JP2007116067A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続した半導体装置及びその製造方法に関するものであり、特に、半導体素子のバンプとキャリアテープのインナーリードとの接合に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor element is connected to an inner lead of a carrier tape via a bump and a method for manufacturing the same, and more particularly to the bonding of a bump of a semiconductor element and an inner lead of a carrier tape.
従来、インナーリードを有するフィルムキャリアテープ上にバンプを介して半導体素子を接続した半導体装置であるTCP(Tape Carrier Package)が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a TCP (Tape Carrier Package), which is a semiconductor device in which a semiconductor element is connected via a bump on a film carrier tape having an inner lead, is known.
このTCPでは、フィルムキャリアテープに半導体素子を接合する方法として、半導体素子側に上記バンプと呼ばれる電極を形成するか又は搭載し、超音波や熱を使用しながら荷重を加えてバンプとフィルムキャリアテープのインナーリードとを接合することが多い。 In this TCP, as a method of bonding a semiconductor element to a film carrier tape, an electrode called a bump is formed or mounted on the semiconductor element side, and a load is applied while using ultrasonic waves or heat to apply the bump and the film carrier tape. Often, the inner lead is joined.
フィルムキャリアテープ101のインナーリード102に半導体素子103を接合するときには、図7(a)(b)に示すように、半導体素子103側又はインナーリード102側からの荷重を制御して、バンプ104内にインナーリード102を5μm程度沈み込ませる方式を採用している。この方式は、荷重がばらつくとインナーリード102の沈み量も変動するため、ばらつきを抑えることが最優先の課題となっている。
When the
したがって、高度に集積化された半導体素子では600個を超えるバンプを搭載するものがあるので、その場合には、高度な荷重均一性も要求される。 Therefore, some highly integrated semiconductor elements have more than 600 bumps mounted thereon, and in that case, high load uniformity is also required.
このようなフィルムキャリアテープのインナーリードを、バンプを介して半導体素子に接続する従来の技術としては、例えば、特許文献1に開示されたものがある。
As a conventional technique for connecting such an inner lead of a film carrier tape to a semiconductor element via a bump, there is one disclosed in
この特許文献1に記載された半導体装置では、図9(a)(b)に示すように、バンプ201に凹部又は切欠き201aを設けている。これにより、インナーリード202にバンプ201を介して半導体素子203の電極204を接合するときに、過剰な金すず合金、又は過剰な溶融半田205は、バンプ201の凹部又は切欠き201aに流れ出してこの部分に溜まるので、インナーリード202に沿ってキャリアテープ206側へ流れ難くなり、また、半導体素子203のスクライブライン又は側面と接触することがない。その結果、リーク不良及びショート不良を低減することができるものとなっている。
In the semiconductor device described in
また、他の従来技術としては、例えば、特許文献2に開示された半導体装置及び半導体チップの位置決め方法がある。
Other conventional techniques include, for example, a semiconductor device and a semiconductor chip positioning method disclosed in
この特許文献2では、図10(a)(b)(c)(d)に示すように、フィルムキャリアテープ301のインナーリード302を、バンプ303を介して半導体素子304に接続するときに、フィルムキャリアテープ301の断面にテーパ301aを設けて、半導体素子304のバンプ303を誘い込ませている。これによって、フィルムキャリアテープ301における半導体素子304の位置決めが容易にできるようになっている。
しかしながら、上記従来公報の半導体装置及びその製造方法では、バンプ内にインナーリードを沈み込ませる状態を開示しておらず、インナーリードの沈み量のばらつきの抑制については依然として解決できていない。したがって、インナーリードの沈み量のばらつき解決できないと、接続不良が発生するという問題点を有している。 However, the semiconductor device and the manufacturing method thereof in the above-mentioned conventional publication do not disclose a state in which the inner lead is submerged in the bump, and the suppression of variation in the amount of submerged inner lead has not been solved yet. Therefore, there is a problem in that a connection failure occurs if the variation in the sinking amount of the inner lead cannot be solved.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can prevent poor connection due to variations in the amount of sinking of inner leads.
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、フィルムキャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続した半導体装置において、上記インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is connected to an inner lead of a film carrier tape via a bump, and the inner lead has a convex cross-sectional shape tapered toward the bump. It is characterized by being formed.
上記発明によれば、インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているので、インナーリードがバンプに進入し易くなる。したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置を提供することができる。 According to the above invention, the inner lead is formed in a convex shape having a tapered cross section toward the bump, so that the inner lead easily enters the bump. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device that can prevent connection failure due to variation in the amount of sinking of the inner lead.
また、本発明の半導体装置では、前記インナーリードは、断面台形に形成されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the inner lead is formed in a trapezoidal cross section.
これにより、容易に、インナーリードを、バンプに向けて先細りの断面凸形状にすることができる。 Thereby, the inner lead can be easily formed into a convex shape with a tapered cross section toward the bump.
また、本発明の半導体装置では、前記インナーリードの高さは、バンプの高さと同じかそれよりも小さいことが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the height of the inner lead is equal to or smaller than the height of the bump.
これにより、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリードはバンプに確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。また、より薄い半導体装置を提供することができる。 As a result, even if the amount of sinking varies, the inner lead is reliably connected to the bump, has a stronger connection strength, and can prevent connection failure. In addition, a thinner semiconductor device can be provided.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、フィルムキャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続する半導体装置の製造方法において、上記バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているインナーリードを用いると共に、上記インナーリードをバンプに接続するときに、上記バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させることを特徴としている。 In addition, in order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is connected to an inner lead of a film carrier tape via a bump. An inner lead having a convex cross section is used, and when the inner lead is connected to the bump, the inner lead is buried in the bump until the bump contacts the film carrier tape.
上記発明によれば、半導体装置を製造するときには、インナーリードをバンプに接続するときに、バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させる。また、このときフィルムキャリアテープのインナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているものを用いる。 According to the above invention, when manufacturing the semiconductor device, when connecting the inner lead to the bump, the inner lead is buried in the bump until the bump contacts the film carrier tape. At this time, as the inner lead of the film carrier tape, one that is formed in a convex shape with a tapered cross section toward the bump is used.
この結果、インナーリードがバンプに進入し易くなる。また、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリードはバンプに確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。 As a result, the inner lead easily enters the bump. Even if the amount of sinking varies, the inner lead is securely connected to the bump, has a stronger connection strength, and can prevent connection failure.
したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can prevent a connection failure due to variations in the amount of sinking of the inner leads.
本発明の半導体装置は、以上のように、インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているものである。 As described above, in the semiconductor device of the present invention, the inner lead is formed in a convex shape having a tapered cross section toward the bump.
それゆえ、インナーリードがバンプに進入し易くなる。したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置を提供することができるという効果を奏する。 Therefore, the inner lead easily enters the bump. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a semiconductor device that can prevent connection failure due to variation in the amount of sinking of the inner leads.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているインナーリードを用いると共に、上記インナーリードをバンプに接続するときに、上記バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させる方法である。 In addition, as described above, the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention uses the inner lead formed in a convex shape having a tapered cross section toward the bump, and when the inner lead is connected to the bump, the bump In this method, the inner leads are buried in the bumps until they contact the film carrier tape.
それゆえ、インナーリードがバンプに進入し易くなる。また、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリードはバンプに確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。 Therefore, the inner lead easily enters the bump. Even if the amount of sinking varies, the inner lead is securely connected to the bump, has a stronger connection strength, and can prevent connection failure.
したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。 Therefore, there is an effect that it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can prevent a connection failure due to variations in the amount of sinking of the inner leads.
本発明の一実施形態について図1ないし図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 as follows.
本実施の形態の半導体装置10は、図2に示すように、複数のバンプ1を有する半導体素子としての半導体チップ2が搭載されるTCP(Tape Carrier Package)型の半導体装置である。図3に示すように、ベースとなる例えば有機絶縁性のフィルムキャリアテープ3の両側には、回転する図示しないスプロケットローラの爪でこのフィルムキャリアテープ3を搬送するスプロケットホール4が長さ方向に沿って一定間隔で開設されている。フィルムキャリアテープ3の中央部には半導体チップ2が位置する開口部5が形成されており、配線であるリード6の内端部として半導体チップ2の上記バンプ1とそれぞれ電気的に接続される複数のインナーリード6aが該開口部5に取り込まれるようにして設けられている。
The
また、リード6の外端部は、例えばこの半導体装置10が実装されるプリント基板に同じように実装された例えば液晶駆動回路等の外部回路と接続されるアウターリード6bと、このアウターリード6bよりも狭ピッチで例えば液晶ディスプレイの走査線駆動側と接続されるアウターリード6cとが形成されている。ただし、アウターリード6b・6cは同一ピッチであってもよい。なお、フィルムキャリアテープ3のリード6を含む領域が最終的な製品としての半導体装置を形成する領域である。また、上記インナーリード6a及びアウターリード6b・6cを含むリード6は、例えば銅(Cu)を主成分とした材料からなっている。
Further, the outer end portion of the
上記構成の半導体装置10の製造方法として、フィルムキャリアテープ3のインナーリード6aにバンプ1を介して半導体チップ2を接続する方法について説明する。最初に、従来方法の欠陥について述べる。
As a method for manufacturing the
従来では、図8(a)に示すように、フィルムキャリアテープ101に形成されているインナーリード102の断面形状は、長方形となっていた。つまり、インナーリード102のボトム幅とトップ幅とが同じ寸法になっていた。このため、図8(b)に示すように、インナーリード102と半導体素子103のバンプ1とを接合するときに、インナーリード102がバンプ104に進入にし難く、その結果、インナーリード102のバンプ104への沈み量Dについて、各バンプ104においてばらつきが生じていた。また、荷重均一性の制御に問題を抱えていた。
Conventionally, as shown in FIG. 8A, the cross-sectional shape of the
そこで、本実施の形態では、図4(a)に示すように、インナーリード6aの断面形状を、バンプ1に向けて先細りの断面凸形状に形成している。すなわち、インナーリード6aのトップ幅がボトム幅よりも小さくなった断面台形となっている。上記トップ幅は、例えば4〜15μmであり、それに対応するボトム幅は例えば8〜30μmである。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4A, the cross-sectional shape of the
なお、本実施の形態では、インナーリード6aは断面台形としているが、必ずしもこれに限らず、三角形でもよく、また、曲線的に先細りの断面凸形状になるものであってもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、フィルムキャリアテープ3のインナーリード6aにバンプ1を介して半導体チップ2を接続するときには、図1(a)(b)に示すように、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触するまでインナーリード6aをバンプ1に埋没させている。
In the present embodiment, when the
なお、フィルムキャリアテープ3は、例えばポリイミドフィルムやポリエステルフィルムからなっており、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触することによって、フィルムキャリアテープ3が溶融することはない。バンプ1は、例えば、金(Au)、銅(Cu)又ははんだからなっており、金(Au)、銅(Cu)の場合は電解メッキ法にて形成されている。また、はんだの場合は電解メッキ法、又ははんだ槽への浸漬法や蒸着法を用いて生成される。したがって、バンプ1は接合時に加熱されることにより軟化し、インナーリード6aをバンプ1に埋没することができる。
In addition, the
また、上記の接合方法を採用するので、本実施の形態では、図4(b)に示すように、インナーリード6aの高さは、バンプ1の高さよりも小さいものとなっている。これにより、従来よりも一定で安定したインナーリード6aの沈み量Dを得ることができ、より強固な接合強度を得ることができる。また、本実施の形態では、従来よりも沈み量Dが大きいので、これによって、より薄い半導体チップ2を得ることが可能となる。なお、上記の説明では、インナーリード6aの高さはバンプ1の高さよりも小さいとしているが、必ずしもこれに限らず、例えば、図5に示すように、インナーリード6aの高さを、バンプ1の高さと同じにすることも可能である。
In addition, since the above bonding method is employed, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the height of the
また、本実施の形態では、バンプ1は、インナーリード6aが沈み込み易い柔らかさを持ち、形が崩れないことが望ましい。また、インナーリード6aは、バンプ1内に沈み込む段階で切れ・捩れ・大きな変形を起こさない硬さをもつことが望ましい。
In the present embodiment, it is desirable that the
上記構成を有する半導体装置10の製造方法について、以下に説明する。
A method for manufacturing the
まず、本実施の形態では、フィルムキャリアテープ3のインナーリード6aにバンプ1を介して半導体チップ2を接続するときには、図6(a)(b)(c)に示すように、加熱・加圧装置20を用いている。すなわち、加熱・加圧装置20には、例えば、図6(a)(b)(c)に示すタイプのものがある。
First, in this embodiment, when the
この加熱・加圧装置20は、素子加熱ヒータ21を備えた載置台22と、図示しないヒータを内蔵した加圧部23とを有している。
The heating /
そして、接合に際しては、例えば、載置台22にバンプ1を形成又は搭載した半導体チップ2を載置し、半導体チップ2のバンプ1の上側に、図示しない冶具にて搬送されるフィルムキャリアテープ3をセットし、バンプ1とフィルムキャリアテープ3のインナーリード6aとを位置合わせする。
When joining, for example, a
次いで、その上側から、常時加熱されている加圧部23を押し下げる。このとき、素子加熱ヒータ21をオンする。そして、位置合わせしたフィルムキャリアテープ3のインナーリード6aをバンプ1に当接させる。これにより、バンプ1が一部溶融し、インナーリード6aがバンプ1の内部に進入する。本実施の形態では、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触するまでインナーリード6aをバンプ1に埋没させる。これにより、インナーリード6aはバンプ1に完全に埋没する。これにより、いずれのインナーリード6aにおいても確実にバンプ1に進入し、その電気的接続が確実なものとなる。
Next, the
ここで、加圧部23には、例えば、図示しない押し下げ速度検出器が設けられている。したがって、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触すると、その接触抵抗力により、加圧部23の押し下げ速度が急に低下する。したがって、その変化点を、加圧部23を押し下げの停止とすることにより、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触したと判断することができる。なお、上記の説明では、押し下げ速度の検出を行ったが、必ずしもこれに限らず、例えば、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触すると、その接触抵抗力により、加圧部23を押し下げ荷重が急激に増加するので、その時点を、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触したと判断することも可能である。その他、検出方法は問わない。また、本実施の形態では、例示しなかったが、フィルムキャリアテープ3のインナーリード6aとバンプ1との接合に際して、超音波を利用して接合することも可能である。
Here, the pressurizing
このように、本実施の形態の半導体装置10では、インナーリード6aは、バンプ1に向けて先細りの断面凸形状に形成されているので、インナーリード6aがバンプ1に進入し易くなる。したがって、インナーリード6aの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置10を提供することができる。
As described above, in the
また、本実施の形態の半導体装置10では、インナーリード6aは、断面台形に形成されている。これにより、容易に、インナーリード6aを、バンプ1に向けて先細りの断面凸形状にすることができる。
In the
また、本実施の形態の半導体装置10では、インナーリード6aの高さは、バンプ1の高さと同じかそれよりも小さい。これにより、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリード6aはバンプ1に確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。また、より薄い半導体装置10を提供することができる。
Further, in the
また、本実施の形態の半導体装置10の製造方法では、インナーリード6aをバンプ1に接続するときに、バンプ1がフィルムキャリアテープ3に接触するまでインナーリード6aをバンプ1に埋没させる。また、このときフィルムキャリアテープ3のインナーリード6aは、バンプ1に向けて先細りの断面凸形状に形成されているものを用いる。
Further, in the method of manufacturing the
この結果、インナーリード6aがバンプ1に進入し易くなる。また、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリード6aはバンプ1に確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。
As a result, the
したがって、インナーリード6aの沈み量のばらつきの抑制し、ひいては、接続不良を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can suppress variation in the amount of sinking of the
本発明は、インナーリードを有するフィルムキャリアテープ上にバンプを介して半導体素子を接続したTCPの半導体装置に用いることができる。 The present invention can be used for a TCP semiconductor device in which a semiconductor element is connected via a bump on a film carrier tape having an inner lead.
1 バンプ
2 半導体チップ(半導体素子)
3 フィルムキャリアテープ
6 リード
6a インナーリード
10 半導体装置
20 加熱・加圧装置
21 素子加熱ヒータ
22 載置台
23 加圧部
1
3
Claims (4)
上記インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されていることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device in which a semiconductor element is connected to an inner lead of a film carrier tape via a bump,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the inner lead is formed in a convex shape having a tapered cross section toward the bump.
上記バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているインナーリードを用いると共に、
上記インナーリードをバンプに接続するときに、上記バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is connected to an inner lead of a film carrier tape via a bump,
While using the inner lead formed in the convex shape of the taper section toward the bump,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein when the inner lead is connected to the bump, the inner lead is buried in the bump until the bump contacts the film carrier tape.
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