tape carrier for a semiconductor device , wherein a pattern is covered with the copper plating layer, and an electroless tin plating layer is formed on the copper plating layer.

2. The tape carrier for a semiconductor device according to claim 1, wherein the copper plating layer is provided by an electrolytic method or an electroless method.

The tape carrier for a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the copper plating layer has a thickness of 0.1 µm or more.